Contexte

Outre la possibilité de passer au-dessus d’une large majorité du globe pour une cartographie quasi-planétaire, cette position relative des paires de satellite permet aussi d'optimiser la revisite des satellites dans le cadre de la Charte Internationale « Espace et catastrophes majeures » (initiative internationale visant à mettre toutes les technologies spatiales disponibles au service des équipes d'intervention d'urgence lorsqu'une catastrophe majeure se produit) à laquelle adhère le programme CO3D.

Un autre mode de prise de vue sera aussi sujet à tests techniques et preuve de concept : le mode vidéo. En effet, lorsqu’un satellite CO3D passe au-dessus d'une zone d’intérêt, il est en mesure de rester pointé sur cette zone et faire des vidéos à une fréquence de 5 images par seconde.

Outre la possibilité de passer au-dessus d’une large majorité du globe pour une cartographie quasi-planétaire, cette position relative des paires de satellite permet aussi d'optimiser la revisite des satellites dans le cadre de la Charte Internationale « Espace et catastrophes majeures » (initiative internationale visant à mettre toutes les technologies spatiales disponibles au service des équipes d'intervention d'urgence lorsqu'une catastrophe majeure se produit) à laquelle adhère le programme CO3D.

Un autre mode de prise de vue sera aussi sujet à tests techniques et preuve de concept : le mode vidéo. En effet, lorsqu’un satellite CO3D passe au-dessus d'une zone d’intérêt, il est en mesure de rester pointé sur cette zone et faire des vidéos à une fréquence de 5 images par seconde.

CO3D est un programme dual : civil et militaire, dont les applications sont nombreuses et variées.

Côté militaire, on peut lister :

• L’aide au vol à basse altitude
• La détermination de la traficabilité d’un terrain (estimation des difficultés pour un véhicule de circuler sur un terrain)
• L’inter-visibilité pour l’artillerie (détermination des lignes de visées et des zones de tir)
• Le Battle Damagement Assessment (BDA), l’estimation des dégâts sur une zone de conflit
• La planification de missions militaires

Les applications civiles comprennent (mais ne sont pas limitées à) :

• La prévention des inondations
• L’étude de la fonte des glaciers
• La sécurité civile (à la fois au moment de la catastrophe, en soutien aux équipes au sol, mais aussi pendant la phase de reconstruction qui suit)
• L’élaboration de jumeaux numériques (modélisation numérique de la Terre afin d’y réaliser des simulations, climatiques, hydrologiques, atmosphériques, de pollution, etc.)
• La surveillance des effondrements de falaises/glissements de terrain
• Les travaux archéologiques sur de très grandes surfaces
• L’aménagement du territoire (ponts, routes, etc.)
• Le suivi des activités minières
• Les études du relief sous-marin côtier jusqu’à une quinzaine de mètres de profondeur

Enfin, certaines applications sont civiles ET militaires :

• Vol de drones (évitement d’obstacles et optimisation de trajets)
• Mise à jour des cartes géographiques

L’année 2025 est consacrée aux essais finaux des satellites et des systèmes qui l’utiliseront, jusqu’au lancement fin juillet 2025. Sitôt les 4 satellites placés sur orbite, démarre la phase dite de « recette en vol », principalement dédiée à l’optimisation de la qualité des images 2D produites par les satellites (réglage des instruments embarqués, des optiques, des systèmes à bord du satellite mais aussi réglages de tous les paramètres de traitement des données au sol).

Début 2026 démarre la phase de démonstration (18 mois) qui se partage en deux parties : la qualification des produits 3D pendant les 4 premiers mois, suivie de la production en masse de ces produits 3D, dont bénéficieront dans un premier temps les partenaires institutionnels (instituts de recherche, IGN…) avant la phase commerciale pour Airbus qui débute pendant la 2^ème moitié de l’année 2027.

Pendant cette phase de démonstration, Airbus Defence and Space s’est engagé à produire 50% de la surface de la France métropolitaine, 70% de l’Arc d’intérêt défense (environ 26 Mkm²). Ces données seront disponibles sur le portail du CNES sur l'Observation de la Terre : GEODES.

Pendant cette même période, Airbus s’engage à démontrer qu’il a la capacité de produire 40% de la zone totale mondiale couverte par le programme CO3D, ainsi qu’à fournir des données en 3D haute qualité (appelée « quadri-stéréo ») sur 250 sites (notamment des grandes villes).

Organisation

Le programme CO3D est construit sur un partenariat public-privé (PPP) entre le CNES et ADS. Dans ce partenariat, Airbus construit et opère les satellites, développe et met en œuvre le segment sol, a la propriété complète du système et vend des données 2D et 3D à ses clients.

Le CNES est responsable de la qualité d'image, des chaînes de traitement des produits 2D et 3D, et du Centre de Calibration Image dédié à l’étalonnage des paramètres de traitements bord et sol, et répond aux besoins des institutionnels (laboratoires de recherche, IGN…). Pour cela, le CNES a signé un accord de licence avec Airbus, qui garantit l’accès aux ressources (c’est-à-dire pouvoir utiliser les satellites CO3D pour répondre à ses besoins) et qui définit des tarifs attractifs pour ses partenaires.

Les deux partenaires, CNES et ADS ont la responsabilité conjointe de la co-ingénierie du développement du système. Dans ce contexte, une équipe intégrée CNES/Airbus a été mise en place pour optimiser la qualité des images.

Liens externes

Pour aller plus loin, voici des liens vers des sites externes que vous pouvez consulter :

• Site Biomass du Cesbio
• Biomass sur le site de l’ESA
• Biomass sur le site de l’Université de Sheffield

Le radar embarqué

Le satellite Biomass emporte une charge utile unique constitué d’un radar à synthèse d'ouverture (SAR) en bande P (435 MHz, c'est à dire à ~69 cm de longueur d'onde).

Ce sera le premier radar spatial au monde à fonctionner à cette fréquence, beaucoup plus basse que celles de tous les autres satellites SAR en orbite. La bande P a été choisie parce qu'elle permet de réaliser une évaluation relativement précise de la biomasse forestière, en particulier dans les forêts tropicales denses. En effet, plus la fréquence de l’onde émise par le radar est basse, plus cette onde pénètre dans le milieu observé. Ainsi, Biomass peut voir sous le feuillage et les branches, pour permettre d’estimer la biomasse essentiellement comprise sous la canopée, dans les troncs et les branches des arbres.

Pour répondre aux spécifications techniques de sa mission, Biomass embarque une immense antenne à réflecteur déployable de plus de 12 mètres de diamètre. Cette technologie est issue des satellites de télécommunications destinés à des mobiles. Durant le développement de la mission, l’installation de cette antenne sur le satellite a été un point critique, jusqu’à son déploiement final en orbite, réalisée avec succès en Mai 2025.

Le radar de Biomass réalise des mesures polarimétriques, c’est-à-dire qu’il mesure la réponse du milieu observé pour différente polarisation de l’onde électromagnétique. On peut alors en déduire des caractéristiques de la structure du milieu observée. Ceci est très utile pour l’observation des forets, car on peut distinguer le signal radar provenant de la canopée et du sol. Ainsi, nous pouvons estimer la hauteur des forêts, en même temps que la biomasse.

Voici quelques chiffres clés sur le Radar Biomass :

• Dimension du satellite en orbite : 10 m de hauteur, 12 m de large and 20 m de long
• Masse au lancement : 1127 kg
• Fréquence du radar : 435 MHz
• Résolution : 12.5 x 25 mètres

Contexte

La mission du satellite Biomass est de cartographier la biomasse des forêts depuis l'espace.

La biomasse forestière, définie comme le poids de matière végétale sèche par unité de surface, est un élément clé du cycle du carbone. Elle contient 50% de carbone. L'essentiel de la biomasse aérienne se situe dans les forêts, et une majeure partie de ces dernières est sous les tropiques. La biomasse forestière est mal connue, et donc une source majeure d'incertitude dans l'estimation de flux de carbone.

Pourquoi mesurer la biomasse à l'échelle du globe ?

L'augmentation des gaz à effet de serre contribue au réchauffement du climat. Cependant la biosphère agit comme un puits, c'est à dire qu'elle absorbe le CO₂ de l'atmosphère et ralentit le réchauffement. La distribution spatiale et l'ampleur même de ce puits, sont toutefois inconnues. Pour comprendre, atténuer et s'adapter au changement climatique, il faut réduire les incertitudes dans la connaissance du cycle global du carbone.

Les enjeux sont donc de :

• réduire les incertitudes sur les estimations de stocks et des flux de carbone terrestre,
• définir une référence objective dans l'application des traités internationaux de lutte contre la déforestation (REDD+),
• contraindre les modèles numériques de surface et du climat,
• améliorer le suivi et la gestion des ressources de la planète.

Déroulé du projet

La composante spatiale comprend un seul satellite emportant un radar à Synthèse d'Ouverture (SAR – Synthetic Aperture Radar) en bande P (435 MHz) fonctionnant sur une orbite figée quasi-polaire héliosynchrone quasi-circulaire à une altitude entre 637 et 666 km, en fonction des différentes phases de la mission. L'orbite est conçue pour permettre des acquisitions tomographiques et interférométriques avec des passages répétés tout au long de la mission et pour minimiser l'impact des perturbations ionosphériques.

Le lanceur qui a mis le satellite Biomass sur son orbite est un lanceur Vega-C. Le vol VV26 a eu lieu le 29 avril 2025, et a permis de positionner Biomass sur son orbite nominale.

La mission est conçue pour exploiter des acquisitions faites à l'aube et au crépuscule, c'est-à-dire à 6h00/18h00 en temps local (à l'équateur), pour minimiser l'influence défavorable de l'ionosphère sur le signal radar. Les données du SAR seront reçues par la station sol de Kiruna via un lien en bande X. Les données auxiliaires sont nécessaires pour quantifier les caractéristiques du chemin de propagation du signal radar et sont utilisées dans le système final d'étalonnage et le traitement des données du SAR.

Le satellite Biomass est conçu pour une durée de vie de 5 ans après la phase de validation en orbite. Durant sa mission, Biomass fonctionnera en deux phases successives :

• Une phase tomographique (Tomo-SAR) d’une durée de 18 mois. Durant cette période, chaque point du globe sera imagé 7 fois, avec un espace de 3 jours entre chaque image radar. La couverture globale de la Terre sera effective après 18 mois de mesure. Cette phase tomographique permettra d’avoir une vision 3D de la répartition de la biomasse.
• Une phase Interférométrique (Pol-In-SAR) où le satellite imagera la Terre en 7 mois, avec pour chaque point du globe, 3 images espacées de 3 jours. Cette phase, moins riche que les acquisitions tomographiques, permettra de suivre les évolutions dans le temps de la biomasse.

Organisation

Plusieurs centres de recherche et d’industries en Europe ont contribué à la conception et au développement de la mission au côté de l'ESA :

• en France, le CESBIO et le laboratoire Évolution et Diversité Biologique à Toulouse ;
• au Royaume-Uni, les Universités de Sheffield et d'Edinburgh ;
• en Allemagne, le Deutschen zentrums für luft- und raumfahrt ;
• en Italie, le Politecnico di Milano ;
• en Suède, le Totalförsvarets forskningsinstitut (FOI, Swedish defence research zgency) ;
• au Danemark, la Technical university of Denmark ;
• aux USA, le California institute of technology et la University of Virginia.

En France, de nombreuses équipes ont reçu un fort soutien du CNES dans le cadre du programme TOSCA (Terre, océanographie, surface continentale et atmosphère) pour contribuer au projet. Outre le Centre d'études spatiales de la biosphère CESBIO (CNRS / Université Toulouse/ IRD / CNES / INRAE), les laboratoires qui ont été impliqués dans ce projet sont les suivants :

• Évolution et diversité biologique (EDB, CNRS / Université de Toulouse/ École nationale de formation agronomique)
• ONERA (Toulouse, Salon de Provence et Palaiseau)
• Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE/IPSL, CNRS / CEA / UVSQ)
• Université de Bordeaux 1, Observatoire aquitain des sciences de l'Univers
• Institut d'électronique et de télécommunications de Rennes (IETR, Université de Rennes 1 / CNRS / INSA Rennes / Supelec / Université de Nantes)
• Botanique et bioinformatique de l'architecture des plantes (AMAP, CIRAD / IRD / CNRS / INRA / Université Montpellier 2)
• Électronique, systèmes de communication et microsystèmes (ESYCOM, Université Marne-la-Vallée)
• Territoires, environnement, télédétection et information spatiale (TETIS, IRSTEA / CIRAD / Agroparistech)
• ESPACE-DEV (IRD, Université Montpellier 2 / Université des Antilles et de la Guyane / Université de la Réunion)
• ECOFOG (Ecologie des Forêts de Guyane)
• Institut Fresnel Marseille (Aix Marseille / CNRS / École centrale Marseille)
• Écologie fonctionnelle et physique de l'environnement (EPHYSE, INRA)

Liens externes

Pour aller plus loin, voici des liens vers des sites externes que vous pouvez consulter :

• Site de l’Agence Spatiale Italienne (ASI)
• Site de la Direction Générale de l’Armement (DGA)

Le satellite Athena-Fidus

Un satellite innovant en bande Ka

Le développement de la composante spatiale du projet Athena-Fidus, confié au CNES et à l'ASI, a été effectué par un consortium industriel composé de Thales Alenia Space et de Telespazio.

Le projet Athena-Fidus comprend :

• Un satellite de 3 080 kg et 5 kW,
• Un segment sol de contrôle satellite composé, d'une part, de deux stations de 9,3 mètres en bande Ka installées sur les sites militaires de Favières et France Sud et, d'autre part, de centres de contrôle situés sur les sites de Maisons-Laffitte et Favières,
• Un service de lancement confié à Arianespace et basé sur un lancement double Ariane 5 ECA et effectué en février 2014,
• Une mise à poste et une recette en vol réalisées depuis les sites industriels de Cannes (Thales Alenia Space) et Fucino (Telespazio).
• Le satellite utilise des technologies en bande Ka militaire et civile duales, développées par les agences spatiales pour des applications commerciales ou gouvernementales. Le bénéfice pour la mission militaire est important du fait de la proximité des bandes de fréquence (Ka commerciale de 19,7 à 20,2 GHz espace vers Terre et de 29,5 à 30 GHz Terre vers espace, et Ka militaire de 20,2 à 21,2 GHz espace vers Terre et 30 à 31 GHz Terre vers espace), ce qui permet de réutiliser quasiment directement les développements réalisés par les agences spatiales.

Constitution du satellite

Le satellite Athena-Fidus est constitué de deux charges utiles française en bande Ka et italienne en bande Ka et EHF. Ce satellite de 3 080 kg au lancement est basé sur une plateforme Spacebus 4 000 B2 très compacte de Thales Alenia Space ayant déjà volé à trois reprises.

Les charges utiles française et italienne offrent 23 répéteurs large bande en bande Ka et EHF et 12 couvertures différentes : des couvertures métropolitaines nationales, des couvertures mobiles (sous la forme d'un module d'antenne innovant, offrant de remarquables performances radiofréquence dans un encombrement réduit), une couverture globale.

Construit pour une durée de vie de 15 ans en orbite géostationnaire, la plateforme comporte des panneaux solaires en AsGa, des batteries Li Ion, et utilise une propulsion chimique classique.

Lancement du satellite

Athena-Fidus a été lancé le 6 février 2014 depuis la Guyane par Ariane 5 ECA en lancement double. Le co-passager est un satellite de l'opérateur ABS (Asia Broadcast Satellite, Hong Kong) de 6 300 kg, construit par Space System Loral. Le satellite a été transporté de Cannes à Kourou par un avion-cargo Antonov le 9 décembre 2013.

Après 32 minutes de lancement puis séparation du lanceur, le satellite a été injecté sur son orbite de transfert géostationnaire.

Les premières opérations de mise à poste et de recette en vol du satellite ont été assurées par Thales Alenia Space, depuis le site de Cannes, et Telespazio, depuis le site de Fucino.

La mise à poste a duré 11 jours, comprenant 3 tirs du moteur d'apogée de 400 N et permettant de positionner le satellite sur son orbite géostationnaire opérationnelle.

La recette en vol a permis ensuite de vérifier l'intégrité de la plateforme et des charges utiles française et italienne. Elle était constituée essentiellement de mesures de performances en bande Ka et EHF réalisés pour la mission France depuis la station de France Sud (site militaire de la Défense nationale), pour la mission Italie depuis la station de Fucino ou Vigna Di Valle. La recette en vol a duré environ 3 semaines. Le CNES a assuré la mise à disposition des stations du réseau bande S pendant cette phase.

Le contrôle est ensuite passé aux équipes de maintien à poste pilotées par la Défense nationale (Direction Interarmées des Réseaux d'Infrastructure et des Systèmes d'Information de la défense EMA/DIRISI et Direction Générale de l'Armement DGA).

Contexte

Depuis 1984, les militaires français utilisent les satellites géostationnaires du programme Syracuse pour communiquer. Les charges utiles militaires installées initialement sur les satellites de télécommunications Télécom 2 de France Telecom sont désormais sur des satellites dédiés (Syracuse 3A et 3B) de l'état-major des armées.

Avec Syracuse 3, le système est sécurisé, résistant au brouillage et protégé contre la guerre électronique. La France assure ainsi ses communications militaires, de l'hexagone jusqu'aux forces déployées à l'extérieur du pays. Commandements et renseignements sont véhiculés à longue distance par Intranet, téléphone, fax, rapidement et en toute confidentialité.

Des besoins complémentaires sont rapidement apparus avec l'évolution des concepts d'opération. Ainsi, ils nécessitent une plus grande capacité de transmission à haut débit, sans pour autant exiger une résistance au brouillage à toute épreuve (communication non stratégique). Se joignent à cette requête les services de la Sécurité Civile, dont les besoins en communications à haut débit par satellite se font de plus en plus précis (pompiers, sécurité, etc.)

Le programme Athena-Fidus (Access on theatres for European allied forces nations - French Italian dual use satellite) répond à ces attentes, en offrant des services complémentaires par rapport à la flotte actuelle des satellites militaires nationaux.

Grâce à Athena-Fidus, la défense française dispose depuis début 2014 - pour une notification intervenue le 9 février 2010 - d'une capacité en bande Ka militaire. Ce saut technologique offre une couverture globale (pour la mise en œuvre des drones notamment lors des phases de transit), une couverture hexagonale incluant les approches maritimes, ainsi que cinq "spots" mobiles de 1750 km de diamètre, afin de couvrir au plus, cinq zones géographiques selon les besoins opérationnels.

En complément du satellite, la défense nationale acquiert un segment sol composé d'environ 660 stations terrestres compatibles d'Athena-Fidus. L'emploi de ce segment sol vise principalement à assurer la résilience du cœur stratégique du projet Descartes (programme successeur de Socrate - ces deux programmes visant à moderniser et sécuriser les réseaux de télécommunications du ministère des Armées, en particulier pour les communications stratégiques et opérationnelles). Ce projet doit permettre l'établissement de raccordements entre les abonnés des états-majors déployés sur les théâtres extérieurs et desservir des sites isolés (sémaphores, détachements de liaison en opération, etc.).

Déroulé du projet

Le lancement d'un satellite géostationnaire à grande capacité de transmission a eu lieu le 6 février 2014. Ce lancement a été effectué par Ariane 5 depuis le port spatial européen de Kourou.

Athena-Fidus utilise principalement la bande de fréquence Ka, ainsi que les standards de télécommunications civils les plus performants. Économiques, les terminaux utilisateurs sont dérivés de produits commerciaux. L'infrastructure sert aux armées française et italienne, ainsi qu'aux services de la Sécurité Civile des deux pays partenaires.

Le satellite et les charges utiles sont spécifiés pour une durée de vie prévisionnelle de 15 ans.

Les premières stations du segment sol ont été déployées dès  2014, pour être en phase avec la mise en service opérationnel du satellite.

Organisation

Une coopération inédite pour les satellites de télécommunication

Athena-Fidus (tout comme le projet militaire Sicral 2) est le fruit de la première coopération européenne en matière de satellites de télécommunications gouvernementaux. Cette coopération franco-italienne regroupe les acteurs de la Défense des deux pays (état-major des armées et Direction Générale de l'Armement pour la France, ainsi que le ministère de la Défense italien) et les agences spatiales française et italienne (le Centre National d'Études Spatiales et l'Agence Spatiale Italienne).

Le caractère équilibré de cette coopération transparaît dans l'accord du 16 décembre 2009 pour Athena-Fidus, signé entre les présidents du CNES et de l'Agence Spatiale Italienne (ASI), ainsi que dans l'arrangement de coopération conclu le 12 avril 2007 pour Sicral 2 entre les ministres de la Défense français et italien.

Cet équilibre s'incarne dans les contrats et la conduite des programmes. D'un point de vue opérationnel, chaque pays contrôle un satellite : la France contrôle Athena-Fidus et l'Italie Sicral 2. Financièrement, les deux États participent au programme de façon sensiblement équivalente. Enfin, au plan industriel, Athena-Fidus, qui a fait l'objet d'une mise en concurrence, a été fabriqué par Thalès Alenia Space France et Italie, ainsi que Telespazio, tout comme le satellite Sicral 2.

Cette coopération inédite rassemble deux états européens dans le domaine des télécommunications spatiales, un secteur sensible en termes de souveraineté. Aussi, afin de réduire les risques en matière de sécurité des systèmes d'information et d'homologation, une architecture système simple a été retenue : construire une plateforme commune, le satellite, sur laquelle sont installées deux charges utiles, une française et une italienne. 

Un développement piloté par le CNES

L'équipe CNES s'est progressivement renforcée au cours des différentes phases du projet pour atteindre l'équivalent de 10 temps pleins en phase de développement. Les principaux responsables CNES ont d'abord défini puis piloté le développement industriel. Pour ce faire, il a été fait appel à de nombreux experts dans les différents domaines de compétence du Centre spatial de Toulouse (qualité composants et matériau, système et radiofréquence, chaînes fonctionnelles et équipements satellite, opérations, mécanique spatiale, sécurité, interfaces bord/sol, segment sol, stations sol, etc.). Ces équipes ont travaillé en collaboration avec les différents partenaires étatiques (Direction Générale de l'Armement, Agence Spatiale Italienne) ou industriels (Thales Alenia Space, Telespazio).

Le lancement d’Ariane 5 s’effectuait en Guyane à Kourou, au Centre Spatial Guyanais (CSG) du CNES. Pour traverser l’Atlantique, les éléments d’Ariane 5 fabriqués à travers toute l’Europe étaient réunis aux ports du Havre, de Rotterdam et de Brême. Ils étaient ensuite embarqués en containers à bord de deux bateaux, le MN Toucan et le MN Colibri. Arrivés en Guyane au port de Pariacabo, des camions acheminaient les parties vers le CSG en convoi exceptionnel. Pour des raisons de sécurité, les activités d’Ariane 5 étaient réparties entre différentes infrastructures sur plus de 2 000 hectares (21 km²) sur les 69 000 hectares du CSG. Voici les bâtiments importants par lesquels passaient les éléments d’Ariane 5 avant le lancement.

Préparation des propulseurs d’appoint

Assemblage des segments des boosters et chargement de leur propergol solide : 

• Usine de Propergol de Guyane (UPG, visite virtuelle) : sur une étendue de 300 hectares, 40 bâtiments se répartissaient la fabrication et le chargement en propergol solide des segments centraux S2 et arrières S3 des Étages d'Accélération à Propulsion solide (le segment avant S1 était préalablement rempli en Italie).
• Bâtiment d’Intégration des Propulseurs (BIP, visite virtuelle) : les trois segments des propulseurs d’appoint étaient assemblés et équipés de leur système de pilotage, des systèmes électriques et pyrotechniques, et du système d’attache leur permettant de maintenir le corps central d’Ariane 5.
• Bâtiment de Stockage des Etages (BSE, visite virtuelle) : ce bâtiment servait à stocker en toute sécurité jusqu’à 4 Etages d’Accélération à Propulsion solide, chacun rempli de 240 tonnes de propergol solide. Il permettait d’avoir une avance sur la production, et de fonctionner à flux tendu pour ne pas interférer sur le calendrier des lancements.

Charge utile

Préparation des satellites et chargement de leur carburant. Ensembles de préparation des charges utiles (EPCU, visite virtuelle) : les satellites étaient préparés pour leur intégration sous la coiffe, et chargés en carburant. Le bâtiment 5S comprenait 3 ailes distinctes, reliées par des corridors de transfert entre les salles de préparation et de remplissage :

• S5A : opérations de remplissage des petits satellites (4 tonnes de capacité).
• S5B : peut accueillir des satellites à la fois en cours d’intégration ou de remplissage (10 tonnes de capacité).
• S5C : 700 m2 de salles blanches pour la préparation des plusieurs satellites en même temps, dans les standards de qualité et de sécurité.

Campagne de lancement

Intégration, vérification et transport du lanceur (environ 30 jours ouvrés) :

• Bâtiment d’Intégration Lanceur (BIL,  visite virtuelle) : les différentes parties d’Ariane 5 en provenance d’Europe étaient assemblées à la verticale dans ce bâtiment de 58m de haut : l’étage principal cryotechnique, la case à équipements, et l’étage supérieur. Y étaient ajoutés les deux étages d’accélération à propulsion solide en provenance du bâtiment de stockage des étages BSE. Le lanceur était ainsi monté sur une table de lancement de 25 mètres par 20 et un mât ombilical de 58 mètres de haut, qui permettaient de le soutenir et de le transporter sur des rails par un camion. L’opération durait environ 2 semaines, après quoi Ariane 5 était tractée à 1,3 km de là au bâtiment d’assemblage final.
• Bâtiment d’Assemblage Final (BAF, visite virtuelle) : c’est dans ce bâtiment climatisé de 90 mètres de haut qu’avait lieu l’intégration de la charge utile. La coiffe contenant les satellites était posée au sommet du lanceur, qui après environ une semaine de préparations et vérifications était prêt pour rejoindre son pas de tir. Le remplissage de l'hélium avait lieu 22 heures avant le lancement. Mais le remplissage des ergols cryogéniques avait lieu au dernier moment au pas de tir, en raison de leur température qui doit être maintenue à -183°C pour le dioxygène liquide, et -253°C pour l’hydrogène liquide.
• Ensemble de Lancement Ariane 3 (ELA-3, visite virtuelle) : 8 heures avant le décollage, le lanceur était amené du bâtiment d’assemblage final à la zone de lancement 3 (ZL3) : l’ensemble table/lanceur pesait environ 1 800 tonnes et roulait à 4 km/h jusqu’à l’ensemble de lancement. Le pas de tir ELA-3 était constitué d’une tour métallique dite « tour Cazes » jouant le rôle de paravent. Le remplissage des ergols liquides (oxygène et hydrogène) commençait par l’étage central EPC, et se poursuivait avec l’étage supérieur cryotechnique ESC. Les deux duraient 5 heures au total. À distance se trouvait un château d’eau de 80 mètres de haut et 1 500 m³. Au moment du décollage, 30 m³ d’eau par seconde étaient déversés pour protéger la table de lancement du choc thermique et sonore. Il permettait également d’alourdir les gaz et de refroidir les trois déflecteurs de jets (un pour l’étage principal et 2 pour les EAP) qui canalisaient les gaz et les flammes pour les évacuer à distance.

Lancement

Suivi de la mission :

• centre de lancement n°3 (CDL3, visite virtuelle) : c’est ici qu’Arianespace assurait le suivi de la campagne de lancement, de l’assemblage au décollage. Deux salles de contrôle permettaient de mener simultanément 2 campagnes de lancement d’Ariane 5 : la salle 2 assurait les opérations au Bâtiment d’Intégration Lanceur BIL, puis la salle 1 prenait le relais jusqu’à la zone de lancement 3. Le CDL3 était situé à 2,5 km du pas de tir ELA-3.
• centre technique, avec notamment le bâtiment Jupiter 2 (visite virtuelle) : depuis la salle Jupiter, le centre de contrôle recevait toutes les données sur le fonctionnement d’Ariane 5, sa vitesse et sa trajectoire.
• stations de localisation et de télémesure : après le lancement, les stations dites « en aval » prenaient le relais au-dessus de l’Atlantique et de l’Afrique pour transmettre au CSG les informations envoyées par Ariane 5. La station Galliot de Kourou (visite virtuelle), sur la corne sud de la Montagne des Pères était la première sur sa trajectoire, aussi bien vers l’est que vers le nord.

Documents

Ariane 5 en chiffres (PDF)

Liens externes

Pour aller plus loin, voici des liens vers des sites externes que vous pouvez consulter :

• Centre Spatial Guyanais
• Arianespace
• ArianeGroup
• Agence Spatiale Européenne

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

Étage composite inférieur

L’étage inférieur comportait :

• deux Étages d’Accélération à Propulsion solide (EAP), aussi appelés boosters ou propulseurs d’appoint. Chacun mesurait 31,6 mètres de haut et 3 mètres de diamètre, pour 37 tonnes à vide, plus 240 tonnes de propergol solide. Ils délivraient 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 séparaient 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 pesait 12,5 tonnes à vide et était rempli de 174 tonnes : 149 tonnes d’oxygène liquide au-dessus, et 25 tonnes d’hydrogène liquide en dessous. Il fonctionnait pendant 9 minutes, jusqu’à sa séparation de l’étage supérieur vers 145 km d’altitude. Le moteur Vulcain qui l’équipait avait été conçu par Snecma Moteurs, et pesait 1 650 kg, tout en étant 20 fois plus puissant que le moteur qui équipait Ariane 4. Le moteur Vulcain 2 était une version améliorée de Vulcain, conçue pour Ariane 5 ECA. Le gain de performance ainsi obtenu était de 20 % supplémentaires, pour 1 390 kN (139 tonnes) de poussée dans le vide.

Étage composite supérieur

Le composite supérieur se séparait 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 comportait le seul étage à ne pas être allumé lors du décollage, et qui dépendait de la version du lanceur.

Case à équipements : elle contenait l’ordinateur de bord, le cerveau qui assurait le pilotage automatique d’Ariane 5. Elle lui permettait de garder en mémoire toutes les instructions nécessaires au vol : elle contrôlait et adaptait la position du lanceur, commandait l'extinction des moteurs, la séparation des étages, etc. Pour cela, la case à équipements contenait les instruments de télémesure qui surveillaient plus de 1 500 paramètres, y compris les antennes et émetteurs qui servaient à recevoir et émettre vers les stations radio au sol. Au niveau structurel, elle servait 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, était 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 utilisait l’hydrogène et de l’oxygène liquides. Il fonctionnait 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 étaient installés au sommet d’Ariane 5, plusieurs structures porteuses étaient 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 ensuite employée en était une version allégée appelée SYLDA (SYstème de Lancement Double Ariane) : un satellite était posé dessus, l’autre installé à l’intérieur, et une coiffe longue la recouvrait complètement jusqu’à la case à équipements. Ses dimensions étaient 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 contenait, le SYLDA était entouré par un cordeau de découpe pyrotechnique, et de ressorts qui la poussaient de façon parfaitement parallèle à la trajectoire.
• dans certains cas, la plateforme ASAP (Ariane Structure for Auxiliary Payloads) pouvaient 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 était constituée de 2 demi-coquilles. Son rôle était à la fois protecteur pour la charge utile, et aérodynamique pour le lanceur. Ses dimensions étaient 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 était un composite en « sandwich nida », avec une âme en nid d’abeille d’aluminium recouverte de deux peaux de carbone.

L’utilisation de l’extension ACY (Adaptateur CYlindrique) permettait d’obtenir des configurations offrant des volumes plus importants pour les charges utiles (maximum +1,5 mètre).
Après 3 minutes de vol et à environ 120 km d’altitude, l’atmosphère est beaucoup moins dense et permettait de se séparer de la coiffe, dès que possible pour alléger l’étage supérieur de plus de 2 tonnes : la coiffe était séparée en deux par un double système pyrotechnique pour libérer les deux demi-coques et les éloigner de la trajectoire du lanceur.

* Chiffres au 1er octobre 2023
1 - GTO : Geostationary Transfert Orbit, orbite de transfert géostationnaire
2 - EPS : Etage à Propergols Stockables
3 - EAP : Etages d'Accélération à Poudre
 

Pour aller plus loin

Pour une présentation visuelle des caractéristiques d’Ariane 5, consultez le PDF « Ariane 5 en chiffres » téléchargeable depuis la page Ressources.

Vous voulez savoir comment fonctionne une fusée ? Consultez notre dossier :