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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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