Fusées : moteurs, étages et capacité à atteindre l’espace

Que compare-t-on lorsqu’on parle de fusées ?

Un lanceur est le système qui transporte une charge utile depuis la Terre vers l’espace. Les sources disponibles présentent des véhicules aux configurations et aux objectifs différents : le SLS est associé aux missions lunaires Artemis de la NASA ; New Glenn figure dans le programme de services de lancement de l’agence ; et Ariane 6 est décrite à travers les caractéristiques de ses étages et de ses moteurs. Il ne faut donc pas lire leurs chiffres de capacité comme les éléments d’un classement unique et simple.

La capacité dépend notamment de la destination de la charge utile. Selon la NASA, New Glenn peut emporter plus de 13 tonnes métriques vers une orbite de transfert géostationnaire et 45 tonnes métriques vers une orbite terrestre basse. Ces deux chiffres concernent des destinations différentes. Ils ne signifient pas que la fusée transporte les deux charges lors d’une même mission et ne permettent pas une comparaison directe avec le SLS ou Ariane 6 en l’absence de données équivalentes.

Les étages sont des sections du lanceur qui remplissent différentes fonctions durant le vol. Les sources identifient un étage central pour le SLS et un étage principal, ou central, pour Ariane 6. Elles décrivent également des propulseurs latéraux à propergol solide sur le SLS et des moteurs solides sur Ariane 5. Les données sur cette dernière proviennent d’une fiche technique hébergée par la NASA, et non d’une page actuelle consacrée à la description d’une mission.

SLS : un système conçu pour les missions Artemis

Le Space Launch System, ou SLS, est le lanceur d’exploration de l’espace lointain de la NASA. L’agence l’associe à Artemis, son programme de missions lunaires habitées et non habitées. Selon la fiche de la NASA, Artemis I a utilisé un vaisseau Orion sans équipage : le moteur RL10 a fourni la propulsion dans l’espace nécessaire pour l’envoyer vers la Lune. L’agence indique que ce moteur doit reprendre ce rôle pour Artemis II et Artemis III, présentées comme des missions lunaires habitées.

Dans ce contexte, le RL10 assure une propulsion dans l’espace ; il ne s’agit pas de l’ensemble des moteurs qui propulsent la fusée depuis son pas de tir. La NASA indique que l’étage de propulsion cryogénique provisoire du SLS, l’ICPS, utilise un RL10 fabriqué par L3Harris. Ce moteur brûle de l’hydrogène liquide et de l’oxygène liquide et produit 24 750 livres de poussée. La source ne propose pas ici de comparaison avec d’autres moteurs : ce chiffre décrit un composant, et non la poussée totale du SLS.

Selon la NASA, l’étage central du SLS mesure 212 pieds de haut et 27,6 pieds de diamètre. Il stocke de l’hydrogène et de l’oxygène liquides cryogéniques et contient les systèmes qui les acheminent vers quatre moteurs RS-25. Il abrite aussi les ordinateurs de vol et une grande partie de l’avionique. La NASA a également annoncé l’assemblage achevé du moteur RS-25 numéro 2063 pour la famille SLS ; la description disponible précise que les RS-25 propulsent l’étage central.

Propulseurs solides et moteurs à ergols liquides

Le SLS associe plusieurs types de systèmes de propulsion. La NASA décrit ses propulseurs à poudre comme les plus grands et les plus puissants propulseurs à propergol solide jamais construits pour le vol. Chacun mesure l’équivalent de 17 étages d’immeuble et brûle environ six tonnes de propergol par seconde. Selon l’agence, chaque propulseur génère davantage de poussée que 14 avions équipés de quatre moteurs. Cette comparaison donne une idée de l’échelle attribuée à ce composant par la NASA, mais ne remplace pas une valeur exprimée dans des unités communes permettant de comparer des fusées.

Pour Ariane 6, l’Agence spatiale européenne (ESA) décrit l’étage principal, situé à la base du lanceur. Il mesure 32 mètres de haut et 5,4 mètres de large et pèse 23 000 kilogrammes sans ergols. Il est propulsé par le moteur Vulcain 2.1, qui brûle de l’oxygène liquide. Les éléments cités ne détaillent ni les performances globales d’Ariane 6 ni toutes ses configurations possibles. Ces dimensions et ce moteur décrivent donc une partie importante du lanceur, pas une fiche complète de ses capacités.

Une fiche technique d’Ariane 5 hébergée par la NASA décrit une architecture différente : deux moteurs solides segmentés au décollage, produisant chacun plus de 500 tonnes de poussée, ainsi qu’un étage central propulsé par un Vulcain utilisant de l’oxygène et de l’hydrogène liquides. La fiche présente le véhicule comme un système de 2,5 étages et de quatre unités de propulsion. Ariane 5 et Ariane 6 sont des lanceurs distincts : leurs caractéristiques ne doivent pas être confondues.

New Glenn et l’importance de la destination

La NASA indique que New Glenn est propulsé par sept moteurs Blue Engine 4 (BE-4). Dans les informations de son programme de services de lancement, l’agence lui attribue une capacité de plus de 13 tonnes métriques vers une orbite de transfert géostationnaire et de 45 tonnes métriques vers une orbite terrestre basse. Une orbite de transfert est une trajectoire de passage vers une autre orbite ; une orbite terrestre basse est plus proche de la Terre. L’essentiel est que la masse transportable varie selon la destination.

La même page indique que New Glenn figure dans le contrat Launch Services II de la NASA. Cela inscrit le lanceur dans le cadre des services de lancement de l’agence, mais les éléments fournis ne précisent ni calendrier de vols, ni missions spécifiques sous contrat, ni résultats opérationnels. L’extrait ne décrit pas non plus les caractéristiques de chacun des sept moteurs ou la répartition de leurs fonctions entre les étages.

Ce que les données permettent d’établir, et ce qui reste incertain

Dans leur ensemble, les sources montrent plusieurs façons de créer une capacité de lancement : des moteurs à ergols liquides dans des étages centraux, des moteurs destinés à la propulsion dans l’espace et des propulseurs solides qui fournissent une poussée supplémentaire au décollage. Elles montrent aussi que la « puissance » ne suffit pas à décrire une fusée. La charge utile dépend de la destination, et les caractéristiques d’un moteur ou d’un étage ne correspondent pas aux performances du véhicule entier.

• SLS : associé à Artemis ; sa documentation décrit un étage central équipé de quatre RS-25, un étage ICPS avec un RL10 et des propulseurs solides.
• New Glenn : la NASA indique sept moteurs BE-4 et des capacités différentes vers l’orbite de transfert géostationnaire et l’orbite terrestre basse.
• Ariane 6 : l’ESA détaille les dimensions de son étage principal et son moteur Vulcain 2.1.
• Ariane 5 : la fiche technique citée décrit une configuration différente, avec des moteurs solides et un étage central Vulcain.

Les éléments disponibles ne donnent pas de données homogènes sur la masse totale, le coût, la cadence de lancement, l’historique des vols ou la capacité vers les mêmes destinations pour tous ces lanceurs. Ils permettent d’expliquer des composants et certaines capacités annoncées, mais pas de désigner la « meilleure » fusée ni de mener une comparaison complète.