La Révolution des fusées réutilisables : Un bond géant pour l'exploration spatiale

Depuis quelques années, une révolution discrète mais puissante est en cours, marquant un tournant historique dans l'histoire de l'exploration spatiale. Longtemps considérées comme des engins à usage unique, les fusées réutilisables émergent aujourd'hui comme des pionnières de la durabilité et de l'efficacité dans notre quête pour explorer le cosmos. Cette transformation est guidée par des entreprises audacieuses, des esprits visionnaires, et une technologie avant-gardiste. Plongeons dans ce voyage interstellaire, où les étoiles ne sont pas seulement dans le ciel, mais aussi sur Terre, propulsant l'humanité vers de nouveaux horizons.

Histoire épique des fusées réutilisables

Retournons dans le passé, au début de l'exploration spatiale, où chaque lancement était accompagné du crépitement des ressources financières et de la résignation à l'abandon. L'approche traditionnelle, incarnée par les fusées à usage unique, dominait alors l'univers spatial.
Ces colosses de métal, conçus pour un seul voyage, ont été les héros solitaires de missions spatiales, mais leur gloire était temporaire. À chaque lancement, des fortunes étaient dépensées pour construire des engins destinés à se perdre dans l'immensité de l'espace après avoir accompli leur mission. C'était un adieu coûteux et inévitable à des ressources précieuses.
L'approche traditionnelle, bien qu'innovante à ses débuts, était entravée par des coûts astronomiques. Chaque lancement était comme un feu d'artifice financier, laissant derrière lui des débris coûteux et des étages de fusées abandonnés.
En effet, la désuétude de cette méthode ne se limitait pas seulement aux contraintes économiques. Les étages de fusées, désormais des débris spatiaux, contribuaient à la pollution orbitale, entrainant la problématique de la gestion durable de l'espace.

La mythique fusée Saturn V de la NASA, à usage unique.

Ainsi, l'approche traditionnelle, bien que révolutionnaire à son époque, s'est avérée être une solution coûteuse et limitante. Ces engins spatiaux à usage unique étaient devenus des vestiges coûteux, laissant derrière eux des empreintes financières et environnementales considérables.

C'est dans ce contexte que l'histoire spatiale se voit bouleversé par l'émergence d'une alternative audacieuse : les fusées réutilisables. Une transition de paradigme initiée par des acteurs déterminés, mettant fin à l'ère des adieux coûteux et ouvrant la voie à une exploration spatiale plus efficace et durable.

Le facteur SpaceX

L'histoire des fusées réutilisables serait incomplète sans évoquer l'acteur majeur qui a ébranlé les fondements de l'exploration spatiale traditionnelle : SpaceX. Fondée par Elon Musk en 2002, SpaceX s'est imposée comme une force motrice incontournable dans le secteur spatial, définissant de nouvelles normes avec son approche révolutionnaire.
Alors que les agences spatiales et les entreprises traditionnelles continuent d'opter pour des fusées à usage unique, SpaceX a lancé le défi en proposant une alternative audacieuse et apparemment contre-intuitive : des fusées réutilisables. Le premier étage de la Falcon 9, une fois larguée, n'était pas destiné à être abandonnée dans le vide spatial, mais plutôt à retourner sur Terre, prête à être réutilisée pour une nouvelle mission.
Cette proposition audacieuse a été accueillie avec scepticisme au début. Cependant, SpaceX a fait taire les doutes en réussissant des atterrissages spectaculaires de ses boosters Falcon 9, prouvant que la réutilisation des fusées n'était pas seulement une théorie, mais une réalité tangible.

La fusée Falcon 9 de SpaceX @SpaceNews

Le succès de SpaceX a envoyé des ondes de choc à travers l'industrie spatiale. Non seulement l'entreprise a démontré la viabilité économique des fusées réutilisables, mais elle a également ouvert la voie à une réévaluation fondamentale de l'approche traditionnelle. Il a instillé une mentalité de pionnier et d'innovation, inspirant d'autres entreprises à suivre le mouvement. Des compagnies spatiales du monde entier se lancent désormais dans la course à la réutilisation, redéfinissant ainsi le paysage spatial.

Comment ça marche la réutilisation ?

il existe à ce jours plusieurs approches techniques pour la réutilisation des fusées. La plupart consiste à une récupération du premier étage qui est ensuite inspecté pour être utilisé plus tard. Parmi les différentes approches de récupération, nous avons entre autre :
Atterrissage vertical avec moteurs rétrofusées : Cette méthode est employée par des fusées telles que la Falcon 9 de SpaceX. Après la séparation, le premier étage retourne verticalement vers la Terre en utilisant ses moteurs rétrofusées pour ralentir la descente. Cela permet un atterrissage précis sur une plateforme en mer ou sur terre.

Récupération du booster sur une des plates-formes en mer. Crédit: @SpaceX

Parachutes : Certaines fusées, comme Electron de Rocket Lab, utilisent des parachutes pour ralentir leur descente vers la Terre après la séparation de la fusée. Ces parachutes sont déployés à des altitudes spécifiques pour assurer un atterrissage en douceur dans la mer.

Schéma de récupération du premier étage de la fusée Electron Crédits : RocketLab

La réutilisation : Un gros défi technologique

La transition des fusées à usage unique vers les fusées réutilisables n'est pas un simple changement de cap, mais plutôt un défi technologique audacieux. Repenser fondamentalement la conception des fusées pour les rendre récupérables et réutilisables a présenté des défis qui ont testé les limites de l'ingénierie spatiale.
Un des défis majeurs était de concevoir des systèmes capables de résister aux rigueurs de la rentrée atmosphérique, un processus au cours duquel les fusées retournent à la Terre à des vitesses extrêmement élevées. Les températures élevées générées pendant la rentrée atmosphérique ont nécessité le développement de matériaux et de systèmes de protection thermique capables de préserver l'intégrité structurelle des fusées. Dans le cas de la Falcon 9 de SpaceX, le revêtement thermique est composé de tuiles en fibre de carbone qui résistent aux températures extrêmes tout en minimisant le poids.
La récupération en mer, une des approches préférées pour récupérer les premières étapes des fusées, a également été un défi logistique et technique. Mettre au point des systèmes de navigation précis pour permettre aux fusées de retourner et d'atterrir avec une précision millimétrique sur une plate-forme en mouvement dans l'océan représente une prouesse d'ingénierie remarquable. SpaceX dispose à cet effet de trois plates-formes en mer pour la récupération des boosters de la Falcon 9 : «Just Read The Instructions», «Of Course I Still Love You» et «A Short Fall of Gravitas»

La plateforme Of Course I Still Love You de SpaceX

L'autre défi majeur était celui de la fiabilité. Chaque phase de la réutilisation des fusées exige une maintenance et une inspection minutieuses pour garantir que chaque composant est prêt pour le prochain vol. Cela nécessite des innovations dans les systèmes de diagnostic, la robotique, et la technologie de fabrication.
Malgré ces défis, les esprits visionnaires des ingénieurs et des scientifiques ont été à la hauteur de la tâche. Les succès spectaculaires des atterrissages répétés de la Falcon 9 de SpaceX et d'autres missions réutilisables témoignent de la résolution de l'industrie spatiale à surmonter ces défis technologiques et à forger l'avenir de l'exploration spatiale.

L’impact économique et environnemental de la réutilisation

L'émergence des fusées réutilisables a provoqué des changements tangibles à la fois sur le plan économique et environnemental, redéfinissant la dynamique financière de l'exploration spatiale tout en atténuant son impact écologique.
La réduction des coûts liée à la réutilisation des fusées est frappante. Prenons l'exemple la Falcon 9 de SpaceX, dont le coût de lancement est estimé à environ 62 millions de dollars. En comparaison, une fusée à usage unique équivalente peut coûter jusqu'à 150 millions de dollars. Cette différence substantielle permet aux agences spatiales et aux entreprises de lancer des missions plus fréquentes avec des budgets plus restreints, stimulant ainsi l'activité spatiale économique. Des économies qui, en retour, dynamisent le secteur spatial en le rendant plus accessible aux missions gouvernementales et commerciales.
La transition vers les fusées réutilisables a également des implications positives sur l'environnement. La réduction du nombre de fusées à usage unique entraîne une diminution significative de la production de débris spatiaux, limitant ainsi la pollution orbitale. De plus, la réduction des coûts et la réutilisation des composants signifient une utilisation plus efficace des ressources, réduisant ainsi l'empreinte écologique globale de l'industrie spatiale. En résumé, la technologie des fusées réutilisables offre une voie plus durable pour explorer les étoiles.

Qui sont les maîtres actuels de la réutilisation?

Alors que la transition vers les fusées réutilisables continue de redéfinir les contours de l'exploration spatiale, certaines entreprises se distinguent comme les pionnières de cette révolution, maîtrisant l'art complexe de la réutilisation des fusées.

SpaceX - Falcon 9 et Falcon Heavy :
Sans conteste, SpaceX, fondée par Elon Musk, est à l'avant-garde de la révolution des fusées réutilisables. Leurs fusées emblématiques, la Falcon 9 et la Falcon Heavy, ont redéfini les attentes en démontrant la viabilité économique de la récupération des fusées. La Falcon 9, en particulier, a réalisé des atterrissages spectaculaires sur des plates-formes marines et sur la terre ferme, ouvrant la voie à une réutilisation rapide et fiable. Les multiples lancements réussis de missions commerciales et gouvernementales attestent de la maîtrise incontestable de SpaceX dans le domaine. La Falcon 9 en chiffre, c’est 294 lancements, 252 récupérations et 226 réutilisations. Un bilan plus que impressionnant! Mais il faut rappeler que ces deux fusées ne sont que partiellement réutilisables ; uniquement le premier étage est récupéré. Cependant ,SpaceX développe actuellement une fusée entièrement réutilisable appelée le star-ship; une méga fusée destinée à la conquête de Mars.

Atterrissage sur terre ferme. Spectaculaire !!! Crédit: @SpaceX

Blue Origin - New Shepard et New Glenn :
Blue Origin, la société fondée par Jeff Bezos, est également un acteur clé dans la course à la réutilisation. Leur fusée suborbitale New Shepard, conçue pour le tourisme spatial, a réalisé plusieurs vols avec succès. De plus, leur projet de fusée orbitale réutilisable, New Glenn, promet d'étendre les horizons de la réutilisation dans le domaine des lancements plus importants. Bien que Blue Origin ne soit pas aussi avancé que SpaceX dans le domaine de la reutilisation, leur engagement en fait un acteur à surveiller dans l'avenir.

Atterissage de la fusée New Shepard lors de la mission NS-24. Crédit: Blue Origin

Rocket Lab - Electron :
Dans le domaine des petites fusées, Rocket Lab a fait des avancées significatives avec leur fusée Electron. Bien que de taille plus modeste que ses homologues, l'Electron a reussi à parvenir à la réutilisation après plusieurs lancements. La mission "Running Out of Toes" a marqué un jalon crucial en démontrant la capacité de Rocket Lab à récupérer et réutiliser ses fusées, offrant ainsi une perspective novatrice même pour les lancements de satellites de petite taille.

Ces entreprises, par leur expertise et leur engagement dans la réutilisation des fusées, sont en train de sculpter l'avenir de l'exploration spatiale. Leurs succès contribuent non seulement à réduire les coûts, mais également à ouvrir la voie à une ère plus durable et accessible dans la conquête de l'espace.

Case study : la Falcon 9 de SpaceX

La Falcon 9 de SpaceX incarne le triomphe de la réutilisation des fusées. Sa première réutilisation a eu lieu le 22 décembre 2015, marquant un jalon historique après son premier vol en juin 2010. Le booster B1051 detient le record du booster le plus utilisés avec 11 réutilisations. Avec 252 vols à son actif, la Falcon 9 a transporté diverses charges utiles, des satellites à des équipages humains. Parmi ses lancements emblématiques, la mission Demo-2 en mai 2020, première mission habitée de SpaceX, et la constellation Starlink ont captivé l'attention du monde. Pour plus d'information sur la Falcon 9 , consultez notre article sur le sujet. .

L'émergence des fusées réutilisables, incarnée par des succès notables tels que la Falcon 9 de SpaceX, promet de révolutionner l'exploration spatiale. Cette transition vers la réutilisation redéfinit les normes économiques de l'industrie spatiale, offrant une voie plus durable pour l'avenir. En réduisant les coûts, minimisant l'impact environnemental, et multipliant les opportunités de lancement, les fusées réutilisables tracent la voie vers un horizon spatial plus accessible et prometteur. Ce changement de paradigme ouvre une ère où l'espace devient une frontière économiquement viable, conduisant l'humanité vers de nouveaux sommets cosmiques. En embrassant la réutilisation des fusées, nous forgeons un avenir où les étoiles ne sont plus des rêves inaccessibles, mais des destinations à explorer de manière économique, responsable et inspirante.

https://www.spacex.com
https://www.blueorigin.com/fr-FR