Ariane 5 est un lanceur spatial moyen à lourd développé par l'Agence spatiale européenne (ESA), construit par la société ArianeGroup, commercialisé par Arianespace, et opéré par le Centre national d'études spatiales (CNES) de 1996 à 2023, avec une capacité de en orbite basse (LEO) ou de en orbite de transfert géostationnaire (GTO) dans sa version la plus puissante. Conçue dans les années 1980-90, elle domine le marché des satellites de télécommunications en GTO jusque dans les années 2010 grâce à sa fiabilité et à sa capacité de lancement double la rendant très concurrentielle, avec 117 vols en 27 ans de carrière.
Dès la fondation de l'ESA en 1975, la France prend la tête du programme de lanceurs Ariane afin de doter l'Europe d'une capacité souveraine. Ariane 1, 2, 3 et surtout Ariane 4 sont des succès et assurent la viabilité financière du projet en parvenant à capter une part significative du marché de lancement de satellites, mais leur masse va croissante. Inspiré par l'architecture de la navette spatiale américaine, le CNES initie le développement d'une version plus puissante et entièrement nouvelle, également capable de lancer la navette spatiale habitée Hermès. Le projet est approuvé par l'ESA en 1987 et se poursuit malgré l'annulation dHermès en 1992.
Le premier vol en 1996 est un échec spectaculaire ; les débuts sont difficiles avec deux échecs et deux échecs partiels en 14 vols, mais de 2003 à 2017 Ariane 5 réussit 82 lancements d'affilié et renoue avec le succès dAriane 4 jusqu'à capturer 60 % du marché mondial en 2014, tandis qu'elle est progressivement modernisée avec les versions G+, GS, ES et surtout ECA. Pour l'ESA elle lance les cinq véhicules cargo ATV (2008-14) vers la Station spatiale internationale (ISS) ; les sondes Rosetta (2004), BepiColombo (2018) et JUICE (2023) ; et les télescopes XMM-Newton (1999), Planck et Herschel (2009), et enfin Webb (2021) en coopération avec la NASA.
Haute de pour de diamètre, Ariane 5 utilise un premier étage équipé d'un moteur Vulcain brûlant de l'oxygène et de l'hydrogène liquide, flanqué de deux puissants propulseurs d'appoint à poudre fournissant 92 % de la poussée au décollage, et surmonté soit d'un étage équipé d'un moteur HM-7B brûlant les mêmes ergols (version ECA), soit d'un étage équipé d'un moteur Aestus brûlant des ergols stockables et hypergoliques (versions G, G+, GS, ES), avec au décollage une masse de pour de poussée. Ariane 5 utilise un seul pas de tir : du Centre spatial guyanais (CSG) en Guyane.
Dans les années 2010 ses concurrents traditionnels Proton et Zenit sont progressivement marginalisés, mais le Falcon 9 partiellement réutilisable de SpaceX gagne des parts de marchés, d'autant que celui des satellites en GTO pour lequel Ariane 5 est optimisé se réduit. En 2014 l'ESA décide de lui succéder Ariane 6 qui en reprend l'architecture et les technologies tout en étant plus flexible, modulaire, et bon marché, mais toujours non-réutilisable. Les principaux partenaires de la France, dont l'Allemagne et l'Espagne, doutent de la pérennité du modèle Ariane et obtiennent en 2023 de le mettre en concurrence avec l'.
Historique et développement
Genèse des lanceurs Ariane
L'Agence spatiale européenne, destinée à mettre en commun les moyens de onze pays européens pour soutenir une politique spatiale ambitieuse, est créée en 1975. Pour y parvenir, un accord a dû être trouvé sur le financement de trois programmes majeurs qui ne sont soutenus que par certains des pays membres. La France, qui bénéficie d'une expérience relativement longue dans le domaine des lanceurs grâce à son programme de missile balistique intercontinental et le développement du lanceur léger Diamant, a obtenu qu'un lanceur européen soit développé. La maîtrise d'œuvre du projet de développement de la fusée Ariane est confiée à l'agence spatiale française, le CNES. Le marché des satellites institutionnels européens (satellites scientifiques, technologiques) étant limité, le lanceur européen est conçu dès le départ pour répondre aux besoins de lancement des satellites de télécommunications en orbite géostationnaire, qui représentent à l'époque pratiquement le seul segment commercial développé. Le lanceur effectue un premier vol réussi en 1981. Pour répondre à la vocation commerciale du lanceur, le CNES crée une société dédiée à sa commercialisation, baptisée Arianespace, dont elle détient un tiers des actions. Le lanceur rencontre rapidement le succès en profitant des déboires des lanceurs américains, qui à l'époque constituent les seuls concurrents. En effet, pour rentabiliser la navette spatiale américaine, les responsables américains ont décidé de confier tous les lancements de satellites à celle-ci clouant au sol les lanceurs classiques (Atlas, Delta). Le coût prohibitif de la navette et les contraintes associées à son utilisation détournent une bonne partie des utilisateurs commerciaux vers le lanceur européen..
La capacité des satellites de télécommunications en orbite géostationnaire augmente régulièrement et leur masse croît en moyenne chaque année de . Pour pouvoir continuer à lancer ces satellites beaucoup plus lourds, des versions plus puissantes du lanceur Ariane sont développées : (premier vol en 1986), (1984) et (1988).
Études du remplaçant de la première génération des lanceurs Ariane
En 1977, alors que la première n'a pas encore volé, débutent au CNES les premières études d'un lanceur complètement différent conçu pour placer en orbite basse une petite navette spatiale de emportant un équipage avec un haut niveau de fiabilité. Le lanceur envisagé comprend un premier étage similaire à celui d mais emportant d'ergols, un deuxième étage cryotechnique emportant d'ergols et propulsé par un moteur-fusée HM-60 de de poussée et un troisième étage similaire à celui de la fusée . Le lanceur résultant peut placer sur une orbite de transfert géostationnaire. Ce projet est présenté officiellement en 1979 par la direction des lanceurs. Mais une étude de l'évolution du marché spatial européen aboutit à modifier sa mission principale : l'objectif est désormais de pouvoir placer sur une orbite de transfert géostationnaire (GTO) tandis que l'emport d'une navette spatiale devient un objectif secondaire. Le projet évolue encore pour prendre en compte les contraintes économiques et la capacité de lancement en orbite GTO est porté à . Le lanceur doit également permettre à l'Europe de devenir autonome pour le lancement de missions avec équipage.
Au cours d'un colloque organisé en 1982, le CNES décrit les futurs défis auxquels doivent faire face les moyens de lancement européens : croissance du nombre et de la masse des satellites en orbite géostationnaire, simplification des infrastructures au sol, nouvelles missions en orbite : ravitaillement en ergols, dépannages, assemblage de stations spatiales, fabrication de matériaux dans l'espace. Par ailleurs, l'Europe doit à plus long terme disposer de moyens lui permettant de lancer des astronautes dans l'espace. La charge utile en orbite basse du futur lanceur est fixée à . Les responsables estiment qu'une capacité supérieure ne sera que rarement utilisée et sera source d'un surcoût. On compte sur les rendez-vous spatiaux pour assembler des charges utiles plus lourdes. La capacité de lancement en orbite de transfert géostationnaire est fixée à , ce qui permet de placer des satellites de sur leur orbite finale. Le diamètre de la coiffe () est choisi pour permettre d'emporter des satellites dont la dimension maximale est identique à celle de la navette spatiale américaine. Des études sont effectuées par les industriels concernés. En 1984, le CNES présente aux industriels et à l'Agence spatiale européenne les résultats de ces réflexions. Trois architectures sont proposées : est une version améliorée de l qui diffère principalement par son deuxième étage cryogénique (ergols hydrogène et oxygène liquide) H-55 propulsé par un moteur . comporte un premier étage cryogénique propulsé par un moteur flanqué de deux gros propulseurs à propergol solide. est un lanceur entièrement cryogénique.
La configuration est immédiatement écartée car elle nécessite de développer une structure complexe à mettre au point et son coût est trop élevé. Le CNES choisit la version 5P qui peut évoluer en allongeant l'étage central ou en développant des propulseurs d'appoint à propergol solide plus puissants. Cette version est plus chère à développer que la 5R mais elle reste rentable et sa coiffe est conçue pour permettre des lancements multiples grâce à une structure placée sous la coiffe et baptisée Speltra (Structure Porteuse Externe de Lancement Triple Ariane). Compte tenu de ses dimensions et de la cadence des vols, le nouveau lanceur nécessite la réalisation à Kourou d'un nouveau complexe de lancement, baptisé ELA-3, qui sera localisé au nord d'ELA-1. La création d'ELA-3 permet de poursuivre les lancements d durant les débuts d.
Développement d
La décision de développer lAriane 5P, qui doit succéder à la fusée , est prise par l'Agence spatiale européenne dès alors qu n'a pas encore volé et que le succès des fusées Ariane dans le domaine des satellites commerciaux n'est pas encore évident. La maîtrise d'œuvre du projet est confiée au CNES Le programme est officiellement approuvé au cours de la réunion annuelle des ministres européens des Affaires spatiales de 1987 qui a lieu cette année-là à La Haye. Le nouveau lanceur est un des trois composants du programme spatial habité que l'agence spatiale prévoit d'implémenter. Les deux autres composants sont une mini-navette spatiale de , Hermès, et un laboratoire spatial Colombus. Alors que a été optimisée pour placer des satellites en orbite géostationnaire, l'architecture retenue pour a pour objectif de pouvoir lancer ces engins spatiaux très lourds en orbite basse : le premier étage et les propulseurs d'appoint sont dimensionnés de manière à pouvoir les placer sur leur orbite sans étage supplémentaire (la navette Hermès, placée sur une trajectoire suborbitale, doit toutefois, tout comme la navette spatiale américaine, utiliser sa propulsion pour se placer en orbite). devant lancer des équipages, la fusée est conçue pour obtenir un taux de succès de 99 % (avec deux étages). La version tri-étages utilisée pour les satellites géostationnaires doit avoir un taux de succès 98,5 % (par construction, le taux de succès d était de 90 % mais il atteindra en fait 97 %).. Pour faire face à la croissance régulière de la masse des satellites de télécommunications le lanceur devait pouvoir placer sur une orbite de transfert géostationnaire , soit 60 % de plus que Ariane 44L, avec un coût au kilogramme réduit de 44 %.
Durant sa conception détaillée, la masse de la navette Hermès augmente régulièrement et atteint . Pour que le lanceur puisse remplir son objectif la poussée du moteur principal Vulcain passe de et plusieurs composants de la fusée sont allégés. Finalement en 1992, le développement de la navette Hermès, trop coûteux, est abandonné. Les travaux sur le lanceur sont alors trop avancés pour que son architecture soit remise en cause.
Vie opérationnelle
Environ participent au projet. Le premier vol, qui a lieu le est un échec. Le lanceur connaît des débuts difficiles, avec deux échecs ( en 2002) totaux et deux échecs partiels sur les quatorze premiers lancements. mais il renoue progressivement avec les succès d. En 2009, détient plus de 60 % du marché mondial des lancements des satellites commerciaux en orbite géostationnaire. En , il est prévu que le dernier tir d ait lieu en 2023.. Le dernier vol d a effectivement lieu le ., donnant lieu à une période d'un an (jusqu'au vol inaugural d, le .) pendant laquelle l'Europe, dépourvue de lanceur propre, doit recourir à des lanceurs étrangers.