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Comment Ariane s’arrache à la Terre

Comment arracher à l’attraction terrestre un lanceur qui dépasse les 45 mètres de haut et dont la masse peut atteindre les 750 tonnes ? Quelle est la puissance des moteurs ? Quelle vitesse atteint la fusée et comment est-elle guidée ? Pour expliquer cette prouesse technique, prenons l’exemple d’Ariane 5.

Mettre en orbite des satellites dans l’espace nécessite une force incroyable pour arracher à la Terre la fusée qui les transporte. Ariane 5 développe ainsi au décollage une poussée de 1.300 tonnes. Cette puissance est fournie par des moteurs alimentés en carburants liquides et solides. Un moteur à carburant liquide fonctionne sur le même principe qu’un moteur d’avion. Seule différence, l’oxygène, se raréfiant en altitude puis disparaissant dans l’espace, est compensée par de l’oxygène liquide. Celui-ci est mélangé à l’hydrogène dans la chambre de combustion produisant des gaz à très forte pression. On parle dans ce cas de moteur cryogénique, comme le Vulcain équipant l’étage principal cryotechnique (EPC) d’Ariane 5. Pourtant cet étage est insuffisant pour le décollage. Il lui faut l’aide d’étages d’accélérations à poudre (EAP). Ces propulseurs d’appoint, simples tubes métalliques accrochés de part et d’autre de la fusée, contiennent un carburant solide – de la poudre, à la manière d’un feu d’artifice. Ceux-ci fournissent en réalité plus de 90 % de la poussée au décollage. Ainsi équipée, la fusée peut s’arracher au sol.

Après deux minutes de vol, le lanceur se situe environ à 65 km d’altitude. Les propulseurs d’appoint qui ont consommé 480 tonnes de poudre sont largués et retombent en mer où ils coulent. Seul Vulcain propulse alors le lanceur. Une minute plus tard, à 105 km d’altitude, la coiffe de la fusée qui protège le 1er satellite est à son tour larguée. A ce niveau, le frottement de l’air est négligeable et la fusée perd près d’une tonne. Dix minutes après son allumage, c’est Vulcain qui s’éteint et l’étage principal qui se détache à son tour. Reste alors la dernière partie de la fusée, le compartiment charge utile où sont fixés les satellites et l’étage supérieur cryotechnique (ESC) qui contient l’ordinateur de bord avec toutes les données de la trajectoire à suivre. Car une fusée n’est pas dirigée du sol mais bien de manière autonome. En cas de problème insoluble, un système d’autodestruction est d’ailleurs activable, par l’homme ou automatiquement.

Le dernier étage continue sa progression. Il est propulsé par l’unique moteur qui n’a pas fonctionné pendant l'ascension du lanceur dans l'atmosphère. Pendant plus de 15 minutes, il grimpe jusqu’à 650 km d’altitude. Sa vitesse atteint alors plus de 9km/s (environ 32.000 km/h) puis il s’éteint. Sur sa lancée, il atteint les 1000 km et largue enfin son 1er satellite. Cinq minutes plus tard, soit un peu plus de 30 minutes après le décollage, un second satellite peut-être largué en cas de lancement double. Tout s’est déroulé à merveille. La mission est remplie.

Ariane 5