5 Mars 2021

Challenge R&D réutilisation de l’étage supérieur

Votre entreprise, école, université a un projet innovant à proposer concernant la « réutilisation de l’étage supérieur » d’une fusée ? Participez à notre challenge du 05/03/2021 au 07/04/2021 et tentez de repartir avec un contrat à l'issue du Pitch Day le 19/05 prochain.
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Illustration du concept Ariane Next Crédits : CNES/Œil du Chat

 

Le contexte du challenge

Découvrez ici comment se déroule le Challenge R&D Lanceurs – session #2 « Réutilisation de l’étage supérieur » du CNES et à qui il s’adresse !

Ce processus est pensé pour faciliter l’accès à un financement du CNES pour développer une solution innovante applicable aux futurs projets spatiaux. Il est aussi voulu pour que soit rapidement démontré l’intérêt de la solution innovante proposée, avec à la clé une éventuelle poursuite du support CNES dans un cadre R&T.

La session du Challenge se tiendra le 19 mai 2021 et portera sur le thème de la réutilisation de l’étage supérieur pour les futures versions des lanceurs de classe Ariane à l’horizon de la décennie 2030-2040. Pour ce domaine, un budget de près d’1 million d’euros est mobilisé par le CNES sur 2021/2022.

Ce challenge intervient en complément d’autres appels à idées ou challenges que le CNES organise : l’appel à idée R&T lanceurs 2021 qui s’ouvrira également en mars et un challenge sur « les concepts avancés et technologies de rupture long terme » prévu en juin 2021. La R&T lanceurs permet de travailler la montée en maturité de technologies déjà identifiées comme utiles pour les lanceurs spatiaux, et peut prendre la suite d’une activité réalisée dans le cadre du présent Challenge, si cette activité aboutit à des résultats probants pour l’application lanceurs.

Les principes du challenge

Le principe du Challenge CNES est le suivant :

  • Toute entreprise (PME, startup, laboratoire de recherche, école / université, groupe industriel…), ayant un projet innovant basé sur ses produits ou services à proposer pour la réutilisation de l’étage supérieur, peut déposer sa candidature entre le 5/03/2021 et le 07/04/2021.

  • Après évaluation du dossier détaillant le projet par le CNES, une dizaine de projets seront présélectionnés. Les détenteurs de ces projets seront invités à venir les présenter le 19 mai lors d’un Pitch Day organisé par la Direction des Lanceurs du CNES, devant un comité d’attribution comprenant des membres du CNES et des partenaires, et un panel d’invités (partenaires industriels et institutionnels du CNES, investisseurs, médias)

  • Les projets sélectionnés par le comité d’attribution feront l’objet d’un financement CNES dans le cadre d’un contrat signé en fin de séance, le jour même

  • Le montant final attribué aux projets sélectionnés sera déterminé en fonction de l’évaluation des projets par le comité d’attribution, et du classement final qui en découlera : la valeur de la part du financement CNES ira jusqu’à 50 000€ voire 100 000€ pour les projets les plus prometteurs arrivant en tête du classement

  • A l’issue des activités menées par les projets retenus dans le cadre de ce challenge, les technologies / concepts les plus prometteurs feront l’objet d’activités de maturation complémentaires dans le cadre des plans de R&T et Avant-projets du CNES.

Qu'est-ce qu'un étage supérieur de lanceur ?

Un étage supérieur de lanceur est une structure composée principalement des réservoirs d’ergols, d’un ensemble propulsif dont le moteur et d’un système avionique permettant d’assurer le guidage, la navigation, l’acquisition et la transmission de données vers le sol. Cette structure peut peser de l’ordre de 5 tonnes (poids à vide) et mesurer de l’ordre d’une dizaine de mètres de long sur un diamètre de l’ordre de 5 m. Le volume d’ergols embarqué est de plusieurs dizaines de tonnes. Une illustration d’un étage supérieur est donnée ci-contre.

Sa fonction principale est de fournir une vitesse de l’ordre de 8 km/s, nécessaire à la satellisation de la charge utile. Les orbites visées sont liées aux applications associées aux charges utiles, de la plus proche de la Terre (LEO) pour la desserte de stations spatiales à l’orbite de libération (HEO) pour l’exploration.
La coiffe, encapsulant les charges utiles et les protégeant des flux aérothermiques pendant la phase de vol atmosphérique et habituellement larguée, pourrait être conservée afin de fournir ensuite un volume de stockage de l’ordre de 200 m3.

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Illustration d'un étage supérieur de lanceur Crédits : CNES

Les thématiques du Challenge

Le challenge s’inscrit dans les thématiques de la préparation du futur des lanceurs spatiaux. L’innovation lanceurs s’articule ainsi autour de 8 axes de travail : Propulsion LOX-Methane & réutilisable, réutilisation 1er étage, sauvegarde autonome, simplification systèmes et spin-ins, lanceur vert, solutions de réduction de masse, réutilisation étage supérieur, ruptures long terme.

Le thème pour ce Challenge est celui de la réutilisation de l’étage supérieur à l’horizon de la décennie 2030-2040.
Derrière le terme de la réutilisation, nous intégrons à la fois la notion de retour sur Terre en vue d’une nouvelle mission de lancement mais également la notion d’utilisation en orbite après le largage des charges utiles qui reste l’objectif principal.

Ce thème peut donc être analysé sous différents angles :

  • Définition de nouvelles missions ou fonctions de l’étage supérieur
  • Définition de concepts, d’architectures de l’étage supérieur permettant de répondre à ces nouvelles missions ou fonctions
  • Maturation de technologies innovantes permettant de réaliser ces nouvelles missions ou fonctions de l’étage supérieur.

En complément, une liste de nouvelles missions ou fonctions d’un étage supérieur pouvant répondre à cet axe de travail est donnée à titre indicatif ici :

  • Approche géo-centrée : récupération avant réutilisation

- Retour sur Terre et récupération au sol
- Remise en conditions d’aptitude au vol et réutilisation

  • Approche spatio-centrée : réutilisation en orbite

- Transferts d’orbite
- Maintenance d’un système orbital (satellite, station…) : réparation, refuelling
- Récupération d’un objet en orbite pour retour sur Terre
- Capture et désorbitation de débris spatiaux
- Approvisionnement et réalisation de structures spatiales
- Protection (radiation, thermique, débris) d’un système orbital

En terme de technologies innovantes, les domaines de la gestion de l’énergie, des communications en orbite ou avec le sol, du pilotage / guidage, de la robotique, des interfaces fluides / électriques / mécaniques, du contrôle non destructif, de l’intelligence artificielle, des matériaux, de la mesure… peuvent s’avérer d’intérêt pour remplir ces fonctions.

Vous voulez candidater ?

Planning
  • Candidatez du 5/03/2021 et le 07/04/2021 en remplissant le dossier de candidature.
  • Présélection de votre dossier et annonce des dossiers pré-sélectionnés le 10/05/2021.
  • Pitch DAY le 19/05/2021 organisé dans un format à distance et remise des prix après classement par le comité d’attribution lors du Pitch

Des questions ?    

Points de contacts CNES : bruno.vieille [at] cnes.fr  &  eric.merle [at] cnes.fr