Une des nouveautés apportées par Ariane 6 sera la possibilité de rallumer le moteur Vinci de l’étage supérieur (ULPM) pour mettre à poste un ou plusieurs satellites sur une grande palette d’orbites possibles. De responsabilité ArianeGroup, l’industriel en charge du développement d’Ariane 6, cette innovation contribue fortement à la polyvalence du nouveau lanceur qui a nécessité le développement d’un système permettant de maintenir la pressurisation des ergols, oxygène liquide et hydrogène liquide, au fur et à mesure que les réservoirs se vident, afin de rendre possible le rallumage au moment voulu. C’est le rôle de l’Auxiliary Power Unit (unité auxiliaire de puissance, APU), un petit moteur auxiliaire dont l’ensemble des fonctions n’a jamais, jusqu’à ce jour, été mis en œuvre lors d’un lancement.
Le principe de l’APU est de chauffer de l’oxygène et de l’hydrogène au moyen d’une chambre de combustion, afin de générer de la pression et de maintenir les ergols au bon endroit dans le réservoir pour assurer en continu, et sans « hoquet », l’alimentation du moteur. Il permet ainsi d’éviter des solutions beaucoup plus volumineuses comme l’utilisation sphères d’hélium, et donc de gagner en masse au niveau du lanceur.
La rallumabilité de l’étage demande une gestion complexe des ergols dans les réservoirs. L’APU a pour fonction de les mettre en situation de permettre le rallumage.
Jean-Marc Ruault, chef de projet Propulsion Liquide du lanceur Ariane 6
Désorbitation et contrôle d’altitude
En plus de la pressurisation des réservoirs, l’APU remplit des fonctions complémentaires qui contribuent à améliorer les performances de l’étage supérieur. Les gaz chauds générés par la combustion de l’oxygène ont un pouvoir propulsif qui peut ainsi être utilisée pour donner de la poussée à l’étage ou pour le désorbiter en fin de vie. « A terme, on pourra même envisager d’autres utilisations comme le contrôle d’altitude de l’étage », explique Jean-Marc Ruault.
Particularité de l’APU, il est l’un des éléments du lanceur partiellement fabriqué par impression 3D par ArianeGroup à Ottobrun, en Allemagne. « Le générateur de gaz est produit par fabrication additive. Ce procédé présente l’avantage de fabriquer d’un seul bloc des pièces à la géométrie compliquée. C’est beaucoup plus simple et moins coûteux. » L’APU fait actuellement l’objet d’une campagne d’essais chez ArianeGroup à Vernon, avant les essais de l’ensemble de l’étage ULPM qui se dérouleront dans les prochains mois.
Le saviez-vous
Le gain en masse et en volume de l’APU par rapport à l’utilisation d’hélium est significatif. Les calculs indiquent en effet que pour assurer les mêmes fonctions, il aurait fallu intégrer 9 sphères de 400 l d’hélium sur l’étage supérieur. Le lanceur embarquera quand même une sphère pour assurer le fonctionnement du Système de commande des vannes et contribuer à pressuriser les ergols après la phase de séparation des étages.
Série Lanceurs
Qu’on les nomme lanceurs ou fusées, cette activité du CNES - qui contribue à garantir l’accès autonome à l’espace de la France et de l’Europe - est en constante évolution. Nous vous proposons de découvrir son actualité via une série d’articles. Vous y lirez tous les détails sur le nouveau lanceur Ariane 6 et sa base de lancement et vous familiariserez avec les innovations et ruptures technologiques qui nourriront les futurs programmes à l’horizon 2030.
