Premiers rugissements pour le moteur de fusée imprimé en 3D du lanceur européen Vega E

L’Agence spatiale européenne (ESA) et l’italien Avio ont annoncé le 3 mars avoir effectué des tests de mise à feu du moteur M10 à l’échelle 1. Imprimé en 3D et utilisant un mélange d’ergols oxygène-méthane, il est destiné à l’étage supérieur de Vega Evolution (Vega E) : le futur lanceur européen en orbite basse, successeur de Vega C, flexible et à bas coût.

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Premiers rugissements pour le moteur de fusée imprimé en 3D du lanceur européen Vega E
Le moteur M10 a été allumé 19 fois pour une durée totale de 450 secondes.

Il a rugi 19 fois pour une durée totale de 450 secondes. Avio et l’Agence spatiale européenne (ESA) ont annoncé le 3 mars avoir effectué une campagne de tests de mise à feu du premier moteur M10 à l’échelle 1 en février. Imprimé en 3D, il utilise un mélange d’ergols oxygène-méthane liquides et est destiné à propulser l’étage supérieur du futur lanceur Vega Evolution (Vega E). Les essais se sont tenus au Centre de vol spatial Marshall de l’Agence spatiale américaine à Huntsville (Alabama, Etats-Unis).

« Cette campagne de tests a pour but de vérifier la performance fonctionnelle du moteur dans son domaine opérationnel et de qualification, son comportement lors de cycles de mise à feu répétés, et de valider les modèles utilisés pour sa conception », a déclaré Avio dans un communiqué.

Le petit dernier de la famille Vega

Prévu pour 2025, Vega E est le successeur de Vega C, le lanceur européen dont le vol inaugural est toujours prévu pour cette année. Il est lui-même le successeur de Vega, dont le dernier vol remonte à juillet 2019. Celui-ci s’était soldé par un échec . Vega doit normalement revoler le 24 mars prochain.

Destiné à lancer des charges utiles de même masse que Vega C (jusqu’à 2 200 kilogrammes), l’objectif principal de Vega E est de réduire les coûts et d’augmenter la flexibilité des lancements, indique un article présenté à la European conference for aeronautics and space sciences (EUCASS) 2019 : « Dans cette perspective, le développement d’un moteur à bas coût et respectueux de l’environnement pour l’étage supérieur joue un rôle clé. »

Oxygène-méthane : le futur des moteurs

Le moteur M10 utilise un mélange d’ergols à base d’oxygène et de méthane liquides. Il devrait remplacer les moteurs Zefiro 9 et AVUM des étages supérieurs de Vega-C qui utilisent des ergols solides.

Le mélange oxygène-méthane (LOx-CH4) est également au cœur du développement de Prometheus, le futur moteur low-cost et réutilisable en cours de développement chez ArianeGroup qui équipera le successeur d’Ariane 6. SpaceX développe aussi ses propres moteurs LOx-CH4, les Raptors, récemment testés sur Starhopper et prochainement sur le Starship . De même, Blue Origin compte propulser le premier étage de son futur lanceur New Glenn avec des moteurs BE-4 à base de LOx-CH4.

Par rapport au mélange oxygène-hydrogène utilisé par le moteur Vulcain 2.1 d’Ariane 6 et dont la mise en œuvre est complexe, le couple LOx-CH4 permet de simplifier la conception du moteur, et donc de réduire les coûts. En revanche, il est moins performant. Par rapport au couple oxygène-kérosène, simple à mettre en œuvre et utilisé par SpaceX pour ses lanceurs Falcon 9, un moteur LOx-CH4 est plus performant et génère moins de suie – un atout quand il faut le nettoyer avant de le réutiliser.

Les avantages de l’impression 3D

Pour produire le moteur M10, Avio indique avoir soudé deux parties obtenues par fabrication additive couche par couche (ALM) à base d’alliages métalliques. « L’ALM permet d’obtenir des géométries internes plus complexes en ayant recours à moins d’éléments, ce qui limite le besoin en usinage et permet d’aller plus vite tout en réduisant les coûts, indique l’ESA dans une publication sur son site internet. [Cette technologie] est devenue plus fiable et de meilleure qualité, mais l’inspection reste un défi. »

Une première campagne de tests avait eu lieu en 2018 à Colleferro (Italie) sur des modèles réduits : 20 cycles d’allumage pour une durée totale de 375 secondes. Cela avait permis de montrer que la fabrication additive produisait des résultats comparables à la méthode de fabrication traditionnelle, indique l’ESA : « Un contrôle non destructif avait été réalisé avec succès pour détecter des défauts lors de la fabrication. Cela a ouvert la voie à la production d’un moteur à l’échelle 1 par ALM. »

Les tests de mise à feu du premier modèle de développement du moteur sont prévus à la fin de l’année. Les qualifications au sol ne sont pas attendues avant 2024 pour un premier vol de Vega E en 2025.

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