mise à jour le 3
Décembre 2004
UN ANNIVERSAIRE
DÉCEMBRE 1979 - DÉCEMBRE 2004
25 ANS D'ARIANE, L'AVENTURE SPATIALE EUROPÉENNE
Par Jean Pierre
Martin
Photos : JPM et
ESA
HISTOIRE D'UN SUCCÈS
En voici
l'histoire résumée.
L'histoire
d'Ariane est intimement liée avec l'histoire du centre spatial guyanais (CSG)
de Kourou.
Dans les années
1960, devant les risques politiques en Algérie, il faut pouvoir remplacer le
site de lancement d'Hammaguir au Sahara par un autre site, c'est à ce moment
que le CNES pense à la Guyane. En effet la Guyane a un emplacement privilégié
près de l'Équateur , idéal pour le lancement de fusées. (on bénéficie de
l'effet de fronde dû à la rotation de la Terre : 500m/s gratuit en
supplément!).
Le centre est prêt
à la fin des années 1960, et on peut y effectuer un tir de fusée Diamant avec
succès.
C'est très
logiquement que ce site va être attribué à la nouvelle fusée européenne.
La première Ariane
(L01) fut lancée avec succès la veille de
Noël 1979.
Ce fut
l'aboutissement et le commencement d'une longue aventure.
Aboutissement car
cela effaçait les cicatrices de la fusée Europa qui avait été mal conçue, ou
plutôt conçue politiquement et non techniquement.
En effet Europa fusée
européenne des années 1960 était un "joint venture" on appellerait
cela comme ça maintenant, de plusieurs pays européens qui voulaient chacun une
part du gâteau indépendamment de ses propres possibilités techniques. La
coordination était mauvaise entre le 1er étage anglais, le 2ème
français et le 3ème allemand.
Ce fut bien sûr un
échec cuisant dans le désert australien. Il fallait tout reprendre à zéro.
La France ayant
des succès avec sa fusée Diamant proposa de créer une nouvelle structure et
d'en être le chef de file.
Ainsi naquit l'ESA (Agence Spatiale Européenne) vers les années
1973, dont les principales participations financières sont : France 60%;
Allemagne 20%; Belgique 5%. C'est le CNES (Centre National d'Études Spatiales)
qui est maître d'œuvre et qui doit s'occuper des opérations de lancement.
C'est notamment
l'Aérospatiale (ancêtre de EADS) des Mureaux qui déjà est responsable des
étages 1 et3 et de la coiffe, la SEPR (Vernon) se charge des moteurs et Matra
des équipements, MBB et Dornier en Allemagne s'occupe du 2ème étage.
Les moteurs des
étages 1 et 2 sont conventionnels, mais par contre le 3ème étage est
d'un type nouveau pour les européens : à base d'Hydrogène et d'Oxygène liquides
(on dit moteurs cryogéniques, les deux produits
devant être stockés à très basse température), seuls les américains possèdent
cette technologie qui permet des poussées énormes.
Les premiers
lanceurs sont expédiés des Mureaux vers Cayenne par bateau au cours de 1978, le
montage sur place peut commencer en 1979, on prépare la campagne de lancement.
Le premier lancement (L01 pas très original n'est ce pas?) est prévu pour
Juillet, mais un lancement n'est pas un long fleuve tranquille, problèmes,
explosions, etc..
Tir reporté au 15
Décembre 1979
Tout le monde
croise les doigts, on pense encore à feu la fusée Europa et ses déboires, mais
le compte à rebours se passe bien, 4,3,2,unité, allumage. Il y a bien allumage,
les moteurs grondent, on retient son souffle, mais la fusée ….ne décolle pas!
Une erreur d'un capteur
de pression a fait couper la séquence d'allumage au bout de 8 secondes.
Vidange des
réservoirs et il faut organiser une nouvelle tentative.
Bref le temps
passe, on aurait besoin d'un coup de pouce du Père Noël!
Elle est prévue la
veille de Noël. On n'a plus beaucoup de choix, il faut réussir ce lancement,
car ….il n'y a plus de H et O liquides en Guyane pour un autre essai!
Tout ceci aboutit
à cette attente interminable du 24 décembre 1979.
L'équipe de
lancement est à bout de nerfs, puis le cadeau du Père Noël arrive enfin, vers
18H la fusée Ariane première du nom s'élève dans le ciel, sans un seul
problème, les 3 étages fonctionnent parfaitement, le satellite est mis sur
orbite 15 minutes après le décollage.
C'est l'apothéose,
l'Europe vit une nouvelle ère : l'ère spatiale commence
pour elle, merci Ariane!
Ce premier succès a ouvert la voie à bien
d'autres et a donné naissance à une famille de fusées (les spécialistes disent
des lanceurs) de plus en plus puissante qui aboutit maintenant à
l'Ariane 5.
La famille a
évolué et la fusée a augmentée de taille et de puissance permettant maintenant
de mettre des satellites de 10t sur orbite et surtout de pouvoir mettre des doubles
satellites en orbite aussi, un gros plus par rapport à la concurrence.
Il y a énormément de sites excellents
dédiés à la fusée Ariane (voir plus loin), aussi loin de moi l'idée de vouloir
faire concurrence, je voudrais seulement vous donner une idée de la structure
actuelle d'Ariane en me servant sans vergogne dans les sites de l'ESA ou
d'Arianespace, merci à eux.
De plus j'ai eu la
chance la semaine dernière de pouvoir visiter le site d'EADS des
Mureaux (Yvelines près de Poissy dans la région parisienne) anciennement
Aérospatiale (je le prouve avec la photo ci contre prise à l'extérieur car à
l'intérieur c'est interdit), qui construit le 1er étage du lanceur
européen et la coiffe satellite.
Je peux donc vous
donner quelques détails sur les opérations.
Il faut un peu de
terminologie d'abord et vous expliquer aussi comment est structurée cette
fusée.
Voici le modèle Ariane
5 Générique, hauteur totale : 52m, 745t au décollage pour une charge utile
standard de 6t.
ARIANE
5 EN CHIFFRES (EADS ST = EADS Space Transportation)
Coiffe
(Oerlikon Contraves)
Hauteur
: 12,7 to 17 m –
Masse
: de 2.027 à 2.800 kg
Diamètre
utile : 4,9 m
Séparation
: à environ 200 s et 110 km pour les
missions GTO (Geostationary Transfer Orbit)
SPELTRA
(Structure porteuse externe pour lancements
multiples Ariane) (EADS-ST)
Hauteur
: de 5,5 à 7 m
Adaptateur
: + 1.340 m
Masse
: de 704 à 820 kg
Case
à équipements (EADS-ST)
Hauteur
: 1,56 m
Diamètre
: 5,4 m
Masse
: 1,5 tonne
ESC-A
(Étage Supérieur Cryotechnique type A; deuxième étage quoi!) (EADS-ST)
Hauteur
: 7.446 m
Diamètre
: 5.458 m
Masse
sèche : 3,3 tonnes tbc
Propergols
: 12 tonnes de LOX;
2,6
tonnes de LH2
Moteur
(SNECMA): HM-7B
Poussée
: 65 kN
Durée
de combustion : 970 s
EAP
(Étage d'Accélération à Poudre) (EADS-ST)
Hauteur
: 31, 9 m
Diamètre
: 3 m
Masse
sèche : 38,4 tonnes chacun
Propergols
: 240 tonnes chacun
(perchlorate
d’ammonium + polybutadiène + aluminium)
Structure
: Acier, trois segments
Moteur
(EUROPROPULSION): MPS avec tuyère flexible
Poussée
au décollage : 6800 kN (chacun)
Durée
de combustion : 141 s
Altitude
séparation : entre 55 & 70 km
EPC (Étage Principal Cryogénique) (EADS-ST)
Hauteur
: 30,5 m
Diamètre
: 5.458 m
Masse
sèche: 14 tonnes
Propulseur
: 148,77 tonnes de LOX;
24,67
tonnes LH2
Structure
RIE (Réservoir Isolé Équipé) (Cryospace): Aluminium 2219
Moteur
(SNECMA): Vulcain Mk2
Poussée
: 1350 kN
Durée
combustion : environ 530 s
Description
générale :
-
Hauteur totale : de 45 à 55,9 m
-
Diamètre maximal : 12,2 m
-
Masse au décollage : 710 tonnes
- Poussée au décollage : 10.600 kN
De plus amples
détails :
Étage principal
cryotechnique
L’Étage Principal Cryotechnique (EPC) ou étage central développé par
EADS SPACE Transportation, est essentiellement constitué d’un grand réservoir
en alliage d’aluminium, d’un bâti-moteur transmettant la poussée du moteur
cryogénique à l’étage et d’une jupe avant, assurant la liaison avec le
composite supérieur et transmettant la poussée des deux étages d’accélération à
poudre.
Le réservoir est formé de deux compartiments contenant 174 tonnes
d’ergols cryotechniques à très basse température. Le moteur cryotechnique,
dénommé Vulcain 2, peut être dirigé suivant deux axes pour le contrôle du vol
via le dispositif de commande du moteur.
Il fournit une poussée d’environ 135 tonnes.
L’étage central opère en continu pendant 530 secondes, procurant la
plus grande partie de l’énergie cinétique requise pour le placement d’une
charge utile en orbite. Lorsqu’il s’éteint, le lanceur se trouve à une altitude
de 130 à 420 kilomètres, en fonction de la mission. Cet étage n’est pas
satellisé.
Accélérateurs à
poudre
Les Étages d’Accélération à Poudre (EAP), également développés par
EADS SPACE Transportation en France , sont les plus gros propulseurs à poudre
réalisés à ce jour en Europe, avec chacun 240 tonnes de propergol solide. Le
propulseur est constitué d’une enveloppe de 7 viroles en acier et d’une tuyère
à butée flexible avec possibilité d’orientation de son axe de 6° au moyen d’un
groupe d’activation de tuyère. Les
propergols sont répartis en trois segments.
Chaque moteur délivre une poussée variable dans le temps d’environ
540 tonnes au décollage et d’une valeur maximale de 600 tonnes. La poussée
délivrée par chaque EAP est équivalente à celle du lanceur Ariane 4 au
décollage.
Les deux EAP sont allumés quelques secondes après l’allumage de
l’étage principal cryotechnique, c’est-à-dire après vérification du bon
fonctionnement de celui-ci.
Avec une poussée combinée de 1200 tonnes, les deux EAP assurent
approximativement 90 % de la poussée au décollage et y contribuent pendant
environ 140 secondes. Ils sont alors séparés de l’EPC par découpe pyrotechnique
à une altitude variant de 55 à 70 km, en fonction du type de mission. Après
avoir décrit une trajectoire dont le point culminant
se situe entre 80 et 140 km, ils retombent en mer sous parachutes à
quelque 150 km de la base de lancement. Régulièrement, ils sont récupérés pour
expertise.
Étage supérieur
cryotechnique
Le tout nouvel étage supérieur cryotechnique, ESC-A, développé par
EADS SPACE Transportation à Brème, permet d’assurer l’injection de la charge
utile sur l’orbite visée sa séparation et son orientation. Emportant 14,4
tonnes d’ergols cryotechniques (hydrogène et oxygène liquides), cet étage
fonctionne pendant environ 1000 secondes pour une mission GTO. Il reprend de
nombreux éléments du troisième étage d’Ariane 4, le H-10 dont le moteur HM-7B
qui délivre une poussée dans le vide de 65 tonnes. Il est également doté d’un
réservoir d’hydrogène de conception complètement nouvelle et repose sur une
nouvelle jupe inter-étages en fibre de carbone de 5,4 m de diamètre, réalisée
par EADS Casa Espacio.
La tuyère du moteur HM-7B est activée sur deux axes pour le
pilotage. Le système L’étage ESC-A utilise un système de contrôle d’attitude à
gaz froid, permettant le contrôle en roulis pendant la phase propulsée ainsi
que le contrôle d’attitude du composite supérieur lors du largage de la charge
utile.
Case à
équipements
La case à équipements, réalisée par EADS SPACE Transportation est
constituée d’une structure cylindrique allégée en fibres de carbone et d'un
cône supportant l’étage supérieur et l’adaptateur de charge utile. Elle abrite
la plupart des équipements utilisés pour le contrôle de vol et la télémesure.
Elle est également dotée de systèmes inertiels plus performants, construits
autour d’un seul gyromètre 3 axes.
Structure
porteuse externe pour lancement multiple (Speltra)
L’utilisation d’une SPELTRA (Structure Porteuse Externe de Lancement
Ariane) permet le lancement simultané de plusieurs charges utiles. Celles-ci
sont alors positionnées au lancement soit au-dessus soit à l’intérieur de la
SPELTRA, suivant leurs caractéristiques géométriques et les besoins de la
mission.
Système de
lancement double Ariane (Sylda)
L'utilisation d'un SYLDA (Système de Lancement Double Ariane) permet
également le lancement simultané de 2 charges utiles. Le SYLDA est une
structure interne positionnée à l'intérieur de la coiffe, selon les
caractéristiques géométriques de charges utiles et les besoins de la mission.
Les satellites sont placés sur le SYLDA ou à l'intérieur.
Le SYLDA existe en différentes hauteurs, permettant d'optimiser la
configuration partie haute.
Coiffe
De forme ogivale, la coiffe assure la protection de la charge utile
pendant le vol atmosphérique tout en conférant au lanceur l’aérodynamique
requise. La coiffe est larguée en vol environ 200 secondes après le décollage,
à approximativement 110 km d’altitude. Elle est réalisée par Oerlikon
Contraves, le système de séparation pyrotechnique étant réalisé par EADS SPACE
Transportation. Trois modèles de coiffe sont disponibles : coiffe courte,
moyenne et longue.
L'EPC (le premier étage comme je l'appelle
ce qui fait bondir mes amis d'EADS) est donc fabriqué aux Mureaux dans cette
usine, il est à base d'Aluminium et est composé d'éléments usinés et soudés sur
place.
Il contient les réservoirs d'Hydrogène et d'Oxygène liquides, mais
ils ne seront uniquement remplis bien entendu que sur place à Kourou, par
contre les tests d'étanchéité sont effectués dans cet énorme bâtiment où on
teste verticalement plusieurs corps de fusée sous pression.
Les EPC sont
recouverts d'une couche de liège pour l'isolation.
Ils sont équipés
des moteurs Vulcain (voir photo plus bas).
J'ai eu l'occasion
de voir l'alignement des EPC de la passerelle située au sommet du building,
croyez moi cela vaut le coup, j'avais vu à l'époque , jeune étudiant, Apollo 12
dans le VAB à Cape Kennedy (les anciens savent de quoi je parle!), bon c'est un
peu plus petit mais néanmoins tout à fait
impressionnant.
Vue du moteur
Vulcain monté à la base du corps central de Ariane.
Voici une animation
flash de la SNECMA qui vous explique le fonctionnement de ce moteur.
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Les EPC testés, se
produit maintenant une grande aventure pour eux : rejoindre
Kourou. Ils sont d'abord mis sur un camion spécial que l'on voit sur la
photo de gauche qui parcourt seulement 500m jusqu'au terminal de péniches sur
les bords de la Seine, où ils sont chargés sur une péniche direction Le Havre.
Arrivé au Havre,
on transborde le chargement sur un navire de haute mer qui va transporter l'EPC
jusqu'à Cayenne; là transbordement sur un camion pour le CSG (non ce n'est pas
ce que vous pensez, CSG c'est le Centre Spatial Guyanais).
À Kourou, on équipe la fusée avec les
étages à poudre , le deuxième étage et la charge.
Après multiples
essais et vérifications elle est prête pour le lancement.
Prochain lancement
prévu : le vol 165 le 10 Décembre, vol qui est reporté aux dernières nouvelles
de quelques jours.
Longue vie à
Ariane…..
À suivre
RÉFÉRENCES À
CONSULTER :
Tous ces sites en
français :
Indispensable et
plein de renseignements : capcom espace tout
sur Ariane
La chronologie
Ariane vue par capcom espace , essentiel!
Toutes les images
de la fusée Ariane dans la galerie
de l'ESA.
L'évolution de la famille Ariane
chez nos confrères de Astrocosmos.
Les prochains
lancements d'Arianespace et si vous voulez être
sur la mail list pour être prévenu des prochains départs et voir en vidéo
les derniers lancements.
La famille
Ariane vue par JC Boulay.
Brochure
EADS de 9 pages en pdf sur Ariane.
Brochure
commerciale de 12 pages en anglais sur Ariane avec photos en pdf par
Arianespace.
Bon ciel à tous
Jean Pierre
Martin www.planetastronomy.com