La est un lanceur spatial lourd américain qui est resté en service de 2004 à 2024. Version la plus puissante de la famille de fusées il avait une masse de 733 tonnes au décollage pour une hauteur de 72 mètres. Il était capable de placer 28,8 tonnes en orbite basse et 14,2 tonnes sur une orbite de transfert géostationnaire. Hormis quatre lancements, cette fusée a été utilisée pour placer en orbite les satellites les plus lourds de l'Agence de renseignement américaine NRO : les énormes satellites de reconnaissance optique KH-11 circulant sur une orbite basse et les satellites d'écoute électronique Advanced Orion (Mentor) circulant sur une orbite géosynchrone. Conçue par McDonnell Douglas (racheté en 1997 par Boeing) et commercialisée par l' (ULA), la Delta IV Heavy réalise son premier vol le . Très coûteuse (400 millions euros en 2023) et conçue pour lancer des charges utiles très spécifiques, la Delta IV Heavy était peu utilisée. Après 16 vols, dont un échec partiel pour son vol inaugural, elle est retirée du service le .
Les Delta IV étaient l'ultime évolution de la famille de fusées Delta, dont le premier exemplaire fut développé dans les années 1950 sur la base du missile balistique Thor. La Delta IV Heavy était un des seuls lanceurs à être entièrement propulsé par des moteurs brûlant un mélange cryogénique d'hydrogène et d'oxygène liquide. Pour propulser son premier étage, elle utilisait un des moteurs les plus puissants jamais développé : le RS-68A de 314 tonnes de poussée. Jusqu'à l'arrivée de la fusée Falcon Heavy en 2018, la Delta IV Heavy était le seul lanceur capable de lancer les satellites les plus lourds de la NRO.
Pour remplacer la Delta IV Heavy, son constructeur ULA propose la version la plus puissante de son lanceur Vulcan. Cette fusée, développée pour remplacer les Atlas V et Delta IV, a effectué son premier vol en 2024. Mais ce lanceur ne bénéficie plus du monopole de son prédécesseur car il doit arriver à s'imposer face à la Falcon Heavy de SpaceX et à la New Glenn de Blue Origin (à compter de 2024 ou 2025) qui, contrairement à la fusée Vulcan, sont partiellement réutilisables.
Développement du lanceur vignette|La famille des lanceurs Delta IV.
Remplacement des lanceurs hérités du début de l'ère spatiale : le programme EELV (1995)
L'Armée de l'Air américaine décide de lancer en 1995 un appel d'offres (programme EELV) pour disposer d'une fusée qui doit remplacer l'ensemble des lanceurs moyens et lourds utilisés par les différentes agences gouvernementales (dont l'Armée de l'Air et la NASA) qui sont tous les descendants des premières fusées mises au point au début de l'ère spatiale. L'objectif est de disposer d'un lanceur moins coûteux, couvrant bien les besoins et offrant des interfaces standardisées pour l'intégration des satellites. La solution doit s'appuyer sur des solutions techniques à la fois avancées et éprouvées. Le futur lanceur désigné sous le sigle Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) et le dispositif de lancement (qui est inclus dans l'appel d'offres) doivent permettre d'abaisser les coûts en partie grâce à la reconquête du marché des satellites commerciaux. Mais le cahier des charges rend cet objectif difficilement tenable car les performances attendues ne permettent de toucher que 42 % du marché commercial.
Sélection de la Delta IV et de l'Atlas V
L'Armée de l'Air veut disposer de deux lanceurs. Lockheed Martin et McDonnell Douglas (racheté en 1997 par Boeing dont la proposition avait été écartée) sont sélectionnés en 1996. Boeing/McDonnell Douglas propose une version complètement refondue de son lanceur Delta pour laquelle elle développe un nouveau moteur très puissant et cryogénique alors que Lockheed Martin choisit d'équiper son lanceur Atlas V d'un moteur-fusée fourni par le principal fabricant de moteurs russe : le RD-180 de NPO Energomash Decatur rocket plant expected to expand production this week, 29 septembre 2009. Plusieurs versions de la Delta IV sont proposées pour couvrir les différents besoins. Le premier étage CBC peut comporter de manière optionnelle 2 ou 4 propulseurs d'appoint à propergol solide GEM-60 qui permettent de porter la charge utile respectivement à 8,1 et 11,5 tonnes. Pour reprendre le rôle du lanceur lourd Titan IV, une version encore plus puissante est proposée en flanquant le premier étage CBC de deux autres CBC, ce qui permet de porter la charge utile à en orbite basse (dans la version initiale) et à en orbite de transfert géostationnaire.
Début opérationnel des Delta IV
Le lanceur Delta IV dans sa version medium fait ses débuts en et la Delta IV Heavy en . Le vol inaugural de cette dernière est un échec partiel (le seul de toute cette famille). En 2006, Boeing et Lockheed Martin décident de créer un consortium pour optimiser les coûts. Dans cet esprit, Boeing renonce à développer une version lourde de l'Atlas V qui viendrait concurrencer la Delta IV Heavy tandis que l'Atlas V est privilégié pour les lancements nécessitant une fusée de puissance moyenne. Pour répondre aux besoins de l'Armée de l'Air, une version plus puissante de la Delta IV Heavy est introduite en 2012 portant ses capacités en orbite basse à 28,8 tonnes.
Remise en question du monopole d'ULA et développement du lanceur Vulcan
Au début des années 2010, deux événements remettent en cause la position d'ULA sur le marché des lanceurs : L'apparition du concurrent, SpaceX, qui propose à des prix attractifs le lanceur moyen Falcon 9 et développe un lanceur lourd Falcon Heavy qu'il annonce vouloir commercialiser à un tarif qu'ULA ne peut égaler. Le lanceur Atlas V utilise pour son premier étage un moteur RD-180 très performant mais fourni par un constructeur russe. Le regain de tension entre les États-Unis et la Russie lié au conflit en Ukraine en 2014 s'est traduit par un embargo économique partiel. Dans ce contexte, le Congrès américain porte une appréciation négative sur le fait que le lancement de satellites jouant un rôle important dans la sécurité de la nation dépende d'un fournisseur russe.
À la suite de la certification de la Falcon 9 pour les lancements de satellites relevant de la sécurité nationale en 2015, les militaires américains renoncent à se fournir de manière exclusive auprès de ULA. ULA réagit à ces événements en lançant début 2015 le développement du nouveau lanceur Vulcan dont l'objectif est de rétablir sa compétitivité vis-à-vis de ses concurrents et de mettre fin à sa dépendance vis-à-vis de son fournisseur russe. La Falcon 9 décroche peu après cinq des six lancements des satellites de navigation GPS (premier lancement en 2018) qui relevaient jusque là du monopole de ULA. En , plusieurs lancements pour la période 2019-2021 pour une valeur de 645 millions de dollars sont attribués aux lanceurs Falcon 9 et Atlas V. Désormais, le retrait de la version de moyenne puissance du lanceur Delta IV est programmé pour 2019 tandis que la version la plus puissante Delta IV Heavy continuera à être utilisée jusqu'au début des années 2020 pour lancer les satellites militaires les plus lourds en attendant son remplaçant par la fusée Vulcan.
Le dernier vol du lanceur Delta IV (version Delta Heavy), qui a lieu le , marque la fin des lanceurs Delta qui ont joué un rôle central dans le développement du programme spatial américain depuis 60 ans.
Caractéristiques techniques vignette|Le moteur-fusée RS-68A de 314 tonnes de poussée au sol est au cœur des performances du lanceur.
Le lanceur Delta IV Heavy a une masse au décollage de 733 tonnes pour une hauteur de 72 mètres. Dans sa version standard, il comporte deux étages.
Premier étage
Le premier étage est constitué d'un étage central CBC propulsé par un unique moteur-fusée RS-68, flanqué de deux supplémentaires, faisant office de propulseurs d'appoint à ergols liquides à la place des propulseurs à propergol solide GEM-60 utilisés sur les versions . Chaque étage CBC est haut de 40,8 mètres pour un diamètre de 5,1 mètres. Sa masse au décollage est de 226 tonnes (masse à vide de 28 tonnes). Le RS-68, qui le propulse, a été développé par Aerojet Rocketdyne spécifiquement pour ce lanceur (première mise à feu en 1998). C'est un moteur-fusée qui brûle des ergols cryogéniques (hydrogène et oxygène liquide). Sa poussée au sol est de 2891 kilonewtons (impulsion spécifique de 365 secondes) et de 3314 kilonewtons dans le vide (impulsion spécifique de 410 secondes). Contrairement au SSME qui propulsait la navette spatiale américaine et brûlait les mêmes ergols, les choix techniques visent avant tout la robustesse plutôt que les performances : cycle d'alimentation reposant sur un générateur de gaz, pression dans la chambre de combustion de 97 bars et rapport poids/poussée de 45,3. Le rapport de section de la tuyère est de 21,5. La poussée est modulable de 57 à 102%. Le contrôle de l'attitude est obtenu pour les mouvements de lacet et de tangage en modifiant l'orientation du moteur à l'aide vérins hydrauliques tandis que les mouvements de roulis sont obtenus en orientant la poussée des moteurs des deux CBC latéraux..
Deuxième étage vignette|Le second étage est pratiquement identique au second étage du Space Launch System bloc 1 photographié ici.
Le second étage DCSS (DCSS) a un diamètre de pour une hauteur de 13,7 mètres. Sa masse au lancement est de 30,7 tonnes (masse à vide de 3,6 tonnes. Il est propulsé par un moteur RL-10B-2 d'une poussée de 110 kilonewtons (impulsion spécifique de 465,5 secondes) dont la première version est entré en service au début des années 1960. La tuyère qui est déployée en orbite a un rapport de section de 280. Le moteur peut être rallumé deux fois pour les manœuvres orbitales. La poussée est orientable grâce à des vérins électro-mécaniques agissant sur l'orientation de l'axe du moteur complété par de petits moteurs brûlant de l'hydrazine. Le réservoir d'oxygène est pressurisé avec de l'oxygène tandis que celui d'hydrogène est pressurisé avec les gaz de combustion produit par le moteur-fusée.
Troisième étage optionnel
Un troisième étage à propergol solide Star 48B peut être utilisé. Cet étage est stabilisé par mise en rotation.
Coiffe vignette|La coiffe encapsulant l'observatoire solaire Parker. Les personnes présentes sur la photo mettent en évidence sa taille imposante.
Deux modèles de coiffe de de diamètre sont proposées : une coiffe en composite d'une hauteur de 19,1 mètres et une coiffe métallique héritée de la Titan IV de 19,8 mètres.
Performances
Dans sa première version, les capacités de lancement de la Delta IV étaient les suivantes : Orbite terrestre basse : ; Orbite de transfert géostationnaire : ; Orbite géostationnaire :
Les performances du lanceur ont été améliorées en cours de vie du lanceur pour répondre aux besoins de la NRO. Les capacités en orbite basse augmentent d'environ 4 tonnes notamment par l'amélioration de la poussée du moteur-fusée RS-68A qui passe de kilonewtons (impulsion spécifique de 412 secondes) à 3137 kilonewtons (impulsion spécifique de 412 secondes). Les performances du lanceur dans la dernière version commercialisée sont les suivantes. :
Orbite terrestre basse ( × ) : ; Orbite terrestre basse polaire ( × ) : ; Orbite terrestre basse ISS ( × ) : ; Orbite de transfert géostationnaire ( × × ) : ; Orbite géostationnaire ( × ) : .
Installations de lancement
Le lanceur Delta Heavy pouvait être tiré depuis deux bases de lancement : Cape Canaveral sur la côte est des États-Unis (11 tirs) et Vandenberg sur la côte ouest (4 tirs) : sur le site de Cape Canaveral, le lanceur utilisait le pas de tir 37B du complexe de lancement 37 édifié pour les lancements des fusées Saturn I et IB. Ce site est utilisé pour les lancements dont l'azimut est compris entre 42 et 110° (le plus souvent 95°)