ArianeFleuron de l'industrie spatiale européenne, voici 20 ans que la fusée européenne Ariane remporte des succès mondiaux. Ariane 5 est issue d'une longue série de lancements de satellites commerciaux. Ariane détient 60% du marché des lanceurs. Conçue pour des satellites de télécommunications placés en orbite géostationnaire, elle est lancée depuis la base de Kourou, la fusée européenne d'Arianespace est financé à 46% par la France, puis à 22% par l'Allemagne, 15% par l'Italie et le restant par les autres pays membres du consortium. mise à jour: 16 novembre 2001
défis d'ingénieurs et historique des lancements. Pour rechercher dans cette page, sinon voir "recherche" dans le menu déroulant . L'orthographe et les accents ont de l'importance.
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Prochain lancement le 21 février 2006 avec une Ariane 5 ECA (la plus puissante) avec Hot Bird 7A et Spainsat
La fusée européenne forme une grande famille. Compte tenu de l'actualité, je vais parler d'ARIANE V. Je traiterai plus tard, les prédécesseurs. Il faut savoir que le nombre de vols à ce jour (12 dec 99) s'élève à: - 11 Ariane 1 - 6 Ariane 2 - 11 Ariane 3 - 91 Ariane 4 - 3 Ariane 5 Au total 159 satellites furent lancés et 27 charges utiles.
Tout d'abord, fort du succès de la fusée Diamant, c'est en juillet 1973 que la France convainquit l'Europe de la nécessité de construire un lanceur capable d'assurer l'indépendance du vieux continent. Le précédent du satellite Symphonie avait marqué les esprits. En effet, faute de lanceur après les échecs de la fusée Europa, ce satellite de télécommunications a dû être lancé par les américains à la condition, qu'il ne soit utilisé que dans un but expérimental. Ainsi, le 24 décembre 1979, Ariane 1 décollait du nouveau centre guyanais de Kourou, en Guyane française. Ce centre présentait l'énorme avantage de se trouver au plus près de l'équateur, pouvant bénéficier au maximum, de l'apport de la vitesse de rotation de la Terre (1600 km/h), lorsque le tir a lieu vers l'est. Ariane faisait son entrée dans le monde des lanceurs de satellites de télécommunications dont les USA avaient le monopole. Une société de service fut créée: ARIANESPACE. Depuis 1979, 4 générations de lanceurs se sont succédés. D' Ariane 1 mettant en orbite géostationnaire des charges de 1,8 tonnes à la dernière version , ARIANE 44 L, pouvant mettre en orbite des charges de 4,7 tonnes. De plus, Ariane IV possède l'avantage de pouvoir emporter 2 satellites, contre 1 seul pour ses concurrentes, Atlas-Centaur et Delta, ce qui permet de diminuer les coûts. Ariane est le seul lanceur construit à des fins commerciales. Il présente des performances, un coût et une fiabilité qui le rendent très attractif vis à vis de la concurrence. L'échec du vol 501 est oublié, depuis que le vol 502 fut presque une réussite. Mais une fois les problèmes élucidés, le vol 503 fut un succès le 21 octobre 1998 à 16h37mn21s TU. Aujourd'hui, 10-12-99, c'est l'apothéose avec ce décollage magnifique, auquel nous avons assisté.
C'est en novembre 1987, à La
Haye, que l'Europe décide de réaliser un nouveau Lorsqu'en 1992, la décision d'arrêter HERMES fut prise, cela ne modifia pas les objectifs assignés au nouveau lanceur. Ariane V est le premier lanceur au monde à avoir, dès le début de sa conception, un objectif de coût. Quels furent les performances et les objectifs visés?
Ce lanceur est totalement différent de son prédécesseur. La masse au décollage passe de 420 tonnes (Ariane 44 L) à 747 tonnes et sa hauteur est de 51,4 mètres. Elle se décompose en 2 parties: l'étage inférieur cryogénique, flanqué de 2 boosters à poudre et l'étage supérieur, variable selon la mission.
Au décollage, la poussée est de 1250 000 daN dont 90% sont apportés par les boosters. Cette poussée est 2,5 fois celle d'Ariane 44 L.
8 minutes avant le lancement, le compte à rebours est entièrement automatique. 4 secondes avant le lancement, la plate-forme est inondée afin que l'eau amortisse les vibrations du décollage qui pourraient endommager l'ensemble. A partir de T = 0, le moteur Vulcain est allumé. Il est vérifié par les ordinateurs de bord pendant 8 secondes. A tout moment la séquence peut être arrêtée. Si tout est parfait, les boosters sont mis à feu et le lancement devient irréversible. 300 millisecondes plus tard, la poussée est maximale. 130 secondes plus tard, ils sont largués à 54 km d'altitude et à 60 km de Kourou. La vitesse est de 2 km/s. Ils redescendent suspendus à des parachutes, en vue d'expertise. Ensuite le moteur Vulcain assure la propulsion pendant 9 mn 40 s jusqu'à 170 km d'altitude. C'est la séparation d'avec l'étage supérieur, qui prend ensuite le relais est fonctionne pendant 19 mn 10 s. Les satellites sont alors injectés sur une orbite de géo-transfert. L'altitude sera supérieure à 200 km et la vitesse de l'ordre de 9 km/s. Voici les paramètres du lancement du vol 504
du 10-12-99 avec le satellite XMM, dont l'orbite se situe à 7 000 km / 114 000 km. |
Temps |
Altitude km |
Opérations |
Distance km |
Vitesse km/s |
- 4" |
eau sur la plate-forme |
|||
0 |
allumage du moteur cryogénique |
|||
8" |
Décollage |
|||
1'34" |
25,9 |
20 |
1 |
|
2'25" |
67,4 |
largage des boosters |
2,09 |
|
3'17" |
105 |
largage coiffe |
200 |
2,33 |
5 |
146 |
7,99 |
||
12 |
235 |
3 000 |
8,04 |
|
20 |
828,4 |
~ 6 000 |
8,54 |
|
29'10" |
2339 |
largage satellite |
11 000 |
8,76 |
Les participants les plus importants sont:
Je ne parlerai pas du coût, car pour moi il se traduit en nombre d'heures de travail, ce qui n'est jamais fourni, mais que l'on peut estimer à 21 millions d'heures. En effet, 6000 personnes ont travaillé sur ce projet pendant 12 ans.
|
Lanceurs |
charge à 36 000 km (T) |
Ariane 44 L |
4,7 |
Ariane 5 |
6,8 |
Ariane 5 ESC-A |
10 |
Atlas (USA) |
3,8 |
Delta 2 (USA) |
1,84 |
Delta 3 (USA) |
3,8 |
Proton (Russie/USA) |
4,8 |
LM 2E (Chine) |
3,46 |
LM 3 (Chine) |
1,4 |
LM 3A (Chine) |
2,3 |
LM 3B (Chine) |
4,85 |
LM 3C (Chine) |
3,5 |
H2 (Japon) |
4 |
Coup double parfait pour Ariane 5. Le 22 mars 2000 à
0h28 heure de Paris,
a eu lieu le vol 128. Au cours de ce vol, une Ariane 5 a mis sur orbite, pour la
première fois, 2 satellites de
télécommunications: ASIASTAR (USA) et INSAT 3B (Inde). Avec Ariane 5, premier lanceur lourd opérationnel de nouvelle génération, Arianespace étend aux nouveaux satellites de fortes puissances l'offre de lancement double qui fait la renommée et le succès de la famille Ariane depuis 20 ans. Masse au décollage: 746 tonnes.Paramètres orbitaux à l'injection du 3ième étage: - Périgée 558 km pour 560 km ( +/- 3) visés. - Apogée 35 763 km pour 35 881 km (+/- 260) visés. - Inclinaison 6,99° pour 7° (+/- 0,06) visés. ASIASTAR mis en orbite 28 mn plus tard. Masse: 2 777 kg. 96 canaux de 16 kBits/s en bande L. Position: 105° Est à la verticale de Singapour. Satellite de radiodiffusion directe en numérique (son, texte et image). Plate-forme de Matra Marconi Space Eurostar 2000 +. Le maître d'oeuvre est Alcatel et l'opérateur: WorldSpace (USA). INSAT mis en orbite 34 mn plus tard. Masse : 2 070 kg. 12 répéteurs en bande C élargie, 2 en bande Ku, 1 répéteur SSM pour les mobiles. Position: 83° Est au dessus de l'Océan Indien. 7ème satellite Indien de télécom. mis en orbite par Arianespace. Le maître d'oeuvre est ISRI (Bangalore, Inde) et l'opérateur: Indian Department of Space.
C'est à partir de novembre 2002, qu'Ariane 5 devient le lanceur le plus puissant du monde pouvant mettre 10 tonnes en orbite géostationnaire avec la version ESC A. Un moteur Vulcain plus puissant est en cours de développement permettant à Ariane de placer 12 Tonnes en orbite géostationnaire dans quelques mois. Historique des lancements (années précédentes) |
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Source: CNES, Arianespace
Après une attente de 3 jours, par suite de forts vents en altitude au-dessus de Kourou, la dernière Ariane 4 (vol 159) s'envola à l'heure, ce 15 février 2003, c'est-à-dire juste à l'ouverture de la fenêtre de tir (8h du matin à Paris et 4h du matin à Kourou). Le ciel fut parfaitement clair ce qui permit de voir à l'œil nu l'extinction du premier étage 2mn30 après le décollage. C'était le 74e vol consécutif d'Ariane 4. Pour cette mission matinale, c'est une Ariane 44L qui prit son envol, équipée de 4 boosters liquides, la masse totale à mettre sur orbite étant de 4722 kg (4680 kg pour Intelsat 907 et 42,5 kg pour l'adaptateur). C'était le 23e satellite de l'organisation mondiale de télécommunication Intelsat, lancé par une fusée Ariane et le 6e de la série 9-- par une Ariane 4. Ce lancement est la 116e mission du lanceur, qui est entré en service en 1988 et a mis sur orbite 158 charges payantes (+ 27 petits satellites en charge additionnelle). En fait cela représente une masse totale de 400 tonnes. Ce vol 159 est le premier de l'année 2003. Il devrait être suivi par 5 vols d'Ariane 5 générique, qui est la génération suivante d'Ariane 4. Cette dernière était arrivée au maximum de ses performances, elle n'était plus rentable. Pour rentabiliser les lancements, elle fut construite pour lancer 2 satellites. En 1988, ces derniers étaient petits. Mais au fil des ans, ils se sont alourdis et c'est ainsi qu'aujourd'hui, le lanceur ne pouvait plus ne prendre qu'un seul passager. Avec Ariane 5, nous retrouvons le scénario de 1988.
L'histoire d'Ariane a commencé à la fin de la guerre (1945). Des ingénieurs allemands, de la base des V1 et V2 de Peenemunde, furent "invités" à venir travailler en France. Les premières fusées furent développées dès 1946. De ces recherches naquirent les fusées-sondes françaises Dragon, Centaure, Eridan, Bélier, Tacite, puis les vraies ancêtres Antarès (1960), Bérénice et Véronique (Vernon électronique) dérivée du V2 allemand. Cette dernière était alimentée en acide nitrique et essence de térébenthine par un générateur de gaz à poudre; son moteur développait 4 tonnes de poussée et il propulsait la fusée à 70 km d'altitude avec une charge scientifique de 65 kg. Des améliorations lui permirent d'atteindre 315 km d'altitude lors de l'année géophysique internationale de 1957. Pendant ces améliorations, une fusée plus grande apparut: Vesta. Elle avait une masse de 5,4 tonnes et elle atteint l'altitude de 600 km avec une charge de 500 kg. Son moteur développait 14,4 tonnes de poussée en utilisant le même carburant que Véronique. Il constitua la dernière étape de développement avant le moteur Vexin qui propulsa le premier étage de la fusée Diamant. Il ne faut pas oublier les pierres précieuses de la SEREB (Société pour l'étude et la réalisation d'engins balistiques): Agate, Topaze, Rubis, Emeraude et Saphir. C'est une Emeraude surmonté d'un 2e étage type "Topaze" qui donna naissance à la fusée française Diamant. Le grand virage fut pris en 1956 avec la crise de Suez. Les menaces atomiques de l'URSS et les pressions américaines arrêtent l'expédition franco-britannique. Le gouvernement de l'époque estima que la France devait pouvoir jouer un rôle indépendant dans le monde. Pour se donner les moyens politiques, il affirma la nécessité d'orienter les recherches vers l'atome militaire et ses vecteurs. C'est pour garder notre indépendance dans le nucléaire, vis à vis des USA, que le président Charles De Gaulle (élu en 1958) décida de développer la recherche en matière de vecteur pour notre force de frappe. Comme notre savoir-faire était limité dans le secteur spatial, il fut décider de construire le Mirage IV et la SEREB (Société d'Etudes pour la Réalisation d'Engins Balistiques) est créée en 1959, puis le CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) en décembre 1961. La première loi de programmation militaire date de décembre 1960. Après divers abandons de fusées-sondes, on se rendit compte qu'en remplaçant la charge utile d'une Saphir par un 3e étage et en dotant la fusée de nouveaux équipements, on obtiendrait un engin capable de placer en orbite moyenne une charge de 80 kg. C'est le 18 décembre 1961 qu'est prise la décision de construire Diamant (19 m de haut et une masse de 18 tonnes). Le premier tir eut lieu le 26 novembre 1965 à Hammaguir (150 km au sud de Colomb-Béchar - Sahara) dont la fermeture survint le 1 avril 1967, après restitution à l'Algérie. Cette première charge A-1 (purement technologique) est appelée "Astérix" et à une masse de 42 kg. Ensuite, 4 lancements y eurent lieu. Les essais eurent lieu à Kourou à partir du 10 mars 1970. Il y a eu des améliorations qui ont donné plusieurs modèles: Diamant A, Diamant B, Diamant B-P4. J'ai participé à Hammaguir aux essais du premier lancement. Les essais de la fusée civile Diamant ont bénéficié technologiquement et financièrement des investissements militaires de la force stratégique nucléaire. La fusée militaire Saphir transformée en fusée Diamant ne coûta que 15% des dépenses. En parallèle , les Européens avaient décidé de construire la première fusée européenne Europa en 1962. , les Européens avaient décidé de construire la première fusée européenne Europa en 1962. Un ancien missile britannique construit sous licence américaine constitua le premier étage, le Blue Streak. La France était responsable du 2e étage: Coralie. L'Allemagne du 3 étage: Astris. 3 modèles furent étudiés (Europa I, Europa II et Europa III). Dix essais en vol eurent lieu sur la base australienne de Woomera. Faute de coordination, ce fut un désastre et arrêt du programme en 1972, à la suite de l'échec d'Europa II lancée depuis Kourou le 5 novembre 1961. C'est alors que les gouvernements européens décidèrent de construire Ariane. En juillet 1973, les ministres européens acceptent la proposition française de construire un lanceur. Comme la France connaissait le succès avec la fusée Diamant, elle devint le chef de file. La France assura de ce fait les 2/3 du financement.Les 8 premiers vols furent placés sous la responsabilité du CNES:furent placés sous la responsabilité du CNES:Tout d'abord 4 vols de qualification d' Ariane I: Ariane I: hauteur 47,7 m pour une masse de 210 tonnes et 1,75 tonnes en orbite géostationnaire.Le 1er vol (LO1)eut lieu le 24 décembre 1979 et fut un succès.Puis le 2e (LO2) le 23 mai 1980 qui fut un échec au lancement. Ensuite, LO3 le 19 juin 1981 (succès) LO4, le 20 décembre 1981 (succès) Ce sont ensuite des vols commerciaux avec Ariane I du vol n° 5 au vol n° 9: V5 - 10 sept 1982 2e échec - 10 sept 1982 2e échecV6 - 16 juin 1983 - 16 juin 1983V7 - 19 octobre 1983 - 19 octobre 1983V8 - 5 mars 1984 - 5 mars 1984A partir de là, c'est la société Arianespace qui prend le relais: V9 - 23 mai 1984 - 23 mai 1984V10 - 4 août 1984 lancement de la première Ariane III - 4 août 1984 lancement de la première Ariane III: hauteur 49 m pour une masse de 237 tonnes et une charge de 2,58 tonnes en orbite géostationnaire.V11 - 10 nov 1984 Ariane III -V12 - 8 fev 1985 Ariane III -V13 - 8 mai 1985 Ariane III -V14 - 2 juillet 1985 avant-dernier lancement d'une Ariane I pour la sonde - 2 juillet 1985 avant-dernier lancement d'une Ariane I pour la sonde Giotto qui approcha la comète de Halley.V15 - 12 sept 1985 Ariane III 1er échec d'une Ariane III (3e échec depuis le - 12 sept 1985 Ariane III 1er échec d'une Ariane III (3e échec depuis le début)V16 - 22 fev 1986 dernier lancement d'une Ariane I avec le premier satellite SPOT.V17 - 28 mars 1986 Ariane III -V18 - 30 mai 1986 première Ariane II avec un satellite Intelsat (4e èchec) - 30 mai 1986 première Ariane II avec un satellite Intelsat (4e èchec): hauteur 49m pour une masse de 217 tonnes en une charge de 2,17 tonnes en orbite géostationnaire.V19 - 16 sept 1987 Ariane III. -Il y a eu peu d'Ariane II. Le développement d'Ariane IV fut décidé en 1981. Il y a eu Ariane 40 (pas de propulseur d'appoint) Ariane 42 P (2 propulseurs d'appoint à poudre) Ariane 44P (4 propulseurs d'appoint à poudre) Ariane 42L (2 propulseurs d'appoint à propergol liquide) Propergol =carburant. Ariane 44LP (2 à poudre et 2 liquide) Ariane 44L (4 propulseurs d'appoint liquide) c'est la plus puissante avec une hauteur de 58,4 m pour une masse de 470 tonnes et une charge en orbite géostationnaire de 4,2 tonnes.Ariane 4
L'originalité d'Ariane 4 consiste à proposer une gamme de
six configurations permettant d'adapter la performance du lanceur à des charges
de 2 050 à 4 670 kg, en maintenant un taux de remplissage élevé, et une réduction
du coût.
Ces six variantes ont en commun un premier étage propulsé
par 4 moteurs Viking qui emporte 226 tonnes d'ergol, un deuxième et troisième
étages identiques à ceux d'Ariane 3, une coiffe de grand diamètre (4 m),
ainsi que le dispositif pour lancements multiples nommé SPELDA (Structure
Porteuse Externe pour Lancements Doubles Ariane).
Les différentes versions se distinguent par le nombre et le
type des propulseurs d'appoint utilisés. Elles confèrent à Ariane 4 une
grande souplesse d'exploitation. |
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Le premier lancement d'une Ariane 401 (1er vol Ariane IV) eut lieu le 15 juin 1986Le 1er vol d'une Ariane 40 fut le 17 juillet 91 1er vol d'une Ariane 44L le 15 août 1991 1er vol d'une Ariane 44P le 26 sep 1991 1er vol d'une Ariane 42P le 11 août 1992 1er vol d'une Ariane 44LP le 11 sept 1992 1er vol d'une Ariane 42L le 11 mai 1993 1er vol d'une Ariane 44LP6 le 24 janvier 1994. Ce fut un échec.
Le développement d'Ariane V fut décidé en 1985. Le premier vol d'Ariane V (Ariane 501) eut lieu le 4 juin 1996. Ce fut un échec.
Aujourd'hui, le 149e vol d'une Ariane est prévu pour mi-mars 2002. Les fusées Ariane IV voleront encore jusqu'à l'année prochaine puis tous les vols auront lieu avec Ariane V.En réalité et contrairement aux ragots de gens mal informés, Ariane a eu peu d'échecs. Il y a eu notamment 3 échecs dont l'homme est entièrement responsable. Un, dont on retrouva un chiffon dans une canalisation d'alimentation en carburant (absence de contrôle). Le même avatar est arrivé à la Navette américaine où une barre métallique de 2 m fut retrouvée dans un réservoir. Cela fut sans conséquence. Un autre échec avec la première Ariane V, où, bien qu'ayant changé les caractéristiques de la fusée (passage d'Ariane IV à Ariane V), on ne modifia pas le logiciel. Un autre, avec l'Ariane V de juillet 2001, où lors d'essais au sol sur le 3e étage (responsabilité allemande), on faisait passer de l'eau dans une tuyauterie pour faire une vérification. Pour le vol de juillet, il resta des gouttes d'eau dans la tuyauterie, ce qui ne fit pas bon ménage avec le carburant utilisé et l'étage s'est éteint prématurément, ne mettant pas la charge sur la bonne orbite. Aujourd'hui on fait passer un gaz neutre pour faire le test. Il y a eu un autre échec plus logique car le test ne pouvait être fait qu'en vol. Il s'agissait d'un problème de turbo-pompe du 3e étage, où les vitesses de rotation sont de 1500 tours seconde, avec des températures à une entrée, très basses et sur l'autre entrée, très chaudes. Il fallut réaliser un composant à très haute performance pour obtenir une fiabilité de 100%. N'oublions pas qu'Ariane est le meilleur lanceur au monde. Elle a raflé 50% du marché mondial. C'est un signe. Son avantage, grâce à sa coiffe pouvant contenir plusieurs satellites, les coûts de lancement sont divisés.
Bien sûr, les incompétents cultureux se sont gaussés une fois de plus de l'échec. Mais revenons à la chronologie:
Les responsables du 14e vol d'une Ariane V ont dû se résigner à détruire en vol, le 1er exemplaire de la nouvelle Ariane V, après 3 mn de vol, à 128 km d'altitude et à 40 km de Kourou. Le décollage a eu lieu à Kourou le 11/12/02 à 22h21mn25s GMT . Pour ![]() Ariane 5-ECA (étage cryotechnique A) est appelé à devenir l'unique lanceur lourd de première génération en attendant Ariane 5-ECB en 2006. Cette dernière mettra 12 t en orbite géostationnaire. Elle est plus haute de 5 m (50,5 m). L'étage principal a vu sa capacité en ergol augmenté de 15 t. Ainsi il y a 148 t d'oxygène liquide et 25 t d'hydrogène liquide. Les étages à poudre ont aussi vu s'accroître de 2,43 t lors capacité qui passe à 240 t. D'autre part ces boosters devaient être récupérés. Quant à la partie supérieure, celle a subi le plus gros des modifications, elle n'a donc pas été testée. Cet étage cryotechnique prend le nom de ESC-A, conçu à partir du 3e étage d'Ariane 4. Il est réalisé par Astrium (ex Matra). Il reprend le système propulsif du 3e étage d'Ariane IV, avec le moteur HM7B de SNECMA. Ce moteur a fonctionné parfaitement à 140 reprises. Cet étage emporte 12 t d'oxygène liquide et 2,6 t d'hydrogène liquide. Cette fois-ci le réservoir d'hydrogène a une forme torique afin d'entourer le réservoir d'oxygène, ce qui donne une forme plus "aplatie" de l'ensemble.
L'électronique de bord a aussi été repensée pour tenir compte de toutes les modifications. De nouveaux composants plus modernes et plus fiables ont pris place à bord. C'est ainsi que l'ensemble de ces modifications permet de mettre en orbite 4 t de plus. Ainsi la poussée est accrue de 13 000 kN au décollage pour un lanceur qui a une masse de 780 tonnes. Le comportement de la fusée a rappelé le vol 501 aux responsables. Un problème de logiciel non vérifié fut à l'origine de ce désastre. Il est fort possible qu'il en soit de même aujourd'hui. Les modifications du lanceur ont eu des répercutions sur les logiciels. Or, si au sol toutes les phases de vol ne sont pas étudiées, la sanction tombe lors du lancement. Pour ce vol, Ariane avait 2 passagers. Le premier, le satellite technologique de télécommunications du CNES: Stentor (Satellite de Télécommunications pour Expérimenter de Nouvelles Technologies en Orbite). Il devait permettre la démonstration en orbite de nouvelles technologies de télécommunications spatiales (services de large bande ou multimédia vers des terminaux utilisateurs de taille réduite par exemple). Le 2e était le satellite Hot-Bird 7 d'Eutelsat, qui devait servir à la diffusion de chaînes de télévision et de stations de radio vers l'Europe, l'Afrique du Nord et le Moyen-Orient. De plus un lest de 1,96 t avait été intégré pour atteindre la performance demandée.
L'accroissement des performances est rendu nécessaire par la concurrence très
rude qui existe dans ce secteur. Il faut diminuer les coûts de 50% et
accroître la charge utile en orbite pour rester en tête. Cela est très
difficile. Mais l'Europe a toujours su surmonter ces difficultés. Soyons
certains que cette fois-ci, les techniciens sauront sauter l'obstacle.
N'oublions pas que ce sont les erreurs qui font progresser, à condition d'en
tenir compte. Cet échec intervient sur un marché en
crise, avec quinze contrats de lancements signés cette année, contre 24 en
2001 et 34 en 2000. Avec la qualification des nouveaux lanceurs américains
Atlas 5 en août et Delta 4 le 20 novembre, Ariane 5 est confrontée à deux
nouveaux concurrents capables de mettre jusqu'à six tonnes sur orbite.
L'avantage de la nouvelle fusée sur ces concurrents est de pouvoir lancer 2
satellites en même temps, divisant les coûts de lancement par 2 pour les
clients. Depuis le début de l'année, 11 contrats de lancement ont été signé. A la suite de cet échec, il restera 42 satellites à lancer, dont 9 ATV (Automatic Transfer Vehicle) par une Ariane intermédiaire, entre l'ECA et l'ECB, l'ES doté d'un nouvel ensemble composite inférieur avec étage supérieur à ergols stockables de l'ancienne Ariane V- G. L'ATV sera le vaisseau de ravitaillement automatique de l'ISS.
Ariane 5 est composé d'un corps central avec son moteur Vulcain, accolé de deux accélérateurs à poudre (EAP) et est surmonté d'un étage supérieur.
Le moteur Vulcain
La case d'équipements Sous la
responsabilité d'Astrium, elle est constituée d'une structure cylindrique
et d'un cône supportant l'étage supérieur. Elle contient une partie des
équipements électriques nécessaires. La plupart des équipements utilisés
pour le contrôle de vol et la télémesure y sont installés. Elle abrite
également le Système (propulsif) de Contrôle d'Attitude à hydrazine
(SCA) qui comprend deux blocs de tuyères permettant notamment le contrôle
en roulis du lanceur pendant les phases propulsées et le contrôle
d'attitude de l'étage supérieur pendant la phase de largage des satellites.
Sa durée de fonctionnement est de l'ordre de 6 900 secondes (la durée
d'utilisation maximale étant observée lors des missions en orbite basse). LA STRUCTURE PORTEUSE DE SATELLITES (SPELTRA)Réalisée sous la maîtrise d'Astrium, elle permet le lancement simultané de plusieurs satellites positionnés soit au dessus soit à l'intérieur de la SPELTRA, suivant leurs caractéristiques géométriques et les besoins de la mission. LE SYSTEME DE LANCEMENT DOUBLE ARIANE (sylda) C'est la
caractéristique essentielle qui différencie Ariane 5 de ses concurrents.
Le lancement de 2 satellites par un seul lanceur divise les coûts. Le sylda
est une structure interne positionnée à l'intérieur de la coiffe. Selon
leur forme et les besoins, les satellites sont placés sur le sylda ou
à l'intérieur. Le sylda est réalisé par Astrium. Il en existe 6 versions
de hauteurs différentes, permettant d'optimiser la configuration partie
haute. LA COIFFERéalisée sous maîtrise d'Oerlikon Contravés, elle est en forme d'ogive et assure la protection des satellites pendant la traversée des couches denses de l'atmosphère. Elle est larguée environ 200 secondes après le décollage, vers 110 km d'altitude. Le système de séparation pyrotechnique est réalisé par EADS Launch Vehicles. Trois modèles sont prévus: courte, moyenne et longue. |
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Mais une question se pose à la suite du crash du premier Eurofighter (Typhoon). Bien que les 2 programmes n'aient rien en commun, ils ont cependant un dénominateur commun: la gestion et l'organisation du programme, où le politique a pris le pas sur l'industriel. L'Eurofighter, qui devient un gouffre financier et accumule les retards, est victime du morcellement du programme, non pas au prorata de la compétence des industriels, mais en fonction de montant de la participation budgétaire des états. Certains pensent déjà qu'une meilleure gestion aurait pu éviter la catastrophe. La dilution du programme a dilué les responsabilités. Ariane est financé par 12 états. Hélas le partage industriel est plus complexe que celui du Typhoon. L'ambition des pays pour une compétence spatiale fut exacerbée. C'est ainsi que pour le moteur cryogénique, pièce maîtresse du lanceur et qui est en cause aujourd'hui (sans que l'on en connaisse la cause), 4 pays se partagent les responsabilités: la France, le plus gros contributeur (42%), l'Allemagne (22%), l'Italie (15%) et les autres. Si la France assure la plus grosse partie du moteur Vulcain, l'Italie fournit la turbopompe, l'Allemagne la chambre a combustion et la Suède la tuyère, dont la rupture fut à l'origine de l'échec du V157. Mais ces 2 programmes sont à mettre en face de 2 autres réussites: Airbus et Eurocopter. Mais ce sont 2 projets industriels qui ont mis les 2 sociétés à l'abri des échecs. Leurs succès sont mondiaux et sûrement pas dû au hasard. Seule, l'enquête déterminera les causes de l'échec du V157, mais l'on sait déjà qu'un problème est apparu sur la partie supérieure du divergent qui aurait fini par céder sous l'effet d'une raison inconnue. Il est possible que des causes extérieures, ne pouvant être simulées qu'en vol (c'est la raison des vols d'essais) soient à l'origine du problème. C'est le cas des instabilités aérodynamiques et le fonctionnement simultané du moteur Vulcain et des moteurs à poudre. Seuls les vols peuvent valider le dossier technique de fabrication. N'oublions pas que nous sommes en présence d'un nouveau lanceur. Tous ses éléments constitutifs comportent de nombreuses modifications pour accroître ses capacités en orbite géostationnaire. C'est le prix à payer face à la concurrence. Ariane V permet de diviser le prix des lancements par 2. Rapport d'enquête de la commission Le rapport de la Commission d'Enquête
met en évidence durant cette phase de vol
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Ce moteur est une version améliorée de la version de base d'Ariane V. Il permet d'accroître les capacités de 20% soit 1,3 tonnes de plus pour la charge utile. Il brûle un mélange enrichi d'oxygène liquide. Cela a nécessité que les italiens (Fiat Avio) développe une nouvelle turbo-pompe tournant à 13 000 t/mn pour délivrer une pression de 161 bars. N'oublions pas qu'il y circule de l'oxygène liquide (-180°C). Les contraintes mécaniques y sont inimaginables et ont nécessité de nombreuses heures de matière grise (voir COUTS). En 1994, une Ariane IV Le nouveau divergent (tuyère), développé par Volvo Aero, permet de réinjecter les gaz en provenance de la turbine. Il est composé de 288 (456 pour Ariane 5 générique) tubulures circulaires de 5 mm de diamètre et 5/10e de mm d'épaisseur. Ils forment alors un film qui refroidit les parois internes. Quant à la partie supérieure de la tuyère, elle est refroidit par la circulation d'hydrogène liquide (-250°C) à l'intérieur de la paroi. Une fuite provoqua une baisse de pression et un mauvais refroidissement qui a provoqué la désintégration de la tuyère. Le nombre de tubulures était-il insuffisant pour baisser la température qui est de 3000°C ? C'est le résultat d'une politique de baisse des coûts qui conduit à faire des choix à la limite des règles de l'art. Mais n'oublions pas que seul l'essai réel permet de certifier les choix, le banc d'essai n'existe pas pour ce genre de vérification. Le circuit régénératif refroidit la chambre à combustion. Quant à la tuyère, elle fut rallongée de 50 cm pour améliorer le taux de détente.
L' origine de l'échec vient des tubes du circuit de refroidissement de la tuyère. Sur Vulcain1, il comprend 456 tubes soudés de 4x4 mm (0,4 mm d'épaisseur), alors que sur Vulcain2, il y a seulement 288 tubes soudés 4x6 mm (0,6 mm d'épaisseur). La diminution du nombre de soudures a permis de diminuer le temps de production de 13 à 5 semaines. L'apparition de fissures était arrivée lors des essais de qualification, mais elles avaient été réparées selon les normes de qualification requises. Lors du vol AR517, elles ont abouti à un phénomène de flambage avec l'ouverture d'un trou dans la tuyère car les charges thermiques et dynamiques en altitude étaient supérieures à celles que le moteur pouvait supporter. Or le comportement du moteur ne peut pas être testé dans le vide, le banc d'essai ne le permettant pas.
Actuellement plusieurs solutions sont envisagées, bien qu'une ait les faveurs de certains qui préconisent des modifications sur le divergent de Vulcain2 en le dotant d'une ceinture de renforcement des raidisseurs et en augmentant le débit d'hydrogène dans le circuit de refroidissement. Cependant cela ne pourra pas être essayé dans le vide, le problème du banc d'essai n'étant pas résolu. Seules simulation et modélisation pourront être effectuées. Mais d'autres mettent en cause l'organisation industrielle. En effet, la tuyère est construite par Volvo Aero (Suède) sous maîtrise d'Astrium qui est un sous-traitant de Snecma moteurs, lequel travaille pour le CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) délégué par l'ESA. Ces couches hiérarchiques diluent hélas, les responsabilités.
Lancement réussi le 12/0205 à 22hO3 du V164, après des problèmes sur la table de lancement. A 22h30 premier satellite en orbite, X-star, le plus important. Il aura fallu 2 ½ ans pour qu'Ariane - 5/ECA reparte, après l'échec du vol 517 du 11 décembre 2002. 26 mois de travail pour assurer le retour en vol de ce lanceur capable de mettre sur orbite de transfert une masse de 10 tonnes (contre 6,4 t), et donc de maintenir la politique de lancement double d'Arianespace, pour rester compétitif vis-à-vis de la concurrence américaine. La nouvelle Ariane est un lanceur dont beaucoup d'éléments ont été modifiés. Certes, la grande nouveauté est l'étage supérieur cryotechnique non réallumable ESC - A (14 tonnes d'ergol), qui remplace l'étage supérieur à ergol stockable (EPS). L'ESC-A est doté du moteur HM - 7B, dont 144 exemplaires ont déjà volé sur Ariane IV. Il permet d'augmenter la charge utile de 2,2 tonnes. Mais le composite inférieur comprend aussi de nombreuses améliorations. Ainsi les boosters à ergol solide (EAP) ont un segment S-1 surchargé de 10% et une tuyère allongée. Ces modifications, qui avaient été testées sur le tir Arta-2, permettent d'augmenter la charge utile de 400 kg. Enfin, le moteur Vulcain-2 de l'étage principal cryotechnique (EPC) a une poussée augmentée de 20%, ce qui permet d'augmenter la charge utile de 1,3 tonnes. Lors du vol AR 517, le problème est intervenu au niveau du Vulcain-2. Il avait commencé à donner des signes de défaillances dès la 96e seconde de vol. la pression dans le circuit de refroidissement avait légèrement baissé. C'était le début du phénomène de flambage du nouveau divergent. Le contrôle du lanceur fut perdu et il s'engagea sur une trajectoire erratique. A la 455e seconde, la sauvegarde fut déclenchée et le lanceur fut détruit au-dessus de l'Atlantique, à environ 800 /1 000 km au large de la Guyane. La charge utile constituée des satellites de télécommunications Hot - Bird 7 d'Eutelsat et Stentor du CNES. Le divergent du Vulcain-2 a donc été modifié. Un renfort mécanique (chemise et raidisseurs) a été ajouté, le débit d'hydrogène a été augmenté de 50% dans le circuit de refroidissement actif et la paroi interne a reçu une pellicule de céramique en zirconium - yttrium de quelques dizaines de cm de hauteur pour isoler thermiquement du flux de gaz à très haute température. Les essais au sol ont permis de qualifier les modifications. Mais c'est le premier vol du moteur HM-7B de l'ESC - A. Son échec peut donc arriver. Si c'était le cas, il faudrait remettre le second vol de qualification sur les rails pour lui donner une seconde chance. Aujourd'hui ce vol de qualification est annulé. Il est prévu un second vol pour juin 2005. Ce sera un vol commercial. Devant l'indisponibilité du lanceur, certains clients sont allés voir la concurrence. Ainsi Arianespace a formé une alliance d'assistance mutuelle au titre de laquelle le satellite Direct TV-7S a été lancé par Sea Launch. Si ce lancement est un échec, l'avenir sera sombre, avec la fin programmé d'Arianespace en 2009. Les lancements seraient alors effectués à partir de Kourou sur le lanceur russe Soyouz. Un accord, en cours de réalisation, les russes pouront bientôt lancer depuis Kourou. Le site est en construction. La fenêtre de tir s'ouvre à 20h49 et se fermera à 22h10. Elle emportera 2 passagers. Le premier sera le satellite de télécommunications européen XTAR-EU (3,7 tonnes) et le deuxième sera...... 33,5 litres d'eau. En effet le petit satellite expérimental Maqsat emportera l'expérience Sloshsat - FLEVO dont le but est d'aider les européens à comprendre le comportement du mouvement de l'eau en microgravité et de ses effets sur les satellites. Sloshsat-FLEVO est appelé ainsi pour slosh le clapot de l'eau et sat pour satellite. FLEVO est l'acrononyme de Facility for Liquid Experimentation and Verification in Orbit. Flevo est aussi la dernière province hollandaise à avoir été asséchée et c'est un des sites du Laboratoire Nationale Aérospatial Hollandais (NLR), le principal contractant du projet. L'expérience sera contenue dans un cube formant le mini satellite de 129 kg. Il sera lancé au sommet de la structure en forme de cylindre formant Maqsat - B2 qui sera la partie la plus basse, sous le carénage, du dernier étage. Sloshsat va permettre de vérifier le comportement dynamique dans des conditions de microgravité de 33,5 l d'eau déionisée. Le réservoir composite comporte 270 capteurs afin de mesurer la distribution du liquide. D'autres capteurs mesureront la température, la pression et la vitesse de déplacement du fluide à 17 endroits, 6 accéléromètres et 3 gyroscopes à fibres optiques surveilleront le mouvement du satellite. Des tuyères alimentées par un système d'azote liquide permettront un mouvement latéral et rotatif pour contrôler les mouvements du liquide. C'est la première fois qu'un satellite a été dédié à l'étude du comportement d'un liquide en apesanteur. Des engins réapprovisionnant l'ISS, ou bien effectuant des réparations en orbite sont souvent porteurs de grandes quantités de fluides. C'est la raison pour laquelle cette étude revêt une importance capitale pour les missions futures. Beaucoup de logiciels de simulation existent, mais à ce jour les effets du ballottement sur le contrôle de la sonde sont difficiles à prédire et le résultat en situation réelle n'a pas été validé. Aussi ces essais vont permettre de vérifier les algorithmes de calcul et montreront comment manoeuvrer une sonde pour éviter les phénomènes de cavitation. Une fois Ariane sur l'orbite de transfert pour atteindre l'orbite géostationnaire, le système ESAJECT, développé et construit par la société belge Verhaert, prévu pour éjecter des masses de 50 à 150 kg, mettra Sloshsat-FLEVO à poste. Le satellite transmettra alors les données sur le comportement de l'eau à bord, à différentes vitesses, au sol et ce, pendant 14 jours minimum. La durée totale de l'expérience sera de 24 heures au moins et jusqu'à ce que la réserve de gaz soit épuisée. Entre deux expériences, les batteries seront rechargées à l'aide des panneaux solaires. Au total, l'Europe a investi environ 13 Md € dans Ariane 4 et environ 10 Md € dans Ariane 5. Ne soyez pas étonné et allez lire la page relative au coût.
L'avenir En 2005, 2 tirs de validation d'Ariane 5 - 10 tonnes sont programmés. Le lancement du premier remorqueur ATV avec une Ariane V à moteur Vulcain2 et un étage supérieur Versatile est attendu cette année. Ce remorqueur devra permettre de ravitailler l'ISS.
à suivre... Extrait de Air&Cosmos N°1870 20/12/02, 1876 du 7/02/03, 1880 du 7/03/03 Si un renseignement particulier vous intéresse, faîtes-le moi savoir par l'intermédiaire de la rubrique "écrire". N'oubliez pas de me laisser votre adresse, afin que je vous le fasse parvenir.
Décollage d'Ariane: http://www.streamingbox.com/arianespace/v2/videocorner/live/frameset.php? CNES: http://www.cnes.fr/activites/vehicules/1frame_index.htm http://www.amsat.org/amsat/sats/phase3d/ariane.html ESA: http://www.esrin.esa.it/export/esaCP/index.html ESA: http://www.esa.int/export/esaLA/index.html EADS: http://www.lanceurs.aeromatra.com/ Arianespace: http://www.arianespace.com/site/index2.html Snecma: http://www.snecma-moteurs.com/fr/activites/mediatheque/photos/ |
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