Aujourd'hui, fuséologie, et regard sur la fusée miridienne "ALEUCIA".
Avec la prolifération des programmes spatiaux, les experts aéronautiques Robert Cagibi et Claudine Loiseau a tenu une petite présentation télévisée. Le sujet de ce programme concernait notamment la fusée Miridienne, ALEUCIA, la dernière à s'être illustrée auprès de Sylva :
Après ce monologue d'introduction, son collègue prit le relais :
Ainsi se termina cette intervention, qui permit d'introduire quelques notions de fuséologies et permettre au public de mieux appréhender les diverses contraintes dans le domaine.
Avec la prolifération des programmes spatiaux, les experts aéronautiques Robert Cagibi et Claudine Loiseau a tenu une petite présentation télévisée. Le sujet de ce programme concernait notamment la fusée Miridienne, ALEUCIA, la dernière à s'être illustrée auprès de Sylva :
Claudine a écrit :
-Avant d'étudier le lanceur ALEUCIA en elle-même, il est intéressant de se pencher sur le fonctionnement des fusées, et plus précisément de leur propulsion. Il s'agit d'un élément clé permettant de déterminer diverses caractéristiques d'une fusée et, plus généralement, la doctrine de ses concepteurs.
Il existe quatre grands types de moteurs fusées :
-Le premier et le plus simple est celui à ergol solide. Il s'agit d'un bloc d'explosif qui se consume progressivement une fois allumé. Il a l'avantage d'être le plus simple à concevoir et mettre en œuvre, puisqu'il ne s'agit grossièrement que d'un tube rempli de combustible avec une tuyère au bout. Il n'y a aucune pièce mobile ni commande à assurer une fois le démarrage opéré. Toutefois, cette simplicité de conception a son lot de contreparties : le combustible présente des performances moindres en termes de puissance et endurance, et il est impossible de contrôler la poussée une fois initié, qui se poursuivra jusqu'à l'épuisement du combustible.
-Viennent ensuite les moteurs à propergol liquide, faisant réagir un combustible et un comburant. Ils sont très diversifiés avec une très large gamme de réactifs, les plus communs étant le kérosène ou le dihydrogène avec du dioxygène. Ces dispositifs présentent des performances clairement supérieures et peuvent être adaptés pour favoriser diverses caractéristiques en fonction des choix du carburant et de la forme de la tuyère. La poussée peut par ailleurs être modulée en vol, contrairement à celle des ergols solides. Mais là encore, ces avantages ont un prix qui se manifeste dans la complexité de la technologie : turbopompes, injecteurs, tuyère et stockage des liquides qui doivent rester froids pour éviter leur expansion.
-Il y a après les moteurs à monergol, employant un gaz ou liquide qui réagit au contact d'un catalyseur. Ces dispositifs fonctionnent dans l'ensemble selon les mêmes processus que les tuyères à propergol, si ce n'est qu'un seul réactif est employé. Cela permet notamment dans certains cas des dispositifs plus simples, et aisés à miniaturiser.
Chaque système aura de par ses dispositions un rôle de prédilection. Les ergols solides sont souvent employés comme booster pour la première phase d'accélération d'une fusée, nécessitant une poussée importante et constante. On les retrouve également dans les missiles, toujours dans l'optique d'avoir un dispositif simple d'emploi et ne nécessitant pas le refroidissement des ergols. Les propergols liquides sont quant à eux utilisés dans les dispositifs nécessitant d'importantes performances, ainsi qu'une certaine précision pour exécuter des manœuvres délicates. Et enfin, le monergol sert souvent pour des petits dispositifs de contrôle de rotation et de poussée légère, avec de petites fusées (également nommées Reaction Control System en anglais).
Il existe quatre grands types de moteurs fusées :
-Le premier et le plus simple est celui à ergol solide. Il s'agit d'un bloc d'explosif qui se consume progressivement une fois allumé. Il a l'avantage d'être le plus simple à concevoir et mettre en œuvre, puisqu'il ne s'agit grossièrement que d'un tube rempli de combustible avec une tuyère au bout. Il n'y a aucune pièce mobile ni commande à assurer une fois le démarrage opéré. Toutefois, cette simplicité de conception a son lot de contreparties : le combustible présente des performances moindres en termes de puissance et endurance, et il est impossible de contrôler la poussée une fois initié, qui se poursuivra jusqu'à l'épuisement du combustible.
-Viennent ensuite les moteurs à propergol liquide, faisant réagir un combustible et un comburant. Ils sont très diversifiés avec une très large gamme de réactifs, les plus communs étant le kérosène ou le dihydrogène avec du dioxygène. Ces dispositifs présentent des performances clairement supérieures et peuvent être adaptés pour favoriser diverses caractéristiques en fonction des choix du carburant et de la forme de la tuyère. La poussée peut par ailleurs être modulée en vol, contrairement à celle des ergols solides. Mais là encore, ces avantages ont un prix qui se manifeste dans la complexité de la technologie : turbopompes, injecteurs, tuyère et stockage des liquides qui doivent rester froids pour éviter leur expansion.
-Il y a après les moteurs à monergol, employant un gaz ou liquide qui réagit au contact d'un catalyseur. Ces dispositifs fonctionnent dans l'ensemble selon les mêmes processus que les tuyères à propergol, si ce n'est qu'un seul réactif est employé. Cela permet notamment dans certains cas des dispositifs plus simples, et aisés à miniaturiser.
Chaque système aura de par ses dispositions un rôle de prédilection. Les ergols solides sont souvent employés comme booster pour la première phase d'accélération d'une fusée, nécessitant une poussée importante et constante. On les retrouve également dans les missiles, toujours dans l'optique d'avoir un dispositif simple d'emploi et ne nécessitant pas le refroidissement des ergols. Les propergols liquides sont quant à eux utilisés dans les dispositifs nécessitant d'importantes performances, ainsi qu'une certaine précision pour exécuter des manœuvres délicates. Et enfin, le monergol sert souvent pour des petits dispositifs de contrôle de rotation et de poussée légère, avec de petites fusées (également nommées Reaction Control System en anglais).
Après ce monologue d'introduction, son collègue prit le relais :
Robert a écrit :
Or c'est là que ça devient intéressant, lorsque l'on se penche sur la fusée ALEUCIA, puisqu'il est indiqué publiquement qu'elle emploie un ergol solide. S'il n'est pas surprenant d'avoir cette méthode pour la première phase, c'est plutôt curieux pour l'intégralité du vol. En effet, cela signifie ne pas avoir de contrôle sur la poussée pendant toute une phase, tout en s'appuyant sur des performances quelque peu limitées.
Cela ne semble pas être une question de savoir faire, puisque le précédent lanceur Herakles disposait d'une propulsion à propergol liquide.
Mais ce serait sans tenir compte du cahier des charges exprimé : c'est un lanceur léger pensé pour être employé à un rythme quasiment industriel, et là compter sur des ergols solides pour le gros de l'opération fait sens. Une fusée à propergol liquide, vous avez de nombreux composants complexes et coûteux comme les turbopompes et injecteurs, il faut le produire, l'entretenir, le vérifier entre chaque lancement si c'est un lanceur réutilisable. Bref, ça ralentit énormément les choses. Alors qu'un ergol solide ? Grossièrement, vous remplissez un tube de poudre et voila. Vous voulez réutiliser le lanceur ? Nettoyer-le, vérifiez qu'il n'est pas fragilisé, et remplissez-le à nouveau. Et voilà.
Dès lors, nous voyons que ce choix est non seulement moins surprenant qu'il en a l'air. Si cela n'a pas été précisé par les communications miridienne, nous pouvons malgré tout nous supposer que les derniers étages sont propulsés avec des moteurs à propergol ou monergol, circulariser l'orbite et l'ajuster. En effet, cette phase-là est inenvisageable avec un combustible solide incontrôlable.
Et pour ce qui est des performances limitées de l'ergol solide, hé bien, il s'agit là d'un lanceur léger. L'augmentation de la masse pour atteindre la puissance requise reste à une échelle raisonnable. Nous pouvons en effet imaginer qu'un dispositif purement basé sur des ergols solides pour un lanceur lourd nécessiterait d'importantes adaptations.
Cela ne semble pas être une question de savoir faire, puisque le précédent lanceur Herakles disposait d'une propulsion à propergol liquide.
Mais ce serait sans tenir compte du cahier des charges exprimé : c'est un lanceur léger pensé pour être employé à un rythme quasiment industriel, et là compter sur des ergols solides pour le gros de l'opération fait sens. Une fusée à propergol liquide, vous avez de nombreux composants complexes et coûteux comme les turbopompes et injecteurs, il faut le produire, l'entretenir, le vérifier entre chaque lancement si c'est un lanceur réutilisable. Bref, ça ralentit énormément les choses. Alors qu'un ergol solide ? Grossièrement, vous remplissez un tube de poudre et voila. Vous voulez réutiliser le lanceur ? Nettoyer-le, vérifiez qu'il n'est pas fragilisé, et remplissez-le à nouveau. Et voilà.
Dès lors, nous voyons que ce choix est non seulement moins surprenant qu'il en a l'air. Si cela n'a pas été précisé par les communications miridienne, nous pouvons malgré tout nous supposer que les derniers étages sont propulsés avec des moteurs à propergol ou monergol, circulariser l'orbite et l'ajuster. En effet, cette phase-là est inenvisageable avec un combustible solide incontrôlable.
Et pour ce qui est des performances limitées de l'ergol solide, hé bien, il s'agit là d'un lanceur léger. L'augmentation de la masse pour atteindre la puissance requise reste à une échelle raisonnable. Nous pouvons en effet imaginer qu'un dispositif purement basé sur des ergols solides pour un lanceur lourd nécessiterait d'importantes adaptations.
Claudine a écrit :
C'est très intéressant puisque cela illustre la doctrine miridienne au niveau des fusées, et donne un indicateur sur les directions qui seront empruntées par la suite. Nous pouvons ainsi nous attendre à ce que les modèles à venir de lanceurs lourds partent sur la même, en ayant par exemple d'imposants boosters à ergol solide pour les premières phases du vol. En effet, les premières étapes sont les plus gourmandes en énergie et nécessitent les plus gros moteurs. Assurer cette phase avec une alternative réutilisable et simple n'aurait rien d'incohérent. Quant à l'augmentation de la masse, elle ne serait pas problématique par la suite puisqu'elle ne concernerait que la première étape, avant que les booster ne soient largués, et parachutés, puis réutilisés ultérieurement.
Robert a écrit :
Par contre, nous parlons là de vols se réduisant à la mise en orbite d'une charge utile. Qu'en serait-il des transferts d'orbite d'une planète à une lune, ou vers une autre planète ? Là, l'emploi d'ergol solide pour ces phases est inenvisageable pour deux raisons :
-L'absence de contrôle ne permettrait pas des manœuvres suffisamment délicates,
-Et le poids supplémentaire pour ces phases intermédiaires et finales imposeraient une augmentation exponentielle de la masse de départ, puisque les étages assurant la mise en orbite auront davantage de charge utile à accélérer.
Par contre, et en vue de la doctrine miridienne, peut-être observerons-nous des étages avec une propulsion à monergol ?
-L'absence de contrôle ne permettrait pas des manœuvres suffisamment délicates,
-Et le poids supplémentaire pour ces phases intermédiaires et finales imposeraient une augmentation exponentielle de la masse de départ, puisque les étages assurant la mise en orbite auront davantage de charge utile à accélérer.
Par contre, et en vue de la doctrine miridienne, peut-être observerons-nous des étages avec une propulsion à monergol ?
Claudine a écrit :
En effet, mais attention. Rappelons qu'il y a là une volonté d'échelle industrielle, qui s'explique pour ce qui est de mettre en orbite des satellites. Mais dès lors que nous parlons de missions éloignées, nous pouvons douter d'un tel rythme. Sans compter que ces étages-là ne seront aucunement réutilisables vu qu'ils seront probablement perdus dans l'espace. Là, il n'y aura pas de raisons de rechercher un dispositif robuste. Il est endommagé après un seul vol ? Il n'aura pas à en faire plus, pourquoi vouloir rectifier ça si cela implique une baisse de performance ?
Ainsi se termina cette intervention, qui permit d'introduire quelques notions de fuséologies et permettre au public de mieux appréhender les diverses contraintes dans le domaine.