Ariane 5 : dernière grande ligne droite pour le lanceur lourd européen

Ariane 5 - lancement du 4 décembre 2018 depuis la base de Kourou en Guyane © ESA

Ariane 5, le lanceur lourd de l'agence spatiale européenne (ESA), vient de fêter, début juin, sa 23e année de service et entame par la même occasion sa dernière grande ligne droite avant son arrêt programmé.

Synonyme de fiabilité, notamment grâce à son impressionnant record de 82 lancements consécutifs réussis ainsi qu'à son nombre d'échecs qui se limite à cinq, la fusée européenne sera lancée jeudi 20 juin pour la 104e fois depuis 1996. L'occasion pour nous de revenir sur ce lanceur de référence qui a largement marqué le domaine du transport spatial et qui devrait commencer, dès 2020, à être remplacé par une nouvelle version : Ariane 6.

Un lanceur conçu à partir d'une feuille vierge

Contrairement à ce que l'on pourrait penser étant donné la dénomination du lanceur, Ariane 5 n'est que le successeur d'Ariane 4 et non une évolution de celui-ci. En réalité, si le premier vol d'Ariane 5 a eu lieu en 1996 alors qu'Ariane 4 avait déjà acquis un solide succès commercial, ce n'était pas encore le cas au début des années 80 lorsque l'ESA a émis pour la première fois l'idée de mettre au point un nouveau lanceur aux capacités multipliées.

Officialisé en 1985 et approuvé deux ans plus tard alors qu'Ariane 4 n'avait pas encore un seul vol au compteur, ce projet portait de fortes ambitions pour le programme spatial européen,puisqu'outre le marché des satellites commerciaux, un projet de navette spatiale européenne (Hermès), finalement abandonné, était à l'étude du côté de l'Agence spatiale française (CNES). C'est aussi à cette époque que Ronald Reagan proposera aux Européens de participer au projet de la Station spatiale internationale (ISS), ce qui s'est concrétisé notamment avec le laboratoire Colombus aujourd'hui arrimé à cette dernière.

Maquette à taille réelle avec Ariane 1 à gauche et Ariane 5 à droite. Musée de l'Air et de l'Espace, Paris Le Bourget © Alexandre Boero pour Clubic

Ce lanceur d'un nouveau genre développé à partir d'une feuille vierge possède une conception bien différente des précédentes versions du programme Ariane et dispose ainsi de capacités largement supérieures à ses prédécesseurs. Cette conception nécessitera par ailleurs l'édification d'un nouvel ensemble de lancement (ELA-3) d'une superficie de 21 km² pour la simple raison que les précédentes installations (ELA-1 et 2) ne permettent pas d'accueillir un lanceur de ce type. ELA-4, actuellement en construction, viendra par ailleurs se substituer à ELA-3 pour accueillir le futur lanceur Ariane 6.

Ariane 5 ne possède en effet que deux étages, contre trois pour Ariane 4, mais est équipée de deux propulseurs d'accélération à poudre (EAP) latéraux qui embarquent au total 237 tonnes de propergol solide. Au décollage, ces deux EAP consomment 4 tonnes de poudre (2 tonnes chacun) par seconde et délivrent plus de 90% de la poussée maximale de 7 080 kN nécessaire au lancement. Les 10% restant sont obtenus grâce à l'étage principal cryogénique (EPC) composé de deux réservoirs d'ergols et du moteur Vulcain. C'est cet étage qui permet à la fusée de se propulser une fois les deux EAP largués, quelques minutes après le décollage.

Un franc succès malgré des débuts difficiles

Si Ariane 5 est parvenue à démontrer sa fiabilité durant ces 23 années de services, ses débuts ont cependant été assez délicats. Son vol inaugural, qui embarquait quatre satellites d'une valeur de 370 millions de dollars, n'a en effet pas été couronné de succès. Lors de son lancement le 4 juin 1996, la fusée a explosé à 4 km d'altitude, 36,7 secondes seulement après son décollage. La cause de cet échec fut rapidement identifiée par les chercheurs : il s'agissait d'un dysfonctionnement du logiciel de contrôle... Autrement dit d'un bug informatique !

Le second vol du 30 octobre 1997 s'est quant à lui soldé par un échec partiel, la fusée n'étant pas parvenue à atteindre l'orbite souhaitée en raison d'un arrêt prématuré de la propulsion EPC. Après plusieurs modifications nécessaires du système propulsif de contrôle d'altitude (SCA), les scientifiques sont parvenus à résoudre les problèmes et le prochain lancement du 21 octobre 1998 sera un succès.

Ariane 5 ES ATV en cours de transfert vers son pas de tir © DLR German Aerospace Center

Les premiers vols commerciaux ont ensuite débuté un an plus tard avec le lancement de XMM-Newton, l'observatoire à rayons X de l'ESA, qui a ouvert la voie au succès d'Ariane 5. Plusieurs versions de la fusée européenne (Ariane 5 G, G+, ECA, GS et ES ATV) verront ensuite le jour et Ariane 5 parviendra, entre l'échec du premier lancement de la version ECA en 2002 ainsi qu'un échec partiel en janvier 2018, à réaliser 82 lancements consécutifs réussis.

Bien d'autres records ont été battus par Ariane 5, à l'image du lancement d'Envisat en 2002 sur une orbite située à 800 km d'altitude, qui était alors la charge utile la plus lourde (8200 kg) jamais lancée. Malheureusement, le satellite d'observation de l'ESA détient aujourd'hui le malheureux record d'être le plus gros débris en orbite autour de la Terre. En 2008, Ariane 5 a également permis de lancer le premier véhicule de transfert automatique d'une masse de près de 20 tonnes, l'ATV Jules Verne. Enfin, parmi les missions les plus emblématiques, il serait dommage d'omettre le lancement de la sonde « chasseuse de comètes » Rosetta lors du premier vol d'une fusée Ariane 5 G+, en 2004.

Dernière ligne droite pour Ariane 5

Jeudi 20 juin entre 23h43 et 1h30 (heure de Paris), un lanceur Ariane 5 ECA décollera depuis Kourou, sa mission sera de placer en orbite deux satellites de télécommunications pour le compte d'Eutelsat et AT&T. D'autres lancements sont encore planifiés tels que celui du télescope tant attendu James Webb (JWST) en 2021, ainsi qu'éventuellement, nous venons de l'apprendre à l'occasion du salon aéronautique du Bourget, celui de la mission Juice - Jupiter Icy Moons Explorer - qui permettra à l'ESA d'observer les lunes glacées de Jupiter comme Europe, Ganymède, ou encore Callisto.

Vue en coupe sur Ariane 6

Malgré tout, Ariane 5 a fait son temps et son tout dernier tir devrait avoir lieu en 2023. Ce lanceur souffre aujourd'hui de la concurrence apportée par de nouveaux acteurs de poids dans le domaine spatial comme la Chine avec ses fusées Longue Marche, mais aussi privés, comme c'est le cas avec Space X et ses Falcon 9 et Falcon Heavy, ainsi que son Super Heavy Starship à venir. Ariane 6 devrait être en mesure, par rapport à Ariane 5, de considérablement réduire les coûts d'exploitation, un facteur décisif pour faire face à la concurrence.