Le projet est guidé par deux lignes directrices.
La première est la réutilisation, afin de minimiser le coût des missions suivantes et éviter un « effet Apollo » où l’intérêt du public ne justifiait plus le prix des missions.
La deuxième est la séparation des masses, qui consiste (contrairement au BFR de SpaceX) à mettre les différentes fonctions dans différents modules pour minimiser les masses impliquées dans chaque accélération.
En suivant ce principe, les piliers de ce projet sont les cycleurs. Ce sont des modules d’habitat Zéro G suffisamment grands pour abriter l’équipage de façon confortable et sûre pendant les 110 jours du voyage aller et du voyage retour. Au vu de leur masse, il serait trop coûteux en ergols de les freiner à l’arrivée sur Vénus et de les réaccélérer au retour. Les cycleurs partent donc de la Terre avec l’équipage, survolent Vénus avant d’effectuer plusieurs orbites héliocentriques pour frôler la Terre pendant une autre fenêtre de tir.
Les différentes étapes demandant une accélération propulsée ou un freinage aérodynamique sont dévolus à un petit véhicule habité polyvalent (VHP), afin de limiter les masses de bouclier thermique et d’ergols. Grâce à son Delta-V de 4100 m/s et son ensemble de récupération, le VHP peut se libérer de l’attraction terrestre pour rejoindre le cycleur, puis s’en détacher pour rejoindre la base sur Vénus, finaliser la mise en orbite autour de Vénus, s’extraire de son attraction pour rejoindre le cycleur de retour et enfin se poser sur Terre.
La base vénusienne est constituée de trois éléments principaux.
– L’ensemble de lancement vénusien qui aide le VHP à se placer en orbite puis à rejoindre le cycleur du retour. En plus du lanceur, cet ensemble comprend le pas de tir et un module de production de carburant. Il y aura deux lancements par mission, un premier pour placer en orbite le remorqueur captif réutilisable (RCR) et un second pour le VHP avec l’équipage, qui sera assisté dans son départ vers la Terre par le remorqueur.
– L’habitat vénusien qui abrite l’équipage pendant les 480 jours sur Vénus.
– L’ensemble de mission regroupe le matériel d’exploration et scientifique indispensable à la mission.
Ce schéma présente une mission type (une fois la base installée), les éléments numérotés ci-dessous seront décrits dans le chapitre suivant.
1 : VHP véhicule habité polyvalent
2 : Lanceur vénusien
– 1er étage
– 2ème étage
3 : RCR remorqueur captif réutilisable
4 : Cycleurs a = aller b = retour
– MLP : Modules logistiques polyvalents
– MFD : Modules à fonction duale
– Cargo
5 : Base vénusienne
– Pas de tir
– Modules ISRU
– Habitat
Non représenté
– Fret atmosphérique
– Matériel de mission
– EC2 ou 4 : étage de croisière pour Ariane 6.2 ou 6.4
– RLC : remorqueur lourd consommable
3.Récupération par portance hydrogène
Étant donné qu’il n’y a pas d’atterrissage possible sur Vénus, tous les modules doivent flotter dans l’atmosphère à l’image d’un dirigeable terrestre. La récupération par portance hydrogène est donc la technique de base sur laquelle repose le projet. Après la rentrée atmosphérique, le module déploie un parachute qui permet d’extraire un ballon qui est ensuite gonflé par de l’hydrogène jusqu’à la stabilisation. Le ballon, comme toutes les surfaces externes du module, doit être recouvert d’une fine couche de PTFE afin de le protéger des nuages d’acide sulfurique. Dans la suite du projet, le terme hydrogène de récupération sera utilisé pour désigner les réserves d’hydrogène liquide puis gazeux destiné à gonfler les ballons. Le terme hydrogène de portance sera lui réservé pour les modules qui resteront dans l’atmosphère et donc utiliseront exclusivement l’hydrogène à l’état gazeux.
L’hydrogène portant permet de récupérer et d’utiliser à plusieurs reprises les coûteux étages à propulsion Hydrolox, en rallongeant le réservoir de carburant, pour qu’il serve à la fois à l’alimentation du moteur, mais aussi, une fois ce dernier éteint, à gonfler le ballon. Cette technique peut faire partie des retombées terrestres du programme vénusien, car elle permettrait de récupérer des étages performants à hydrogène sans avoir à rallumer le moteur. De plus, elle permet d’utiliser l’hydrogène gazeux qui pressurise le réservoir et qui fait déjà partie de la masse à vide pénalisante pour le Delta-V. Pour finir, l’hydrogène peut être produit sur place pour gonfler un ballon supplémentaire ou gérer des pertes.
L’altitude visée est 54 km d’altitude, on y trouve une température de 36,6°C et une pression de 0,638 fois la pression terrestre. En approximation, nous utilisons la loi des gaz parfaits et on considère que l’atmosphère de Vénus est composée uniquement de CO2 pour calculer les masses volumiques, et nous obtenons :
| 54 km Vénus | Terre (conditions normales de température et de pression) | |
| Masse volumique atmosphère (kg/m3) | 1,006 | 1,225 |
| Masse volumique dihydrogène (kg/m3) | 0,050 | 0,090 |
| Différence de masse volumique (kg/m3) | 0,956 | 1,135 |
| « Portance » par kg de H2 (kg/kg) | 19,120 | 13,610 |
Contrairement à la Terre, sur Vénus, aucune équipe ne peut venir récupérer les éléments ayant atterri à différents endroits de la planète pour les ramener au pas de tir. Cependant en emportant suffisamment d’hydrogène de réserve, il est possible de contrôler l’altitude et de sélectionner le vent adéquat pour rentrer au camp de base (à l’image d’une montgolfière). De plus, un système de propulsion atmosphérique à base de moteur électrique permet d’accélérer le retour et d’affiner les approches.