Pendant des décennies, la plupart des fusées ont fonctionné comme des appareils photo jetables : utilisées une seule fois, puis abandonnées. Les fusées réutilisables ressemblent davantage à des avions de ligne. Elles atterrissent, sont inspectées, ravitaillées, puis repartent. Avec son moteur de fusée Prometheus, l’entreprise aérospatiale ArianeGroup nous laisse penser qu’elle pourrait bien offrir à l’Europe sa propre version de ce modèle.
Le projet Prometheus a démarré en 2015 avec l’agence spatiale française, le CNES, et bénéficie du soutien de l’Agence spatiale européenne (ESA) depuis 2017. Il vise à produire un moteur réutilisable dont le coût représente environ un dixième de celui du Vulcain 2, le moteur qui propulsait Ariane 5.
Deux caractéristiques le distinguent : d’abord, il fonctionne à l’oxygène liquide et au méthane liquide, un mélange dont la combustion est plus propre que celle du kérosène et qui laisse moins de résidus, ce qui facilite la réutilisation. Ensuite, sa puissance peut être ajustée entre 30 et 100 %, à la manière de la pédale d’accélérateur d’une voiture.
Si un système de surveillance de l’état de santé contrôle le moteur, cette modulation de la poussée est essentielle pour faire atterrir la fusée.
« Un moteur écrit en couches »
ArianeGroup décrit ce moteur d’environ 100 tonnes de poussée comme étant « écrit en couches ». Contrairement aux procédés de fabrication conventionnels, qui nécessitent l’assemblage de centaines de pièces, chacune usinée, soudée ou boulonnée à la suivante (ce qui ajoute du temps, du poids et un point faible potentiel), de nombreuses pièces du moteur Prometheus sont produites d’un seul tenant grâce à la fabrication additive.
Selon ArianeGroup, les pièces imprimées représentent désormais 70 % de la masse totale de Prometheus, y compris la chambre de combustion. Cette chambre est entièrement imprimée sur le site d’Ottobrunn de l’entreprise, en Allemagne.
« En imprimant des composants complexes d’un seul tenant, la fabrication additive réduit la consommation de matière, simplifie l’assemblage et permet des structures plus légères et hautement intégrées, tout en conservant les performances requises pour un vol réutilisable », explique ArianeGroup.
L’entreprise a déjà acquis une solide expérience en fabrication additive. En 2018 par exemple, l’équipe a produit un générateur de gaz imprimé en 3D pour le moteur Vulcain 2.1 d’Ariane 6. En 2020, elle a testé la première chambre de combustion imprimée en 3D de l’entreprise sur un démonstrateur.
Plus récemment, son partenariat avec Nikon SLM Solutions portant sur des composants de plus d’un mètre cube montre jusqu’où elle entend aller. Prometheus est l’aboutissement de toutes ces étapes, réunies dans un seul moteur.
Comme nous l’avons évoqué lors de l’un de nos Additive Talks consacré à la propulsion à bas coût, le coût compte désormais autant que la performance. Selon ArianeGroup, cette approche permet une production en série à une cadence prévue de 50 moteurs par an. Autrement dit, Prometheus est fabriqué comme un véritable produit industriel.
À quoi faut-il s’attendre ?
Tous les regards se tournent désormais vers Themis, le démonstrateur d’étage réutilisable de l’ESA, propulsé par un seul moteur Prometheus. Installé à l’Esrange Space Center, en Suède, il a achevé fin septembre 2026 une deuxième répétition complète de compte à rebours. La prochaine étape sera son premier « saut » (hop) : un court décollage suivi d’un atterrissage vertical. Le projet financé par l’Union européenne qui encadre ces essais court désormais jusqu’à fin 2026.
Si ce saut réussit, l’Europe aura démontré qu’un moteur en grande partie imprimé peut voler, atterrir et être préparé pour voler à nouveau.
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