Ariane 6 est un lanceur à deux étages équipé de deux ou quatre boosters. Sa commercialisation doit débuter à la fin de cette année, avec des tarifs inférieurs à ceux d'Ariane 5. L’Ariane 62 (c'est-à-dire à deux boosters) est destinée aux lancements institutionnels. L’Ariane 64 (4 boosters, donc) aura une capacité double et pourra placer 10,5 tonnes en orbite de transfert géostationnaire. © Marie-Sophie Letdurcq, Airbus Defence and Space / Airbus Safran Launchers

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Ariane 6 : découvrez les petits secrets du futur lanceur européen

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Bien que dérivé de technologies existantes, Ariane 6 fait appel à de nouvelles technologies : détonateur opto-pyrotechnique, avionique revue, fabrication additive (« impression 3D ») et soudage par friction-malaxage. C'est ce que nous dévoile David Quancard, directeur des opérations d'Airbus Safran Launchers.

Ariane 6 est en phase de développement avec un objectif d'un premier vol dès 2020 et une capacité pleinement opérationnelle en 2023. Pour tenir ce pari, Airbus Safran Launchers (ASL), la société née de la fusion des activités de lanceurs et moteurs spatiaux d'Airbus et Safran pour réaliser Ariane 6, a dû réduire les risques de développement. Cela se traduit par une forte ressemblance avec Vega-C, une standardisation des étages (de même diamètre qu'Ariane 5) et une exploitation de l'héritage d’Ariane 5. Ce lanceur, qui voit le jour en 2002 et dont le développement a été décidé à la fin des années 1970, a encore de beaux jours devant lui. Arianespace prévoit de le commercialiser au moins jusqu'au début des années 2020, d'autant plus que 14 ans après son premier lancement, il conserve encore un potentiel de développement : au printemps 2016, c'est un record de charge utile que s'apprête à lancer une Ariane 5 ECA+, capable d'emporter 10,7 tonnes brutes en orbite géostationnaire.

Cette approche de développement diffère de celle qui a mené à Ariane 5. À l'époque, le besoin était de développer l'industrie spatiale européenne pour qu'elle devienne une référence au niveau mondial (« techno driven », disent les industriels). Avec Ariane 6, les coûts d'utilisation et de développement sont les critères principaux, d'où le choix d'un lanceur « cost driven », avec un « objectif de coût de lancement 50 % inférieur à celui de l'actuel Ariane 5 » rappelait Alain Charmeau, le président exécutif d'ASL, lors de ses Voeux à la presse le 28 janvier 2016.

En « jouant la carte de la simplification et en reprenant d'Ariane 5 des technologies qui présentent une bonne maturité et de belles performances », le but est de réduire les risques de développement, nous explique David Quancard, le directeur des opérations d' Airbus Safran Launchers. Et d'ajouter qu'« Ariane 6 est un lanceur bien plus innovant qu'il n'y paraît et même très innovant par rapport à Ariane 5, en particulier dans sa conception et ses méthodes de travail ».

La version à 4 boosters de l'Ariane 6. Capable d'emporter deux satellites, elle se destine aux marchés commerciaux ouverts à la concurrence. © Airbus Safran Launchers 2016

La téléphonie, l'aéronautique et l'automobile mises à contribution

Les innovations se retrouvent dans les produits mais également dans les manières de travailler. Ainsi, la « grande évolution par rapport à Ariane 5 est l'utilisation de composants du commerce pour un certain nombre d'équipements au niveau de l'avionique et du système électrique ». L'idée est moins de développer de nouvelles technologies que de « prendre le meilleur de ce qui existe dans d'autres secteurs d'activités et domaines, comme l'aéronautique, l'automobile ou encore la téléphonie ».

Par exemple, les microprocesseurs de l'avionique sont ceux utilisés dans nos téléphones portables et Ariane 6 embarquera des centrales inertielles dérivées de celles qui volent à bord d'avions civils. « C'est évidemment moins cher que des composants spécifiquement conçus et nous n'avons pas de souci de leur disponibilité sur la durée. » Quant aux nouvelles technologies, on citera en exemple l'« utilisation d'une architecture opto-pyrotechnique pour les chaînes d'activation », en remplacement des systèmes pyrotechniques à bord d'Ariane 5. La mise à feu par signal optique est une « évolution très importante pour la fiabilité et pour la réduction de coûts. Elle permet de réduire drastiquement le nombre de composants pyrotechniques à bord du lanceur qui sont difficiles à mettre en œuvre, compte tenu des contraintes de sécurité ».

La construction et la matière des enveloppes des moteurs à propergols solides des boosters (ESR) changent également. Aujourd'hui, les boosters à poudre d'Ariane 5 utilisent des enveloppes métalliques. Ils sont construits par fluotournage, une technique qui consiste à déformer et écraser la matière en partant d'une ébauche d'épaisseur assez importante. Sur Ariane 6, « l'idée est d'utiliser des enveloppes réalisées en carbone bobiné ». Cette technologie n'est pas nouvelle. Elle est utilisée notamment sur le moteur du Vega et s'avère « plus simple et moins cher à mettre en œuvre avec un gain significatif de masse et de résistance pour contenir la pression très importante qui règne à l'intérieur des boosters ».

Du premier vol d'une Ariane en 1979 et d'Ariane 4 à Ariane 5, ces familles de lanceurs ont assuré à l'Europe trois décennies d'accès indépendant à l’espace. En 2020, Ariane 6 prendra progressivement le relais d'Ariane 5 pour un accès à l'espace moins cher. © Esa/Cnes/Arianespace - Service Optique

Un lanceur sans démarreur...

Autre innovation, les réservoirs centraux cryotechniques qui embarquent l'hydrogène et l'oxygène liquide « seront soudés par friction-malaxage et non plus par une soudure classique TIG (tungstene inert gaz) ». Cette technique consiste à « échauffer localement la zone sur laquelle se fait la soudure bord à bord de façon à ce qu'il y ait un mélange de matière ». C'est la première fois que cette technique, connue, est utilisée dans le secteur spatial en Europe.

La fabrication additive, ou impression 3D, sera beaucoup utilisée sur Ariane 6 car elle très adaptée aux produits spatiaux. Elle permet de « repenser la conception de certains composants de façon à diminuer le nombre de pièces » et de reproduire en seulement quelques heures des pièces très complexes qui nécessiteraient des centaines d'heures de travail classique. Résultat : une réduction des couts et des cycles de fabrication très importante. Les pièces en 3D seront en particulier utilisées sur les élements de moteur à propulsion liquide du lanceur en raison « de la complexité de l'assemblage des pièces et de la présence de nombreuses tubulures ». Seul inconvénient, le procédé ne convient que pour les pièces de petites tailles, de sorte qu'il ne permet pas de réaliser un moteur complet. Sur Ariane 6, il est prévu d'utiliser des pièces pour certains générateurs de gaz que seule la 3D est capable de produire car « aujourd'hui, elles ne sont pas fabriquables par les moyens classiques ».

Le moteur Vulcain 2 a été conservé, « pour que nous soyions prêts en 2020 », mais subira un petit lifting et deviendra Vulcain 2.1. Les principales modifications concernent le « divergent et une simplification du système de pressurisation des réservoirs ». Autre point d'évolution, l'allumage du moteur se fera par le sol. « Il n'y aura donc plus d'allumeur dans le lanceur, comme c'est le cas sur Ariane 5. »

On signalera également la « disparition des plaques à clapet au profit d'un nouveau module d'avitaillement, permettant le remplissage jusqu'au dernier moment en oxygène et hydrogène liquides ». Quant au moteur réallumable Vinci, qui a subi des années de tests dans le cadre du développement du lanceur Ariane 5ME« il est pour ainsi dire pratiquement qualifié ». La seule modification notable concerne son divergent. Déployable pour la version ME d'Ariane 5, « en raison de la hauteur des installations existantes », il est abandonné pour Ariane 6, plus grande qu'Ariane 5.

Rendez-vous en 2020 pour le premier envol...