1 Juillet 2020

[Lanceurs] Prometheus, un moteur de rupture pour le futur

Avec Prometheus, l’Europe est en train de se doter d’un moteur à bas coût qui contribuera à la compétitivité de ses lanceurs sur le marché mondial. Présentation d’un projet ambitieux de l’Agence Spatiale Européenne initié par le CNES.

Il sera un élément déterminant de la compétitivité des futurs lanceurs européens. La préparation du moteur Prometheus se poursuit, avec 2 exemplaires de démonstration bientôt prêts pour une 1ere campagne d’essais. Ce moteur de nouvelle génération qui devrait succéder aux actuels Vulcain et Vinci à l’horizon 2030, vise un coût de production unitaire de 1 million d’euros, divisé par 10 par rapport à ses prédécesseurs. 

Prometheus apporte au niveau de la propulsion la réponse aux besoins d’un lanceur à très bas coût. Pour y parvenir, il présente des caractéristiques innovantes dans sa conception et dans l’approche industrielle mise en œuvre.

Amaya Espinosa, chef de projet Prometheus.

Ce projet innovant s’appuie sur des méthodes agiles dans le management de projet visant à assurer l’optimisation continue du concept moteur et à atteindre les objectifs ambitieux en passant en phase de test le plus rapidement possible.

Simplicité et flexibilité

Afin de maîtriser au maximum les coûts, la conception du moteur a mis l’accent sur la simplification, la réutilisation et sur la versatilité (avec une cadence de production élevée). Prometheus pourra ainsi être réutilisable jusqu’à 5 fois, et pourra propulser toute une gamme de futurs lanceurs, comme moteur d’étage inférieur ou supérieur. De même, pour l’alimentation, le choix s’oriente vers une combinaison d’oxygène liquide et de méthane, un ergol plus économique et plus facile à manipuler que l’hydrogène en raison d’une température cryogénique proche à celle de l’oxygène. « Le fait d’employer du méthane plutôt que de l’hydrogène permet de simplifier toute la conception du moteur, et notamment de réduire le nombre de pièces. Par exemple, cela favorise le passage à une seule turbopompe monoarbre » détaille Amaya Espinosa.

Une conception centrée sur la réduction des coûts 

Mais au-delà de ces choix technologiques, Prometheus représente une vraie rupture dans la conception, orientée réduction de coût (design-to-cost), et dans les procédés de fabrication. En fonction des prévisions d’utilisation, certaines configurations de lanceurs intégreront jusqu’à 10 moteurs, nécessitant une production en série à la cadence de 50 exemplaires par an. L’optimisation des coûts et des délais de fabrication s’appuiera  sur des technologies de fabrication innovantes faisant appel à l’impression 3D pour la plupart des composants du moteur.

Cela permettra notamment de réduire les consommations de matières premières et d’énergie, et également de produire la pièce finale directement en réduisant les étapes de fabrication. La production en série de ce moteur est prévue dans une usine du futur complètement automatisée (usine 4.0). « La phase qui commence actuellement a pour but de lancer la préindustrialisation et de valider les hypothèses économiques du projet, avec la mise en place de lignes de production pilotes », conclut Amaya Espinosa.

Le saviez-vous

Le nom du futur moteur n’est pas seulement un clin d’œil au Titan Prométhée (Prometheus en anglais) qui dans la mythologie grecque fit don du feu à l’humanité. Il s’agit surtout d’un acronyme (Precursor Reusable Oxygen METHan cost Effective Engine) qui résume ses caractéristiques principales : « précurseur du moteur oxygène-méthane réutilisable à bas coût ».