Le rêve de l’avion spatial capable de se satelliser après un décollage classique depuis une piste d'aéroport et sans utiliser d’étages consommables hante les ingénieurs et industriels depuis les années 40 et les travaux de Sanger sur le bombardier antipodal. Le concept de SSTO (Single Stage To Orbit: satellisation d’un véhicule à un seul étage) se heurte depuis le commencement au problème de la propulsion.

Le seul moteur capable de réaliser une satellisation demeure jusqu’à aujourd’hui le moteur-fusée. Doté d'un excellent rapport poids/poussée, parfaitement maîtrisé au plan technique, le moteur-fusée est de surcroît capable de fonctionner quel que soit le régime de vol, en présence ou non d'atmosphère.

Malheureusement, sa consommation est énorme et le véhicule doit emporter d'énormes quantités de carburant et de comburant. Pour obtenir un SSTO à moteur-fusée il faudrait un avion réutilisable de grandes dimensions et d'une masse à vide excessivement faible, ce qui nécessiterait l’emploi de matériaux très légers et résistants qui n’existent pas aujourd’hui.

La solution est donc d’utiliser un mode de propulsion très puissant capable de fonctionner à très grande vitesse et très haute altitude et qui utiliserait le plus possible l’oxygène atmosphérique. Cette description correspond bien sûr de près au statoréacteur à combustion supersonique.

Evidement, pour les phases de décollage, d’atterrissage et d’injection en orbite ou il n’y a plus d’atmosphère, il faut un propulseur auxiliaire qui peut être le turboréacteur à basse altitude et le moteur-fusée à très haute altitude. Bien sûr, les ingénieurs ont imaginé au fils des ans des combinaisons de ces moteurs ce qui donné lieu à des concepts avancés tel que le combiné turbo-stato-fusée ou le combiné fusée-stato-fusée.

Ces moteurs sont de véritables défis technologiques car ils doivent tout d’abord fonctionner en régime subsonique de mach 3 à mach 6 puis en régime supersonique au-delà de mach 6. Le combiné stato-fusée doit ensuite fonctionner en mode fusée jusqu’à la vitesse de 28 000 km/h nécessaire à la satellisation. Jusqu’à mach 3, on peut utiliser un turboréacteur ou le mode fusée d’un combiné fusée-stato-fusée ce qui pose à nouveau le problème de la consommation et de l’emport d’oxygène supplémentaire pour les phases de décollage et d’atterrissage.

Certains ingénieurs ont imaginé pour résoudre ce problème un système d’extraction de l’oxygène atmosphérique fonctionnant pendant le mode statoréacteur pour fournir le comburant nécessaire au mode fusée de l’injection orbitale.

Le système de propulsion devient extrêmement complexe ce qui explique que les programmes visant à construire un avion orbital SSTO aient été jusqu’ici tous annulé les uns après les autres. Comme on l’a vu en introduction, l’utilisation d’un super-statoréacteur entraîne également de difficiles problèmes technologiques telle que la forme aérodynamique du véhicule. En effet, l'avant-corps de l'avion devra participer à la pré-compression de l'écoulement en amont des prises d'air. De même, le profil de l'arrière-corps prolongera la tuyère d'éjection du super-statoréacteur.

Un autre problème difficile est que le statoréacteur ne procure qu’une faible accélération par rapport au moteur-fusée et qu’un SSTO devra voler un long moment dans l’atmosphère à des vitesses comprises entre mach 3 et mach 12. Evidement, cela pose le problème de la protection thermique de l’appareil et à nouveau celui de la masse à vide et des matériaux spéciaux nécessaires. Tout ceci impose de concevoir une cellule à la fois très légère et capable de supporter des contraintes d'environnement extrêmement sévères.

Si on ajoute à cela le fait que le seul carburant envisageable soit un carburant cryogénique comme l’hydrogène, bien pratique pour le refroidissement actif de certaines zones de la cellule, et que ce carburant requiert des réservoirs bien isolés et lourds, on comprend aisément que l’avion orbital SSTO soit un défi très difficile à relever.