Vue d'artiste de Callisto, le démonstrateur de lanceur réutilisable réalisé en partenariat entre le Cnes, le DLR et la Jaxa. © Cnes, Blackbear 2017, Mira Productions

Sciences

Lanceur Callisto

DéfinitionClassé sous :étage réutilisable , CNES , démonstrateur

Callisto est un démonstrateur de lanceur réutilisable que développe ensemble le Cnes, le DLR allemand et la Jaxa japonaise. Ce programme préfigure Themis, un programme qui sera aussi un démonstrateur d'étage réutilisable, mais beaucoup plus proche d'un étage opérationnel que l'est Callisto. Avec ces deux programmes, l'Europe souhaite rattraper son retard et se tenir prête s'il elle décide de se doter d'un lanceur partiellement réutilisable pour succéder à Ariane 6, voire compléter la famille Ariane 6.

Callisto est un étage haut de 13 mètres avec un diamètre de 1,1 mètre et une masse au lancement de seulement 3,6 tonnes. L'essai en vol de Callisto est prévu en 2021 depuis le Centre spatial guyanais. Il vise à tester la récupération et le revol d'un premier étage de lanceur, et les conditions dans lesquelles un étage principal de lanceur doit évoluer. Il atteindra donc un nombre de Mach suffisant (6) pour que les phénomènes et conditions observés soient les mêmes que sur un étage opérationnel. Pour cela, Callisto va décoller et voler jusqu'à 35 kilomètres d'altitude avant de revenir se poser à une centaine de mètres de son point de départ. Son vol respectera le profil de lancement d'un lanceur, c'est-à-dire que sa trajectoire sera inclinée sur l'horizon avec un déport latéral. Enfin, Callisto sera très instrumenté pour renseigner sur les phénomènes physiques, les flux aérodynamiques et les efforts structuraux de la rentrée et de l'atterrissage.

Le concept de démonstrateur Callisto, en version trimoteur. © Cnes

Callisto retournera se poser comme le Falcon 9

Des trois modes connus pour retourner se poser, Callisto utilisera le mode Toss-Back. C'est ce mode qu'utilise SpaceX pour récupérer l'étage principal du Falcon 9. Cette manœuvre consiste à réaliser un demi-tour, une marche arrière et un rallumage du moteur. Dans cette configuration, l'étage utilise la propulsion fusée pour fournir les impulsions permettant le retour au sol, le freinage en phase atmosphérique et l'atterrissage à la verticale. Cela dit, par rapport à SpaceX, Callisto utilisera un moteur cryogénique alors que le Falcon 9 fonctionne au kérosène. La différence est importante car le Cnes pense que pour les lanceurs du futur le méthane et l'hydrogène ont un potentiel de réutilisation bien plus grand que le kérosène dont la suie encrasse les moteurs par exemple.

Que ce soit en France, en Allemagne ou au Japon, jamais un démonstrateur aussi complet n'a été réalisé et testé en vol. Bien que sa construction ne soit pas très difficile, il y a tout de même deux sujets critiques : le bilan masse et la sauvegarde en vol. La masse du lanceur est un souci de chaque instant car tout kilogramme ajouté joue sur la performance de l'étage. Concernant la sécurité en vol, il faut savoir que c'est la première fois que sera testé au Centre spatial guyanais un retour d'étage. Il est donc nécessaire d'adapter les règles de sécurité à la mission de Callisto, voire d'en édicter de nouvelles afin d'éviter tous risques pour les installations de la base et les habitants de cette partie de la Guyane.

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