Lanceur Ariane 6

DOCUMENTATION WIKIPEDIA

Ariane 6 est un lanceur de moyenne à forte puissance (5 à 10,5 tonnes en orbite de transfert géostationnaire) que l’Agence spatiale européenne développe pour remplacer sa fusée lourde Ariane 5 à compter de 2020. Malgré son succès et sa position dominante dans le domaine des lancements de satellites géostationnaires, Ariane 5 coûte cher à fabriquer et ses parts de marché sont menacées à moyen terme à la fois par l’évolution du marché des satellites et par l’arrivée de concurrents : SpaceX et Longue Marche. Dans le cadre de la conférence ministérielle de novembre 2012 qui fixait pour deux ans les budgets de l’Agence spatiale européenne, les ministres de l’UE ont octroyé une enveloppe de 157 millions d’euros pour l’étude du nouveau lanceur qui devrait à la fois remplacer Ariane 5 et la version du lanceur russe Soyouz utilisée par les pays européens. La décision de fabriquer Ariane 6 a été prise en décembre 2014 après avoir figé la configuration en septembre 2014.

Arianegroup choisi un bateau à voile « Canopée » pour acheminer directement Ariane 6 au port de Kourou.1

PROPOSITIONS INITIALES DU CNES

La division lanceurs du CNES a joué un rôle majeur dans la conception des précédents lanceurs moyens et lourds de l’Agence spatiale européenne Ariane 1 à Ariane 5. Le CNES propose que le remplaçant d’Ariane 5 soit conçu pour lancer un unique satellite en orbite géostationnaire (contrairement à Ariane 5) ce qui doit lui donner une souplesse opérationnelle plus importante. Il peut également mettre en orbite des charges utiles de faible taille avec des capacités similaires à celles de la fusée Soyouz. Cette modularité de la capacité est obtenue en adjoignant un nombre variable de propulseurs d’appoint. Les architectures envisagées ont en commun l’utilisation d’un étage supérieur cryogénique utilisant le moteur Vinci et une capacité de lancement modulable comprise entre 2 et 8 tonnes. Le CNES, promoteur du développement de l’Ariane 6, propose essentiellement deux scénarios. Le premier, qui a la faveur de l’agence spatiale française, est basé sur un premier étage propulsé par un moteur à propergol solide. Celui-ci, d’un diamètre d’au moins 3,7 mètres, pourrait faire l’objet de deux innovations sur une fusée de cette taille : une enveloppe en matériaux composites mono-segment et un chargement du propergol se faisant en coulée continue. Le deuxième scénario repose sur l’utilisation d’un premier étage à ergols liquides cryotechniques avec un moteur à la fois plus puissant et plus performant que le moteur Vulcain d’Ariane 53.

LES DIFFÉRENTES OPTIONS D’ARCHITECTURE

Pour répondre aux contraintes de coût (investissement, fabrication en série), d’adéquation aux besoins de l’agence et du marché, de maintien de la capacité industrielle européenne, les concepteurs du lanceur peuvent jouer principalement sur les paramètres architecturaux suivants en s’appuyant sur les travaux existants :

  • modularité de la capacité (capacité maximum et minimum) : nombre et puissance des propulseurs d’appoint + performance 1er étage ;
  • premier étage à propergol solide (moins performant, abandon Vulcain, coût abaissé) ;
  • diamètre du premier étage (ergols liquides) ;
  • propulseur d’appoint à propergol solide, longueur, diamètre, réutilisation sur Vega ;
  • réservoirs avec ou sans fonds commun (premier étage ergols liquide), moins coûteux mais lanceur plus long ;
  • moteur Vinci à tuyère déployable ou fixe (moins coûteux mais lanceur plus long).

Pour le premier étage, la tendance actuelle est d’avoir recours au mélange kérosène/oxygène liquide moins performant que le mélange oxygène/hydrogène utilisé par le moteur Vulcain du premier étage de l’Ariane 5. En effet, la réduction des performances est largement compensée par les avantages : il est beaucoup plus facile de développer un moteur de forte puissance requis pour le premier étage, le moteur est plus simple donc moins coûteux à produire et plus fiable, le kérosène occupe beaucoup moins d’espace que l’hydrogène (étage moins long) et est plus facile à mettre en œuvre (coût). Cette solution a été toutefois d’emblée écartée car elle suppose de développer un nouveau moteur.

Choix de l’architecture du lanceur

Lancement des études (juin 2009)

Au cours du salon du Bourget qui s’est tenu en juin 2009, l’exécutif français a affirmé souhaiter que « s’engagent, en concertation avec [ses] partenaires européens et l’Agence spatiale européenne, les premières études sur ce lanceur en vue de décisions à la conférence ministérielle 2011 de l’ESA »4.

La nécessité de faire évoluer Ariane 5 fait l’unanimité au sein de l’Agence spatiale européenne mais les pays membres divergent sur les solutions à mettre en œuvre. Deux scénarios coexistent pour le développement du futur lanceur européen. Le premier scénario soutenu par le CNES consiste à mettre en chantier immédiatement le développement du lanceur Ariane 6. Le deuxième scénario est de privilégier pour le moyen terme le développement de l’étage supérieur utilisé par une nouvelle version de l’Ariane 5 (ME) capable de pallier certaines des lacunes actuelles de l’Ariane 5 ECA. L’Ariane 5 ME (ex Ariane 5 ECB) est un projet ancien à l’étude depuis plus de 10 ans mais avec jusque-là des fonds insuffisants pour déboucher sur une version opérationnelle. Grâce à un nouveau moteur Vinci cette version doit permettre de lancer une charge utile plus importante (11,2 tonnes en GTO) et d’effectuer des missions plus complexes (moteur réallumable). Dans ce scénario, le développement du successeur d’Ariane 5 serait reporté à une échéance plus lointaine.

Le remplacement de la fusée Ariane 5 est le thème majeur de la conférence ministérielle de novembre 2012 qui a défini pour 2 ans les budgets de l’Agence spatiale européenne. Les ministres ont octroyé une enveloppe de 157 millions € pour l’étude du nouveau lanceur qui devrait à la fois remplacer Ariane 5 et la version du lanceur russe Soyouz utilisée par les pays européens. La décision de fabriquer Ariane 6 doit être prise en 2014. En parallèle, les travaux sur l’Ariane 5 ME sont financés avec une livraison attendue vers 20155,6.

Définition d’une architecture (2012/2014)

Vue en coupe de la configuration PPH.

Durant 6 mois le projet d’étude réunissant les principaux industriels concernés (Astrium, Avio, Herakles avec la participation de Safran, Air Liquide, MT Aerospace…) étudie plusieurs configurations permettant de répondre au cahier des charges de l’Agence spatiale européenne. Pour répondre aux attentes, le nouveau lanceur doit 7 :pouvoir placer sur une orbite géostationnaire un satellite ayant une masse comprise entre 3 et 6,5 tonnes. 6,5 tonnes constitue aujourd’hui la limite supérieure des satellites de télécommunications. Ariane 5 ECA peut placer 10,5 tonnes en orbite géostationnaire mais elle doit donc emporter deux satellites pour rentabiliser le lancement ;

Avoir des coûts d’exploitation réduits (-40% estimés vs Ariane 5)8,

Réutiliser les développements en cours sur le moteur cryotechnique réallumable Vinci ;

Réduire le temps de développement et les coûts du nouveau lanceur.

Finalement début juillet 2013, l’équipe projet de l’Agence spatiale européenne annonce que la configuration PPH (deux étages à propergol solide et un étage supérieur Hydrogène/Oxygène) est retenue comme permettant de répondre au mieux aux critères définis par l’ESA. La prochaine étape du projet (Preliminary Requirements Review PRR) est planifiée en octobre 2013. Les débuts opérationnels du lanceur sont planifiés au début des années 20207.Contreproposition des acteurs industriels (été 2014)Le 16 juin Airbus et Safran, les deux principaux industriels impliqués dans la construction du lanceur, annoncent le rapprochement de leurs divisions chargées de ces développements. Ils remettent à l’Agence spatiale européenne une contreproposition d’architecture pour Ariane 6. Dans cette nouvelle configuration, dite PHH, l’architecture de l’Ariane 5 est reprise mais avec les deux premiers étages de taille réduite. Deux configurations sont proposées dont la plus puissante permet de placer 8,5 tonnes sur une orbite de transfert géostationnaire contre 6,5 tonnes pour l’architecture PPH. Cette dernière version permet des lancements doubles de satellites de télécommunications de taille intermédiaire. L’objectif officiel des industriels est de pouvoir continuer à répondre aux besoins des opérateurs commerciaux grâce à un lanceur évolutif et de conserver ainsi des parts de marché cruciales pour le coût de production du lanceur. Sur le plan industriel, cette nouvelle configuration permet de conserver les implantations industrielles et les compétences dans le domaine des moteurs cryotechniques de grande puissance (Vulcain). Elle est plus satisfaisante pour les partenaires industriels allemands peu impliqués dans la propulsion à propergol solide qui dominait dans la configuration PPH9. Par contre les réductions sur le coût de fabrication attendues sont plus faibles dans la mesure où l’étage cryotechnique Vulcain est conservé et deux configurations sont prévues pour l’étage supérieur. Le coût de la configuration lourde est évalué par l’industriel à 100 millions € alors que l’objectif fixé pour la refonte Ariane 6 était d’abaisser le coût de lancement à 70 millions €10.Versions finales : Ariane 62 et 64 (décembre 2014)La configuration finale proposée au conseil des Ministres des 1er et 2 décembre 2014 s’accompagne de l’abandon du projet d’évolution Ariane 5 ME. Les Ariane 62 et 64 combinent le premier étage raccourci de l’Ariane 5 ECA avec des propulseurs d’appoint dérivés du premier étage de la fusée Vega. Deux versions sont proposées: Ariane 62 avec 2 propulseurs d’appoint et Ariane 64 en comportant 4. Selon la version, le nouveau lanceur aura la capacité de placer sur une orbite de transfert géostationnaire des satellites d’une masse de 5 ou 10,5 tonnes.Les coûts de fabrication sont abaissés par un abandon de certains choix d’architecture les plus coûteux : la tuyère du Vinci n’est plus déployable (ce qui entraine un allongement du lanceur) et les réservoirs du premier étage n’ont plus de fonds commun (alourdissement de la structure). Par ailleurs le mode de fabrication des propulseurs d’appoint (une seule coulée) et l’effet d’échelle (deux fois plus nombreux + utilisation pour le lanceur Vega) devraient également contribuer à réduire les coûts qui sont annoncés à 70 M€ pour Ariane 62 et 115 M€ pour Ariane 64. Le développement du nouveau lanceur doit s’accompagner d’une redistribution des tâches de fabrication entre les différents industriels. La réalisation des propulseurs d’appoint incombera entièrement à l’Italie9.La décision de réaliser l’Ariane 6 est entérinée par le Conseil des Ministres du 2 décembre 2014. Un examen des travaux préparatoires est planifié en 2016 pour décider à cette date de la poursuite du projet11.Le 10 juin 2016, Airbus Safran Launchers (rebaptisé depuis ArianeGroup) a remis à l’Agence spatiale européenne la première revue de conception du futur lanceur européen, intitulée « Maturity Gate 5 ». Elle confirme les performances, les délais et les coûts d’exploitation du lanceur12.

/Documentation: WIKIPEDIA

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