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CHRONOLOGIE ARIANE

LES EVOLUTIONS D' ARIANE 5

Un programme tel qu' Ariane 5 nécessite une évolution permanente et un suivi de fabrication. Notamment, l'ESA et le CNES ont préparé depuis le début du développement du programme une adaptation du lanceur Ariane 5 aux évolutions du marché : les satellites de télécommunications géostationnaires constituent toujours l'essentiel du marché, avec une confirmation de l'augmentation de la masse des gros satellites dans les prochaines années.
Toutes les études de marché en effet le confirment : la masse des satellites géosynchrones poursuit et même accélère sa progression. Les plates-formes atteindront des masses maximales au lancement de 4 000 à 5 000 kg à plus de 6 000 kg pour 2005. De plus, avec l'arrivée de la propulsion électrique sur les satellites, de nouvelles orbites d'injection plus hautes, donc plus exigeantes pour les lanceurs, se généraliseront.
Ariane 5, conçu pour réaliser des lancements doubles de deux satellites de 3 000 kg, puis de deux satellites de 3 700 kg avec la version Ariane 5 Evolution, risque donc d'être rapidement sous-dimensionné. Cette augmentation des masses des satellites trouve son origine dans l'apparition de nouvelles missions (multimédia, téléphonie mobile, etc), mais elle n'est possible que parce que d'autres lanceurs lourds arrivent sur le marché. Le gain en performance du programme Evolution est de 1400 kg à 2000 kg supplémentaire selon le type d'orbite.
Ce programme de modernisation vise à augmenter la puissance d'Ariane 5 équipé notamment d'un moteur Vulcain amélioré (augmentation de +20% de la poussée du moteur). 
Les développements préparatoires ont été engagés au printemps 1995. Les 18-20 octobre, le Conseil Ministériel de l'ESA à Toulouse approuve formellement trois programmes en vue d'une évolution du système Ariane 5 (Ariane 5 Evolution, Ariane 5 Infrastructure et Ariane 5 Arta) pour un lancement fin 2002.

Les améliorations d'Ariane 5 passent par les programme "Perfo 2000" destiné à augmenter la capacité orbitale de 300 kg, Ariane 5E (+1400 kg en GTO) et Ariane 5 + qui se divise en deux parties Ariane 5E Versatile ou Ariane 5V équipé d'un étage EPS réallumable et Ariane 5C équipé d'un étage cryogénique avec un moteur HM7B (version ESC A) et d'un étage réallumable cryogénique avec un moteur Vinci (version ESC B).
Les Ariane 5+ sont des dérivés très proche des Ariane 5E avec le même schéma général (f 

Au-delà d'Ariane 5 Evolution, l'augmentation de la capacité de lancement d'Ariane s'accompagnera du développement de sa polyvalence. Le programme Ariane 5 Plus confèrera à l'étage supérieur du lanceur la polyvalence dont il aura besoin pour assurer ses nouvelles missions, telle que la mise en orbite de constellations qui nécessiteront des manoeuvres orbitales et donc d'un étage supérieur réallumable. Il devra aussi faire face à la hausse de la masse des satellites de télécommunication : les moteurs cryotechniques de l'étage supérieur permettront une plus grande capacité d'emport, soit 5,8 t à l'horizon 2006 et 11,6 t en lancement double.

ariane5 evolution lanceur.jpg (265642 octets)

Les trois objectifs principaux visés par le Programe Ariane 5 Plus sont:
_ Rendre l'étage à ergols stockables réallumable (Ariane 5 E-V) 
_ Développer un étage supérieur cryotechnique dérivé du 3° étage d' Ariane 4 (Ariane 5 E-CA). Cette étape est une phase intermédiaire, utilisant le moteur HM7B, non réallumable d'Ariane 4.
_ Développer un étage supérieur cryotechnique avec un nouveau moteur réallumable dénommé VINCI (Ariane 5 E-CB), plus performant et plus économique. 

ariane5 ESC-A.jpg (33823 octets)    ariane5 versatile.jpg (31729 octets)    ariane5 ESC-B.jpg (33690 octets)

C' est en juin 1998, qu' est adopter le programme Ariane 5 Plus. Ces travaux de développement sont financés par l'Agence spatiale européenne et par la participation d'Arianespace. Le financement initial a été voté par le Conseil de l'ESA réuni en session ministérielle en juin 1998 à Bruxelles. Le planning prévoit le lancement Ariane 5 E-V en 2003 et Ariane 5 E-CB en 2006.

En 1995, les performances d'Ariane 5 sont de 5970 kg en GTo en lancement double ou 6800 kg en GTO en lancement simple. A l'aube du premier vol, la charge satellisable est de 5750 kg en tenant compte du kit de récupération des EAP.
Après 1996, les données ont évoluées: La masse de l'étage EPC a augmenté de 600 kg ce qui fait pour le vol 502 une charge satellisable de 5360 kg en GTO soit 500 kg de moins que prévu en 1995.
Afin d'augmenter ses performances de nouveaux programmes sont mis en route avec notamment une modélisation de la trajectoire de vol, et une diminution des masses sur l'EPC. En 2002, la performance calculée est de  5 970 kg (lancement double) et 6 800 kg (lancement simple). En réalité elle est de 6 030 kg (lancement double) 6 700 kg (lancement simple) et 6 200 kg en lancement double avec retard d'allumage de l'EPS. Du fait de la faible poussée du moteur Aetus et du manque de carburant pour rallier l'orbite GTO? L42TAGE EPS absorbe à peu près 50% des pertes de gravité durant le vol. L'allumage différé sur 1 h 20 permet de réduire ces pertes de 10% et de gagner 175 kg. 

ARIANE 5 EVOLUTION

Le programme Ariane 5 Evolution porte sur des améliorations du composite inférieur. Il est finance par l'ESA a hauteur de 855 MUC (5,59 MdF) aux conditions économiques de 1997 contre 1,026 MdUC (6,71 MdF) en octobre 1995. La charge utile passera de 5970 kg à 7350 kg en orbite de transfert géostationnaire (GTO), soit un gain de 1000 kg. L'accélération du programme Evolution est impérative pour qu'Ariane 5 reste compétitive. Le premier vol qui était prévu en 2003 est désormais fixé en 2002. Le Sylda 5 effectue son premier vol sur AR 504. Il permet de gagner 270 kg par rapport au Speltra en version courte ou 380 kg en version longue. 

Le réservoir à oxygène de l'EPC sera agrandi pour recevoir 15 t d'ergols supplémentaires (+ 10 %). Le moteur Vulcain-2 permettra d'augmenter la poussée de 20 tonnes (+ 20 %) et l'impulsion spécifique de 3 secondes grâce a la modification de la turbopompe à oxygène (puissance augmentée de 46 %), de la chambre de combustion, de la valve à gaz chaud et à un divergent avancé plus long de 50 cm (améliorent le taux de détente). Le rapport de mélange (6,1) sera le plus élevé au monde pour ce type de moteur. Sept Vulcain-2 seront utilisés pour les essais sur les bancs P5 de Lampoldshausen et PF50 de Vernon entre le 30 avril 1999 et la fin 2001.

Les EAP seront équipés de viroles soudées, ce qui permettra de réduire leur masse de 1,9 t et de gagner 150 kg de charge utile. Pour cela, une machine à souder doit être acheter par MAN à Ausbourg. 
Par ailleurs, l'adjonction de l' étage supérieur cryogénique (ESC) se traduira par la mise en place de nouveaux renforts sur la jupe avant de l'EPC. Enfin, la capacité du réservoir à hélium liquide sera augmentée. 

Les améliorations du composite supérieur feront l'objet de deux nouveaux développements d'une valeur de 1,2 MdUC (7,8 MdF) qui seront décides au conseil de l'ESA en juin à Bruxelles. Cette somme sera engagée étape par étape. La première devrait porter sur 135 MUC (880 MF), tandis que la seconde nécessitera une décision ministérielle qui devra être prise avant le printemps 1999. 

ARIANE 5 PLUS

Ariane 5 Plus est un proche dérivé de la version Ariane 5E et reprend la même architecture pour l' étage de base avec des améliorations pour l' étage supérieur.

La première amélioration Ariane 5 dite "Versatile" (AR5V) comporte un moteur Aestus, réallumable, qui permettra de réaliser des missions de GEO direct, de déploiement de constellations, de mise a poste de satellites scientifiques (comme la sonde Rosetta), de désorbitation, etc. Sur AR5V, la case à équipement aura un SCA modifié et un système électrique optimisé. Le premier vol est prévu en 2001.

La seconde amélioration concerne l' Ariane 5 à étage supérieur cryogénique (ESC). Elle sera réalisée en deux étapes. Il y aura d'abord un nouvel étage ESC-A doté d'un moteur HM-7B d' Ariane 4 qui sera monté sur Ariane 5 Evolution en 2002 (la charge utile sera alors de 9750 kg), puis le même étage ESC-B avec un nouveau moteur MESCO a la fin de 2005 (la charge utile passera à 12000 kg). 
L'ESC-A non réallumable emportera 14 t d' ergols, tandis que l'ESC B réallumable en aura 21 t. Le moteur MESCO (Moteur Etage Superieur Cryogenique Optimisé) sera réalisé par la SEP (division de Snecma) sur le schéma Expander sans générateur de gaz (le seul au monde de ce type étant le RL10 de Pratt & Whitney). D'une pousse de 150 kN, il aura une impulsion spécifique de 460 s. Il pourra être allumé cinq fois, l' écart entre chaque allumage pouvant varier entre 3 mn et 6 h. Un certain nombre d' éléments seront empruntés à l' étage H10 d' Ariane 4, les autres à Ariane 5 (case a équipement de Perfo 2000 pour ESC-A et d'AR5V pour ESC B). L'ESC-B aura un nouveau réservoir d' oxygène (17 m3 au lieu de 11,5 m3) et un réservoir d'hydrogène allongé (53 m3 au lieu de 41,5 m3). En 2006, il sera ainsi possible de lancer jusqu'a 7,85 t vers la planète Mars avec l'Ariane 5 à étage cryogénique lourd.

 

ARIANE 5E S

Cette version avec un étage inférieur Evolution sera capable de placer 8 tonnes en GTO (lancement double).

Le composite supérieur reprend l' étage supérieur à ergols stockables EPS avec une tuyère allongée et une augmentation de la masse d' ergols MMH embarqués dans les réservoirs. le premier lancement est prévu fin 2003 ou début 2004.

 

ARIANE 5E-S VERSATILE

L' Ariane 5E Versatile se différencie par:

evolution AR5 ES ESV.jpg (185149 octets)  _L' utilisation d'un nouveau 2e étage hérité de l'actuel EPS, l' EPS-V. Ce nouvel étage emportera 250 kg d'ergols en plus que l'EPS. Il disposera surtout de la capacité d'être rallumable de multiples fois afin d'effectuer des lancements de multiples satellites, d'effectuer des phases balistiques (envoi de sondes vers Mars par exemple) ou bien de larguer un satellite puis changer d'orbite pour en larguer un second et les missions ATV.
_ La possibilité d'utiliser de multiples adaptateurs de lancement, trois modèles de coiffe différents, deux types de Sylda et trois types de Speltra. Ces deux dernières structures permettent des lancements double en plaçant sous une de ces structures en cloche un satellite et au dessus, un autre.

D' autres améliorations seront réalisé ensuite uniquement sur les EAP (boosters) :

evolution MPS.jpg (71365 octets) Les viroles (ou collier) qui entourent les EAP seront non plus fixés par pions, mais soudés directement sur les EAP. Cela permet d'amaigrir Ariane 5 de 2 tonnes par EAP. Ce projet est déjà en cours de test, sachant que les soudures à l'échelle 1 et les tests sont en cours.


ARIANE 5E-CB (ESC B)

" Ariane 10 tonnes " constituera la version standard du lanceur Ariane 5 pour les prochaines années. Néanmoins, son successeur est d'ores et déjà à l'étude dans le cadre du programme Ariane 5 Plus décidé par les ministres européens lors des Conseils de l'ESA de Bruxelles en 1999 et d'Edimbourg en 2001. Le potentiel évolutif d'Ariane 5 étant loin d'avoir été épuisé, cette nouvelle version pourrait voir sa capacité portée à 12 tonnes en orbite de transfert géostationnaire.

Un nouvel étage supérieur cryotechnique plus puissant est en cours d'étude. Il sera équipé d'un nouveau moteur, le Vinci, déjà en cours de développement, capable de délivrer trois fois plus de poussée et d'effectuer des ré-allumages et des phases balistiques. Cette capacité de ré-allumage permettra d'accroître la flexibilité d'Ariane 5 pour répondre aux nouvelles demandes du marché pour de nouvelles orbites ou pour des déploiements complexes, par exemple celui de grappes de constellations en orbites moyennes, comme Galileo.

Pour 2005-2006, on continuera les améliorations:

evolution AR5 ECB.jpg (125818 octets) Utilisation d'un nouveau 2e étage dit ESC-B (Étage Supérieur Cryotechnique B) qui comme son prédécesseur ESC-A utilisera de l'hydrogène et de l'oxygène liquides. Il en emportera cette fois-ci 24 tonnes. De plus, l'étage sera équipé d'un tout nouveau moteur de la Snecma, appelé Vinci, qui est rallumable et a une poussée de 150 kN (avant : 29).

evolution etage ESC B dessin.jpg (51477 octets)

De nouvelles améliorations pour les satellites sont envisagées et seront développées dans les prochaines années.

En 2003, suite à l'échec du premier vol d'Ariane 5 ECA, l'ESA décide de geler le développement du moteur Vinci destiné à Ariane 5 ECB.

2005, EADS semble décider à abandonner la version ECB. La version 12 tonnes d'Arianespace se destinait au marché des très gros satellites et celui des missions doubles de façon à minimiser les coûts de lancements. Les études de marché qui laissaient entrevoir l'avènement des très gros satcoms et un foisonnement de constellation de satellites en orbite basse sont aujourd'hui obsolètes. Cette même version trouvait également sa justification dans le programme Hermès, aujourd'hui abandonné.

 

LA CAMPAGNE DE LANCEMENT ARIANE 5
LE DEVELOPPEMENT D' ARIANE 5
CARACTERISTIQUES D' ARIANE 5