Un lanceur-fusée équipé d’ailes et d’une tuyère adaptative : c’est l’ambition d’Andromach, membre de la famille du New Space à la française depuis le 12 septembre 2023, jour de sa création. La start-up, soutenue par l’accélérateur Blast et installée dans l’incubateur Sudri’Cub à Ivry-sur-Seine, était présente aux journées de l’innovation du Cnes, début février à Toulouse.
L’origine du projet date de 2020. Etudiant à l’IPSA (école d’ingénieurs aéronautique et spatiale) dont il est aujourd’hui diplômé, Julien Senon, cofondateur et président d’Andromach, dépose un brevet se référant à une tuyère adaptative pour un lanceur spatial.
Une question d'équilibre entre pression statique et pression ambiante
Le principe est de pouvoir adapter le diamètre de sortie de la tuyère, aujourd’hui établie en fonction d’une altitude moyenne, pour que l’efficacité de propulsion du moteur soit optimale, quelle que soit l’altitude de fonctionnement. Il s’agit de maintenir un équilibre entre la pression ambiante autour du moteur, qui varie forcément en fonction de l’altitude, et la pression statique du gaz (qui s’exerce perpendiculairement à la direction du gaz), pour que le jet de gaz chaud demeure rectiligne.
« Une fusée décolle au niveau de la mer et le jet de gaz chaud peut se décoller de la paroi de la tuyère sous l’effet de la pression ambiante, explique Julien Senon. C’est un phénomène transitoire, asymétrique, qui engendre des variations de poussée, que l’on étudie surtout grâce à des simulations numériques. Le moteur est donc réglé en moyenne pour que la pression statique se situe entre 0,2 et 0,5 bars et qu’on se situe à la limite de ce décollement. »
La tuyère adaptative n’est pas une idée nouvelle en soi, reconnaît le jeune entrepreneur. Il fait part des tuyères en forme de pétale, s’ouvrant plus ou moins, qui équipent les turboréacteurs des avions de chasse, ou encore de brevets concernant des tuyères déployables sur deux positions seulement.
Des tuiles triangulaires qui montent et descendent
Le système inventé par Julien Senon permettrait quant à lui de modifier progressivement la longueur de la tuyère, sans changer l’angle de sortie. L’écoulement des gaz supersoniques resterait ainsi tangent à la paroi.
« Ce sont des tuiles de forme triangulaire, reliées entre elles par des rails, qui montent et qui descendent grâce à des vérins et des actionneurs, indique-t-il sans trop entrer dans les détails techniques. Ce système n’est pas trop lourd et permet d’augmenter la surface de la section de la tuyère de 56%, qui est une limite géométrique. On récupère ainsi quelques secondes d’impulsion spécifique (qui mesure l’efficacité d’un système de propulsion, ndlr). »
L’autre avantage, selon lui, c’est que cette tuyère adaptative ne demande pas de réinventer un nouveau type de propulsion. Il désigne en particulier le moteur Aerospike, dont la tuyère forme une pointe plutôt qu’une cloche, développé notamment par l’espagnol Pangea Aerospace.
« Ce moteur est coûteux, son refroidissement est difficile, et sa masse est jusqu’à 30% plus élevée, fait remarquer Julien Senon. C’est un système pertinent pour de petits moteurs. »
Un lanceur façon navette spatiale
Sa propre technologie doit cependant encore faire ses preuves, admet-il : « On préfère partir sur le développement d’un moteur conventionnel et ajouter ensuite cette tuyère adaptative. »
Car la contribution d’Andromach à l’industrie spatiale ne s’arrêtera pas à cette tuyère innovante : la start-up a l’intention d'élaborer un lanceur spatial de pied en cap. « On conçoit aussi notre propre moteur, avec une propulsion oxygène liquide (LOx)/biopropane, qui développera une poussée de 3 kilonewtons, ainsi qu'un lanceur spatial ailé, une architecture hybride entre l’avion et le lanceur-fusée », énumère Julien Senon.
Le lanceur en question décollera et atterrira de façon horizontale, à la manière d’un avion, et sera réutilisable. Andromach met actuellement au point un démonstrateur de 4 mètres de long, capable de réaliser des vols suborbitaux de quelques minutes jusqu’à 200 kilomètres d’altitude.
Vers un service de vol suborbital
« Nous voulons fournir un service de lancement de charges utiles (10 kg max, ndlr), pour que des industriels puissent exposer leurs matériaux ou leurs échantillons biologiques à des conditions de microgravité, aux rayonnements, au vide spatial, etc. » complète Julien Senon.
Le premier décollage du lanceur, propulsé par un turboréacteur, est planifié en 2025. Ce n’est que la première étape dans la feuille de route de la start-up.
Avec ses dimensions réduites, ce même lanceur pourra être abrité dans la coiffe d’un lanceur lourd partenaire, ce qui est prévu en 2028. « Notre lanceur pourra alors visiter plusieurs orbites », selon Julien Senon. Sa charge utile pourrait atteindre 150 kg, cette fois, pour des missions de plusieurs mois, avant une ré-entrée dans l’atmosphère. La démarche rappelle celle de la navette militaire américaine X-37B, mise en orbite fin décembre 2023 par le lanceur Falcon Heavy de SpaceX.
Première mise à feu du moteur en 2024
Troisième et dernière étape du plan d’Andromach, du moins pour le moment : la réalisation d’un lanceur, toujours hybride, mais qui mesurera 18 mètres de long.
Un moyen de réaliser des vols suborbitaux avec des charges utiles de 5 tonnes et, surtout, de placer en orbite basse des satellites de 600 kg. Le vol d’essai aurait lieu en 2030. Julien Senon mentionne l’approche similaire de la start-up Dawn Aerospace, notamment.
De grandes ambitions qui réclament des financements. « On cherche des subventions et on fera une levée de fond dans le courant de l’année, signale-t-il. Le premier essai de notre moteur sera aussi effectué cette année sur notre propre banc test. »
