Sciences · Astronomie et espace
Les fusées réutilisables
Une fusée réutilisable est un lanceur dont tout ou partie des étages est récupéré après le vol pour être relancé. Depuis le premier atterrissage d’un Falcon 9 en décembre 2015, la réutilisation a fait baisser le coût d’accès à l’espace.
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Pendant plus d’un demi-siècle, les fusées ont été jetées après chaque vol, comme si l’on détruisait un avion de ligne après chaque trajet. Le premier étage, le plus gros et le plus coûteux, retombait dans l’océan. Récupérer et réutiliser ces étages était un vieux rêve des ingénieurs ; il est devenu une réalité industrielle dans les années 2010.
Comment fonctionne une fusée ?
Une fusée avance par réaction : elle éjecte des gaz à grande vitesse vers l’arrière et reçoit une poussée égale et opposée, conformément à la troisième des lois de Newton. Pour atteindre l’orbite, il faut une vitesse d’environ 7,8 km/s (voir satellite artificiel) : l’essentiel de la masse au décollage est du carburant. On empile donc plusieurs étages, abandonnés au fur et à mesure.
Le précédent de la navette spatiale
La navette spatiale américaine (1981-2011) était partiellement réutilisable : l’orbiteur revenait se poser comme un planeur et les propulseurs d’appoint à poudre étaient repêchés en mer. Mais le grand réservoir externe était perdu et la remise en état de l’orbiteur, très longue et coûteuse, n’a jamais permis les économies espérées. Deux des cinq orbiteurs ont été détruits dans des accidents (Challenger en 1986, Columbia en 2003).
La méthode SpaceX : l’atterrissage propulsé
Le premier étage du Falcon 9 de SpaceX revient se poser verticalement grâce à ses moteurs :
- Après la séparation, l’étage se retourne avec de petits propulseurs à gaz froid.
- Il rallume quelques moteurs pour freiner et, selon la mission, revenir vers la côte ou viser une barge en mer.
- Des ailerons en grille l’orientent dans l’atmosphère.
- Un dernier allumage le freine juste avant le contact, et quatre pieds se déploient.
| Date | Étape |
|---|---|
| 21 décembre 2015 | Premier atterrissage réussi d’un premier étage de Falcon 9 après une mise en orbite |
| 8 avril 2016 | Premier atterrissage sur une barge en mer |
| 30 mars 2017 | Premier vol d’un étage déjà utilisé |
| 2018 | Premier vol de la Falcon Heavy, dont les deux propulseurs latéraux atterrissent simultanément |
| 13 octobre 2024 | Premier « rattrapage » d’un propulseur Super Heavy de Starship par les bras de sa tour de lancement |
Certains premiers étages de Falcon 9 ont volé plus de vingt-cinq fois. La coiffe, qui protège les satellites, est aussi récupérée en mer et réutilisée. Le second étage, lui, reste perdu.
Les autres projets
| Lanceur | Société ou agence | Réutilisation | Statut |
|---|---|---|---|
| Starship et Super Heavy | SpaceX (États-Unis) | Totale prévue, les deux étages | Vols d’essai depuis 2023 |
| New Shepard | Blue Origin (États-Unis) | Totale, vols suborbitaux touristiques | En service depuis 2015 |
| New Glenn | Blue Origin | Premier étage | Premier vol en janvier 2025, premier atterrissage réussi lors du second vol, en novembre 2025 |
| Neutron | Rocket Lab (États-Unis, Nouvelle-Zélande) | Premier étage | En développement |
| Plusieurs lanceurs | Entreprises chinoises | Premier étage | Essais en cours |
| Themis | ESA, ArianeGroup | Démonstrateur de premier étage | Essais en cours |
Starship, le plus grand lanceur jamais construit (environ 120 m), doit être entièrement réutilisable et servir aussi d’atterrisseur lunaire pour le programme Artemis. Ses vols d’essai ont alterné succès et explosions, une démarche de développement par itérations rapides assumée par l’entreprise.
Et l’Europe ?
La fusée Ariane 6, entrée en service en 2024, n’est pas réutilisable, car sa conception a été décidée en 2014, avant la démonstration de SpaceX. L’Europe prépare la suite avec le démonstrateur Themis et le moteur Prometheus, à oxygène liquide et méthane, conçu pour être bon marché et réutilisable. Des jeunes entreprises européennes développent aussi des petits lanceurs à étage récupérable.
Les limites de la réutilisation
- Une perte de performance : garder du carburant pour revenir réduit la masse que l’on peut mettre en orbite, de l’ordre d’un tiers pour un Falcon 9.
- L’inspection et la remise en état : il faut vérifier l’usure des moteurs et des structures entre deux vols.
- L’environnement : la cadence accrue de lancements multiplie les émissions dans la haute atmosphère et le nombre de satellites en orbite (voir débris spatiaux), dont les effets sont encore étudiés.
Questions fréquentes
Quelle est la première fusée réutilisable ?
La navette spatiale (1981) était partiellement réutilisable. Le Falcon 9 est le premier lanceur orbital dont le premier étage est régulièrement récupéré par atterrissage vertical, depuis 2015.
Combien de fois un étage peut-il être réutilisé ?
Certains premiers étages de Falcon 9 ont dépassé vingt-cinq vols. La limite n’est pas connue précisément et augmente au fil des certifications.
Pourquoi le second étage n’est-il pas récupéré ?
Parce qu’il va beaucoup plus vite, jusqu’à la vitesse orbitale, et devrait supporter une rentrée atmosphérique très violente, avec bouclier thermique et carburant supplémentaire. C’est l’objectif du Starship, encore en essais.