Airbus Defence and Space

Ariane, une affaire de famille

A la base du succès d’Ariane, il y a deux lanceurs suffisamment bien conçus pour qu’on puisse les faire évoluer, progressivement, afin de les faire coller à un marché en évolution constante. Ariane 4 était l’aboutissement d’Ariane 1, 2 et 3. Avec Ariane 5, une nouvelle famille est à l’œuvre, dont Ariane 5 ME sera la prochaine étape.

Lorsque le nouveau lanceur européen naît sur une planche à dessins du CNES en 1972, il n’est qu’une Europa 3 de substitution, conçue sur la base de solutions techniques existantes – un concept de 1er étage imaginé au LRBA* et des moteurs en développement à la SEP** – afin de remplacer à moindre coût une Europa 3 que l’Europe peine à mettre en chantier au travers de l’ELDO (European Launcher Development Organisation) après les échecs des Europa 1 et 2. C’est pour éviter toute référence à Europa que l’on gratte finalement sur les planches les deux barres du « E » de cette E-3S, afin d’obtenir L-3S, nom de code de ce qui deviendra Ariane 1.

La première version reprend donc les spécifications d’Europa 3 : 1,3 tonne en orbite de transfert géostationnaire, afin de faire jeu égal avec les lanceurs américains Atlas Centaur. Le remplacement du moteur cryotechnique HM-4 du 3ème étage par un HM-7 permet de rapidement porter la performance à plus de 1,8 tonne afin d’être compatible avec la future génération de satellites Intelsat 5.

Européanisé in extremis lors de la conférence ministérielle de Bruxelles, le 1er août 1973, le programme Ariane réussit l’impossible : amener un lanceur entièrement nouveau sur le pas de tir en respectant le délai et l’enveloppe budgétaire décidés six ans plus tôt. Ariane naît sous une bonne étoile. Ariane 1 décolle à la veille de Noël 1979 et met en orbite une capsule instrumentée de 1 645 kg, la plus grosse charge alors jamais lancée par les Européens.

Lancements doubles et modularité


Avant même ce premier vol, des évolutions du lanceur sont étudiées dès 1978. Pour pouvoir être compétitive, Ariane va devoir effectuer des lancements doubles. Grâce à une structure SYLDA développée par Aerospatiale, Ariane 1 peut emporter deux satellites de 700 kg, mais ce sont des satellites de près de 1 200 kg qui s’annoncent désormais. Avec un 3ème étage cryotechnique allongé, Ariane 1 devient Ariane 2, que l’adjonction de deux accélérateurs à poudre transforme en Ariane 3. Dès son premier vol, le 4 août 1984, cette version ravit aux Américains le record de la plus grosse charge civile placée en orbite de transfert : 2 576 kg.

Ce n’est qu’un début. Sur les planches à dessins se profilent d’autres lanceurs, dotés d’un premier étage allongé pour emporter une fois et demi plus d’ergols, auquel seraient accolés des accélérateurs à poudre ou à ergols liquides. Cette Ariane 4 pourra se décliner en six versions modulaires capables de lancer jusqu’à 4,4 tonnes en orbite de transfert. Son développement est décidé en 1982 et son premier vol intervient le 15 juin 1988. Entre-temps, la navette américaine a connu un échec retentissant avec la désintégration de Challenger au décollage, le 28 janvier 1986. La navette revolera, certes, mais sa carrière commerciale est finie et comme les chaînes de production des lanceurs américains Delta et Atlas ont été interrompues, Ariane se retrouve provisoirement seule pour desservir le marché commercial.

Son carnet de commandes explose. On passe de 3 ou 4 vols par an pour lancer 5 ou 6 satellites, à 6 ou 8 vols pour en lancer 10 à 12. Ce succès permet de lancer la première vraie industrialisation d’Ariane : une commande de 50 lanceurs Ariane 4 (lot P9) en février 1989, ce qui permettra de tenir des cadences de 10 à 12 vols par an dans les années 1995-2000. Lorsqu’Ariane 4, devenue trop chère pour le marché, sera retirée du service en 2003, sa performance aura été portée à presque 5 tonnes en orbite de transfert et le lot P9 aura atteint 95 lanceurs.



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Du lanceur d’Hermes à celui du marché

Dans ses cartons de 1978, le CNES avait également fait figurer une ultime évolution du concept Ariane original, en surmontant le 1er étage d’Ariane 4 d’un étage cryotechnique de 40 à 55 tonnes propulsé par un moteur HM-60. Cette Ariane 5, qui ressemble étrangement à une version « gonflée » du concept Europa 3, aurait eu pour mission de placer plus de 10 tonnes en orbite basse, ce qui aurait permis l’emport de l’avion spatial Hermes. Le concept est abandonné au début des années 1980, au profit d’une architecture nouvelle. L’étage supérieur triple de taille et devient étage principal cryotechnique, son moteur devient HM-100 puis Vulcain, le tout est flanqué de deux accélérateurs à poudre six fois plus gros que ceux d’Ariane 4 et surmonté d’un étage bi-liquide pour l’injection orbitale. Le dimensionnement de cette Ariane 5 doit être révisé plusieurs fois alors que la masse estimée d’Hermes passe à 15 puis 20 tonnes.

Ariane 5 est adoptée par l’ESA en 1987 dans une configuration qui permet de placer 6,5 tonnes en orbite de transfert géostationnaire. La mise en production de ce géant nécessite de nouvelles infrastructures industrielles adaptées, comme le SuperSIL (Site d’Intégration Lanceur) aux Mureaux en région parisienne, ou l’UPG (Usine de Propergol de Guyane) à Kourou.

Considérée à l’époque comme trop puissante car sa performance a été dictée par Hermes (abandonné en 1992), elle s’avèrera parfaitement adaptée au marché qu’elle aurait dû desservir à partir de 1995/96, si des aléas de qualification n’avaient repoussé son introduction commerciale à 1999. A ce moment là, elle peut aisément emporter deux satellites de 3 tonnes, mais le marché en est déjà à 3,7 ou 4 tonnes et des satellites de 4,5 à 5 tonnes sont déjà en chantier. En 1995, à la Conférence ministérielle de Toulouse, le développement d’un étage supérieur cryotechnique avait été repoussé car l’Allemagne peinait à absorber le coût de sa réunification. En 1999, à Bruxelles, ce sont deux étages qui sont adoptés. L’ESC-A, propulsé par le moteur HM-7 d’Ariane 4, est mis en chantier immédiatement pour porter la capacité à 10 tonnes en orbite de transfert. L’ESC-B, plus long à développer, comportera un moteur ré-allumable Vinci et permettra l’emport de 12 tonnes.

 

L’âge de la maturité

Avec la crise qui secoue le marché des lancements et la présence d’une concurrence très agressive, la chasse aux coûts industriels est ouverte. Les négociations sont très dures pour le 2ème lot de production d’Ariane 5, qui comprend les premières ECA. La gestion des configurations est un vrai casse-tête : entre les différentes coiffes, SYLDA, viroles et adaptateurs, il ya plus de 600 panachages possibles. Victime de son succès, dont chacun veut s’arroger une part, le programme est devenu une hydre multicéphale. Entre l’ESA (maître d’ouvrage pour le compte de 12 de ses Etats-membres), le CNES (maître d’œuvre de développement et autorité de conception), Arianespace (exploitant opérationnel et maître d’œuvre de production), Airbus Defence and Space (architecte industriel) et la galaxie des contractants de 1er et 2ème niveau (dont plusieurs composantes d’Airbus Defence and Space), une rationalisation s’impose pour éviter qu’Ariane 5 ne connaisse le même sort qu’Europa, 30 ans plus tard.

La remise à plat découle de l’échec du 1er vol d’Ariane 5 ECA, le 11 décembre 2002, qui met en évidence de manière flagrante les limites de l’organigramme de gestion du programme. En quelques mois, une consolidation des responsabilités est décidée et entérinée par la Conférence ministérielle de Paris, en mai 2003. Airbus Defence and Space devient maître d’œuvre industriel du système Ariane, pour la production et le développement. Ce nouveau partage des tâches prend effet avec le lot PA, commandé en mai 2004, dont le 1er des 30 lanceurs (L527) vole en mars 2006.

« Cela a été une vraie révolution » rappelle Pierre Verzat, qui a dirigé le Centre de Compétences d’Airbus Defence and Space jusqu’à juillet 2009. Car même si ce transfert de responsabilité était attendu depuis longtemps, il intervient au pire moment : « Tout cela ne fonctionnait que si dans le même temps nous parvenions à assurer le retour en vol d’Ariane 5 ECA et nous l’avons fait. »

La nouvelle gestion du programme porte ses fruits : « Nous nous sommes débarrassés d’une organisation ancienne et inefficace pour une réelle industrialisation du lanceur et nous sommes passés d’une cadence de 3 vols par an avec des lanceurs toujours en retard à une cadence de 7 vols avec des lanceurs toujours à l’heure » détaille Michel Freuchet, à la tête de la Business Division Lanceurs d’Airbus Defence and Space. « Nous y sommes parvenus dans des conditions contractuelles difficiles, qui ne nous autorisaient qu’une marge minime. Sur l’actuel lot PB, nous allons travailler mieux et plus efficacement » renchérit Pierre Verzat.




Avec ce nouveau lot de production, Ariane 5 doit en effet parvenir à l’équilibre financier sans le soutien du programme de subvention opérationnelle EGAS (European Guaranteed Access to Space), qui s’achève en 2010. « Sous réserve que les Etats membres continuent de financer le maintien en condition opérationnelle des infrastructures » tempère Michel Freuchet. « Quoi qu’on en dise, Ariane 5 n’est pas un système commercial, pas plus qu’aucun lanceur dans le monde, mais l’activité commerciale permet de maintenir en opérations un système d’une importance stratégique pour l’Europe ».

Dans le même temps, l’expérience acquise avec le lanceur va permettre de gagner 400 kg au niveau de la charge utile d’ici 2011, rien qu’en optimisant les marges.

 

La prochaine Ariane

Prochain défi à relever : le développement de la version Ariane 5 ME (Midlife Evolution), dont l’étude a été décidée par la Conférence ministérielle de La Haye en novembre 2008. Pour la première fois, c’est l’industrie – Airbus Defence and Space – qui est en charge de la maîtrise d’œuvre de développement.

« Ariane 5 ECA était initialement un lanceur intérimaire, il n’est pas optimisé et certains éléments, notamment au niveau du moteur HM-7 vont poser des problèmes d’obsolescence », note Michel Freuchet.

Extérieurement, Ariane 5 ME ressemblera beaucoup à Ariane 5 ECB imaginée il y a 10 ans, mais elle bénéficiera des avancées technologiques réalisées au cours de la décennie, notamment au niveau de l’électronique et de certains matériaux. Le moteur Vinci, qui n’était qu’un concept en 1999, est aujourd’hui en essais au banc.

Pour préparer Ariane 5 ME, Airbus Defence and Space va aussi s’appuyer sur les nouvelles technologies et les nouvelles méthodologies de développement, avec le recours à des « plateaux virtuels » où les ingénieurs pourront travailler à distance sur des maquettes numériques. « L’Allemagne investira plus dans cette version, et il faudra rééquilibrer les activités industrielles en conséquence » explique Pierre Verzat. « Nous avons un an pour mettre cette nouvelle répartition en place. »

« Notre objectif n’est pas de développer et de faire voler un nouveau prototype, mais de développer un lanceur opérationnel, bien plus robuste en production qu’Ariane 5 ECA, avec un coût diminué et des performances de qualité accrues », conclut Michel Freuchet.

 

 

* LRBA : Laboratoire de recherches balistiques et aérodynamiques

** SEP : Société européenne de propulsion

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