Le lanceur européen Ariane 5

Cette section a uniquement vocation à décrire la participation de la Russie et de l'Ukraine au programme Ariane 5. Pour des informations détaillées sur le lanceur européen, on pourra visiter le site de référence sur le sujet, Capcomespace.

1. Essais de récupération

Au cours de la première moitié des années 1990, l'ESA a désigné l'entreprise néerlandaise Fokker Space (maintenant Dutch Space) comme sous-traitant pour le développement et la production du système de récupération des Etages d'Accélération à Poudre (EAP) d'Ariane 5.

Fokker Space a à son tour délégué cette tâche à l'Institut de Recherches Scientifiques sur la Construction des Parachutes (NII Parachioutostroïenie) lors de la signature d'un contrat de deux ans, le 29 juin 1993.

Fig. 1.1 : Transfert du lanceur Ariane 5 ECA V185 en Zone de Lancement n°3, 13 août 2008.
Crédit : Nicolas PILLET.

Au printemps 1995, un avion de type Iliouchine Il-76 du NII Parachioutostroïenie a décollé de l'aérodrome de Kirzhatch, dans la Région de Vladimir, et a atteint l'altitude de 4500m. Il a alors largué une masse de 36 tonnes, simulant un EAP. Trois parachutes de stabilisation se sont ouverts, puis ce fût au tour du parachute principal de 1800m².

Fig. 1.2 : Vue d'artiste d'un essai de récupération d'un EAP.
Crédit : NII Parachioutostroïenie.

Une fois que le bloc a atteint sa vitesse maximale, 25 tonnes de gravier qu'il transportait en guise de lest furent larguées, et le reste atterrit en douceur. Des analyses ont par la suite été conduites afin de mieux connaître le comportement du système de récupération.

2. Motorisation de l'ESC-A

RD-861K

Depuis 2005, la principale version d'Ariane 5 en service est la version ECA (Evolution Cryotechnique Type A), qui utilise l'Etage Supérieur Cryotechnique Type A (ESC-A). Celui-ci est propulsé par un moteur HM7B de Snecma, repris du troisième étage d'Ariane 4.

Fig. 2.1 : Le moteur HM7B de l'étage ESC-A dans le
Bâtiment d'Assemblage Final à Kourou, 30 octobre 2006 (Vol 174).
Crédit : ESA/CNES/Arianespace.

Mais dans les années 1990, la France avait engagé des négociations avec le KB Youzhnoïe de Dniepropetrovsk, en Ukraine, pour acheter sur étagère le moteur RD-861K. Dérivé du RD-861 (11D25) qui équipait le troisième étage du lanceur Tsiklone-3, il fonctionne avec des ergols stockables.

Paramètre HM7B RD-861K
Carburant LH2 UDMH
Comburant LOX N2O4
Poussée dans le vide 64,80kN77,6kN
Impulsion spécifique dans le vide 446" 330"
Masse à vide 165kg 194kg
Ratio oxydant/carburant 5,0 2,41
Tableau 1 : Comparaison des caractéristiques du HM7B et du RD-861K.
Données Snecma et Youzhnoïe.

Finalement, bien que Youzhnoïe propose un prix unitaire inférieur à 400.000$, la France préfère réutiliser le HM7B cryotechnique d'Ariane 4. En revanche, le RD-861K sera utilisé dans le projet de lanceur Tsiklone-4, réalisé en coopération avec le Brésil.

S5.76

Au cours des années 1997-1998, la SEP (Société Européenne de Propulsion) a demandé au KB KhimMach de Koroliov de proposer un projet de moteur pour l'ESC-A.

Le KB KhimMach a mis sur la table le moteur S5.76, dérivé du D76 développé en 1970 pour les missiles balistiques mer-sol (SLBM) du KB Makeïev. Le D76 n'avait finalement jamais été construit, mais les études avaient bien avancé.

Le S5.76 n'est utilisable qu'une seule fois. Il est construit autour d'une turbopompe et d'une unique chambre de combustion. Une turbopompe a été construite, mais le Gouvernement russe a trop tardé à autoriser le KB KhimMach à travailler avec la SEP, et le développement du S5.76 a finalement été abandonné.

3. Remplacement des EAP

Fig. 3.1 : Schéma d'une Ariane 5 ECA équipée de deux étages d'accélération de Youzhnoïe.
Crédit : KB Youzhnoïe / Air&Cosmos.

Le KB Youzhnoïe de Dniepropetrovsk a présenté au 62ème Congrès International d'Astronautique, qui s'est tenu au Cap du 3 au 7 octobre 2011, une étude réalisée sur fonds propres visant à remplacer les Etages d'Accélération à Poudre (EAP) d'Ariane 5 ECA par des étages ukrainiens.

Ces étages seraient dérivés du premier étage du lanceur Zenit, qui était déjà utilisé comme étage d'accélération pour le lanceur super-lourd Energuia, dans les années 1970-1980.

Youzhnoïe propose soit de conserver le moteur RD-171M de la NPO Energomach, qui est en service actuellement, soit d'utiliser le nouveau RD-810 qu'il développe lui-même, et qui fonctionne également à l'oxygène liquide et au kérosène.

Fig. 3.2 : Schémas du moteur RD-810.
Crédit : KB Youzhnoïe.

Ce nouveau moteur est un monochambre kérosène-oxygène liquide capable de développer une poussée dans le vide de 215tf, et il en faudrait donc quatre pour égaler le RD-171M. On rappelle que le Moteur à Propergol Solide (MPS) de la Snecma, qui équipe actuellement les EAP, a une poussée de 6700kN.

Par ailleurs, le RD-810 a une impulsion spécifique de 335", sensiblement équivalente à celle du RD-171M (337"), mais supérieure à celle du MPS (273"). Un cardan permet d'orienter la poussée dans deux plans différents.

Fig. 3.3 : Le moteur RD-810.
Salon du Bourget 2015. Crédit : Nicolas PILLET.

Equipée de ces accélérateurs, Ariane 5 ECA aurait une masse au lancement de 940t (contre 777t avec les EAP) et pourrait placer 14t en orbite de transfert géostationnaire (contre 9,5t). Il est toutefois extrêmement peu vraisemblable qu'une suite soit donnée à ce projet, tant il nuirait à l'industrie spatiale européenne.

Paramètre RD-810
Carburant Kérosène
Comburant Oxygène liquide
Poussée dans le vide 214,639tf
Poussée au niveau de la mer 191,314tf
Impulsion spécifique dans le vide 335,5"
Impulsion spécifique au niveau de la mer 299"
Masse 2800kg
Ratio oxydant/carburant 2,65
Capacité d'orientation de la poussée ±8°
Durée de fonctionnement jusqu'à 300"
Tableau 2 : Spécifications du RD-810 (données KB Youzhnoïe).

Bibliographie

Entretien de l'auteur avec Vladimir CHNIAKINE, directeur adjoint de Youzhnoïe, 1er août 2011
Cosmonautics news
, juillet-août 1995
Brochures du KB Youzhnoïe
Air&Cosmos n°2286
SERELA, V., Воспоминания и думы, p. 163
Le site de la Federation of American Scientists


Dernière mise à jour : 21 juin 2015