TWO STAGE TO ORBIT : les avions existants
1- Avions Porteurs
Plus performant que le chariot ou la rampe de lancement mais plus coûteux à mettre en œuvre. L'idée est simple : utiliser un avion de technologie déjà existante comme premier étage. Par rapport à un simple pas de tir l'inconvénient majeur tient à une charge utile forcément limitée, de l 'ordre de 130 tonnes maximum pour les gros porteurs disponibles (avec deux exceptions désormais : l 'Antonov-225 (250 tonnes ) et l ' Airbus A380-800F (158 tonnes).
L 'engin est placé la plupart du temps sur le dos du porteur à la manière des navettes américaines en convoyage (ou lors des essais ALT en 1977) , la garde au sol n'étant pas suffisante pour le placer sous le fuselage ou les ailes.
Ceci exige des modification importantes de la dérive verticale du porteur soumise au turbulences de l'engin placé sur le dos (installation de dérivettes ou carrément d'un empennage en H).
Une variante est le petit lanceur classique placé sous le ventre, l'exemple type étant le Pegasus d'Orbital Sciences, on peut également citer le Burlak, lancé depuis un Tu-160.
Le lanceur peut également sortir de la soute d'un avion-cargo, ainsi l'USAF a en 1974 carrément parachuté un Minuteman depuis un C-5A
La plupart des avions porteurs disponibles sont subsoniques, très peu d'avions militaires ou civils de grande taille supersoniques ayant étés développés. (guère plus d'une demi douzaine a Mach 2 et un seul a Mach 3)
Une petite liste des candidats potentiels (forcément arbitraire, forcément incomplète...)
Gros porteurs subsoniques
747
767
777
787
A-300
A-330
A-340
A-350
A-380
Il-76
Il-86
IL-96
DC-10
L-1011
MD-11
C-5
C-17
C-141
An-124
An-225
B-52
M-4
Les supersoniques (liste exhaustive)
B1B
Tu-160
Tu-26
Tu-144LL
SR-71
Seul des avions lourds supersoniques peuvent lancer une charge utile valable en LEO.
Avions lourds : 50 tonnes (ce qui exclut tout les chasseurs et ne concerne que des bombardiers et bien sur les deux seuls supersoniques civils jamais conçus)
Deux catégories :
- 70 / 120 tonnes
SR-71
B-58
Sukhoi T-4
Tu-22
Tu-26
- 180 tonnes et plus
M-50
XB-70
Concorde
Tu-144
B-1A/B
Tu-160
Evidemment a l'heure actuelle les 3/4 de cette liste sont partis dans des musées (Monino, Wright Patterson, Le Bourget...)
si on actualise la liste il reste très exactement
- le SR-71 de la NASA
- le Tu-144LL
- Une dizaine de Tu-160
- quelques centaines de Tu-26 (pas de bol, c'est le moins performant du lot...)
- Moins d'une cinquantaine de B-1B
Avions supersoniques de gros tonnage disponibles a l'heure actuelle
Pour les avions subsoniques , la meilleure solution serait un avion ayant les réacteurs les plus puissants a l'heure actuelle (GE-90-115B) en nombre maximum (6) et une forme optimale (aile volante, plus efficace qu'un avion classique).
Ce serait un hybride du B-777 (GE-90) du An-225 (6 moteurs) et du B-2 (aile volante). Un tel monstre pourrait porter plus de 600 tonnes...
Cet avion a été proposé par Northrop - Grumman vers 2002 dans le cadre de la Space Launch Initiative.
2- Solutions alternatives : remorquage et ravitaillement en vol.
Un avion peut remorquer jusqu'à trois fois sa charge utile. ainsi un 747 pourrait remorquer jusqu'à 450 tonnes! Ce concept était celui de l'Eclipse Astroliner, compétiteur du X-prize il y a 10 ans.
Un 747 devant, un câble, et un engin à moteur fusée derrière. Reste que même remorqué, la masse des ergols du moteur fusée reste lourde pour les ailes et le train d'atterrissage, qui doivent surdimensionnés... et lourds. Sans compter que le remorquage reste une opération risquée...
D'oùl'idée peut etre meilleure de Mitchell Burnside Clapp, le ravitaillement en vol (le type vient de l'USAF, comme c'est surprenant)
Il est plus facile de se maintenir en l'air que de décoller, d'ou idée de prendre une partie des ergols (le comburant en l'occurrence) en l'air, depuis un KC-135 modifié.
Deux variantes
Le Black Horse
Première mouture, 1993 pour l'USAF. L'engin décolle horizontalement et se ravitaille sur la poussée de son moteur fusée (pas terrible) et se place en orbite ensuite avec le même moteur (quasiment impossible, voir le chapitre sur les SSTO)
La bonne idée, c'est le comburant, le H2O2, peroxyde d'hydrogène. Un comburant qui a deux gros avantages, il n'est pas cryogénique et très dense (la seule fusée à l'avoir utiliser, le Black Arrow britannique, est un des plus petit lanceurs orbitaux jamais conçu)
Clapp retourne à la planche a dessin, assisté rien de moins de Zubrin, Rutan et Aldrin! Que du beau linge
Black Colt et Pathfinder
Correction des défauts du Black Horse : deux turbofans pour la phase atmosphérique, et un étage supérieur pour placer le satellite en orbite (l'engin plafonne désormais à Mach 12 - 15).
Par contre le H2O2 est remplacé par le LOX cryogénique, donc plus difficile à transférer.
Cela est du au fait que, hors USAF, le moteur fusée doit etre d'occasion; or la Black Arrow et son H2O2 ne sont plus qu'un souvenir.
Le RD-120 russe utilise le LOX. Le carburant reste le kérosène.
Le Black Colt place 450 kg en orbite avec un étage supérieur a poudre Star-48; le Pathfinder, 2150 kg avec un RD-58 .
Clapp insiste sur un point essentiel : Black Colt et Pathfinder peuvent être construits avec la technologie actuelle (ravitaillement en vol, turbofan, moteurs fusée, étage supérieur...)
C'est un de mes concepts préférés.
Cerise sur le gâteau, l'étage supérieur peut même être récupéré. D'après les forums de la Nasa, le poids du système de récupération (parachute, bouclier thermique, airbags, éventuellement un splash dans l'océan) couterait de 10 à 25 �e la charge utile.
Du coup on y est, voilà un véhicule... entièrement réutilisable (!)
La firme leader dans le domaine est Kistler (voir plus loin).
Or de manière étonnante elle a fusionné récemment avec... Rocketplane corp., promoteur du Pathfinder!
Quand on y pense, un tel engin aurait même pu être construit dans les années 70.
L'Europe par exemple avait toute les "briques" pour le faire
- une paire d'Olympus 593
- Le moteur H202 de la Black Arrow
- L'expérience britannique et française du ravitaillement en vol (Cobham...)
- le HM-7A d'Ariane 1 comme étage supérieur
- L'European Aerospace Transporter de l'ELDO, études de TSTO conduites dans les années 60, comme base de travail...
