Découvrez l'astucieux étage Astris qui va rendre Ariane 6 plus polyvalente et attractive. Ce « kick stage » sera capable d’amener les satellites jusqu’au dernier kilomètre de leur position orbitale finale et placer des charges utiles sur des orbites différentes lors d'un même vol. Les explications de Pier Domenica Resta, responsable à l’ESA de l’équipe en charge du Système de lancement Ariane 6.
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Les profondes mutations et ruptures technologiques qui ont affaibli la position dominante d’Ariane 5 sur ce marché ont poussé l'Europe à développer Ariane 6Ariane 6. Ce lanceur, moins coûteux que son prédécesseur, s'inscrit dans l'héritage technologique laissé par Ariane 5Ariane 5 mais intègre de nouveaux éléments dont Astris, un étage additionnel qui entrera en service en 2024.
Pour améliorer la compétitivité d'Ariane 6 et maintenir son leadership auprès de ses clients, plutôt que de miser sur la réutilisabilité - technologie qui n'est pas suffisamment maîtrisée en Europe pour le moment -, l'ESA et ArianeGroup font le pari d'un lanceur capable de placer des satellites en orbite avec une précision inédite. Astris a notamment été conçu pour cela.
Certes, auprès du grand public c'est moins attrayant qu'un lanceur réutilisable, mais les opérateurs de satellites vont très vite comprendre tout l'intérêt économique de cet étage capable d'amener les satellites jusqu'au dernier kilomètre de leur position orbitale finale. Une telle performance permet aux satellites d'utiliser de très faibles quantités de carburant qui peuvent ainsi soit disposer de plus de propergol pour leur vie opérationnelle, soit augmenter leur charge utile.
Alors que l'on attend le vol inaugural d'Ariane 6 prévu au mieux à la fin du printemps 2022, l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne a décidé de doter son futur lanceur d'un étage additionnel inédit qui « permettra d'étendre les capacités d'Ariane 6 et d'accroître l'attractivité du lanceur », nous explique Pier Domenica Resta, responsable à l'ESA de l'équipe en charge du Système de lancement Ariane 6. Astris, c'est le nom de cet étage, « anticipe les besoins futurs en matière de transport spatial afin de garantir que l'Europe reste compétitive sur le marché mondial du lancement de satellites », précise ArianeGroup qui le réalisera.
Le module Astris disposera de capacités de propulsion optimisées. © ESA
Pour limiter les coûts de développement « à seulement 90 millions d'euros et le réaliser en moins de trois ans », souligne Pier Domenica Resta, cet étage utilisera des technologies maîtrisées. Pas d'innovation donc, mais un étage qui offrira au lanceur Ariane 6 « une flexibilité et une versatilité que n'avait pas Ariane 5 ».
Astris permettra à Ariane 6 de placer de manière optimisée plusieurs charges utiles sur des « orbites différentes lors d'un seul lancement ou d'injecter directement des satellites sur l'orbite visée ou en orbite géostationnaire ». Les missions Astris changent un peu la « nature des missions d'Ariane 6 et s'éloignent de l'héritage d'Ariane 5 dont les lancements doubles sont cantonnés à la même orbite ». Cet étage additionnel améliorera la capacité d'Ariane 6 à réaliser des vols avec la coiffe pleine et « mieux servir des missions qui demandent d'échapper à la gravité terrestre avec des valeurs très importantes de la vitessevitesse orbitale dite infinie ».
Des capacités opérationnelles qui vont renforcer l'attrait d'Ariane 6
Pour les satellites de télécommunications, plus communément appelés « Satcom », le principal marché commercial du lancement de satellite, l'utilisation d'Astris apporte un avantage, « notamment parce qu'il permettra d'envoyer ces satellites directement en orbite géostationnaire, et non pas sur une orbite de transfertorbite de transfert géostationnaire comme c'est le cas avec Ariane 5 ». Quant aux Satcom à propulsion électrique, ils pourront rejoindre leur orbite en « seulement quelques heures alors qu'aujourd'hui ils peuvent mettre plusieurs mois pour rejoindre leur position finale ». Cet étage optionnel pourra aussi contribuer à augmenter les performances pour certaines missions d'Ariane 6. Il facilitera aussi les missions vers la LuneLune ou l'espace lointain, en « permettant de réduire la complexité des engins spatiaux et les risques inhérents à leur injection vers leur orbite opérationnelle ».
L'autre intérêt de cet étage, c'est qu'il permet de réaliser « des missions dites d'opportunité et de répondre à des besoins de lancement immédiat, et d'aller vite à poste ». Par exemple, « répondre à un besoin de marché soudain, remplacer un Satcom en panne ». Astris a aussi comme autre intérêt celui d'être utile à des « missions scientifiques qui ont besoin d'une très grande précision d'orbite », telles que les « missions de transport spatial flexibles, comme la logistique spatiale, l'entretien en orbite et des missions d'exploration spécifiques, par exemple ».
Autre atout, les « capacités de rattrapage des erreurs d'injection sont souvent très limitées à bord des satellites car elles imposent des contraintes très dimensionnantes pour la plateforme en matière d'emport de carburant ». Avec Astris, qui sera capable d'amener les satellites jusqu'au dernier kilomètre de leur position orbitale finale, les opérateurs de satellite n'auront plus à se soucier de ce problème.
Astris sera « placé entre l'étage supérieur et la charge utile ou, entre le système de lancement double Ariane et la charge utile (un ou plusieurs satellites) », explique ArianeGroup. Cela permettra au satellite de « réduire la quantité de carburant nécessaire à son injection en orbite ». Dit autrement, toute la partie « transfert vers l'orbite » habituellement embarquée dans le satellite (réservoirs, carburant) sera confiée à Astris qui se chargera de cette tâche. En externalisant cette fonction, « on simplifie de facto la conception du satellite, ce qui offre une plus grande disponibilité pour embarquer des charges utiles, des instruments par exemple », ajoute Pier Domenica Resta.
Cet étage sera propulsé par le moteur réallumable Berta à ergolsergols stockables (hydrazinehydrazine). Ce moteur, dont le développement est déjà bien avancé dans le cadre du Future LauncherLauncher Preparatory Programme de l'ESA, fait maintenant partie du projet Astris qui sera son premier utilisateur ; il est de la classe des 5 à 10 kN de poussée. Dans l'applicationapplication Astris, « il sera capable de délivrer une poussée autour de 4 kN, tandis que son design permet d'être qualifié pour délivrer des poussées de 6, voire 7 kN ». Ce moteur est aussi un candidat très bien positionné pour équiper le futur alunisseur logistique lourd européen EL3 des missions lunaires.
ArianeGroup s'est engagé à développer cet étage dans les délais très courts, fixés par l'ESA. Son premier vol est prévu en 2024, et l'étage doit absolument être prêt à cette date. En effet, pour son premier vol de démonstration, Astris lancera le petit satellite Hera de l'ESA qui est la partie européenne de l'ambitieuse mission DartDart de la NasaNasa - cette dernière a pour but de dévier un astéroïdeastéroïde. Pour Astris, le lancement d'HeraHera est une « mission de référence » qui doit démontrer tout l'intérêt opérationnel et économique d'utiliser cet étage.
