Alors que Space X impressionne avec ses fusées qui reviennent sur Terre à la verticale, l’Europe prépare, avec Ariane 6, une réponse modérée surtout basée sur la réduction de ses coûts de fabrication. Derrière le show, deux logiques industrielles s’affrontent à distance, de quoi stimuler les ingénieurs et les politiques.
En janvier 2006, un inconnu se lance à la manière d’un stand-up lors d’un congrès spatial international : « Je m’appelle Elon Musk. Je suis le fondateur de SpaceX et dans cinq ans vous êtes tous morts. » Douze ans après, on se rend compte de la présomption de l’américain. Mais sans avoir tué ses concurrents, il a bouleversé le secteur spatial longtemps sceptique sur ses chances de réussir.
Ce touche-à-tout de l’industrie a été jugé fou, puis trop sûr de lui. Désormais, il est respecté. Il tire une à deux fusées Falcon par mois sans échec majeur depuis 2 ans, tout en faisant réatterrir leur premier étage. La démonstration est imparable. Il trouve désormais des clients privés à embarquer. Les Européens, habitués à rayonner sans véritable concurrence sur le marché commercial du lancement de satellites, commencent à se raidir. L’éclat américain ne règle cependant pas d’un trait le futur. L’industrie se demande encore si l’option de la réutilisation des éléments de la fusée est la martingale. Mais, concurrence oblige, tout le monde l’envisage désormais avec un seul objectif : réduire les coûts d’accès à l’espace.

Une histoire de marché

« Il n’est pas avéré que le réutilisable soit le Graal dans le contexte et le volume de missions européennes plus réduit qu’aux États-Unis. Mais la question est légitime et nous y travaillons », assume Stéphane Israël, le PDG d’Arianespace. Le marché des lancements de satellites se répartit en effet entre les vols dits “commerciaux”, emportant principalement des satellites de télécommunications, et les vols institutionnels qui placent en orbite des satellites militaires ou scientifiques. Or, cette ventilation entre public et privé n’est pas la même partout. Aux États-Unis, on compte 60 % de lancements institutionnels contre 40 % de commerciaux. En Europe, on ne compte que 30 % de commandes institutionnelles contre 70 % du secteur privé. « La dépendance d’Ariane au secteur commercial est beaucoup plus forte », remarque Didier Faivre, directeur du Centre spatial guyanais (CSG).
« Notre compétiteur présente deux différences majeures avec nous, analyse Stéphane Israël : un marché institutionnel américain prolifique avec des dizaines de missions par an, alors qu’en Europe, Ariane 6 pourra compter en moyenne sur cinq missions par an. En outre, notre compétiteur a le projet de déployer sa propre constellation. Il a commencé par deux satellites précurseurs à l’occasion du lancement d’un satellite espagnol et il aura besoin d’une énorme capacité de lancement, puisque l’on parle de 4 000 satellites. Dans ce contexte, la réutilisation fait sens. Dans le contexte européen, cela dépendra du nombre de lancements que l’on vise et que l’on peut effectivement atteindre. Il faut préciser le marché que nous visons d’ici la fin de la décennie et en déduire en conséquence les technologies les plus à même de nous permettre une nouvelle étape de réduction des coûts dans les évolutions d’Ariane 6. »
Avec une pointe d’envie, l’Europe reste encore sceptique sur le réutilisable au regard de ses besoins. Mais, surtout, de son coût réel. « Le pari d’Elon Musk est un pari technique réussi, le pari économique, rien n’indique qu’il n’est pas réussi, mais c’est un peu tôt pour le dire », rappelle Didier Faivre. « Les clients [des fusées] sont intéressés par trois choses : la fiabilité, la disponibilité et le coût », poursuit le patron du CSG. Space X répond aux trois attentes. Le lanceur décolle régulièrement, assurant du “stock” de place. Son prix, fer de lance de sa politique commerciale, est adapté à son marketing : moitié moins qu’un vol sur Ariane, dit-on. Si sa fiabilité n’a rien à voir, Falcon X enchaîne les succès de mise sur orbite.
De fait, assure Jean-Marc Astorg, directeur des lanceurs au Cnes, « on ne lutte pas forcément à armes égales avec Space X, fortement subventionné, avec des lancements à 50 millions de dollars en lancement commercial, mais plutôt 120 à 130 millions en lancement institutionnel. Nous on pratique les mêmes prix pour les deux. »

Le financement d’un lanceur

L’industrie de la conception et de l’exploitation d’un lanceur bon marché est liée à plusieurs facteurs qui fonctionnent ensemble. Réutiliser une fusée, c’est aussi en fabriquer moins donc réaliser de moindres économies d’échelle. Il n’est donc pas toujours évident qu’un lanceur réutilisable coûte moins cher qu’un lanceur dit « consommable ». D’autant plus que, pour réatterrir, le premier étage a besoin de beaucoup d’énergie. Ce qui peut conduire à réduire sa capacité d’emport de 30 à 50 %. Il faut donc un carnet de commandes important pour atteindre cet équilibre (supérieur à 9 fusées par an estiment les Européens).
Pour cela, les États doivent confier leurs satellites aux compagnies nationales. Ce que font les Américains, avec des lois contraignantes (Buy american act), mais que ne font pas les Européens. C’est un socle de clients qui n’est pas captif, mais captable, loin de l’approche patriotique américaine. Même si les États de l’Union européenne respectent ce principe, quelques infidélités existent et pèsent. « Nos modèles sont opposés, résume Didier Faivre : L’Europe investit lourdement et paye quasiment le prix commercial, les Américains laissent les privés investir et payent les services un peu plus chers. » Voir nettement plus cher. Space X a ainsi reçu autour de 9 milliards de dollars d’investissement quand le budget d’Ariane 6, ensemble de lancement compris est plutôt de 6 milliards.
L’accès à l’espace est, cependant, sur un plan stratégique, le garant d’une puissance qui n’a pas forcément de prix. Le volet commercial des lanceurs sert simplement à continuer d’amortir des coûts industriels lourds. Notamment pour les Européens dont les débats interminables sur les coûts de développement sont peu compatibles avec l’accélération imposée par les Américains.
Mais soutenir son industrie spatiale fait partie d’une stratégie globale. En annonçant la production d’un lanceur de 140 tonnes, les Chinois imposent un bras de fer à la communauté spatiale, mais se garantissent surtout une avance stratégique.

Retour vers le futur

Space X n’est cependant pas arrivé par hasard. À la fin des années 80, le monde s’émerveille devant la navette spatiale américaine, préfiguration du futur. On l’oublie, mais ce projet spatial misait déjà sur la réutilisation. Or, et pas seulement à cause de l’accident de Columbia en 2003, le programme s’est arrêté sur un constat : « un échec économique de la navette qui devait coûter 30 millions de dollars par lancement qui devait avoir lieu chaque semaine, et qui au final n’a donné lieu qu’à 6 lancements par an à 1 milliard de dollars le lancement », explique Jean-Marc Astorg.
Les États-Unis se retrouvent sans lanceur commercial. Les Européens en profitent et conquièrent près de 50 % du marché commercial mondial, uniquement challengé par les fusées de l’ex-bloc soviétique. « On a eu une chance historique », se souvient un cadre du spatial. Une occasion que l’Europe ne manque pas pour devenir un mastodonte et développer Ariane 5 sans trop se soucier de son coût.
L’élection de Barack Obama en 2008, qui n’a pas été élu sur un programme spatial, mais sur un programme social, se révélera cependant une opportunité. Car si le jeune président ne déteste pas le secteur, il abandonne en 2010 le gigantesque programme Constellation de retour sur la Lune et de vol sur mars, qui comporte surtout le développement de deux lanceurs. Les élus du Congrès représentant les États américains clefs du secteur spatial toussent. L’État fédéral lance une sorte de délégation de service public, pilotée par la Nasa, pour l’émergence d’un nouveau lanceur, dans les mains du secteur privé, mais fortement financé, et pour lequel on va abaisser toutes les contraintes normatives et légales. Le développement de la fusée Falcon se fait à vitesse grand V dans cette sorte d’incubateur administratif, avec les méthodes des start-ups de la Silicon Valley : tout le développement du lanceur est fait en interne, dans une seule entité, une unité de lieu… De quoi accélérer sa courbe d’apprentissage financée par l’État.
« Souvent on dit que le réutilisable c’est génial, car c’est spectaculaire, explique Xavier Pasco, directeur de la Fondation pour la recherche stratégique. Revoir les boosters revenir sur Terre. Ça crée une nouvelle dramaturgie. D’autant que, le cliché est là : Elon Musk est jeune, vient d’ailleurs, est disruptif. Mais il est surtout arrivé à un moment où il a rempli un vide, en répondant à des attentes hétérogènes, un peu par chance et par habileté ».

La réponse tardive et prudente de l’Europe

« On peut reprocher à l’Europe de ne pas s’être réveillée vite, on a quand même tiré 240 Arianes pendant ce temps-là », rappelle le patron du CSG à Kourou. En 2017, l’américain gagne cependant la partie. Pour la première fois, Arianespace a opéré moins de tirs que la fusée Falcon : 11 tirs (6 Ariane 5, 2 Soyouz et 3 petites Vega) contre 18 Falcon. Mieux, la firme de Musk a récupéré quatorze étages de sa fusée et en a réutilisé sept, démontrant ainsi sa maîtrise du toss back (récupérabilité). Une nouvelle ère.
Pour Xavier Pasco, les Américains font désormais du space control industriel avec Space X, « une arme spatiale en fait », qui leur assure une capacité à « animer le débat ». Preuve en est l’empressement de certains politiques européens à exiger un virage technologique pour passer au réutilisable. Car en matière industrielle, comme en matière stratégique, les acteurs se marquent à la culotte.
« Bien évidemment, le succès des lanceurs partiellement réutilisable nous a amené à revoir notre stratégie et notre vision du réutilisable », reconnaît Jean-Marc Astorg. « On a un concurrence extrêmement sévère aujourd’hui. Il y a une volonté politique américaine de revenir sur l’avance des Européens. Il y a partout dans le monde, des lanceurs parce qu’on imagine que le marché du nombre de satellites à lancer va se multiplier par 5 ou 10. Le monde spatial bouillonne, cela donne des idées de développement de lanceurs. » Mais pour lui, le problème n’est pas tant le marché de long terme que de moyen terme. Pour ce dernier, il faut proposer « un lanceur fiable, économique. » Pas forcément réutilisable d’ailleurs. Dans le monde, il y a plus de lanceurs en développement en version consommable. L’expert le reconnaît, il faut indéniablement réaliser des économies d’échelle.
Car la question apportée par Elon Musk est avant tout économique, plus que technologique. Le prix proposé pour envoyer un satellite dans l’espace est divisé par deux, dit-il. Ce qui pourrait stimuler le marché mondial. Le retard de l’Europe aujourd’hui, c’est son incapacité à trancher, à plusieurs et rapidement, hier. « Ariane 6 a été proposée par la France dès 2009, rappelle Jean-Marc Astorg. On a vu venir Space X, qui avait un bon lanceur consommable (Falcon9). On a proposé Ariane 6, beaucoup moins chère, pour faire face à la concurrence. Mais la prise de décision a seulement eu lieu en 2014. C’est toutefois notre première réponse face à la concurrence. »
Ce sera un lanceur consommable, qui ressemblera beaucoup à Ariane 5, mais avec une réduction de coûts qui doit atteindre 40 % en 2020. Une première ambition technologique « limitée » reconnaît le Cnes, mais « l’ambition d’organisation est très haute ». En clair, en revoyant les chaînes de fabrication, l’organisation de l’entreprise (la coentreprise ArianeGroup a été créée pour cela), les Européens espèrent un lanceur fiable et compétitif dès 2020, en deux versions, et surtout adapté au marché actuel. Car quand on construit un lanceur, on doit savoir pourquoi. « Au-delà des satellites géostationnaires traditionnels, nous verrons des projets de satellites vers les orbites basses et moyennes, au service de la connectivité ou de l’observation de la Terre, détaille Stéphane Israël. Ce qu’il faut, ce sont des lanceurs légers, moyens et lourds, capables d’assurer l’ensemble de ces profils de mission très différents ». Ce qu’Arianespace propose (Ariane 5, Vega et Soyouz) et continuera de proposer avec deux versions d’Ariane 6 et un nouveau Vega C. « Concernant Ariane 6, nous sommes sur le trait. Nous préparons un premier lancement à partir de 2020. Les essais moteurs se passent bien. Le moteur Vulcain 2.1 du premier étage a été testé à plusieurs reprises avec succès. Le premier tir à feu du P120 est fixé en juillet, tout comme la revue critique de définition du lanceur. Et nous avons déjà anticipé la production des premiers lanceurs ».
Sur le plan technologique, les Européens n’ont pas délaissé le réutilisable même si pour le moment, la guerre des coûts se joue sur la fabrication de la future fusée. « La réutilisation pour nous n’est qu’une solution parmi d’autres pour réduire les coûts, l’impression 3D pourrait révolutionner aussi l’affaire », assure Jean-Marc Astorg. Pour le directeur des lanceurs du Cnes, « on doit travailler sur la réutilisation, mais la priorité reste la propulsion ». Des moteurs plus performants, moins chers, plus adaptables. C’est le cas du programme Prométheus, qui doit fournir à terme un moteur « avec un nouveau couple d’ergol, Oxygène liquide et Méthane », qui devrait sensiblement réduire les coûts de fabrication et d’exploitation.
Il est en cours de développement et les essais devraient avoir lieu en 2021 en Allemagne. Ce moteur équipera peut-être une nouvelle génération de lanceur (Ariane Next), qui disposerait de plusieurs moteurs (7) Prométhée, réutilisable selon les missions et qui pourrait aussi équiper des microlanceurs. « Une brique applicable à un certain nombre de véhicules », affirme Jean-Marc Astorg. Techniquement, ce moteur à poussée variable devrait permettre d’assurer la descente sur Terre du premier étage, en douceur. En parallèle, le programme Callisto de véhicule démonstrateur qui préfigure un étage réutilisable est en route. En 2020, ou 2021, ce démonstrateur sera testé depuis la Guyane, en réatterrissant à Kourou.
Les Européens maintiennent donc leur choix technologique du lanceur consommable en fonction de leurs besoins. Mais, assure Stéphane Israël, « Ariane 6 n’est que le début de l’histoire. Il y aura donc des évolutions continues d’Ariane 6 mais surtout, dès 2025, l’objectif d’une Ariane 6+ qui nous permettrait de franchir une étape technologique supplémentaire : avec un étage supérieur plus léger s’appuyant sur les composites ».

Un avant et un après

« Il y aura un avant et un après Musk, quoi qu’on en pense, conclut Xavier Pasco, spécialiste des questions spatiales. On ne peut plus faire un lanceur pour l’avenir sans tenir de ce qui s’est passé, notamment sur l’organisation de son entreprise. » Le constructeur américain a sans conteste défriché un nouveau pan de l’histoire des lanceurs. « Mais dans 10 ans, je pense que le marché se partagera en deux entre le consommable et le réutilisable. Le réutilisable ne s’impose pas comme la solution unique » croit savoir Jean-Marc Astorg. Le développement d’Ariane 6 suit donc avant tout une logique stratégique : il est fait pour lancer les satellites de l’Europe, pas pour impressionner la galerie sur un plan technologique, même si la réutilisation des lanceurs est devenue un objectif technologique.
Récemment, face à la commission de la Défense de l’Assemblée nationale, Alain Charmeau, le PDG d’ArianeGroup, a résumé le dilemme européen : « Ce qui nous fait vivre, c’est la volonté politique. L’accès à l’espace, l’autonomie de l’accès à l’espace. Bien sûr que nous pourrons faire du réutilisable, nous avons aussi toutes les compétences pour faire du vol habité. Vous avez une industrie capable de le faire. Nous avons les ressources, pour le faire. Ce qu’il faut c’est la volonté politique. » Et pour le moment, l’Europe se contente de son lanceur pour garantir son accès autonome à l’espace.

Texte de Jérôme Vallette
Photos et illustrations Cnes-Csg-Esa, SpaceX,
Bernard Gissinger, P-O Jay