Ariane-6 après son « maiden-flight », va devoir affronter la concurrence de Space-X. C’est « loin d’être gagné » !
Comme chacun le sait maintenant, le premier lancement (vol inaugural) d’Ariane-6 (plus précisément A 62) a été un succès presque parfait. Le bémol étant dû à l’échec du troisième allumage du moteur Vinci de son second étage, en raison d’une défaillance de son APU (Auxilliary Power Unit, voir plus bas). Ce qui n’est pas rien puisque cet APU est l’une des deux innovations majeures de l’A62. En espérant qu’ArianeGroup parvienne à sécuriser le fonctionnement de cet auxiliaire important mais capricieux, l’Europe sera donc bientôt de retour comme acteur du spatial mondial. Dans ce contexte, il faudra qu’elle puisse économiquement tenir suffisamment longtemps avec des lancements à perte, pour bénéficier d’économies d’échelle dans ses coûts, face à la concurrence de SpaceX en pleine forme. Concernant les capacités vers l’espace profond, il faut déplorer que la nouvelle fusée soit destinée essentiellement à l’espace pour la Terre, et qu’on n’envisage toujours pas le vol habité.
Rien à dire de négatif sur la performance du premier étage LLPM (Lower Liquid Propulsion Module) et de ses deux moteurs auxiliaires ESR (Equiped Solid Rocket) latéraux. Tout a été nominal, comme on dit. Sur le plan technologique ce ne sont pas des éléments révolutionnaires puisque le LLPM est dérivé du premier étage EPC (Etage Principal Cryogénique) de l’Ariane-5, avec un moteur Vulcain 2.1 (version améliorée du 2) brûlant de l’hydrogène dans de l’oxygène. De même pour les ESR qui sont des propulseurs P120 qui ont déjà été testés pour les lanceurs légers de l’ESA, les VEGA-C (Vettore Europeo di Generazione Avanzata). Ces derniers utilisent des ergols solides avec un squelette PBHT (polybutadiène hydroxytéléchélique) complété aux deux extrémités par un groupe fonctionnel hydroxyle (-OH)…pas très propre (réflexion personnelle, non négligeable dans la période écolo que nous vivons). Les ESR comportent évidemment un potentiel d’économie d’échelle avec les VEGA. Autre avantage commercial innovant, c’est la possibilité d’adjoindre deux ou quatre ESR au LLPM (donc A62 ou A64) en fonction des charges et des orbites à atteindre.
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Le second étage ULPM (Upper Liquid Propulsion module) est le plus novateur des deux mais il a, lui, montré une petite défaillance. Il est composé (outre les réservoirs) d’un moteur Vinci, dont c’était le premier vol, et d’un moteur auxiliaire APU qui joue un rôle très important. Comme le Vulcain, Vinci brûle de l’hydrogène dans de l’oxygène. La particularité du système, grâce à l’APU, est la possibilité d’éteindre et d’allumer le Vinci en vol. Ce rallumage (jusqu’à trois fois) était impossible pour Ariane 5 et il permet évidemment de moduler la poussée, donc l’altitude, en fonction de la masse transportée et de l’orbite désirée, donc de desservir plusieurs orbites avec des charges différentes. Pour ce faire, l’APU prélève une petite quantité d’oxygène d’une part, et d’hydrogène d’autre part dans chacun des réservoirs. Il met ces quantités sous pression et les réinjecte à l’état gazeux dans chacun des réservoirs, ce qui provoque une éjection d’ergols liquides des réservoirs vers le Vinci. La défaillance vient de ce que le dispositif complet n’a fonctionné que deux fois et non trois (pour une raison encore indéterminée). Le résultat est que la fusée est très doucement redescendue de son l’altitude de 604 km où elle s’était stabilisée (il n’était de toute façon pas prévu qu’elle monte plus haut) avant d’être passivée (vidée de ses ergols résiduels) parce qu’elle ne répondait plus correctement aux commandes envoyées. La vitesse de satellisation (7,5 km/s à cette altitude) avait été atteinte, mais ce n’était pas l’objet principal du test.
Situation du second étage lors de sa passivation. Capture d’écran CNES. On voit qu’à la fin, la trajectoire effective (jaune) a divergé de la trajectoire prévue (verte) en raison de l’échec du rallumage du moteur Vinci.
Gros regret : le vol embarquait une capsule Nyx Bikini (modèle réduit) de The Exploration Company (TEC), start up franco-allemande (NewSpace, comme on dit), qui devait être libérée avant le désorbitage et qui a été détruite pour éviter une pollution supplémentaire de l’espace. Cette capsule est un futur cargo (non viabilisé) qui doit servir à desservir une station spatiale (to and from Space-stations in low Earth orbit and beyond). Elle doit pouvoir y emporter 4 tonnes de fret. Sa particularité est non seulement de pouvoir évoluer seule dans l’espace (après avoir été libérée), mais aussi de redescendre sur Terre ; et c’est cette seconde capacité que TEC voulait tester. On peut comprendre que, du fait de l’échec du second rallumage, quelque chose ne fonctionnait pas dans l’ULPM, mais comme apparemment celui-ci n’avait pas été détruit, et que la passivation a fonctionné, il n’aurait pas été trop risqué de tenter l’expérience, puisque la Nyx était prévue pour résister à la chaleur de rentrée (elle peut supporter jusqu’à 2100 degrés C). Malheureusement, Nyx Bikini restera donc enfermée dans son ULPM autour de la Terre pour un peu moins de 25 ans (600 km est la limite des orbites self-cleaning par pression cumulée et progressive de l’atmosphère résiduelle). Je trouve qu’une institution comme l’ESA devrait embarquer dans tous ses lancements, surtout les expériences (comme les vols inauguraux), un dispositif automatique de freinage, accélérant la descente dans l’atmosphère et donc la combustion (là encore les écolos ne devraient pas être contents).
Et maintenant ?
L’Europe disposera bientôt d’un outil techniquement capable de mettre en orbite une large variété de masses de charges utiles, mais sur le plan commercial la concurrence va être très rude.
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En effet, le marché du transport spatial est mondial, ou plutôt il est largement dominé par SpaceX, avec en parallèle une concurrence potentielle indienne (ouverte sur les pays du Sud) et japonaise (locale) qui pointe, et un marché fermé sino-russe (sans parler des petites pousses du NewSpace, comme Maia qui grandissent derrière).
SpaceX a réalisé en 2023 un nouveau record de 96 lancements (dont 91 Falcon-9 et 5 Falcon Heavy), soit 50 % de plus qu’en 2022, et quasiment la moitié des lancements mondiaux (211 réalisés en comptant les 63 de la Chine, les sept de l’Inde, les trois du Japon…et les trois de l’Europe). SpaceX vise 148 lancements en 2024. Du point de vue de la capacité (volume et surtout masse), Ariane-6 se situe à peu près au niveau du Falcon-9 et loin en dessous du Falcon Heavy (sans parler du Starship, hors catégories). C’est un lanceur moyen. Dans ce marché, il est évident que la confiance et le coût jouent. Les lanceurs indiens (GSLV de l’ISRO) sont structurellement moins chers du fait du niveau général des salaires dans le pays. Mais ils sont petits et en concurrence avec VEGA. Les lanceurs japonais (H3 de la JAXA) sont moins puissants, dans une catégorie intermédiaire (capacités un peu au-dessus du VEGA-C). Les lanceurs indiens et japonais sont nouveaux mais maintenant qu’ils ont donné (difficilement) leurs premières preuves, ils vont bien sûr continuer.
Les lanceurs de SpaceX sont moins chers en raison des énormes économies d’échelle dont bénéficie la société du fait :
- Du nombre de lancements très important en termes absolus et relatifs qu’elle effectue chaque année
- De la réutilisabilité très largement pratiquée et qui est d’ailleurs un des facteurs les ayant conduits à dominer le marché (actuellement tous les lanceurs Falcon-9 sont réutilisés, le record est détenu par l’un de ces boosters réutilisé 22 fois). Par ailleurs les lancements des fusées d’ArianeGroup sont plus chers du fait, outre les avantages acquis par les véhicules de SpaceX ci-dessus mentionnés
- D’une production européenne multicentrée en Europe et d’un lancement de l’autre côté de l’Atlantique
- D’une direction multinationale qui suppose bien évidemment de la concertation et des accords
Dans ce contexte, Ariane-6 va d’abord devoir faire ses preuves techniques, c’est-à-dire démontrer sa fiabilité. Cela ne se fera pas en un jour, c’est-à-dire qu’il lui faudra effectuer un minimum de lancements sans faute. Elle devra au début jouer sur sa clientèle captive, c’est-à-dire toutes les institutions qui n’auront pas le choix du lanceur du fait de leur affiliation nationale. Mais, vu les dernières années d’Ariane-5, cela ne fait pas beaucoup de lancements, car on part pratiquement de zéro.
Ensuite, à fonctionnement égal avec les dernières années d’Ariane-5 on peut dire qu’elle bénéficiera de coûts structurellement moins élevés que cette dernière. C’est d’ailleurs pour cela qu’Ariane-6 a remplacé Ariane-5. Les volumes beaucoup mieux ajustés aux charges permettront un ajustement des coûts puisqu’on ne lancera plus un satellite de trois tonnes avec une capacité inutilisée de deux tonnes, ou encore qu’on pourra loger plusieurs charges ensemble sous la même coiffe, même si elles ne sont pas destinées à être libérées à la même altitude.
Ceci dit, la non-réutilisation restera un gros problème car SpaceX en joue énormément. Et par ailleurs, grâce à sa force acquise, SpaceX peut se permettre de développer constamment sa recherche ingénieriale. Il faudra donc que les pays membres de l’ESA (donc leurs contribuables) continuent à subventionner le spatial pendant des années, et ce au moins jusqu’à ce que la successeure d’Ariane-6, Ariane Next arrive sur le marché… dans les années 2030. Pour le moment, ce n’est qu’un projet. Bon courage !
Enfin, si le Starship vole, la nouvelle aventure lunaire se fera sans les Européens puisqu’il n’est pas question pour Ariane-6 de contribuer aux vols habités (sauf à transporter les bagages dans une capsule Nyx ?). Quant à Mars, n’en parlons pas. Mais ce n’est pas grave, ce n’est pas la tasse de thé des Européens… comme les quelques arpents de neige du Canada n’encombraient pas l’esprit de Voltaire.
Illustration de titre :
Éjection d’un des boosters ESR du premier étage LLPM après qu’il a effectué sa fonction. Capture d’écran vidéo CNES.
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