Ce dossier retrace l'aventure de la fusée européenne Ariane, des premières fusées françaises envoyer dans l espace depuis le Sahara jusqu'aux Ariane V actuelles.
L aventure des fusées Ariane débute en 1953. A cette époque, face à la montée en puissance des deux grandes nations et de la conquête spatiale par l'u.r.s.s. et les Etats-Unis, la France, sous la D.E.F.A., (Direction et Etudes et Fabrication d'armements), se rend compte qu'il est indispensable de se lancer enfin dans la conquête des cieux.
La fusée Véronique Il s'agit alors de rattraper le retard pris sur les grandes puissance qui sont alors tout près d'accéder à l'espace, avec Spoutnik pour l'u.r.s.s. et Explorer 1 pour les Etats-Unis. Ce sera à une des sections de la D.E.F.A., le L.R.B.A. (Laboratoire de Recherches Balistiques et Aérodynamiques) de mener à bien le nouveau programme : la fusée Véronique. Véronique est alors un projet de fusée modeste dont l'objectif premier est d'emmener des appareils de mesure au-delà de l'atmosphère. Mais elle sera aussi l'apprentissage français dans le domaine des fusées, le premier pas.
Une Véronique lancée en 1971 Elles seront lancées depuis la base de Colomb-Béchar, dans le Sahara. Les Véronique fonctionnent bien et, dans le même moment, Spoutnik s'envole... Afin de concentrer et améliorer le programme spatial français, le C.N.E.S. sera fondé en 1961. De 8 personnes au départ, il passe à 80 après seulement 1 an d'existence.
La fusée Diamant Alors que Youri Gagarine a déjà rejoint l'espace depuis 4 ans, et que les concurrents du C.N.E.S. bénéficient d'effectifs et de budgets colossaux, la France poursuite ses effort avec une seconde fusée, capable de satelliser une charge : la fusée Diamant.
Une Diamant B Dès le premier vol, il s'agit d'un succès. En effet, le 26 novembre 1965, la première Diamant met en orbite le premier satellite français, le A1 ou Astérix. Ce spoutnik à la française tourne alors à quelques centaines de kilomètres d'altitude, et tournera jusque 2165! La réussite est totale, la France est devenue une puissance spatiale : elle est le troisième pays à satelliser un objet artificiel. Peu après Gemini 7 décolle. Le centre spatiale de Kourou Le C.N.E.S. poursuit alors son développement technique et humain, s'implantant par exemple à Toulouse. Et comme le site de Colomb- Béchar lointain de l'équateur, n'était pas très favorable au tir de fusées, on décide de construire le centre spatial de Kourou, en Guyane française(amérique du Sud). Ce site est largement meilleur que Cap Canaveral (USA Floride), étant 23.5 plus proche de l équateur.
Le site de lancement d'ariane IV à Kourou - source : Arianespace
Le site de lancement d'ariane V à Kourou - source : E.A.D.S.
Les derniers tirs depuis l'algérie ont lieu en 1966, quand deux fusées Diamant lancent, à dix jours d'intervalle, les deux satellites Diadème 1 et 2, destinés à la géodésie (c est la science qui mesure et représente la surface de la terre). C'est la fin de l'aventure algérienne, puis le premier tir à Kourou, une Véronique, en 1968. Peu de temps après, Neil Armstrong et Edwin Aldrin marchent sur la Lune (USA)... La création de l'e.s.r.o. En 1961, c'est au tour de l'europe de se lancer dans l'aventure spatiale. Cette démarche débute avec la création du futur C.E.R.S., Conseil Européen de Recherches Spatiales (E.S.R.O. en Anglais). Douze pays adhèrent alors à ce conseil. En 1962, la future E.S.R.O. publie son livre bleu, dans lequel est détaillé un projet de programme spatial. L'E.S.R.O. est officialisée en 1964, l'europe spatiale est née! Tout naturellement, l'e.s.r.o. se tourne vers la France, seul pays européen à posséder des fusées. Mais il manque un troisième étage aux Véronique pour remplir leurs futures missions.
Le programme Europa L'E.S.R.O. avait conçu le projet Europa 1, fusée européenne. L'E.L.D.O., à sa création, transforma le projet en Europa 2, dotée d'un budget plus conséquent. Mais ce budget (toujours insuffisant) et à l'origine de l'échec qui suivit. Le premier et dernier lancement d Europa 2 fut tiré le 5 novembre 1971 et a offert à ses spectateurs, après 2 minutes en demi de vol, un magnifique feu d'artifice. Le projet fut construit; le résultat catastrophique. L'abandon du projet qui s'en suivit priva l'europe d'un lanceur puissant
La fusée Europa 2 Cette absence de fusée puissante a une conséquence directe pour l'europe : elle dit se doit de passer par les Etats-Unis pour lancer ses propres satellites. L'Europe est donc dépendante, la réaction est nécessaire. L'avènement d'ariane est proche. Ce fut principalement la France qui s'investit dans le programme Ariane. D'un coût estimé en 1975 à 3,05 milliards de francs, la France prit en charge près des deux tiers (63.9 %). L'Allemagne finançait quant à elle le programme à hauteur de 20.1 %. La qualification Le premier modèle conçu fut Ariane I. D'une masse au décollage de 210 tonnes (l'équivalent d'un gros avion de ligne), elle devait être capable de placer 1 850 kg en orbitegto (orbite de transfert elliptique, d'altitude basse de 200 km et d'altitude haute 36 000 km). Par ailleurs, ces 1 850 kg devaient pouvoir être répartis sur 2 satellites, grâce au SY.L.D.A., Système de Lancement Double d'ariane.
Le premier vol d'ariane, le 24 décembre 1979 Le premier vol, L-01, eu lieu le 24 décembre 1979 après un report de 6 mois dû à un système au sol défectueux. Ce vol, le premier d une série de 4 vols qualificatifs, fut parfait. Le second, L-02 eu lieu 5 mois après. Après 108 secondes de vol, le lanceur explosa en détruisant ses deux satellites. Les moteurs du premier étage furent récupérés puis incriminés, victimes d'un petit défaut aux grosses conséquences. L'exploitation commerciale d'ariane I La leçon fut apprise et L-03, le 19 juin 1981, fut un nouveau succès. De plus, trois satellites furent mis à poste avec un seul tir. L-04 fut aussi un succès et Ariane I fut qualifiée pour une utilisation commerciale. Deux satellites furent tirés lors du L-5 (la suppression du 0 indique que la fusée est qualifiée) mais le lanceur échoua après 7 minutes d'un vol parfait. Après ce coup dur, une revue de programme fut effectuée, permettant de corriger des erreurs qui auraient pu à leur tour devenir fatales. Les missions reprirent ensuite, avec réussite à chaque fois. Au final, Ariane I sera lancée onze fois entre 1979 et 1986, avec les seuls deux échecs.
Ariane III, 50 % de puissance en plus Paradoxalement, Ariane III est apparue avant Ariane II. Cette dernière est une version modifiée de la I (principalement l'allongement du troisième étage).
Les fusées Ariane I, II et III Le premier vol d'ariane III a lieu le 4 août 1984, il s'agit du vol V10 (le V remplace désormais le L). C'est une réussite pour ce nouveau lanceur qui permet maintenant de placer 2 700 kg en GTO, soit 50% en plus d'une Ariane I. Ce lanceur fonctionne bien et, sur les onze exemplaires lancés de 1984 à 1989, seul un vol sera un échec. L'ère commerciale Ariane est devenue un produit fiable et efficace. Il convient donc de créer une société qui aura pour rôle de commercialiser les services de la fusée. Cela se fera le 26 mai 1980 : trente-six entreprises aérospatiales européennes, treize banques et le C.N.E.S. créent la première compagnie de transport spatial de l'histoire humaine, Arianespace Notons au passage que cette première compagnie est européenne, et non américaine. La navette et les lanceurs américains seront donc concurrencés. On voit ainsi le chemin parcouru par les Européens, qui lançaient leur premier satellite en 1965, 4 ans après le vol de Gagarine et qui, 15 ans après, sont en passe de devenir les leaders du transport spatial. Le premier vol d'arianespace est le L-9, qui emporte un satellite de 1 200 kg, SpaceNet. Rapidement, le carnet de commande atteint 1 milliard de dollars et les bénéfices sont pour bientôt. Cette arrivée d'arianespace est l'aussi l'aboutissement de nombreux efforts, et une source de fierté pour l'europe, et en particulier pour la France, qui en aura aussi tiré une très vaste expérience technologique. Ariane II entre en scène Comme nous l'avons vu, Ariane II est une Ariane III sans les propulseurs d'appoints. Sa capacité d'emport en GTO est de 2 175 kg. Elle eut une carrière moins importante que les I et III, avec seulement 6 vols, de 1986 à 1989. Le premier de ces six vols fut d'ailleurs le seul échec. Tout comme Ariane III, elle a cédé la place à Ariane IV en 1989, qui eut, elle, une tout autre carrière et qui assuré la place de leader mondial à Arianespace et à l'europe. Tout comme ses ancêtres, Ariane IV était une fusée à trois étages. Si elle n'était guère différente des Ariane I à III à première vue, elle était en réalité bien plus puissante et souple d'utilisation.
Ariane 44LP
Six configurations pour une fusée Ariane IV permettait de lancer un ou deux satellites en GTO dont la masse totale va de 2070 à 4 900 kg. Une telle gamme de capacité était obtenue grâce à l'architecture modulable du lanceur qui acceptait 0, 2 ou 4 propulseurs supplémentaires, à liquides ou à poudres. Les propulseurs ajoutés, qui différenciaient les versions, étaient placés latéralement par rapport au premier étage de la fusée. En augmentant la poussée totale au décollage, ils permettaient de placer sur orbite des charges utiles plus importantes. C'étaient soit des P.A.P., (propulseurs à poudres), ou des P.A.L., (propulseurs à liquides), plus gros et plus puissants.
Cinq des 6 configurations possibles d'ariane IV
Les capacités Voici les caractéristiques des différentes versions. Le nom était donné par le nombre de propulseurs et leur types : P pour P.A.P et L pour P.A.L..
Une fusée exceptionnelle Suite aux différents travaux d'amélioration de la fusée, ces données avaient évolué et les capacités étaient de 2 070 à 4 900 kg, pour des masses au décollage de 243 à 480 tonnes!
Ariane 44L, vol 152
Ariane IV était une fusée d'une longévité et d'une fiabilité exceptionnelles : 116 tirs (113 succès et 3 échecs) pour un taux de réussite supérieur à 97,4 %. Malgré cela, sa remplaçante, très novatrice, a été mise en chantier. Ce nouveau fleuron est bien sûr Ariane V. L'origine du projet Le programme Ariane V a été décidé lors de la conférence des ministres européens de la Haye en 1987. Ce programme, dirigé par l'e.s.a., a été confié au C.N.E.S. pour sa réalisation, avec un objectif double : accroître à 6 puis 11 tonnes la capacité d'envoi en GTO, tout en réduisant de façon significative coûts et délais de mise en œuvre. Par ailleurs, la fiabilité d'ariane V devait être encore meilleure que celle d'ariane IV. Ainsi, Ariane pouvait conforter sa place de leader mondial, tout en ajoutant une nouvelle capacité pouvoir accéder à la station spatiale internationale.
Une architecture nouvelle
L'étage principal emporte 160 tonnes de carburant (hydrogène et oxygène liquides) consommés par le moteur. Ces deux éléments chimiques sont refroidis : - 183 C pour l'oxygène et -255 C pour l'hydrogène.
Le moteur Vulcain - Les deux boosters pèsent chacun 270 tonnes (pour respectivement 37 et 10 tonnes pour les P.A.L. et P.A.P. d'ariane IV!) et ne fonctionnent que deux à trois minutes. Enfin, la cage à équipement (cerveau de la fusée) supporte le ou les satellites et la coiffe.
La qualification et les premiers vols commerciaux Ariane 501 Le premier tir a eu lieu le 4 juin 1996 à Kourou. Après un bon début, le lanceur a été détruit environ 40 secondes de vol. Alors à 3700 mètres d'altitude, le lanceur s'est incliné, a basculé puis a explosé en se cassant. La déception fut énorme, d'autant que le succès semblait assuré. En effet, Ariane 501 emportait les 4 satellites scientifiques Cluster. On y croyait ; le coup de poker aurait été magnifique, mais cela n'a pas réussi... Pourquoi cet échec? Simplement parce qu'un élément récupéré d'ariane IV, le capteur inertiel, n'a pas été correctement adapté aux nouvelles caractéristiques de vol. L'erreur est petite, mais comme toujours en astronautique, les conséquences sont énormes. Les efforts furent repris pour améliorer la fiabilité, et cette fois avec succès.
Ariane 502 Le second vol eut lieu le 30 octobre 1997, plus de un an après le premier. Les charges utiles sont cette fois des maquettes. Malgré une réussite globale, les altitudes atteintes sont trop basses, à la fois à cause d'un roulis mal maîtrisé. Par ailleurs, les propulseurs d'appoint qui auraient dû être récupérer pour être réutiliser sont détruits, car mal dimensionnés. Ces différents soucis furent rapidement identifiés et leur origines déterminées. L'amélioration sur ces différents points a permis, lors du vol suivant, d'atteindre la perfection.
Ariane 503 Le vol 503 fut le dernier vol de qualification d'ariane. Il s'est déroulé de façon parfaite, corrigeant tous les défauts précédemment constatés. De plus, il emportait, outre une maquette de satellite, un module appelé A.R.D., l'atmosphéricreentrydemonstrator, qui est un véhicule (démonstrateur) atmosphérique (de forme simple, semblable aux capsules Apollo, mais à l'électronique moderne). Ce dernier s'est posé sans encombre à moins de 5 km de son objectif. Ce succès complet du troisième vol de qualification a donc ouvert la voie de l'exploitation commerciale, dès le vol 504.
Les vols commerciaux Depuis la qualification du lanceur Ariane 5 a effectué de nombreuses missions, démontrant sa capacité à être un lanceur polyvalent.
Ariane V Ariane 506, vol 130, le 14 septembre 2000 Citons aussi le vol 511 qui a mis en orbite le satellite Envisat(orbite polaire et héliosynchrone de 800 km d'altitude) pour l observation de la Terre. Les évolutions du lanceur En octobre 1995, il a été décidé de créer plusieurs programmes d'amélioration d'ariane V. Trois objectifs principaux étaient visés : améliorer les infrastructures au sol, améliorer la qualité de fabrication et enfin améliorer les performances du lanceur. Ariane 5 Evolution ("Ariane-5 10 tonnes") L'objectif du programme Ariane 5 Evolution est d'augmenter la capacité de satellisation de 1 400 à 2 000 kg selon le type d'orbite, en améliorant de 20 % la poussée du Vulcain. Le premier vol de cette version a été un échec fin 2002 avec la désintégration en vol quelques instants après son décollage.
Ariane 5 Plus Ce programme, plus ambitieux encore que Evolution, doit permettre de développer la polyvalence du lanceur, en lui permettant par exemple la mise en orbite de constellations de satellites (ce qui nécessite des manœuvresorbitales et donc d'un étage supérieur réallumable). Par ailleurs, une capacité de 12 tonnes était visée pour 2006. Différentes pistes sont identifiées pour la future remplaçante de la fusée Ariane V. Les objectifs restent globalement les mêmes au niveau qualitatif, tout en étant plus pointus au niveau quantitatif : délai de mise en oeuvre, coût, capacité, polyvalence, fiabilité... Il faut toutefois nuancer cette baisse du prix d'une mise à poste du fait que les satellites, les assurances et les opérations au sol représentent une partie importante du coût total et que ces éléments ne diminueront pas si l'on retient pour la future Ariane une architecture de type R.L.V..
La grande famille Ariane
DERNIERS ARTICLES PARUS DANS LA PRESSE La 200e fusée Ariane lance le deuxième cargo de l'europe 16/02/2011 sur le site du FIGARO.FR
Une fusée Ariane, en octobre dernier.crédits photo : JODY AMIET/AFP INFOGRAPHIE - L'ATV-2 doit livrer un peu plus de 7 tonnes de fret à la Station spatiale internationale. Pour le 200 e vol de son histoire, reporté mardi, la fusée Ariane devrait mettre sur orbite mercredi soir, le vaisseau cargo sans équipage «Johannes-Kepler», l'engin spatial le plus lourd jamais lancé par l'europe. Avec une masse totale de 20 tonnes au décollage, dont un peu plus de 7 tonnes de fret, ce mastodonte de plus de 10m de haut pour 4,5m de diamètre doit ravitailler la Station spatiale internationale (ISS) et ses six membres d'équipage qu'il rejoindra le 23 février au terme d'une course-poursuite de huit jours. Il s'agit du second véhicule de transfert automatique (ATV-2) affrété par l'agence spatiale européenne (ESA), partenaire de l'iss avec les États-Unis, la Russie, le Canada et le Japon. Il a été fabriqué par une trentaine d'industriels européens, implantés dans dix pays, sous la maîtrise d'œuvre d'astriumspace Transportation, filiale du groupe EADS. En 2008, pour son vol inaugural, le premier ATV, baptisé «Jules-Verne», avait réalisé un sans-faute, tant sur le plan des performances que de la sécurité et de la fiabilité. «L'ATV constitue actuellement le robot spatial le plus performant puisqu'il est capable de s'amarrer automatiquement à l'iss à quelque 28.000 km/h», se félicite Michael Menking, responsable des systèmes orbitaux chez Astrium. Le tout avec une précision d'un peu moins de 2 cm!
Pour réussir ce rendez-vous avec le module russe Zvezda, situé à l'arrière de la station, l'atv est doté de ses propres moyens de navigation et d'un système de guidage laser autonome qui lui permettent d'accoster à l'iss sans la moindre intervention humaine: une technologie ultrasophistiquée que les Européens sont les seuls à maîtriser. Pendant toute la durée de sa mission de trois mois et demie, «Johannes-Kepler», du nom du célèbre astronome qui formula il y a quatre siècles plusieurs lois fondamentales du mouvement des planètes, sera suivi 24 heures sur 24 par le centre de contrôle basé sur le site du Cnes (Centre national d'études spatiales) à Toulouse. Depuis sa séparation avec Ariane, un peu plus d'une heure après le lancement, jusqu'à sa désintégration finale, avec plusieurs tonnes de déchets provenant de l'iss, au-dessus de l'océan
LE MERCREDI 16 FÉVRIER 2011 Lancement d Ariane 5 repoussé à la dernière minute Le lancement d'ariane 5, prévu mardi soir, a été repoussé moins de 4 minutes avant la fin du compte à rebours. Un voyant rouge d'incident s'est allumé suite à une anomalie de mesure du niveau du réservoir d'oxygène liquide de l'étage principal cryotechnique du lanceur V200. Lesopérations de chronologie finale ont été interrompues. Le lanceur et l'atv2 Johannes Kepler ont été remis en configuration de sécurité, en attendant la reprise de la chronologie. Une nouvelle tentative de lancement aura lieu : - le mercredi 16 février à 21h 50mn 55sec, TU - le mercredi 16 février à 18h 50mn 55sec, heure de Kourou - le mercredi 16 février à 22h50 mn 55sec, heure de Paris