1, 2, 3… Moteurs !

Ariane 6 : Trois moteurs, un lanceur conçu pour toutes les missions © ArianeGroup

Un lanceur spatial est constitué de plusieurs étages : chaque étage possède son propre moteur. Pour assurer le succès de ses futures missions, Ariane 6 mise sur le développement de trois nouveaux moteurs. De bas en haut, vous trouverez les P120C, de part et d’autre de la partie basse (ces étages d’accélération à poudre latéraux sont aussi appelés boosters), puis le Vulcain®2.1 sur l’étage principal et enfin le Vinci® sur l’étage supérieur. Le premier est un moteur à propulsion solide quand les deux autres sont des moteurs à propulsion liquide.

Ces trois nouveaux moteurs ont chacun un rôle précis qu’il est bon de rappeler. Les P120C assurent l’essentiel de la poussée au décollage, Vulcain®2.1 propulse l’étage principal d’Ariane 6 et procure à ce dernier une forte accélération au cours des 8 premières minutes de vol jusqu’à une altitude d’environ 160 km, et Vinci® apporte quant à lui le complément de vitesse nécessaire pour placer sur orbite les satellites. Si l’industrie spatiale est en pleine recomposition ces dernières années, le cœur de métier ne change pas : ce qui compte, c’est la poussée des moteurs.

La tenue du calendrier est la priorité d’ArianeGroup. En 2018, les étapes de développement des trois moteurs ont été franchies dans les temps, les unes après les autres. 2019 s’inscrit déjà dans la même lignée. Tous doivent décrocher leur billet pour embarquer sur Ariane 6. Si le calendrier du développement est tenu, les performances également ! Le moteur ré-allumable Vinci® a réussi 148 tests de qualification, à l’issue de sa dernière campagne, terminée le 12 octobre 2018. Le moteur Vinci® est donc le premier à avoir bouclé ses tests.

L’arrivée du P120C au banc d’essai des étages à poudre (BEAP) au Centre spatial européen à Kourou © ESA-CNES-Arianespace/Optique vidéo du CSG

Le P120C est à la fois un propulseur d’appoint et un premier étage. En effet, il sera utilisé à la fois pour les boosters qui propulseront les futures Ariane 62 (2 P120C) et Ariane 64 (4 P120C) et pour le premier étage du lanceur Vega-C. C’est d’ailleurs parce qu’il peut servir pour Ariane et pour Vega qu’il porte la lettre C, pour Commun. Une performance tant les besoins des deux lanceurs sont différents, ce qui le place au centre de la rationalisation de la filière européenne des lanceurs.

Le P120C contient 142 tonnes de propergol solide. Sa poussée au décollage peut atteindre plus de 400 tonnes et le moteur fonctionne durant 130 secondes. Les innovations embarquées sont nombreuses notamment sur la tuyère constituée de divers matériaux composites, dont le carbone/carbone. Pour atteindre les objectifs du programme Ariane 6, avec des coûts optimisés et des cycles réduits, une nouvelle chaîne d’assemblage des tuyères a été créée au Haillan : la B-Line équipée notamment de deux exemplaires du plus puissant robot au monde.

Le Vulcain®2.1 au banc d’essais PF50 d’ArianeGroup à Vernon © ArianeGroup/Dominique Eskenazi

Le moteur principal Vulcain®2.1 est une évolution du Vulcain®2 d’Ariane 5 avec des avancées technologiques majeures : générateur de gaz réalisé par impression 3D, divergent simplifié, nouvelle vanne gaz chauds électrique etc. Ce moteur cryogénique offre une poussée de 135 tonnes dans le vide. Il propulse Ariane 6 pendant les huit premières minutes du vol.

Le moteur Vulcain®2.1 est à lui tout seul un bel exemple de la nouvelle organisation d’ArianeGroup guidée par une idée forte : simplification. Ce souci, pour réduire les coûts et les temps de montage, a été poussé jusque dans les moindres détails, de la conception à l’industrialisation qui prend tout son sens dans la nouvelle ligne de montage high-tech, la V-Line à Vernon, dédiée au Vulcain®2.1.

Le Vinci® en assemblage chez ArianeGroup à Vernon © ArianeGroup

Le moteur Vinci® représente la dernière génération de moteurs d’étage supérieur cryogéniques. Il est conçu pour être simple à construire et à utiliser. Sa nouveauté réside en sa capacité d’allumages multiples : Vinci® pourra se réallumer jusqu’à trois fois pour placer plusieurs charges utiles sur différentes orbites, selon les besoins spécifiés par la mission. Grâce à lui, Ariane 6 pourra notamment déployer des constellations de micro-satellites. Comme son grand frère Vulcain®2.1, Vinci® aura lui aussi à terme sa chaîne de montage V-Line dédiée, en cours de finalisation.

ArianeGroup a mis au point un système innovant pour assurer la fonction de réallumage du moteur Vinci® : un générateur de puissance auxiliaire (APU – Auxiliary Power Unit). Cet APU assure la pressurisation des réservoirs de l’étage et fournit une poussée utilisable pour la séparation des satellites par grappes. Actuellement, cinq moteurs Vinci® sont en cours de production dans les usines d’ArianeGroup.

À un an du premier vol d’Ariane 6, la mise au point de la propulsion est le dans le bon tempo. Engagé dans une course contre la montre, ArianeGroup a choisi pour Ariane 6 une subtile combinaison entre solutions éprouvées et innovation. Les trois moteurs P120C, Vulcain®2.1 et Vinci® qui en sont les fruits poussent déjà tous vers le succès de ce nouveau lanceur spatial européen. En point de mire, la fiabilité pour perpétuer la réputation des lanceurs Ariane.