H3 (lanceur)

H3 est un lanceur développé par l'agence spatiale japonaise JAXA. L'objectif est de remplacer à compter de le principal lanceur japonais H-IIA par cette fusée qui doit être à la fois moins coûteuse et plus souple d'emploi. Le Japon souhaite en effet ne pas dépendre de lanceurs étrangers pour le lancement de ses satellites : les caractéristiques du nouveau lanceur ont pour objectif de lui permettre d'être concurrentiel sur le marché des lancements commerciaux contrairement à son prédécesseur et ainsi, via une cadence de lancements soutenue, de réduire les conséquences financières de cette autonomie.

H3
Lanceur spatial
Données générales
Pays d’origine Japon
Constructeur Mitsubishi Heavy Industries
Premier vol 2021 (prévision)
Période développement Depuis 2014
Statut En développement
Hauteur 63 m
Diamètre 5,27 m
Masse au décollage 574 t
Étage(s) 2
Base(s) de lancement Tanageshima
Version décrite 24L
Transfert géostationnaire (GTO) 6 500 kg
Motorisation
Ergols Oxygène et hydrogène liquides
Propulseurs d'appoint 0, 2 ou 4
1er étage 2 ou 3 x LE-9
2e étage 1 x LE-5B-3

L'architecture du lanceur H3 reprend celle de son prédécesseur avec un étage deux fois plus lourd et propulsé par deux à trois exemplaires du moteur-fusée à ergols liquides LE-9 plus simple et plus puissant que son prédécesseur. Les propulseurs d'appoint sont identiques au deuxième étage du lanceur léger Epsilon. Le nouveau lanceur est capable de placer 6,5 tonnes en orbite de transfert géostationnaire dans sa configuration la plus puissante. Pour tenir une cadence de lancement accrue, un deuxième pas de tir est construit à Tanageshima. Le développement du H3 a été décidé en et le premier vol est prévu en .

Historique

Contexte : préserver l'autonomie du Japon à un moindre coût

La fusée H-IIA, qui est le principal lanceur spatial japonais et qui a entamé sa carrière en , est considéré en comme une réussite technique (à cette date, 23 vols ont été effectués dont un seul échec) mais il n'est pas parvenu à percer sur le marché des lancements commerciaux du fait de son coût et d'un certain manque d'adéquation aux besoins du marché. Seuls deux contrats de lancement pour le compte d'opérateurs de télécommunications ont été signés jusque-ici. La cadence de tir très réduite (en moyenne deux tirs par an) entraîne une forte élévation du coût de production. Le gouvernement japonais, qui souhaite préserver l'indépendance du Japon dans le domaine des lancements mais veut en réduire l'impact financier, décide en de développer un nouveau lanceur mieux adapté aux besoins de la clientèle commerciale. Les objectifs assignés à la nouvelle fusée par l’Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA) sont de diviser par deux les coûts de fabrication, de réduire le niveau de vibration et de faciliter son adaptation aux besoins de la clientèle. Le nouveau lanceur doit ainsi être suffisamment concurrentiel pour pouvoir se positionner sur le marché des lancements de satellites commerciaux contrairement à son prédécesseur et ainsi atteindre une cadence de tir (et donc de production) à la fois régulière et nettement supérieure. Le projet a également pour objectif de maintenir les compétences des ingénieurs japonais dans le domaine des lanceurs et des moteurs-fusées. Le lanceur H3 doit remplacer le H-IIA au début de la décennie 2020[1],[2].

Développement du lanceur H3

Après avoir finalisé le cahier des charges du nouveau lanceur en , l'agence spatiale japonaise publie en un appel d'offres pour son développement. Elle sélectionne fin mars de la même année la proposition de la société Mitsubishi Heavy Industries, constructeur historique des lanceurs japonais. Le développement de la fusée H3 débute en 2014. L'agence spatiale japonaise décide également de renouveler les installations de lancement réalisées il y a 30 ans pour les débuts du lanceur H-II[3]. Le budget japonais comprend en 2014 une ligne de 7 milliards de yens (50 millions €) pour lancer la conception. Le coût total du développement du nouveau lanceur est évalué à 1,34 milliard €. La JAXA espère que le coût du nouveau lanceur sera abaissé à environ 50 millions d'euros notamment grâce à des moteurs principaux de conception plus simple, une avionique moderne et la réutilisation du second étage du lanceur Epsilon[1].

Un deuxième pas de tir est construit près du pas de tir existant de la base de lancement de Tanegashima pour permettre de tenir la cadence de lancements visée (10 vols/an)[4]. Fin 2018, l'opérateur de satellites Inmarsat sélectionne le lanceur H3 pour le lancement d'un de ses satellites de télécommunications[5]. Le système de propulsion du premier étage est testé à compter de sur banc d'essais[6].

Caractéristiques techniques

Le lanceur H3, dont le premier étage est allongé par rapport à la série des H-IIA, est haut de 63 mètres pour un diamètre de 5,2 mètres. Il comprend comme les versions précédentes deux étages propulsés par des moteurs-fusées à ergols liquides brulant un mélange d'oxygène liquide et d'hydrogène liquide, ainsi que des propulseurs d'appoint à propergol solide. Le lanceur est capable de placer une charge utile de 3 tonnes en orbite héliosynchrone et de 6,5 tonnes en orbite de transfert géostationnaire[1],[7],[8].

  • Le premier étage L-200 a un diamètre de 5,20 pour une longueur de 36 mètres et une masse d'environ 230 tonnes. Il est propulsé dans sa version standard (la plus puissante) par trois moteurs-fusées à ergols liquides de type LE-9 utilisant un cycle à expandeur et brûlant un mélange oxygène/hydrogène liquide. Ce moteur a une impulsion spécifique plus faible que le LE-7A qui propulse le H-2A mais sa construction est plus simple et la poussée des trois moteurs combinés est quatre fois plus importante. Dans certaines configurations, l'étage n'a que deux moteurs LE-9. La durée de fonctionnement de la propulsion est de 322 secondes.
  • Le lanceur utilise 0, 2 ou 4 propulseurs d'appoint à propergol solide pour adapter ses caractéristiques à la charge utile à satelliser. Le propulseur d'appoint SRB-3 est dérivé du deuxième étage de la fusée Epsilon, un autre lanceur japonais. Il est long de 14,6 mètres pour un diamètre de 2,5 mètres et une masse de 78 tonnes (311 tonnes en tout avec 4 SRB). Sa durée de fonctionnement est de 105 secondes.
  • Le deuxième étage L-25 est identique à celui installé sur les versions précédentes du lanceur. Il est haut de 11 mètres pour un diamètre de 5,2 mètres et a une masse de 29,5 tonnes dont 25 tonnes d'ergols. Il est propulsé par un unique moteur LE-5B-2 de 137,5 kN de poussée dans le vide brulant un mélange oxygène/hydrogène liquide. Sa durée de fonctionnement est de 800 secondes.
  • Deux types de coiffe sont proposées toutes deux d'un diamètre de 5,2 mètres : une coiffe de 10 mètres de hauteur pour les deux versions les moins puissantes et une de 16 mètres de haut pour les deux versions les plus puissantes.
Comparaison du lanceur H3 avec les versions antérieures H-IIA et H-IIB[9],[10],[11]
VersionH3H-IIAH-IIB
Date 1er vol2020 ?20012009
Propulseurs d'appoint0, 2 ou 4 SRB
(0 à 7 219 kN de poussée max
durant 105 sec.)		2 ou 4 SRB
(4 119 à 8 239 kN de poussée max
durant 98 sec.)		4 SRB
(7 594 kN de poussée max
durant 116 sec.)
Premier étage2 ou 3 x LE-9
(7 594 kN de poussée)		1 x LE-7A
(819 kN de poussée)		2 x LE-7A
(1667 kN de poussée)
Deuxième étage1 x LE-5B-21 x LE-5B1 x LE-5B-2
Longueur57–63 m53–57 m56 m
Diamètre5,2 m4,0 m5,2 m
Masse au lancement293 - 608 t285 - 347 t531 t
Poussée3685-9683 kNjusqu'à 4913 kN8372 kN
Charge utilejusqu'à 6,5 t GTO 10-15 t LEO
4-6 t GTO		 19 t LEO
8 t GTO
Coût

Les différentes versions de la fusée H3

Le lanceur H3 est proposé dans plusieurs configurations qui se différencient par le nombre de propulseurs d'appoint à propergol solide (0, 2 ou 4) et le nombre de moteurs-fusées LE-9 propulsant le premier étage (2 ou 3). Les autres caractéristiques des premier et deuxième étages sont communes à toutes les versions. La version standard, la plus puissante, dispose de trois moteurs au premier étage et de quatre propulseurs d'appoint. Il existe deux versions de la coiffe[9].

Caractéristiques des différentes configurations du lanceur H3[9]
Caractéristique H3-24L
(version standard)		 H3-30S H3-22S H3-32L
Masse au lancement608,8 t.293,5 t.449,6 t.541,6 t.
Dimensions63 m (h) x ∅ 5,2 m.57 m (h) x ∅ 5,2 m.57 m (h) x ∅ 5,2 m.63 m (h) x ∅ 5,2 m.
Charge utileGTO : 6,5 t.GTO : 2,1 t. SSO : 3 t.GTO : 3,5 t.GTO : 5 t.
Propulseurs d'appoint4 x SRBnéant2 x SRB2 x SRB
Propulsion premier étage2 x LE-93 x LE-92 x LE-93 x LE-9
Coiffe16 m (h) x ∅ 5,2 m.10 m (h) x ∅ 5,2 m.10 m (h) x ∅ 5,2 m.16 m (h) x ∅ 5,2 m.

Comparaison avec les lanceurs de la même génération

La lanceur japonais H3 entre en production à peu près dans la même période de temps (début de la décennie 2020) que de nombreux autres lanceurs de même catégorie dont les principales caractéristiques sont résumées dans le tableau ci-dessous.

Caractéristiques et performances des lanceurs lourds développés durant la décennie 2010[12],[13],[14],[15] ,[16] ,[17] ,[18],[19],[20].
Charge utile
Lanceur Premier vol Masse Hauteur Poussée Orbite basse Orbite GTO Autre caractéristique
H3 (24L)2021609 t63 m9 683 kN6,5 t
New Glenn202282,3 m17 500 kN45 t13 tPremier étage réutilisable
Vulcan (441)2023566 t57,2 m10 500 kN27,5 t13,3 t
Falcon Heavy (sans récupération)20181 421 t70 m22 819 kN64 t27 tPremier étage réutilisable
Space Launch System (Bloc I)20212 660 t98 m39 840 kN70 t
Ariane 6 (64)2022860 t63 m10 775 kN21,6 t11,5 t
OmegA (Heavy)2021 (annulé)60 m10,1 tProjet abandonné
Falcon 9 (bloc 5 sans récupération)2018549 t70 m7 607 kN22,8 t8,3 tPremier étage réutilisable
Longue Marche 52016867 t57 m10 460 kN23 t13 t

Références
  1. (en) « Japan moves forward with replacement for H-2A rocket », sur Spaceflight Now,
  2. Martian Outpost - The challenges of establishing a human settlement on Mars, p. 1
  3. (en) JAXA, « Selection of Prime Contractor for Development and Launch Services of New National lagship Launch Vehicle »,
  4. (en) « Japan to add second launch pad to support H3 rocket »,
  5. (en) Ben Sampson, « First commercial launch of Japan’s H3 rocket set for 2022 », sur Aerospace testing,
  6. (en) Doug Messier, « Fourth H3 First Stage Engine Test is Successful », sur parabolicarc.com,
  7. (en) Caleb Henry, « MHI says H3 rocket development on track for 2020 », sur spacenews.com,
  8. (en) « H3 Launch Vehicle », sur globalsecurity.org (consulté le )
  9. (en) Norbert Brugge, « H3 » (consulté le )
  10. (en) Norbert Brugge, « H-IIA » (consulté le )
  11. (en) Norbert Brugge, « H-IIB » (consulté le )
  12. (en) Patric Blau, « Long March 5 Launch Vehicle », sur Spaceflight101.com (consulté le ).
  13. (en) Norbert Brügge, « SLS », sur Spacerockets (consulté le )
  14. (en) Norbert Brügge, « NGLS Vulcan », sur Spacerockets (consulté le )
  15. (en) Norbert Brügge, « Falcon-9 Heavy », sur Spacerockets (consulté le )
  16. (en) Norbert Brügge, « H-3 NGLV », sur Spacerockets (consulté le )
  17. (en) Norbert Brügge, « Ariane NGL », sur Spacerockets (consulté le )
  18. (en) Norbert Brügge, « B.O. New Glenn », sur Spacerockets (consulté le )
  19. Stefan Barensky, « Bezos et Musk : Course au gigantisme », Aerospatium,
  20. (en) Ed Kyle, « Orbital ATK Next Generation Launch », sur Space Launch Report,

Bibliographie
  • (en) H. Sunakawa et al., « Overview of LE-X Research and Development », JAXA,‎ , p. 1-7 (lire en ligne)
  • (en) TOKIO NARA, TADAOKI ONGA, MAYUKI NIITSU, JUNYA TAKIDA, AKIHIRO SATO, NOBUKI NEGORO et al., « Development Status of H3 Launch Vehicle -To compete and survive in the global commercial market », itsubishi Heavy Industries Technical Review, vol. 54, no 4,‎ , p. 1-7 (lire en ligne)

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes
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