16 Octobre 2018

Caractéristiques techniques

Pour emporter la charge utile jusqu’à sa position en orbite, Ariane 5 est constituée de deux composites distincts qui prennent le relais successivement pendant le lancement.

Composite inférieur

L’étage inférieur comporte :

  • Deux Étages d’Accélération à Propulsion solide (EAP), aussi appelés boosters ou propulseurs d’appoint. Chacun mesure 31,6 mètres de haut et 3 mètres de diamètre, pour 37 tonnes à vide, plus 240 tonnes de propergol solide. Ils délivrent une poussée de 7 000 kN (700 tonnes) de poussée dans le vide, soit un peu plus de 90 % de la poussée totale du lanceur au décollage. Après 2 minutes et 10 secondes de combustion, ils se séparent du corps central à 60 km d'altitude, au-dessus de l’Atlantique.

  • Un Étage central à Propulsion Cryotechnique (EPC), utilisant des ergols cryotechniques, associant de l'hydrogène et de l’oxygène liquides. Avec ses 30 mètres de haut, il pèse 12,5 tonnes à vide et est rempli de 174 tonnes : 149 tonnes d’oxygène liquide au-dessus, et 25 tonnes d’hydrogène liquide en dessous. Il fonctionne pendant 9 minutes, jusqu’à sa séparation de l’étage supérieur vers 145 km d’altitude. Le moteur Vulcain qui l’équipe a été conçu par Snecma Moteurs, et pèse 1 650 kg, tout en étant 20 fois plus puissant que le moteur qui équipait Ariane 4. Le moteur Vulcain 2 est une version améliorée de Vulcain, conçue pour Ariane 5 ECA. Le gain de performance ainsi obtenu est de 20 % supplémentaires, pour 1 390 kN (139 tonnes) de poussée dans le vide.

Composite supérieur

Le composite supérieur se sépare de l’étage central vers 145 kilomètres d’altitude, pour donner à la charge utile la vitesse nécessaire à l’injection en orbite de transfert géostationnaire. Il comporte le seul étage à ne pas être allumé lors du décollage, et qui dépend de la version du lanceur.

Case à équipements : elle contient l’ordinateur de bord, le cerveau qui assure le pilotage automatique d’Ariane 5. Elle lui permet de garder en mémoire toutes les instructions nécessaires au vol : elle contrôle et adapte la position du lanceur, commande l'extinction des moteurs, la séparation des étages, etc. Pour cela, la case à équipements contient les instruments de télémesure qui surveillent plus de 1 500 paramètres, y compris les antennes et émetteurs qui servent à recevoir et émettre vers les stations radio au sol. Au niveau structurel, elle sert également à fixer la coiffe et la structure porteuse SYLDA (ou la structure SPELTRA seule, dans les premières versions).

Étage supérieur

  • Pour Ariane 5 ECA, l’Étage Supérieur Cryotechnique (ESC) : le moteur HM-7B, est une évolution des moteurs HM-7 qui ont propulsé les derniers étages de toute la famille Ariane depuis Ariane 1. Il a été développé lors du programme d’évolution Ariane 5 Plus pour la nouvelle version ECA. Comme moteur Vulcain 2 du corps central, il utilise l’hydrogène et de l’oxygène liquides. Il fonctionne jusqu’à 15 minutes et 45 secondes pour fournir 67 kN (6,7 tonnes) de poussée dans le vide.
  • Pour les versions génériques d’Ariane 5 et sa version ES, l’Étage à Propergols Stockables (EPS) : le moteur Aestus développé pour Ariane 5 utilisait la combustion d’un mélange de mono-méthyl-hydrazine et de peroxyde d’azote liquides. Il était beaucoup moins puissant que le HM-7B avec 29 kN (2,9 tonnes) de poussée dans le vide, mais avait la particularité d’être réallumable pour libérer les satellites à différentes orbites et se désorbiter pour retomber sur Terre.

Charge utile

Structure porteuse : lorsque plusieurs satellites sont installés au sommet d’Ariane 5, plusieurs structures porteuses sont disponibles pour les maintenir en place jusqu’à leur orbite.

  • La première utilisée était SPELTRA (Structure Porteuse Externe pour Lancements Triples Ariane) pour les trois premiers lancements d’Ariane 5. Elle se situait entre la case à équipements et la coiffe. Elle contenait un satellite et une coiffe courte permettait de protéger le satellite supérieur.
  • La structure porteuse actuellement employée en est une version allégée appelée SYLDA (SYstème de Lancement Double Ariane) : un satellite est posé dessus, l’autre est installé à l’intérieur, et une coiffe longue la recouvre complètement jusqu’à la case à équipements. Ses dimensions sont de 4,6 mètres de diamètre pour une hauteur entre 4,9 et 7,0 mètres selon la taille de la charge utile. Pour libérer le satellite qu'elle contient, SYLDA est entourée par un cordeau de découpe pyrotechnique, et de ressorts qui la poussent de façon parfaitement parallèle à la trajectoire.
  • Dans certains cas, la plateforme ASAP (Ariane Structure for Auxiliary Payloads) peut être utilisée pour embarquer jusqu'à 8 microsatellites. Lorsqu’Ariane 5 ES devait lancer les satellites européens Galileo, elle pouvait être équipée d’un dispenseur encore différent pour pouvoir emporter 4 satellites simultanément.

Coiffe : La coiffe d’Ariane 5 est constituée de 2 demi-coquilles. Son rôle est à la fois protecteur pour la charge utile, et aérodynamique pour le lanceur. Ses dimensions sont de 5,4 mètres de diamètre pour une hauteur de 12 mètres dans sa version courte, et 17 mètres dans sa version longue. Sa structure est un composite en « sandwich nida », avec une âme en nid d’abeille d’aluminium recouverte de deux peaux de carbone.

Après 3 minutes de vol et à environ 120 km d’altitude, l’atmosphère est beaucoup moins dense et permet de se séparer de la coiffe, dès que possible pour alléger l’étage supérieur de plus de 2 tonnes : la coiffe est séparée en deux par un double système pyrotechnique pour libérer les deux demi-coques et les éloigner de la trajectoire du lanceur.

Les différentes versions d'Ariane 5

LanceurAriane 5 G Ariane 5 G+ Ariane 5 GS Ariane 5 ECA (2018)Ariane 5 ES ATV 
HauteurJusqu'à 52 mJusqu'à 52 mJusqu'à 47 mJusqu'à 52 mJusqu'à 53 m
Masse au décollage746 t746 t750 t780 t775 t
Masse de la charge utile pour lancement simple6,9 t (GTO1)6,9 t (GTO1)6,5 t (GTO1)10,8 t (GTO1)Jusqu'à 21 t (sur orbite basse à 300 km d'altitude
Masse de la charge utile pour lancement double5,9 t (GTO1)-6 t (GTO1)10 t (GTO1)-
MoteurVulcainVulcainVulcainVulcain 2Vulcain 2
Etage supérieurEPS2 avec moteur AestusEPS2 avec moteur AestusEPS2 avec moteur AestusESC-A (Etage Supérieur Cryotechnique) avec moteur HM-7BEPS2 avec moteur Aestus
Autres modifications-Amélioration des performances de l'EPS2Amélioration des performances de l'EPS2 et des EAP3Amélioration des performances des EAP3Adaptation du VEB (Vehicule Equipment Bay) pour l'ATV
1er lancement4 juin 1996 (échec)2 mars 200411 août 200511 décembre 2002 (échec)9 mars 2008
Nombre de lancements*1636678
Nombre de succès*1436658

* Chiffres au 1er octobre 2018
1 - GTO : Geostationary Transfert Orbit, orbite de transfert géostationnaire
2 - EPS : Etage à Propergols Stockables
3 - EAP : Etages d'Accélération à Poudre

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