Lanceur orbital monoétage - Définition

Un moteur adapté à toutes les altitudes

Certains concepts de lanceur monoétage utilisent le même moteur durant tout le vol, ce qui crée un problème de performance avec la tuyère traditionnelle en forme de cloche traditionnellement utilisée. En fonction de la pression atmosphérique, des formes différentes de tuyère sont optimales. Les moteurs fonctionnant dans la basse atmosphère ont des tuyères plus courtes que ceux conçus pour travailler dans le vide. Une tuyère non optimisée pour toute les altitudes rend le moteur moins efficace.

Le moteur Aerospike est un type de moteur qui est efficace dans une large gamme de pressions ambiantes (donc à toute les altitudes). C'est ce moteur doté d'une tuyère linéaire qui a été utilisé pour la conception du X-33/VentureStar. D'autres solutions ont recours à des moteurs multiples ou à des tuyères extensibles qui présentent l'inconvénient d'être complexes.

Pourtant, à très haute altitude, les tuyères très grandes ont tendance à l'expansion des gaz d'échappement à des pressions proches du vide. En conséquence, ces tuyères sont contre productives en raison de leur excès de poids. Certains lanceurs monoétages utilisent simplement des moteurs à très haute pression qui permettent des rapports élevés utilisés lorsque le lanceur est proche niveau du sol. Cela donne de bonnes performances, en annulant le recours à des solutions plus complexes.

Propulsion nucléaire

En raison de problèmes de poids tels que le blindage, de nombreux systèmes à propulsion nucléaire sont incapables de soulever leur propre poids, et donc ne sont pas adaptés pour le lancement en orbite. Cependant, certains modèles tels que le projet Orion et quelques concepts de fusée nucléaires thermiques ont un rapport poids/poussée supérieur à 1, ce qui leur permet de décoller. De toute évidence l'une des principales questions de la propulsion nucléaire serait la sécurité, tant au cours d'un lancement pour les passagers, mais aussi dans le cas d'un échec lors du lancement. Aucun programme actuel ne tente de propulsion nucléaire depuis la surface de la Terre.

Assistance au lancement

De nombreux véhicules sont de justesse suborbitaux, alors pratiquement tout ce qui donne une augmentation relativement faible de delta-v peut être utile, et l'assistance extérieure d'un véhicule est donc souhaitable.

Des assistances au lancement projetées comprennent:

• catapulte (Maglev, rail, etc)
• avion remorqueur
• ravitaillement en vol
• Lofstrom launch loop/space fountains

Et des ressources en orbite, comme:

• attaches hypersoniques
• remorqueurs

Comparaison avec la Navette

Le coût élevé des lancements de la navette spatiale américaine a suscité dans les années 1980 l'intérêt à concevoir un véhicule successeur moins cher. Plusieurs études officielles de conception ont été faites, mais la plupart sont essentiellement des versions plus petites de la notion existante de navette.

La plupart des études d'analyse de coût de la Navette Spatiale ont montré que la main-d'œuvre constitue de loin la plus grande dépense. Il était prévu que les opérations de maintenance entre deux vols seraient proches de celles d'un avion de ligne, avec un délai de deux semaines entre deux missions. Cependant, les hauts planificateurs de la NASA n'envisageaient pas de plus de 10 à 12 vols par an pour toute la flotte de navettes. Le nombre maximum de vols par an pour l'ensemble de la flotte a été limité par la capacité de fabrication des réservoirs externes à 24 par an.

De même, la seule protection thermique légère appropriée connue a été délicate, composée de tuiles fragiles. Ces décisions de conception et d'autres ont donné un véhicule qui nécessite un entretien important après chaque mission. Les moteurs sont enlevés et inspectés, et avant le nouveau "bloc II" [[Space Shuttle Main Engine|moteurs principaux]], les turbopompes étaient enlevées, démontées et reconstruites. Alors que la navette spatiale Atlantis a été rénovée et relancé en 53 jours entre les missions STS-51-J et STS-61-B, généralement un mois est nécessaire pour préparer un orbiteur pour une nouvelle mission.