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L'Usine Aéro

[Ariane 6] Innovation à tous les étages

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Ariane 6 mise sur plusieurs ruptures technologiques. Mais le soutien commercial de l’Europe pourrait manquer.

[Ariane 6] Innovation à tous les étages
Grâce au moteur réallumable Vinci, Ariane 6 sera capable de positionner les satellites sur de multiples orbites.
© airbus safran launchers - DR

Ariane 6 va-t-elle relever les défis d’un secteur spatial en plein renouveau ? Avec SpaceX et Blue Origin, les Américains ont érigé un nouvel ordre aux règles totalement inédites : réutilisation des lanceurs, guerre des prix, projets de méga-constellations de satellites. Les Européens ont décidé de leur répondre avec un nouveau lanceur à la fois innovant et ingénieux. Priorité affichée : être présent sur le marché dès 2020 pour remplacer une Ariane 5 trop chère par rapport à ses concurrents. Comment y parvenir sans disposer de l’aide de la Nasa et de son budget de 19?milliards de dollars en 2017 ? En innovant astucieusement, tout en limitant la prise de risque industriel.

Choix technologique emblématique : Ariane 6 ne sera pas réutilisable. Une faiblesse insurmontable ? Pas sûr, même si certains y voient une aberration après que SpaceX a réussi pour la sixième fois à faire revenir sa fusée sur Terre. Un choix assumé par l’Agence spatiale européenne (ESA). « Personne ne sait aujourd’hui si la réutilisabilité des lanceurs est la solution unique pour réduire significativement les coûts d’accès à l’espace. Il reste encore beaucoup d’incertitudes autour de ce concept et de son modèle économique », explique Jan Woerner, le directeur général de l’ESA. SpaceX, la société du milliardaire Elon Musk, n’a réalisé aujourd’hui que la moitié du chemin. Il doit encore démontrer que sa fusée Falcon 9, certes revenue de l’espace, est réutilisable à un prix compétitif.

Non réutilisable, le lanceur européen n’en est pas moins innovant. La principale nouveauté réside dans le moteur cryogénique Vinci, au niveau de l’étage supérieur. Ce moteur a une poussée de 18 tonnes, trois fois supérieure à celle de son prédécesseur, le HM7 qui équipe Ariane 5. Sa particularité : il sera capable de se rallumer plusieurs fois dans l’espace et de positionner très précisément les satellites sur tous types d’orbites (géostationnaire, orbite basse) et d’assurer des transferts d’orbites. « Cela fait d’Ariane 6 un lanceur très adapté au déploiement des constellations de satellites », assure Alain Charmeau, le président exécutif d’Airbus Safran Launchers (ASL), chargé de l’industrialisation du lanceur. Les équipes d’ASL à Vernon (Eure) ont fini d’assembler un sixième exemplaire du moteur, proche de sa version finale. Le système propulsif a déjà subi une grande batterie de tests concluants, notamment en simulant des réallumages dans des conditions similaires au vide spatial.

L’Europe doit s’engager à soutenir son marché

L’architecture d’Ariane 6 elle-même se veut innovante. Le futur lanceur européen se décline en deux versions : l’une à deux boosters (Ariane 6.2), capable d’emporter 5 tonnes de charge utile en orbite géostationnaire, l’autre à quatre boosters (Ariane 6.4), pour une charge utile de plus de 10,5 tonnes. La première version est taillée pour répondre aux besoins des États membres de l’ESA, qui financent son développement. Ariane 6.2 mettra en orbite des satellites institutionnels (militaires, scientifiques, météorologiques). La seconde s’adresse aux opérateurs privés, qui assureront son équilibre économique, pour la mise en orbite de leurs satellites de télécommunications privés.

Les avantages sont multiples. Prévue pour être moins chère que Soyouz, Ariane 6.2 pourrait permettre à l’Europe de s’affranchir de la fusée russe, qui remplit aujourd’hui une grande partie de ses missions institutionnelles… sans faire tourner ses usines. Le contrat OneWeb remporté par Arianespace pour déployer une constellation de l’ordre de 650 minisatellites, s’il prévoit de s’appuyer sur 21 Soyouz, a retenu en option trois lancements d’Ariane 6. Le second avantage est industriel. Les boosters P120, des réacteurs à poudre communs aux deux Ariane et à la future fusée européenne Vega C, vont permettre à l’industrie spatiale européenne de produire en grande série. Le programme d’ASL prévoit une production de 35 boosters et 12 lanceurs par an. De quoi envisager des premières économies d’échelle pour une industrie habituellement condamnée aux très petites séries. Pour exploiter au mieux ces nouvelles cadences, ASL a spécialisé ses principales usines par type de production [lire page 30].

Mais l’innovation n’est pas tout, l’équilibre économique jouera à plein dans le succès d’Ariane 6. Raison pour laquelle Arianespace et ASL militent pour que le lanceur européen bénéficie d’un soutien plus fort de la part de l’Union européenne et de son agence spatiale ainsi que des États membres. Selon l’opérateur commercial et le maître d’œuvre industriel d’Ariane 6, toutes les puissances spatiales favorisent leurs lanceurs nationaux… excepté l’Europe. Sur les 86 lancements opérés en 2016 au niveau mondial, les trois quarts n’étaient pas accessibles à Arianespace. Les lanceurs européens n’ont que 27 % de leur activité garantie par des lancements institutionnels, contre 100 % pour la Chine, 76 % pour la Russie, 65 % pour les États-Unis. En 2015, l’Allemagne a ainsi choisi SpaceX pour mettre en orbite un satellite militaire. Pour réduire son handicap concurrentiel et bénéficier d’une visibilité industrielle, ASL souhaiterait un engagement à cinq Ariane 6 et deux Vega par an sur les cinq premières années d’exploitation des nouveaux lanceurs européens. Le compte à rebours a commencé. Si 2017 est l’année de l’industrialisation d’Ariane 6, c’est aussi l’année de sa commercialisation. 

Prometheus, le moteur low cost d’après-demain


L’Agence spatiale européenne (ESA) prépare l’après Ariane 6. Les États membres ont décidé, en décembre dernier, de financer à hauteur de 88?millions d’euros un prototype de moteur low cost, dix fois moins cher à produire que les moteurs actuels. « Avec le projet Prometheus, on prépare la nouvelle génération de moteur spatial. Sa propulsion reposera sur le couple d’ergols oxygène liquide-méthane. Il sera compatible avec la réutilisation », explique Jean-Marc Astorg, le directeur des lanceurs au Centre national d’études spatiales (Cnes). Le méthane remplacera l’hydrogène liquide. D’une part, il est plus facile à stocker et à manipuler. D’autre part, sa densité et sa température de fonctionnement sont plus proches de celles de l’oxygène liquide (Lox), ce qui permet d’envisager de réaliser certaines pièces sur la même architecture, comme les turbopompes et les réservoirs. Le Cnes et Airbus Safran Launchers ont débuté leurs recherches en 2015. L’industriel teste actuellement un premier démonstrateur Lox-méthane à Lampoldshausen (Allemagne). Le recours massif à l’impression 3D allégera les coûts. Ses usines ont commencé à produire différentes pièces du système propulsif (turbine, générateur de gaz, carter…). Le prototype final de Prometheus devrait passer au banc d’essais en 2020. Si le premier vol n’est pas prévu avant 2030, certains modules du moteur, liés à la propulsion liquide, pourraient équiper les évolutions d’Ariane 6. 

 

 

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