Le concept du XS-1 proposé par Boeing en réponse aux besoins de la Darpa, qui souhaite un lanceur réutilisable. © Phantom Works, Boeing

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Le XS-1, le lanceur réutilisable du Pentagone, sera construit par Boeing

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La Darpa, l'Agence américaine des projets avancés de la Défense, veut se doter d'un système de lancement réutilisable. Pour la conception de son véhicule, elle a choisi Boeing et son Phantom Express, associé au motoriste Aerojet Rocketdyne. Premiers vols d'essais en 2020.

La Darpa (Agence américaine des projets avancés de la Défense) aimerait lancer dans l'urgence des petits satellites, militaires ou civils, d'observation de la Terre et de télécommunications en orbite basse. Un besoin en cas de conflit ou de catastrophes, humanitaire et/ou environnementale, de grande ampleur, ou tout simplement en remplacement d'autres satellites tombés en panne ou détruits lors d'un conflit militaire.

Plus précisément, la Darpa souhaite un système de lancement réutilisable, à la demande, à moindre coût et capable de mettre en orbite des petits satellites de moins d'1,5 tonne, avec une fréquence de lancement très élevée de 10 tirs en 10 jours. Ce sera le rôle du Phantom Express de Boeing (XS-1 dans la terminologie de la Darpa).

En mai, la division Phantom Works, de Boeing, a été choisie par la Darpa pour la construction de ce véhicule. Doté d'un moteur d'Aerojet Rocketdyne AR-22, le Phantom Express a été préféré au concept de Masten Space Systems, associé à XCOR, et à celui de Northrop Grumman avec Virgin Galactic.

Le Phantom Express de Boeing a été sélectionné par la Darpa. © Phantom Works, Boeing

Un véhicule démonstrateur en 2019

Ce véhicule de lancement sera entièrement réutilisable et capable de lancer près de 1.400 kilogrammes en orbite ; il devra voler 10 fois en 10 jours. Comme le souligne Jess Sponable, directeur du programme pour la Darpa, le XS-1 « ne sera ni un avion traditionnel, ni un véhicule de lancement conventionnel, mais plutôt une combinaison des deux, dans le but d'abaisser les coûts de lancement d'un facteur dix et de remplacer le temps d'attente de la disponibilité d'un lanceur, qui peut durer plusieurs semaines, par un lancement à la demande ».

Dans un premier temps, Boeing va construire d'ici 2019 un véhicule démonstrateur et testera au sol le fonctionnement du moteur avec 10 allumages quotidiens pendant 10 jours. Les premiers vols de test sont prévus en 2020 avec 15 à 20 vols ! Le moteur AR-22 fonctionne avec un mélange d'oxygène et d'hydrogène liquide. Il sera dérivé du RS-25 qu'utilisaient les orbiteurs des navettes spatiales. Les premiers lancements d'essais débuteront en 2020.

Le XS-1 est un véhicule de lancement réutilisable. Il aura un étage supérieur qui ne sera pas récupérable. Le coût de lancement visé est de seulement 5 millions de dollars pour moins d’1,5 tonne en orbite basse. © Darpa

Conscient qu'un système de lancement à la demande et à fréquence élevée est susceptible de bouleverser le marché traditionnel du lancement de petits satellites, Boeing pourra le proposer sur les marchés internationaux de lancements de satellites publics et privés. 

Pour en savoir plus

Le XS-1, le projet de lanceur réutilisable du Pentagone

Article de Rémy Decourt publié le 07/07/2014

Pour réduire le coût de l'accès à l'espace, la Darpa, aux États-Unis, travaille sur la mise au point d'un véhicule hypersonique réutilisable. XS-1, c'est son nom, devrait être capable de mettre sur orbite des satellites jusqu'à 2,3 tonnes pour seulement 5 millions de dollars. Il reste un gros point dur : le vol hypersonique.

L'autonomie de l'accès à l'espace lui étant acquise, du moins pour le lancement de satellites, le Pentagone souhaite maintenant le rendre plus facile, et surtout moins cher. Beaucoup moins cher. Aujourd'hui, le coût d'un lancement est très élevé, même pour la première puissance spatiale. Pour réduire la facture, la Darpa (Agence pour les projets de recherche avancée de défense) parie sur la réutilisabilité.

Elle travaille avec l'entreprise Masten sur le concept de véhicule hypersonique réutilisable XS-1. Ensemble, elles font le pari de mettre au point non pas un lanceur entièrement réutilisable mais une sorte d'étage évolué qui pourrait être utilisé pour lancer des satellites de taille moyenne.

Le XS-1 n'est pas un avion spatial ni un étage capable de voler dans l'espace. Il est seulement conçu pour voler à des altitudes suborbitales et transporter l'étage supérieur qui ira mettre en orbite la charge utile de la mission de 1.800 kg.

Le X-37B, autre programme spatial du Pentagone. On voit ici le deuxième exemplaire de ce drone juste après son atterrissage, en juin 2012, à l'issue d'un vol de 469 jours. © AF Space Command

Le programme XS-1 affiche des objectifs difficiles

Les objectifs fixés par la Darpa sont très ambitieux. En effet, il s'agit de mettre au point un système de transport assez rapide pour faire un aller-retour en une journée et réaliser 10 vols en 10 jours. À cela s'ajoute qu'il doit atteindre Mach 10 et diviser par dix le coût d'accès à l'espace pour des satellites de deux tonnes, soit une addition de moins de 5 millions de dollars par lancement. On peut souhaiter bon courage aux ingénieurs.

De plus, les vitesses de l'ordre de Mach 10 ne sont pas complètement maîtrisées par les États-Unis. Les meilleures avancées actuelles, avec des résultats en demi-teinte, sont celles du programme X-51A Waverider de l'US Air Force, qui a atteint brièvement une vitesse de pointe de Mach 5,1 lors d'un vol qui a duré environ six minutes (en 2012), et celles du X-43A qui en 2004 a atteint la vitesse de Mach 9,8 (soit environ 11.000 km/h) pendant une dizaine de secondes.

Si la Darpa a indiqué avoir ses idées sur sa configuration, sa façon de décoller, de voler et d'être récupéré, elle attend de son partenariat avec Masten de trouver les meilleures solutions pour les concrétiser. Toutefois, la Darpa ne part pas de zéro. Le mystérieux X-37B, dont un exemplaire continue à faire des ronds autour de la Terre depuis décembre 2012, utilise et teste des technologies qui pourraient servir au XS-1. Alasa, pour Airborne Launch Assist Space Access, est un autre programme depuis lequel des transferts de technologies sont également possibles. Dans ce programme, Boeing, Lockheed Martin et Virgin Galactic développent un nouveau concept de système de lancement aéroporté de petite charge utile en orbite basse pour un coût d'un million de dollars. L'idée est d'utiliser des systèmes de transport existants pour mettre des satellites en orbite. Ainsi Virgin Galactic étudie une version dérivée du WhiteKnightTwo, l'avion qui transporte le SpaceShipTwo, et Boeing un lanceur conçu pour être emporté sous le ventre d'un F-15E.

Le XS-1 sera avant tout utilisé pour le lancement de petites charges utiles spécialisées dans le renseignement, la surveillance environnementale voire la démonstration de nouvelles technologies. Il pourrait également être utilisé pour le transport d'un missile ou d'une charge tueuse de satellite. La militarisation de l'espace semble inéluctable. Aux missions liées au renseignement, à la surveillance et la sécurité, s'ajouteront dans l'avenir celles liées à la protection des moyens existants et la neutralisation des capacités satellitaires adverses. Le programme du XS-1 constituera aussi une excellente plateforme pour la recherche concernant les techniques de vol hypersonique.