27 Novembre 2020

Themis, le 1er réservoir-test debout

Themis, le démonstrateur d’étage de lanceur réutilisable à l’européenne, passe à l’action. Depuis le 4 novembre 2020, un 1er réservoir-test se dresse sur le site historique de Vernon.
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Crédits : ArianeGroup.

En Normandie, la zone d’essai PF20 de Vernon renaît. Utilisée jusqu’en 1984 pour les tests de moteurs des fusées Ariane 1 à 4, la zone a été réhabilitée depuis novembre 2019 afin d’accueillir Themis, le démonstrateur d’étage réutilisable développé par ArianeWorks, une équipe conjointe entre le CNES et ArianeGroup. Un 1er réservoir-test a été verticalisé le 4 novembre 2020, avant un essai de remplissage à l’eau. 

« Le travail sur ce réservoir a été engagé fin 2019. En moins d’1 an, on a un exemplaire d’essai à l’échelle 1, prêt à s’intégrer aux opérations que nous devons dérouler pour Themis. Ce rythme soutenu est essentiel au projet » souligne Jérôme Vila, animateur d’ArianeWorks au CNES. La cadence a été maintenue en dépit de l'épidémie de COVID : le réservoir a été livré durant le confinement d’avril 2020 et sa mise à la verticale s’est déroulée durant le 2e confinement, début novembre.

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Le 1er réservoir-test de Themis sur sa plateforme de tests. Crédits : ArianeGroup.

Illustration de Themis. Crédits : CNES.

les spécificités du réservoir

En acier, ce premier réservoir d’un diamètre de 3,5 m et haut de 30 m demeure une réalisation préliminaire, sans les fonctionnalités complexes ou l’optimisation extrême de ses équivalents sur Ariane 5 et Ariane 6.  Il incorpore cependant déjà plusieurs particularités d’architecture préparant Themis. « Il intègre plusieurs choix de conception envisagés pour la suite, telles qu’une ligne d’alimentation interne traversante ou un fond commun entre les réservoirs oxygène et méthane » indique Jérôme Vila. À terme, le réservoir de Themis doit pouvoir embarquer plus de 150 tonnes d’ergols cryogéniques, et les essais à venir préparent activement cette perspective. « Avec le déploiement de matériels au PF20, nous avons amorcé le projet très concrètement, en entremêlant opérations et activités de design. L’objectif est de tester le maximum d’équipements, sur plusieurs exemplaires, d’entretenir des allers-retours fertiles entre les réalisations et les études.

Nous nous nourrissons de l’expérimentation pour avancer par itérations successives sur le design 

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Les grandes étapes du programme Themis. Crédits : CNES.

Jérôme Vila, animateur d’ArianeWorks. Crédits : CNES/PIRAUD Hervé, 2019.

Allumage du moteur en 2021

Courant 2021, l’exemplaire numéro 1 du moteur Prometheus – aussi assemblé sur le site de Vernon – sera intégré au réservoir en vue d’une mise à feu. Les 1ers vols se dérouleront ultérieurement à Kiruna en Suède, avec une phase de « hop tests », des vols à faibles altitudes, sur une version monomoteur du véhicule. Puis, le programme gagnera le Centre spatial guyanais et l’ancien pas de tir de Diamant pour des lancements suborbitaux reproduisant des profils de vol complets, avec manœuvres de récupération et de réutilisation du démonstrateur. Dans les derniers essais, Themis explorera exactement le domaine de vol du 1er étage d’une fusée.

Mais Themis n’a pas vocation à devenir un lanceur opérationnel: il s’agit d’accumuler de l’expérience et des données utiles pour préparer à l’horizon 2030 le successeur d’Ariane 6, de « débugger » les éléments complexes d’un lanceur réutilisable. Avec 2 objectifs phares : diviser par 2 le coût des lancements, et réduire fortement l’empreinte environnementale.

Le moteur Prometheus en image de synthèse. Crédits : CNES/BLACKBEAR, 2017. 


Themis, un projet européen

Le projet Themis implique le CNES et ArianeGroup, co-entreprise entre Airbus et Safran, à travers la plateforme ArianeWorks et sur contrat de l’Agence spatiale européenne (ESA). Le but de Themis est de valider les technologies requises pour un 1er étage bas coût et réutilisable au plus proche de l’utilisation sur lanceur opérationnel. Themis va bénéficier des acquis du « petit frère » Callisto, véhicule expérimental de 15 m de haut doté d’un moteur réutilisable japonais. Plus grand et plus puissant, Themis sera équipé dans sa version finale de 3 moteurs Prometheus de nouvelle génération fonctionnant au couple oxygène/méthane.