User:Tleave2000

Ariane 6
General Information
Mission	Low Earth Orbit / Geostationary Transfer Orbit
1st flight	~2020
Number of Flights	0
Manufacturer
Technical Characteristics
Dimensions
Height	50,6 m
Diameter
Total Mass	660 t
Number of Stages	3
Power and Payload
Geostationary Orbit	3 to 6,5 t
Thrust	approx 750 t

Maquette d'Ariane 6 présentée au salon du Bourget 2013. La configuration du premier étage présentée par cette maquette n'est toutefois pas celle retenue.

Ariane 6 is a medium lift space launch vehicle (6-8 tonnes to GTO) which is being developed by the European Space Agency to replace their current heavy lift launch vehicle Ariane 5 by around 2021. Despite its dominance in the field of commercial satellite launch, Ariane 5 is expensive to manufacture and its market share is threatened in the medium term by both the evolution of the satellite market and by the arrival of competitors (China, SpaceX). In the ministerial meeting of November 2012 which set ESA's 2 year budget, ministers allocated €157 million for research into the design of the launcher which should replace Ariane 5 and the version of the Russian Soyuz launcher which is used by the European Space Agency. If development is approved by 2014, the Ariane 6 could make its first flight by 2021-22. Development is projected to cost 4 billion Euros, as of May 2013

Ariane 6 est un lanceur de taille intermédiaire (6 à 8 tonnes en GTO) que l'Agence spatiale européenne développe pour remplacer sa fusée lourde Ariane 5 vers 2021. 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 (Chine, SpaceX). Dans le cadre de la conférence ministérielle de novembre 2012 qui fixait 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.

Contexte

Les faiblesses d'Ariane 5

Ariane 5, which is the European Space Agency's primary launcher was designed during the 1990s. It's capacity of 20 tonnes to low earth orbit and 10 tonnes to geostationary transfer orbit was determined primarily by its expected role in launching the European space shuttle Hermes which was later abandoned. After a difficult start marred by launch failures, Ariane 5 achieved a market share greater than 50% for telecommunication satellite launches to GEO, which has guaranteed it an average of 5 launches per year.

Ariane 5, qui constitue le principal lanceur de l'Agence spatiale européenne a été conçu dans les années 1990. Sa capacité (20 tonnes en orbite basse et 10 tonnes en orbite de transfert géostationnaire (GTO)), découle en grande partie de la nécessité de pouvoir lancer la navette spatiale européenne Hermes abandonnée par la suite. Ariane 5 fait partie avec Atlas V et Delta IV des lanceurs lourds, mais contrairement à ceux-ci, sa capacité ne peut être modulée par la présence de propulseurs d'appoint optionnels. Après des débuts difficiles entachés par des échecs et des demi-échecs au lancement, il s'est emparé de pratiquement la moitié des parts de marché des satellites de télécommunications en orbite géostationnaire ce qui garantit en moyenne 5 lancements par an. Les satellites institutionnels européens (sondes spatiales, satellites scientifiques, satellites de navigation, satellites d'observation de la Terre) à destination de l'orbite basse sont par contre généralement lancés par des fusées d'autres puissances spatiales (Inde, Russie) moins couteuses et mieux adaptées à ce type de charge utile.

Les caractéristiques du lanceur Ariane 5 présentent des faiblesses qui pourraient lui faire perdre sa position dominante actuelle :

• Dans les conditions de marché actuelles, Ariane 5, qui bénéficie d'une prime par rapport à ses concurrents liée à la qualité de sa prestation, reste relativement concurrentielle tant qu'elle peut lancer deux satellites en orbite géostationnaire. Mais la masse de ces satellites tend à augmenter. Lorsqu'un des satellites représente plus de la moitié de la charge utile du lanceur (soit environ 5 tonnes), il devient plus difficile et parfois impossible de trouver un deuxième satellite à lancer sur la même période. Le coût du lancement est dans ce cas entièrement supporté par l'opérateur du premier satellite. Sur le marché très étroit des satellites de télécommunications en orbite géostationnaire (20 satellites environ par an dont la moitié sont lancés par Ariane 5) la nécessité de lancer à chaque fois deux satellites impose des contraintes calendaires fortes pour les propriétaires de ces satellites. Les lanceurs aux capacités plus faibles et donc optimisés pour un lancement simple, comme le lanceur russe Proton-M d’ILS et russo-ukrainien Zenit-3 disposent dans ce domaine d'un avantage concurrentiel.
• Le deuxième étage de Ariane 5 ne peut pas être ré-allumé contrairement aux lanceurs Zenit et Proton, qui utilisent cette technologie depuis plusieurs décennies. Les orbites de certains satellites nécessitent cette capacité. C'est ainsi que le lancement le 20 avril 2009 d’un satellite militaire italien (Sicral-1B) a été confié au lanceur russo-ukrainien Zenit-3 et non à une fusée européenne.
• À moyen terme la concurrence va se renforcer. Ariane 5 bénéficie actuellement des déboires des lanceurs russes Zenit et Proton qui sont beaucoup moins chers mais qui ont eu ces dernières années des problèmes de fiabilité importants. Ces problèmes de qualité pourraient être résolus dans le futur. La Chine dispose déjà d'un lanceur de faible capacité mais très peu cher et elle développe un lanceur Longue Marche 5 de la classe d'Ariane 5, qui devrait être opérationnel dans quelques années. Aux États-Unis, la NASA finance pour le ravitaillement de la Station spatiale internationale le développement de deux lanceurs privés Antares et Falcon 9 qui pourraient dans un futur proche proposer l'emport de charges utiles à des coûts beaucoup plus faibles.
• Ariane 5 est un lanceur coûteux dont la fabrication est subventionnée par l'agence spatiale européenne à hauteur de 120 millions € par an. Ce montant pourrait augmenter fortement dans un contexte plus concurrentiel par deux biais : un abaissement général des tarifs de lancement sous l'effet d'une concurrence exacerbée et un abaissement de la cadence de tir du lanceur européen qui diminuerait les économies d'échelle et nécessiterait d'amortir les frais fixes (installations, équipes de lancement) sur un nombre de tir plus réduit.

Le rapport du CNES de 2009

L'agence spatiale française du CNES préconise le développement d'un nouveau lanceur baptisé Ariane 6 pour s'adapter à l'évolution probable du marché des lanceurs. Un rapport de l'agence commandé par le gouvernement français en janvier 2009 et remis en juin de cette même année, a retenu quelques préconisations structurantes pour le développement du successeur d'Ariane 5 :

• poursuivre dans la lignée des lanceurs consommables, car le développement d'un lanceur entièrement réutilisable serait bien trop coûteux (entre 13 et 19 milliards d'euros) et la maintenance d'un tel lanceur coûterait aussi cher que l'actuelle Ariane 5,
• renoncer à l'éventualité de vols habités, l'Europe n'ayant pas les moyens de développer de façon autonome une technologie équivalente à celles existant déjà aux États-Unis et en Russie,
• abandonner les lancements doubles, qui ont fait le succès d'Ariane 5, pour se concentrer sur les lancements à charge unique de trois à six tonnes en orbite géostationnaire,
• confirmer le développement d'un dernier étage cryogénique LOX/LH2 propulsé par le moteur Vinci,
• étudier la possibilité de développer, pour le premier étage, une propulsion de type LOX/RP-1 ,
• permettre une configuration à trois premiers étages parallèles à l'image du lanceur américain Delta IV en configuration Heavy .
• orienter les travaux vers la réalisation d'un lanceur « extrêmement modulable », selon les termes du rapport.

Architectures envisagées

Le CNES propose de développer une fusée entièrement nouvelle baptisée Ariane 6. L'agence 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 5.

Avancement du projet

À l'occasion 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 ».

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 était 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 2015 · .

Durant 6 mois le projet d'étude réunissant les principaux industriels concernés (Astrium, Avio, Herakles avec la participation de Safran, MT Aerospace, ...) étudie plusieurs configurations permettant de répondre au cahier des charges de l'agence spatiale européenne. Pour répondre aux attentes de l'Agence spatiale européenne le nouveau lanceur doit  :

• 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 couts d'exploitation réduits,
• Réutiliser les développements en cours sur le moteur cryotechnique réallumable Vinci
• Réduire le temps de développement et les couts du nouveau lanceur s.

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 2020.

Configuration retenue

La configuration retenue comprend deux étages utilisant du propergol solide. Quatre moteurs à poudre pratiquement identiques sont utilisés : trois pour le premier étage (configuration dite Multi P linear) et un seul pour le second étage. Chaque moteur est chargé avec 135 tonnes de poudre. L'objectif est de capitaliser sur les avancées du lanceur Vega qui utilise un bloc de poudre de 80 tonnes coulé en une seule fois dans une enveloppe en composite carbone beaucoup plus légère que l'acier utilisé par les boosters d'Ariane 5. Le dernier étage utilise le moteur Vinci qui brule un mélange d'ergols liquides oxygène/hydrogène et qui est en cours de développement pour la version Ariane 5 ME. La coiffe d'un diamètre de 5,4 mètres permet d'accueillir des satellites de même taille que la fusée Ariane 5. Le lanceur a une masse totale de 660 tonnes pour une hauteur totale de 50,6 mètres. Le cout de développement est compris entre 2,5 et 3,5 milliards € et le cout de lancement à 70 M€ soit 30% de moins que Ariane 5 à charge équivalente.

Comparaison des caractéristiques d'Ariane 6 avec celles d'Ariane 5 ME et ECA.

Étage	Caractéristique	Ariane 6	Ariane 5 ME	Ariane 5 ECA
Propulseur d'appoint	Désignation	néant	2 x EAP 241
	Longueur x diamètre		31,16 x 3,05 m
	Masse dont propergol		553,20 t. (481,25 t.)
	Type / impulsion spécifique		Propergol solide
	Poussée moyenne		921 tonnes
	Temps de fonctionnement		129,7 s
1er étage	Désignation	3 x P-135	EPC
	Longueur x diamètre	16 x 3,7 m	31 x 5,46 m
	Masse dont propergol	? t. (404,7 t.)	? t. (173,15 t.)	188,3 t. (173,3 t.)
	Type / impulsion spécifique	Propergol solide	Oxygène et Hydrogène liquides
	Moteur	MPS	Vulcain Mk3	Vulcain Mk2
	Poussée	735,6 t.	132,67 t.	106,8 tonnes
	Temps de fonctionnement	140 s.	465 s.	544 s.
2eme étage	Désignation	P-135	Vinci	ESC-A
	Longueur x diamètre	14,7 x 3,7 m	? x ? m m	5,84 x 5,45 m
	Masse dont propergol	? t. (134,9 t.)	? t. (28,22 t.)	18,94 t. (14,54 t.)
	Type / impulsion spécifique	Propergol solide	Oxygène et Hydrogène liquides
	Moteur	MPS	Vinci	HM-7B
	Poussée	263,6 t. (moyenne)	18 t.	6,48 t.
	Temps de fonctionnement	140 s.	715 s.	980 s.
3eme étage	Désignation	Vinci	néant	néant
	Longueur x diamètre	? x ? m m
	Masse dont propergol	? t. (28,22 t.)
	Type / impulsion spécifique	Oxygène et Hydrogène liquides
	Moteur	Vinci
	Poussée	18 t.
	Temps de fonctionnement	715 s.
Coiffe	Longueur x diamètre	17 x 5,45 m	20 x 5,45 m	15,81 x 5,45 m
	Masse	2,9 t.		2,38 t.
Lanceur complet	Longueur	59 m	53,78 m	55,90 m
	Masse	567,8 t.	785 t.	772,8 t.
	Charge utile GTO	6,5 t.	11,5 t.	9,5 t.

Voir aussi

Articles connexes

• Ariane 5
• Propergol solide
• Moteur Vulcain
• Propergol liquide