Delta est une famille de lanceurs spatiaux moyens à lourds développée et opérée par la société américaine Boeing puis United Launch Alliance (ULA) de 2002 à 2024 avec une capacité de 8,8 à en orbite basse ou de 4,5 à en orbite de transfert géostationnaire dans sa version Medium. Conçu dans les années 1990 pour répondre au programme (EELV) de l' (USAF), et dernier représentant de la famille de lanceurs Delta remontant aux années 1960, Delta IV n'a effectué que 45 lancements du fait de son coût élevé, tous pour le gouvernement fédéral sauf un seul.
En 1994 l'USAF créé le programme EELV afin de mettre au point une nouvelle génération de lanceurs moyens à lourds pour remplacer la navette spatiale américaine, écartée après l'accident de Challenger en 1986, et le vieillissant et coûteux lanceur Titan IV. McDonnell Douglas propose de combiner l'étage (DCSS) dérivé d'une version initialement développée au Japon par la NASDA pour le lanceur H-II, le nouveau moteur RS-68 de Aerojet Rocketdyne, une version simplifié du RS-25 de la navette, et des propulseurs d'appoint à poudre GEM-60 fournis par Alliant Techsystems. La proposition concurrente de Boeing est écartée en 1996, mais l'entreprise rachète et absorbe McDonnell Douglas en 1997, dont le projet est retenu en 1998 avec l'Atlas V de Lockheed Martin.
Immédiatement Delta IV apparaît bien trop cher pour le marché des lancements de satellites commerciaux, alors en décrue et très concurrentiel. En 2003 un scandale d'espionnage industriel éclate et l'USAF sanctionne Boeing en réduisant ses commandes. Delta IV n'effectuera jamais plus de 4 lancements par an, mais elle est la première fusée à pouvoir décoller sous la seule poussée de moteurs à hydrogène, grâce à la puissance exceptionnelle du RS-68, et la version lourde Delta IV Heavy est un temps la plus puissante au monde.
Haute de pour de diamètre, la version Delta IV Medium utilise un seul étage central équipé d'un moteur RS-68 brûlant de l'oxygène et de l'hydrogène liquide, flanqué ou non de deux à quatre propulseurs d'appoint à poudre, et surmonté d'un deuxième étage DCSS utilisant un moteur RL-10 brûlant les mêmes ergols, avec au sommet une coiffe de 4 ou de diamètre, et au décollage une masse de pour de poussée dans sa version la plus puissante. Delta IV utilise deux pas de tir : le de la base de Cap Canaveral en Floride, et le de la base de Vandenberg en Californie.
En 2006 Lockheed Martin et Boeing rassemblent leurs activités de lancements sous la coentreprise ULA et créent ainsi un monopole contraire aux objectifs du programme EELV, mais il est ensuite rompu et concurrencé par les progrès du Falcon 9 de SpaceX. En 2015 ULA décide de développer le nouveau lanceur Vulcan, tandis que Delta IV Medium est retiré du service dès 2019, mais la version Delta IV Heavy est maintenue jusqu'en 2024 car elle est la seule assez puissante pour les plus lourds satellites espions du NRO. Une version modifiée de l'étage supérieur de Delta IV continue cependant d'être utilisée sur le lanceur (SLS) de la NASA.
Historique
Appel d'offres pour l'
Après plusieurs tentatives avortées, l'Armée de l'Air américaine décide de lancer un appel d'offres pour la réalisation d'un lanceur qui doit remplacer à la fois les lanceurs moyens et lourds - Delta, Atlas et - utilisés par les différentes agences gouvernementales (dont l'Armée de l'Air et la NASA) pour lancer satellites et sondes spatiales. 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 (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.
vignette|Premier étage CBC de la à Cap Canaveral (2004). En arrière-plan à droite le bâtiment d'assemblage horizontal (HIF) et au fond la tour de lancement mobile.L'appel d'offres est lancé en 1995 et quatre sociétés y répondent : Alliant, Boeing, McDonnell Douglas constructeur des Delta ainsi que Lockheed Martin constructeur des Atlas et Titan. Une première sélection désigne en 1996 comme finalistes Lockheed Martin et McDonnell Douglas. Les deux concurrents disposent de pour le deuxième tour. Boeing rachète McDonnell Douglas en 1997 et se retrouve donc finaliste. La société propose une version complètement refondue de son lanceur Delta, la En 1997, l'Armée de l'Air décide finalement de retenir les deux finalistes pour ne pas se retrouver face à un fournisseur unique. En 1998, la première tranche de lanceurs est attribuée : sont accordés à Boeing et à Lockheed Martin pour une somme totale de de dollars. Mais en 2003, une enquête révèle que Boeing a dérobé des documents confidentiels de son concurrent susceptibles d'avoir faussé la compétition et le nombre de lanceurs commandé à Boeing est par mesure de rétorsion réduit à 12 (entre autres mesures), le solde devant être construit par son concurrent Decatur rocket plant expected to expand production this week, sur blog.al.com, 29 septembre 2009..
Utilisation opérationnelle (2002-2024) vignette|Les installations sur l'aire de lancement : tour de lancement mobile, mât ombilical fixe (à gauche) et mâts paratonnerre.
Le premier lancement a eu lieu en 2002 et en le lanceur comptait sept vols tous réussis. ont eu lieu au dont un échec partiel. Le premier lancement de la Heavy en intervient après une très longue période de mise au point et est un demi succès du fait de l'arrêt prématuré des moteurs. Depuis huit lancements réussis ont été effectués (situation fin 2016).
En , ULA s'est vu attribuer (Delta et Atlas). La gamme coûte entre de dollars le modèle.
Retrait progressif du lanceur
Au début des années 2010, deux événements remettent en cause la position d'ULA sur le marché des lanceurs. : L'apparition d'un concurrent, SpaceX, qui propose à des prix attractifs le lanceur moyen 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 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 d'un nouveau lanceur baptisé Vulcan avec l'objectif 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 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 de dollars sont attribués aux lanceurs et Atlas V. Désormais, le retrait de la version de moyenne puissance du lanceur est programmé pour 2019 tandis que la version la plus puissante 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 (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 .
Caractéristiques techniques
Le lanceur comporte deux étages propulsés tous deux par un moteur très performant brûlant une combinaison d'hydrogène et d'oxygène. C'est actuellement la seule fusée au monde qui peut décoller avec des moteurs consommant de l'hydrogène et de l'oxygène sans avoir recours à des propulseurs d'appoint. Il comporte entre zéro et quatre propulseurs d'appoint à propergol solide. La version Delta Heavy comprend trois corps de premier étage juxtaposés. La coiffe est disponible en deux diamètres (4 et ) et quatre longueurs de 11,7 à . Pour les missions interplanétaires un troisième étage à ergol solide (le PAM-D) est proposé.
Premier étage
Le premier étage baptisé CBC () est de conception entièrement nouvelle : la est le premier lanceur de la famille des Delta à abandonner l'étage dérivé du missile Thor. Le CBC qui est commun à toutes les versions de la , est haut de pour un diamètre de et a une masse à vide de . Il est propulsé par un unique moteur-fusée à ergols liquides RS-68 brûlant un mélange d'oxygène liquide et d'hydrogène liquide. L'étage comprend de base en haut, le compartiment propulsif, le réservoir d'hydrogène liquide long de contenant d'ergols dans un volume de , une jupe inter-réservoir, le réservoir d'oxygène liquide long de contenant d'ergols dans un volume de et enfin une section inter-étage qui constitue l'interface avec le deuxième étage. Les deux réservoirs sont constitués d'anneaux formés de cinq panneaux en aluminium isogrille soudés entre eux. Cette structure est renforcée par des longerons. Les deux réservoirs n'ont pas de fond commun : chaque extrémité de réservoir est constituée d'un dôme hémisphérique soudée au corps du réservoir. Le réservoir d'oxygène comporte un dispositif anti-ballotement. La surface extérieure de l'étage est recouverte d'une mousse de polyuréthane qui joue le rôle d'isolant thermique et limite la formation de glace au niveau des réservoirs contenant les ergols à très basse température ( pour l'hydrogène et pour l'oxygène). La masse à vide est de et celle au décollage est de (dont d'ergols).
Avant le décollage, la pressurisation des réservoirs est obtenue en injectant de l'hélium sous pression. Une fois le moteur mis à feu, la pression dans le réservoir d'oxygène est maintenue par injection d'oxygène gazéifié via son passage dans un échangeur de chaleur. Dans celui-ci, circulent les gaz du générateur de gaz après qu'ils ont actionné la turbine de la turbopompe à oxygène. La pression dans le réservoir d'hydrogène est maintenue en détournant une fraction de l'hydrogène gazéifié par son passage dans la paroi de la chambre de combustion.
Le contrôle d'attitude est obtenu pour les mouvements de lacet et de tangage en modifiant l'orientation de l'axe de poussée du moteur. Les mouvements de roulis sont contrôlés par l'orientation des propulseurs d'appoint lorsque ceux-ci sont présents ou quand ce n'est pas le cas en orientant une buse expulsant les gaz du générateur de gaz après qu'ils ont actionné la turbine de la turbopompe à hydrogène.
Caractéristiques du moteur-fusée RS-68 vignette|Un moteur RS-68 subit un test sur un banc d'essai de la Nasa durant sa phase de développement.