Les bras cryotechniques d'Ariane 6 sont un équipement sol de premier ordre, soumis à des contraintes extrêmes. Ils relient le lanceur au pas de tir et ont pour principale fonction d'alimenter les réservoirs de l’étage supérieur, l’un en hydrogène liquide, l’autre en oxygène liquide. Par rapport aux bras d'Ariane 5, la phase de déconnexion des bras d'Ariane 6 a été repensée et demande une très grande précision. Les explications d'Olivier Bugnet, chef de projet Ariane 6 pour le Cnes.
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À près d'un an du vol inaugural d'Ariane 6, actuellement prévu à l'été 2022, le programme Ariane 6Ariane 6 se remet de l'impact de la crise sanitaire de la Covid-19 et des difficultés techniques imprévues qui ont ralenti son avancée par rapport au calendrier affiché en 2014. Au démarrage du programme de développement, le premier vol d'Ariane 6 était prévu en 2020.
Parmi les difficultés techniques liées au segment sol du programme, citons les bras cryotechniques qui relient le lanceur au pas de tir. Équipement sol de premier ordre, soumis à des contraintes extrêmes (le froid des ergols, le chaud et la pression des jets de la fuséefusée, la cinématique, la fiabilité...), les bras cryotechniques font partie intégrante du mât de la table de lancement mais sont également un des éléments sensibles du système de lancement par leur grande interaction avec le lanceur. C'est pourquoi une partie de leur développement (spécifications, revues, essais...) a impliqué les équipes lanceur d'ArianeGroup et les équipes ArchitecteArchitecte Système de Lancement de l'ESA.
La fonction principale de ces bras est d'assurer « le remplissage des réservoirs cryogéniques en hydrogènehydrogène et oxygèneoxygène liquidesliquides de l'étage supérieur du lanceur à partir du sol, ainsi que la vidange en cas de besoin », nous explique OlivierOlivier Bugnet, chef de projet Ariane 6 pour le Cnes. Ils apportent « également l'héliumhélium nécessaire à la pressurisation des réservoirs, et l'hélium et l'azoteazote pour le conditionnement ».
“La manœuvre de rétractation des bras demande une grande précision”
La manœuvre de rétractation des bras demande une grande précision pour, quasi simultanément, déconnecter les bras, mettre les flexibles d'alimentation à l'abri des éjections de gazgaz des boostersboosters et laisser passer le lanceur en évitant tout contact avec lui.
Des innovations par rapport aux bras d'Ariane 5
Comparés aux bras cryotechniques d'Ariane 5, ceux d'Ariane 6 sont plus grands, « 13 mètres contre 10 mètres ». Ce choix s'explique par la nécessité d'offrir au lanceur, développé par ArianeGroup, « un cônecône de dégagement plus grand minimisant le risque de collision du lanceur avec les structures du pas de tir ». Cette distance de sécurité entre le lanceur et le mât « tient compte de tous les cas possibles de trajectoires dégradées, en raison d'un fort ventvent ou d'une dissymétrie de poussée par exemple, notamment pour la version à quatre boosters ».
Le saviez-vous ?
Les bras ont des dimensions impressionnantes : 13 mètres de long pour une masse de 20 tonnes chacun. On les dit cryotechniques car les ergols qu’ils injectent dans les réservoirs de l’étage supérieur sont portés à très basse température (–250 °C pour l’hydrogène et –180 °C pour l’oxygène).
Autre innovation liée aux bras cryotechniques par rapport à Ariane 5Ariane 5, la « phase de déconnexion des bras a été repensée ». Avec Ariane 5, les bras sont déconnectés du lanceur avant l'allumage du moteur Vulcain, et dans le cas où une chronologie de lancement devrait être arrêtée après la déconnexion, le lanceur dispose de « connexions spécifiques dédiées à la vidange des ergols, ce qui n'est pas le cas sur Ariane 6 ». Ce choix s'explique par la volonté d'ArianeGroup de simplifier le lanceur Ariane 6.
Un choix qui contraint les bras cryotechniques à rester connectés au lanceur jusqu'à son décollage mais surtout à se « rétracter de façon extrêmement rapide pour éviter d'être percutés par le lanceur lors de son décollage ». D'un poids d'environ 20 tonnes, chaque bras se rétracte en seulement 2,6 secondes ! Une performance remarquable « qualifiée lors d'une série d'essais représentatifs des conditions réelles, plus de 250 essais en tout », réalisée à Fos-sur-Mer chez ADF (responsable du GME en charge du développement de ces bras qui comprend également AirAir Liquide et Cegelec).
Cette innovation permet un gain de performance du lanceur Ariane 6 et participe « à l'objectif de la réduction des coûts de 40 à 50 % par rapport au coût du kilo mis en orbiteorbite par Ariane 5, avec le même impératif de fiabilité ». Plus globalement, c'est tout le segment sol d'Ariane 6 qui a été conçu pour réduire les coûts d'exploitation et permettre une « cadence de lancement importante avec une capacité à lancer 12 missions par an et jusqu'à huit lancements en seulement six mois ».
Aujourd'hui, ces bras cryotechniques sont en cours d'installation sur le pas de tir ELA-4ELA-4 au Centre spatial guyanais afin de qualifier ELA-4 avant la fin de l'année. Ils seront ensuite testés en conditions réelles lors des essais combinés entre Ariane 6 et son pas de tir avant le premier lancement en 2022.
