La construction d’un lanceur est une œuvre longue, complexe et coûteuse. Elle sert des projets de grande envergure (ex : mise sur orbite de satellites d’observation de la Terre, de satellites télécoms ou militaires etc.).
Assurer et améliorer la fiabilité de ses équipements a toujours été un objectif crucial pour Arianespace. La société ne laisse d’ailleurs rien au hasard. « Nos équipements sont régulièrement inspectés afin d’éviter tout incident », explique Vince Veilleur, chef de département Sécurité et Environnement d’Arianespace Guyane.
Les experts du groupe Bureau Veritas ont en charge l’ensemble des vérifications réglementaires des ensembles de lancement (Ariane, Vega et Soyuz). Ce sont eux, par exemple, qui opèrent la vérification des dispositifs de protections contre la foudre.
« Une fusée sur son pas de tir est remplie d’environ 450 tonnes de poudres (propergol) mais aussi d’ergol et de charge pyrotechnique. Les protections mises en place sont donc absolument nécessaires. Sans elles, il y aurait un risque que des équipements soient endommagés voire que le lanceur soit détruit », rappelle Eric Vanoverbeke, chef de service Inspection et Vérification en Service Guyane au sein de Bureau Veritas.
Lui et son équipe se chargent par ailleurs d’opérer les vérifications périodiques sur toutes les installations électriques. Les lancements de fusées sont eux aussi scrupuleusement contrôlés.
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La veille, la fusée est transportée du bâtiment où elle a été assemblée jusqu’à son pas de tir. Là, les équipes opèrent les dernières connexions, l’armement et les vérifications finales.
La base est à ce moment-là sous surveillance militaire renforcée et un hélicoptère opère un contrôle permanent du site (cf : le site CNES - CSG). Les techniciens et les ingénieurs mettent ensuite le lanceur en configuration de tir.
Et quelques heures avant la mise à feu, toutes les personnes qui ne sont pas indispensables au lancement sont évacuées. Grâce à ce souci permanent de la sécurité et du détail, la réputation de fiabilité d’Arianespace n’est plus à faire.
Pour diviser le coût de son futur lanceur Ariane 6 de moitié sans nuire à sa qualité, la société a ainsi prévu de recourir à un mode de fabrication plus efficient. Le lanceur ne sera en effet pas assemblé verticalement de A à Z comme ses prédécesseurs mais, pour partie, à l’horizontale, afin que les équipes puissent intervenir dessus plus facilement.
Aux Mureaux, le bâtiment de 20 000 m2 où seront fabriqués les lanceurs Ariane 6 est déjà en construction. « Nos équipes opéreront un contrôle technique minutieux dessus », rassure Grégory Duret, Directeur Europe du marché Aérospatial au sein de Bureau Veritas.
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Il faudra encore attendre quelques années pour assister au décollage d’Ariane 6 (prévu en 2020). Des précautions qui devraient terminer de convaincre les clients potentiels des capacités d’Arianespace à mener à bien les lancements selon le calendrier prévu. Le bilan de la société en 2016 parle cependant déjà de lui-même.
Outre le record réalisé par Ariane 5, Arianespace en a également établi deux autres l’an dernier : le 8e lancement réussi de son lanceur léger Véga depuis son introduction au Centre Spatial Guyanais (CSG) en 2012 et le 15e lancement depuis 2011 au CSG de son lanceur moyen Soyuz.
De septembre à décembre 2016, Arianespace a, qui plus est, relevé avec brio le défi de réaliser 6 lancements sur 4 mois à peine afin de tenir ses engagements.
À Kourou, en Guyane, les travaux de génie civil de la base de lancement d’Ariane 6 touchent à leur fin. La fusée Ariane 6 est propulsée dans le ciel Guyanais. Le bruit est assourdissant, et d’énormes quantités de gaz brûlés s’échappent en nuages de fumées de part et d’autre du pas de tir.
Ce dernier est un écrin de béton, accueillant les systèmes nécessaires au décollage d’Ariane 6. Constitué de 50 000 m3 de béton armé, il est logé à l’intérieur d’une fosse géante creusée dans la roche granitique sur 30 mètres de profondeur.
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Disposés symétriquement par rapport au pas de tir, ces tunnels inclinés colossaux (200 m de long pour 20 m de haut et 20 m de large) développent un volume intérieur identique à celui de 27 piscines olympiques !
Le CNES a choisi de penser et bâtir le futur Ensemble de lancement d’Ariane 6 (ELA 4) en s’appuyant sur un nouvel outil : le BIM (Building information management and modeling). Un savant cocktail numérique et collaboratif de modélisation 3D, de 4D et de compilation de millions d’informations des différents intervenants.
Le pas de tir d'Ariane 6, comme d'ailleurs celui de tous les prédécesseurs d'Ariane, a été conçu et développé à Toulouse, même si évidemment il est construit ensuite en Guyane.
Pour ce projet de très grande ampleur, le CNES, contractant principal, a souhaité mettre en place une méthodologie de synthèse dans l’espace basée sur le BIM. (80 au total) par ouvrage et métier. « Nous avions mis en place un système de double plateforme collaborative en utilisant la technologie SVN », précise Frédéric Cuffel.
Pour permettre ce fonctionnement, une charte et une convention BIM ont été mises en place, le CNES ayant exigé que les seuls formats d’échange autorisés soient les RVT (Autodesk Revit) et IFC (format libre). L’hébergement des maquettes et de leur historique a été réalisé sur data center de chaque côté. Les premiers plans d’exécution ont pu être livrés fin 2016, quelques mois après la signature du contrat.
En avril 1968, une fusée décollait pour la première fois du centre spatial guyanais de Kourou. Cinquante ans plus tard, le succès de Kourou est toujours au rendez-vous…et la question de la réduction des coûts est plus que jamais d’actualité ! Grâce à ce projet, l’Europe veut ainsi se maintenir dans la compétition mondiale, notamment face à de nouveaux compétiteurs, comme Space X.
Un pas de tir est en train de sortir de terre en vue du vol inaugural d'Ariane 6 programmé en juillet 2020. Grâce à ce projet, l'Europe se relance dans la compétition mondiale qui oppose les acteurs du secteur spatial.
Tout a été pensé pour réduire la durée et le coût des procédures de lancement. Par exemple, la construction des fusées elles-mêmes évolue: elles seront assemblées horizontalement et non plus verticalement comme Ariane 5.
La fiabilité d'Ariane 5 est parfaite, Soyuz et Vega n'ont eu aucun échec depuis les vols inauguraux, la disponibilité est bonne, on tire 11 à 12 fois par an et les plannings sont tenus, admet-il avant d'ajouter: Mais Ariane 6, avec une conception plus moderne et plus modulaire, doit permettre de réduire les coûts et de s'approcher, et si possible d'être meilleurs, que la proposition aujourd'hui que fait SpaceX aux clients commerciaux," renchérit-il.
Pour répondre à la demande des clients, Ariane 6 a notamment deux atouts: le moteur placé dans son étage supérieur pourra se rallumer plusieurs fois dans l'espace, ce qui lui permettra de positionner les satellites sur tous types d'orbites et la fusée sera déclinée en deux versions.
Dans ce projet, les innovations flambent: le nouveau lanceur utilisera des composants des modèles actuels du Vega et d'Ariane 5 comme le moteur Vulcain et l'un des éléments clés, c'est le propulseur à poudre P120 qui est actuellement en cours de test.
Sur le site de construction, on ne relâche pas la pression, de nouveaux éléments du pas de tir arrivent sans cesse. Et tandis que le chantier suit son cours en Guyane, la production des premières fusées Ariane 6 débutera très bientôt sur le continent européen.
À Kourou, le chantier géant de Génie Civil du pas de tir du futur lanceur spatial européen touche à sa fin. Un peu plus de cinquante ans après son premier décollage à Kourou, la fusée Ariane va bientôt entamer sa sixième vie. Courant 2020, la version 6 du lanceur spatial, successeur d’Ariane 5, devrait en effet prendre son envol depuis le Centre spatial guyanais.
À nouvelle fusée, nouvelle base de lancement. Baptisé ELA 4 (ensemble de lancement Ariane n° 4), ce complexe géant qui s’étend sur une surface de 170 ha, équivalente à celle de 240 terrains de football, comporte un ensemble de vingt ouvrages techniques, dont le bâtiment d’assemblage du lanceur et un portique mobile de 90 m de haut.
Le massif de lancement est le cœur battant d’eLA 4. Il dispose de deux carneaux : des tunnels inclinés de grandes dimensions (170 m de long au total pour 20 m de haut et 20 m de large) destinés à évacuer les gaz de propulsion brûlants émis par la fusée au moment du décollage.
Ces deux organes clés sont en effet soumis à des conditions extrêmes. Thermiques d’abord. À la sortie du lanceur, la température atteint 3 000 °C. Outre cette onde de chaleur, les voiles des carneaux subissent également des sollicitations dynamiques importantes générées par l’onde acoustique.
Pour supporter de telles conditions, les carneaux disposent d’une résistance à toute épreuve : à leur forte épaisseur (jusqu’à 1,20 m) s’ajoutent une formulation de béton « adaptée » (voir encadré) et de fortes concentrations d’armatures (jusqu’à 400 kg d’acier par m3 de béton), semblable à ce que l’on rencontre dans le domaine du nucléaire.
Soumis pendant une courte durée à une température de 1 000 °C, sollicités dynamiquement, érodés par des particules d’alumine éjectées à haute vitesse par le lanceur et exposés à des eaux très acides (l’eau du déluge est récupérée à pH 1 dans les carneaux), les 30 000 m3 (sur 60 000 m3 au total) de béton des carneaux et du massif de lancement doivent résister à des conditions extrêmes.
Approvisionnés depuis l’usine du cimentier ARGOS de Cayenne, les bétons possèdent une classe de résistance C40/50 et une classe d’exposition XA3, intégrant un ciment CEM I 42,5 N SR3 PM. Ils contiennent des fibres polypropylènes qui, en fondant sous l’effet de la chaleur des tirs, créent un réseau de microcavités dans le matériau, permettant à l’eau de s’évaporer sans y créer de fissuration.
L’ensemble de lancement Ariane n°4 (ELA-4) a été bâti spécialement pour Ariane 6. Le CNES, maître d’œuvre des moyens sols pour le vol inaugural, a transféré en amont du premier vol commercial l’exploitation de l’ELA-4 à ArianeGroup, tout en restant autorité de conception. Le corps central est ensuite rejoint par ses boosters., qui étaient stockés dans le « BSB » (bâtiment de stockage des boosters).
C'est le grand jour ! Des contrôles ont été effectués afin de s'assurer que le lanceur était prêt à remplir sa mission et que le pas de tir était opérationnel. Ne ratez aucun lancement !
Au centre spatial de Kourou (Guyane), un chantier d'envergure touche à sa fin. Les travaux menés sur une zone de 170 ha au milieu de la forêt permettront d'accueillir demain Ariane 6, la nouvelle génération de lanceurs européens. Un projet adopté pour que l'UE reste compétitive sur le marché spatial mondial en divisant par deux les coûts de chaque lancement.
Une fois arrivée sur la zone de lancement, la fusée sera équipée de ses ergols (ou combustibles) et de sa charge utile (les équipements destinés à être envoyés dans l'espace). Un portique mobile géant a été construit pour que les techniciens accèdent plus facilement à la fusée.
L'intégration se fait à l'horizontal alors que celle de Ariane 5 est à la verticale. C'est une évolution majeure dans la préparation des lancements. C'est en fait beaucoup plus simple à réaliser. Cela permet de concevoir des bâtiments qui sont moins hauts. On est plus tolérants des évolutions de longueurs de lanceurs. Avec les bâtiments à l'horizontale, c'est plus facile.
Les fusées sont des moyens de transport pour amener un satellite, une sonde (ou une capsule avec des astronautes) dans l’espace. Quels que soient leurs passagers ou leur destination, toutes les fusées fonctionnent selon le même principe physique, celui de l’action-réaction.
En clair : au moment de la mise à feu, des gaz sont éjectés à très forte vitesse par les moteurs situés à la base de la fusée, c’est l’action... En réaction, la fusée décolle dans le sens opposé. La force délivrée s’appelle la poussée, elle s’exprime en Newton.
Ainsi, la Terre attire à elle la fusée posée sur son pas de tir. Lutter contre cette attraction, mais aussi vaincre la résistance de l’air, demande donc de l’énergie. Beaucoup d’énergie. L’attraction, qui diminue en s’éloignant de la Terre, est maximale au sol. C’est donc au moment du décollage que la poussée doit être la plus forte.
En effet, la fusée, au cours de son ascension, abandonne les éléments dont elle n’a plus besoin : les propulseurs, mais aussi l’étage inférieur qui assure la poussée pendant les 10 premières minutes. Ainsi, le lanceur accélère au cours de son ascension pour atteindre la vitesse nécessaire à la satellisation de son ou ses passagers.
Les moteurs des fusées fonctionnent pour la plupart grâce à une propulsion chimique : les gaz sont produits par une réaction chimique entre deux produits : le combustible et le comburant, qui permet d’initier la combustion du combustible. Ces ergols peuvent être solides.
En propulsion liquide, c’est le couple oxygène/hydrogène qui est clairement le plus performant. Il produit des gaz dont la vitesse, quand ils sont éjectés du moteur, est 50% plus grandes qu’avec d’autres ergols. Mais l’hydrogène et l’oxygène ne deviennent liquides qu’à très basse température (-182°C pour l’hydrogène et -253°C pour l’hydrogène). Leur manipulation est très délicate.
Envoyer une fusée dans l’espace, c’est aussi calculer sa trajectoire idéale. Un travail assuré par des ingénieurs spécialisés en mécanique spatiale (oui, il faut aimer les maths et la physique !) Pas question de tracer une ligne droite vers la destination.
Les tests statiques semblent indiquer que les moteurs ont encore une très probabilité de ne pas démarrer ou de s’éteindre rapidement après le décollage. Ensuite la séparation des 2 étages me semble indépendante des conditions du pas de tir ou de l’altitude.
La société américaine d’origine néo-zélandaise Rocket Lab vient à son tour de réussir un lancement de fusée avec un moteur réutilisé. Dans un contexte de concurrence accrue, l’accès à l’espace et le déploiement d’un satellite pour les besoins d’une entreprise est de plus en plus facile et bon marché.
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