6 408 ko - Destination Orbite
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Numéro 32 Octobre 2014 ASTRONotes LES LANCEURS SPATIAUX Le grand test pour Orion Bataille autour du CCDev 2 ASTRONotes 32 Octobre 2014 ASTRONotes 32 (Octobre 2014) L'AstroNotes est une revue trimestrielle qui sort le 01/01, 01/04, 01/07 et 01/10 en complément d'informations au site Destination Orbite. Elle est téléchargeable au format PDF. Destination Orbite, le site de l’exploration de l’espace. Vous pouvez le visiter à l'adresse www.destinationorbite.net Retrouvez également Destination Orbite sur www.facebook.com/pages/DestinationOrbite/ Rédaction Philippe VOLVERT Véronique CHEVALIER Couverture Les lanceurs spatiaux – Photos SpaceX, Nasa, Sierra Nevada Corporation SOMMAIRE A LA UNE 4 Le grand test pour Orion 4 ACTUALITE 8 Les news L'espace au jour le jour 8 12 EVENEMENT 18 Bataille autour du CCDev 18 DOSSIER 20 Qu'estce qu'un lanceur La propulsion Les lanceurs à travers le monde Ariane 5 en campagne 22 24 26 32 AGENDA 34 Ou découvrir l'espace 34 Octobre 2014 ASTRONotes 32 3 LE GRAND TEST POUR ORION Le 04 décembre prochain, la Nasa réalisera le premier test de son nouveau vaisseau. Hérité du programme Constellation, aujourd'hui abandonné, Orion EFT préfigure le futur moyen de transport des astronautes américains qui sera utilisé pour l'exploration du système solaire par l'Homme. PRESENTATION DE LA MISSION Le vaisseau effectuera deux orbites terrestres, avec une grande apogée pour la deuxième orbite et une rentrée atmosphérique à la vitesse de 32 000 km/h. La mission a pour objectif de tester les systèmes de vol du vaisseau afin de le préparer pour de futures missions habitées. Ce premier vol du nouveau vaisseau sera non habité. Sauf mentions contraires, toutes les photos sont de la Nasa 4 ASTRONotes 32 Octobre 2014 EXPLORATION FLIGHT TEST 1 EFT1 (Exploration Flight Test 1) est un vol d'essai non habité. L'objectif affiché de cette mission consiste à tester les différentes phases du vol, depuis le lancement jusqu'au retour dans l'Océan Pacifique non loin des côtes californiennes. DELTA IV HEAVY Une fois opérationnel, le vaisseau Orion sera lancé par la fusée SLS mais pour ce premier essai à vide, la Nasa s'est tournée vers le lanceur américain le plus puissant disponible à l'heure actuelle, Delta IV Heavy. La masse au décollage est d'environ 725 tonnes. La poussée durant les quatre premières minutes de vol est fournie par les trois étages CCB équipé chacun d'un moteur RS68A de 3 140 kN de poussée Dessin P. VOLVERT Octobre 2014 ASTRONotes 32 5 Lancement depis le SLC37B Séparation des boosters Séparation du 2ème étage 6 ASTRONotes 32 Octobre 2014 Séparation de la a tour d'éjection Allumage de l'étage supérieur Rentrée atmosphérique d'Orion Amerrissage dans le Pacifique d'Orion Octobre 2014 ASTRONotes 32 7 LES NEWS REDUCTION D'EFFECTIFS LES BREVES Explosion au Texas Le dernier essai en date du Grasshopper 2 s’est soldé par un échec. L’engin a du être détruit après que SpaceX ait consta té la perte de contrôle. Le Grasshopper 2 est une version expérimentale du pre mier étage de Falcon 9 destiné à être récupéré. Ses essais ont lieu depuis le site de McGregor au Texas. Soyuz depuis Vostochny Le cosmodrome russe de Vostochny sera prêt à accueillir la fusée Soyuz 2 dès 2015. C’est ce qu’a récemment annoncé l’agence spatiale russe dans un com muniqué. Le nouveau centre spatial permettra de réduire la dépendance de la Russie du cosmodrome de Baïkonour qui se situe au Kazakhstan. Photo Roskosmos L’ambiance est plutôt morose chez SeaLaunch et International Launch Services. Les deux compagnies ont annoncé récemment qu’elles allaient devoir procéder à des réductions du personnel en raison d’une baisse d’ac tivité. Et c’est peu dire ! Dans son carnet de commandes, SeaLaunch n’a qu’un seul lancement Zenit de prévu. Il doit servir à placer sur orbite les satellites Energia 100 et AngolaSat en 2016. D’ici là, rien du tout. Pour tant, quatre fusées sont en cours de production et seraient disponibles à compter de juin 2015. Après ses déboires financiers de 2009, SeaLaunch a besoin d’effectuer trois lancements par an pour maintenir la tête hors de l’eau. La situation d’ILS n’est pas meilleure puisque la compagnie envisage de se séparer d’un quart de son personnel. Les récents échecs de Proton ne sont pas étrangers au désintérêt des clients pour la fusée russe. Il y a quelques années, les missions commerciales s’enchaînaient à un rythme de 7 à 8 vols par an avant de chuter à 3 ou 4. Le carnet de commandes n’est pas aussi vide que la compagnie concurrente mais force est de constater qu’on ne se bouscule plus au portique. A ce jour, seules 14 mis sions sont programmées pour un montant de 1 milliard $. La débandade russe ne fait pas que des malheureux puisque la fuite massive des clients s’est faite au profit de SpaceX qui est devenu le principal rival d’Arianespace. S AV I E Z V O U S Q U E Yelena Serova, actuellement présente à bord de l’ISS, n’est que la quatrième femme cosmonaute à s’envoler dans l’espace ? Avant elle, il y a eu Valentina Terechkova (1963), Svetlana Savitskaia (2 vols dans les années 80) et Elena Kondakova (2 vols dans les années 90). 8 ASTRONotes 32 Octobre 2014 Mission Spitzer prolongée La Nasa a approuvé la prolongation de la mission Spitzer de deux années supplé mentaires. Lancé en 2003, ce télescope avait pour objectif d’étudier l’Univers dans la gamme de l’infrarouge. Bien que ses réserves en hélium soient épuisées de puis mai 2009, Spitzer continue à appor ter sa contribution dans les différents domaines de recherche en astronomie. L'IXV paré pour son lancement En novembre prochain, l’ESA expédiera dans l’espace un prototype d’engin récu pérable. Baptisé Intermediate eXperimental Vehicle, il sera lancé sur une trajectoire suborbitale par une fusée VEGA qui décollera de Kourou. L’IXV permettra de tester en conditions réelles la rentrée atmosphérique planée d’un en gin qui vole à la vitesse de 27 720 km/h. Il devrait amerrir dans l’Océan Indien au terme d’un vol plané de 15 minutes. Coopération Nasa/ISRO Les agences spatiales américaines et indiennes ont signé lors du 65ème Congrès international d’astronautique deux accords de coopération. Le premier porte sur le mise au point du satellite NI SAR équipé d’un radar pour l’observation de la Terre dont le lancement est prévu à l’horizon 20202021. Le second concerne les futures missions d’exploration de la planète Mars. Ces deux accords font suite à un premier accord cadre signé entre les deux pays en 2008. ARIANE 5 COIFFEE Photo Ruag Space Suisse Ariane 5 sera coiffée jusqu’en 2019. Arianespace a si gné avec Ruag Space Suisse un contrat de 85 millions d’euros pour la fabrication des coiffes d’Ariane 5. Le contrat s'inscrit dans le cadre du lot PB+ de dixhuit lanceurs Ariane 5 commandés à l'industrie en décembre 2013. Elles seront fabriquées dans les usines de Zurich en Suisse. Ruag Space Suisse est un partenaire de première heure puisqu’il fournit les coiffes de la famille Ariane depuis sa mise en service en décembre 1979 ainsi que de Vega depuis son premier vol en 2012. L’industriel fournit une version adaptée de la coiffe Ariane 5 à l’opérateur américain United Launch Alliance (ULA), pour équiper les lanceurs Atlas 5/500 de Lockheed Martin. N O U V E A U M O T E U R P O U R AT L A S V La crise ukrainienne et l’embargo qui en a découlé ont mis en évidence la dépendance américaine visàvis de la Russie concernant les systèmes de propulsion. Au cours de l’été, United Launch Alliance annonçait son intention d’étudier une alternative au moteur russe RD180 qui équipe le premier étage des fusées Atlas V. La compagnie vient de s’allier à Blue Origin pour mettre au point le BE4. Il fonctionnera avec un mélange de gaz naturel et d’oxygène liquide et fourni ra une poussée de 2 450 kN au décollage. Pour rem placer le RD180 de 3 800 kN, il sera nécessaire de monter deux BE4 sur le lanceur et d’adapter l’archi tecture de l’étage concerné. Les premiers essais de vraient intervenir en 2016 pour un premier vol en 2019. Le nouveau moteur sera développé sur base du BE3 et coûterait moins cher à la fabrication. PREMIER VOL SLS EN 2018 Photo Nasa Photo ULA/Blue Origin La Nasa a annoncé que la super fusée Space Launch System (SLS) avait réussi son passage en revue ma jeur mais qu’elle ne serait pas prête avant novembre 2018, soit un an de retard sur le planning initial. La phase de développement à proprement parlé vient de débuter mais nécessitera 7 milliards $ étalé sur quatre années. A l’origine, le vol EM1 était planifié pour 2017 avec la version 70 tonnes qui doit emporter un vaisseau Orion non habité effectuer un vol autour de la Lune à l’instar de ce qu’avait réalisé Apollo 8 en son temps. Dans sa version lourde, la fusée sera capable de placer en orbite une charge allant jusqu’à 130 tonnes. De quoi transporter tout le matériel nécessaire pour une expédition habitée sur Mars à l’horizon 2030. Toutefois, la somme allouée pourrait ne pas être suffi sante. La cours des comptes américaines estime qu’il pourrait manquer 400 millions de dollars au pro gramme. Le SLS est le premier lanceur de grande ca pacité développé aux EtatsUnis depuis 40 ans et pourrait coûter 35 milliards $. Octobre 2014 ASTRONotes 32 9 H AYA B U S A 2 PA R E E P O U R S O N L A N C E M E N T Le 05 décembre prochain, le Japon lancera une nou velle mission de collecte d’échantillons. Hayabusa 2 partira en direction du géocroiseur 1999 JU3 qui a la particularité de croiser l’orbite de la Terre. La sonde atteindra son objectif en juin 2018 pour une mission de 18 mois. Elle devrait nous en apprendre plus sur cet astre d’un kilomètre de long constitué essentiellement de carbone. Les scientifiques pensent qu’il pourrait contenir des composés organiques, précurseurs de la vie terrestre. D’où l’intérêt de récupérer des échantillons qui n’ont pas été exposés au vide spatial ni été altérés par le rayonnement cosmique entre autres. Pour se faire, Hayabusa 2 créera un cratère qui soulè vera la poussière en soussol qui sera ensuite récu pérée dans un entonnoir. La France et l’Allemagne font partie du voyage grâce au petit robot MASCOT qui doit se poser sur l’astéroïde. Quant au retour sur Terre des échantillons, il est prévu pour décembre 2020. Photo Jaxa MARS ROVER 2020 EQUIPE Le prochain rover que la Nasa enverra sur Mars emportera avec lui sept instruments. D’une valeur de 130 mil lions $, le package scientifique devra analyser la géologie du site d’atterrissage afin de mettre en évidence d’éventuelles traces de matière organique témoignant de signes de vie dans le passé. Mars Rover 2020 est de conception identique à celle de Curiosity qui explore en ce moment le cratère de Gale. Il sera lancé en juillet 2020 pour un atterrissage prévu en en février 2021 sur un site non encore déterminé. Outre l’exploration scientifique, l’engin testera une technologie qui produira de l'oxygène à partir du dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère martienne. La réussite de l’expérience MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment) est une étape importante du programme des vols habités. En effet, si un jour on veut envoyer des hommes sur Mars, il sera primordial de pouvoir produire sur place l’oxygène nécessaire, non seulement pour respirer mais également pour servir d’ergols aux véhicules de transport des équipages qui repartiront vers la Terre. Photo NASA 10 ASTRONotes 32 Octobre 2014 SITE CHOISI POUR PHILAE Le petit atterrisseur Philae embarqué sur la mission Ro setta est paré à se poser sur la comète 67P/Churyu movGerasimenko. Sur les 5 zones présélectionnées par l’équipe scientifique, un consensus s’est fait autour du site J. Il est le seul qui répondait le plus aux cri tères établis par l’ESA en termes d'intérêt scientifique. Durant sa courte mission de 2 jours, tous les instru ments auront l’occasion d’être utilisés au moins une fois contrairement aux autres cibles moins favorables pour l’une ou l’autre expérience. Le site J, situé sur la «tête» du plus petit des deux lobes qui constituent la comète, présente l’avantage d’être une zone relativement plate, orientée vers le Soleil de façon optimale pour alimenter les cellules solaires de Philae mais aussi à seulement à quelques centaines de mètres d’une zone active d'où s'éjectent dans l'espace des gaz et des poussières. Le site d’atterrissage a été délimité dans une ellipse d’en viron 1 km de long pour 250 m de large. Il présente néanmoins des pentes inclinées de 50°, parsemé ici et là de rochers de 5 à 10 m. Dans les prochains jours, la sonde Rosetta prendra des clichés à haute résolution qui permettront de confirmer ou non le choix initial. Dans le cas contraire, Philae se rabattra sur le site C en solution de repli. Si besoin, la date de l'atterrissage pourra être retardée jusqu'à un maximum de 28 jours. Pour l’heure, elle est fixée au 11 novembre prochain. Photo Esa/Rosetta/ MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/ IDAMPS for OSIRIS Team ARIANE 5 A LA PLACE DE SOYUZ ? Photo ESA/S. Corvaja La Commission européenne songe à utiliser Ariane 5ES pour les quatre prochains satellites de la constellation Galileo. Cette décision n’aurait aucun lien avec l’échec partiel rencontré par Soyuz lors du lancement des deux premiers FOC (Full Operational Capacity). L’idée consisterait à débarquer de la fusée russe les satellites FM3 et 4 prévus pour décembre ainsi que FM5 et 6 prévus pour mars prochain et les confier tous à Ariane 5 pour un vol le mois suivant. Cela permettrait d’effec tuer des tests complémentaires sur les deux premiers exemplaires Galileo placés sur une mauvaise orbite avant de poursuivre le déploiement de la constellation. Le calendrier actuel prévoit 7 lancements à réaliser d’ici 2 ans dont 3 effectués par Ariane 5. A terme, le ré seau européen de géolocalisation devrait compter 30 satellites, dont 24 opérationnels et 6 de réserve répar tis sur trois plans orbitaux. La maîtrise d’œuvre des FOC est assurée par l’allemand OHB System qui fournit la plateforme et l’anglais Surrey Satellite Technology Ltd, chargé de concevoir la charge utile. Pour assurer la cadence de lancements qui s’accéléra dès 2015, les deux industriels doivent pouvoir sortir d’usine un sa tellite toutes les six semaines à compter de novembre prochain. Après de nombreux retards, l’Europe espère voir son projet se concrétiser en 2017, projet qui aura coûté à ce jour quelques 7 milliards €. Octobre 2014 ASTRONotes 32 11 L'ESPACE AU JOUR LE JOUR JUILLET 2014 02/07: Après une pause carrière de 3 ans, la fusée Delta II reprend du service. Elle place correctement sur orbite le satellite OCO 2 (407 kg) de la Nasa. Le lancement a été effectué depuis l’installation SLC2W à Vandenberg en Californie. OCO 2 est un satellite qui doit effectuer des mesures de la quantité de dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère terrestre. Il remplace un autre satellite du même nom perdu lors d’un échec de son lanceur en 2009. Sa mission doit se prolonger audelà de 2016. cune satellisation n’était prévue. Il s’agissait simple ment de tester les performances du lanceur aux différentes étapes du vol. Angara est le premier lan ceur russe entièrement neuf conçu à l’ère postsovié tique. Il se décline en plusieurs versions qui se différencient par le nombre de propulseurs latéraux. Pour cette mission, c’est le modèle de base 1.2 qui a été testé. Le prochain vol est annoncé pour la fin de l’année dans la version lourde équipée de 5 boosters. 02/07: SpaceX renforce sa position sur le marché commercial au détriment de ses concurrents. L’opéra teur Inmarsat vient de réserver trois vols (1 ferme et 2 optionnels) sur Falcon Heavy à compter de 2016. Il concerne les satellites Europasat / HellasSat 3 (5,9 t), Inmarsat 5 F4 (6,1 t) et Inmarsat 6. 03/07: La Russie poursuit l’extension de son réseau de télécommunications sur orbite moyenne après le lance ment réussi de trois nouveaux engins Gonets M (233 kg chacun). Ils sont partis du cosmodrome de Plesetsk à bord d’une fusée Rockot équipée d’un étage supérieur Briz M. Ce système de télécommunications exploite des satellites placés sur une orbite circulaire de 1 400 × 1 414 km avec une inclinaison de 82,6° et répartis sur 4 plans orbitaux distincts. A ce jour, il compte 10 satellites sur les 12 nécessaires pour avoir un réseau pleinement opérationnel. 08/07: Le satellite météorologique Meteor M2 (2,7 t) est mis sur orbite par une fusée Soyuz 2.1b/Fregat. Il était accompagné des passagers secondaires SkySat 2 (100 kg) pour la télédétection, TechDemoSat 1 (150 kg) comme démonstrateur technologique, AISSat 2 (7 kg) pour la surveillance maritime, Relek (250 kg) pour la recherche dans le domaine de la physique spatiale, DX 1 (27 kg) pour la surveillance maritime et la re cherche technologique, UKube 1 (3 kg) pour la re cherche technologique et M3MSatDummy (95 kg). Ce dernier est une charge utile factice conçue au dernier moment par la Russie et destinée à remplacer le sa tellite M3MSat. En mai dernier, le Canada renonçait à sa mise sur orbite au moyen d'un lanceur russe en rai son des sanctions économiques qui frappe la Russie. 09/07: Après plus de 20 ans de développement, Angara devient réalité. Elle s’élance pour la première fois depuis le cosmodrome de Plesetsk sur le pas de tir LC35/1 (photo cicontre). Pour son vol inaugural, au 12 ASTRONotes 32 Octobre 2014 Photo Denis Efremov 10/07: La fusée Soyuz 2.1b/Fregat lance depuis le Centre Spatial Guyanais quatre satellites de communi cations O3b. Les engins de 700 kg ont rejoint leur or bite équatoriale culminant à 7 825 km d’altitude. Ils sont destinés à réduire la fracture numérique des pays dont la connexion à internet est faible voire in existante. A terme, le réseau devrait compter jusqu’à 12 satellites opérationnels. Google, l’un des parte naires du projet, souhaite pousser le projet plus loin en affichant sa volonté à apporter internet à l'en semble de la planète d'ici 2020. 13/07: Après un report de plusieurs semaines, la fu sée Antares place correctement sur orbite le second ravitailleur Cygnus. Ce dernier doit s’amarrer à la sta tion spatiale internationale prochainement. Signalons la présence à bord de la seconde flottille Flock ainsi que de quatre autres CubeSat (MicroMAS, TechEdSat 4, Lambdasat et GEARSSAAT). Ils seront déployés ul térieurement par les astronautes depuis l’ISS. 14/07: SpaceX réussit la mise sur orbite de 6 satellites de communications Orbcomm (172 kg chacun) ainsi que de deux charges factices simulant la masse d’un satellite Orbcomm. Ils ont rejoint leur orbite à 750 km d’altitude sur une inclinaison de 52°. Pour cette mis sion, la version du lanceur était une Falcon 9 équipée d’un étage récupérable. Ce dernier a réussi à se poser en douceur dans l’Océan Atlantique au bout de quelques minutes d’une descente contrôlée. Au contact de l’eau, l’étage a été percé rendant la récupé ration impossible. Néanmoins, la réussite de l’opéra tion permet à SpaceX d’envisager des récupérations au Kennedy Space Center prochainement. 17/07: Arianespace et l’ESA signe le contrat portant sur le lancement du satellite radar de télédétection Sentinel 1B (2,3 t) par une fusée Soyuz depuis le Centre Spatial Guyanais. Identique à Sentinel 1A, il se ra placé sur orbite polaire dans le courant de l’année 2016. Photo Roskosmos 18/07: Depuis le cosmodrome de Baïkonour, une fusée Soyuz 2.1a lance le vaisseau récupérable Foton M4 (cidessus). Il transporte toute une série d’expé riences touchant de nombreux domaines comme la re cherche sur la croissance de cristaux destinés aux semiconducteurs, la biotechnologie et la biologie. Les scientifiques veulent étudier l’effet de l’absence de gravité sur des geckos, des drosophiles, des œufs de ver à soie et des spores de champignons. Peu après le lancement, les communications avec l’engin ont été interrompues. L’allumage du moteur destiné à rehaus ser l’orbite n’a pu être effectuée, coinçant le vaisseau sur l’orbite initiale de 258 x 572 km sur une inclinaison de 64°. Quelques jours plus tard, les contrôleurs réus sissaient à rétablir les communications, autorisant la poursuite de la mission sans pour autant procéder à la rehausse de l’orbite prévue à l’origine. Le retour de la capsule est programmé pour la mi septembre dans la steppe du Kazakhstan. 20/07: La sonde Cassini passe à 5 100 km de Titan à la vitesse de 5,6 km/s. Au programme de cette ren contre, l’étude des hautes couches atmosphériques culminant entre 250 et 500 km (la mésosphère) et au delà (la thermosphère) par occultation stellaire. Les instruments utilisés pour cette recherche sont le spec tromètre imageur ultraviolet (UVIS) et le spectromètre infrarouge (CIRS). 21/07: Depuis plusieurs années déjà, le continent sud américain est un client de choix pour la Chine. Plu sieurs pays ont signé des accords clé en main afin de disposer de satellites opérationnels dans l’espace. Le Venezuela est l’un d’eux et vient à nouveau de signer un contrat portant sur l’achat et le lancement d’un sa tellite de télédétection par une fusée chinoise Chang Zheng. 23/07: La ronde des ravitailleurs Progress se poursuit. Un nouvel engin de ce type a pris le chemin de la sta tion spatiale internationale après un lancement parfait depuis le cosmodrome de Baïkonour par une fusée Soyuz U. Il s’amarre sans incident au terme d’une course poursuite de 6 heures. Il transporte quelques 2,3 tonnes de fret destinés aux équipages du com plexe orbital. Il prend la relève de Progress M23M désamarré la veille. 28/07: Une fusée Delta IV M+4,2 place sur orbite les deux premiers satellites GSSAP (700 kg chacun) et ANGELS. GSSAP est l’acronyme de Geosynchronous Space Situational Awareness Program. Développé dans le plus grand secret par l’US Air Force, ce n’est qu’en février dernier qu’il a été reconnu officiellement par les autorités américaines. Il est basé sur 4 sa tellites construits par Orbital Sciences Corporation et qui fonctionnent en tandem avec le réseau terrestre de surveillance spatiale de l'United States Strategic Command. Ils ont pour mission de surveiller depuis une orbite quasi géostationnaire les « menaces poten tielles » pour les intérêts des ÉtatsUnis dans l’espace. ANGELS doit servir de banc d’essai pour les technolo gies de monitoring et de surveillance des petits sa tellites en opération de proximité autour d’autres. 29/07: L’Europe lance son dernier cargo de ravitaille ment ATV avec succès. La fusée Ariane 5 s’est élan cée à l’heure prévue depuis le Centre Spatial Guyanais de Kourou. Baptisé George Lemaître, en honneur au physicien belge à l’origine de la théorie du Bigbang, l’ATV 5 emporte avec lui 6,6 tonnes de fret à destina tion de l’équipage résident. Il devrait s’amarrer le 12 août prochain pendant 5 mois. Octobre 2014 ASTRONotes 32 13 31/07: Arianespace signe avec l’opérateur Eutelsat un contrat portant sur le lancement du satellite de télé communications Eutelsat 172B par une fusée Ariane 5 dans le courant de 2017. L’engin d’une masse de 3,5 t sera localisé sur une orbite géostationnaire à 172° Est. AOUT 2014 05/08: Une fusée Falcon 9 V1.1 place correctement sur orbite le satellite de télécommunications Asiasat 8 (4,5 tonnes) pour le compte de l’opérateur Asia Satellite Telecommunications Company. Le lancement a été ef fectué depuis le pas de tir 40 à Cap Canaveral en Floride. 06/08: Après un voyage de 10 ans à travers le sys tème solaire, la sonde européenne Rosetta arrive à destination. Elle se place en orbite autour de la co mète 67P/ChuryumovGerasimenko pour une mission d’exploration qui doit se prolonger jusqu’en décembre 2015. Rosetta emporte 11 instruments scientifiques ainsi que l’atterrisseur Philae qui doit se poser sur la comète le 12 novembre prochain. 09/08: La Chine expédie dans l’espace un nouveau tri plet Yaogan. Yoagan 20A, B et C ont été lancés par Photo Nasa/ESA 14 ASTRONotes 32 Octobre 2014 une fusée ChangZheng 4C qui est partie du centre spatial de Jiuquan. Ils circulent sur une orbite culmi nant à 1 000 km environ sur une inclinaison de 63,4°. Certains spécialistes pensent qu’il s’agit probablement de satellites d’alerte précoce. 12/08: L’ATV 5/Georges Lemaître s’amarre parfaite ment à l’arrière de la station spatiale internationale, au module Zvezda. Il devrait faire partie intégrante du complexe orbital jusqu’au 25 janvier prochain. Il emporte 6,6 tonnes de fret dont 4,4 tonnes d’ergols. Le reste étant réparti entre nourriture, eau, gaz et pièces de rechange (Photo cidessous). 13/08: Le plus puissant satellite d’imagerie terrestre civil est lancé à l’aide d’une fusée Atlas V/401 partie de la base de Vandenberg. Worldview 3 (2,8 t) est équipé d’un télescope d’une ouverture de 110 cm ca pable d’offrir des images de la Terre avec une résolu tion maximale de 11 cm dans le mode panchromatique. Il bat ainsi le record des perfor mances détenues jusqu’ici par GeoEye 1 lancé en sep tembre 2008 et dont la résolution maximale est de 41 cm. Chaque jour, il couvrira une superficie de 680 000 km², soit 22 fois la Belgique. A cette fréquence, il faudrait un peu plus de 2 ans à Worldview 3 pour dresser une carte complète de notre planète. 14/08: L’ATV 5 procède à une rehausse d’orbite de la station spatiale internationale. Il allume ses moteurs durant 469 secondes. La vitesse du complexe orbital est accrue de 1,1 m/s, augmentant l’altitude de 2 km. 15/08: Fin de mission pour le second ravitailleur Cygnus. L’engin est désamarré de l’avant de l’ISS à l’aide du bras télémanipulateur. Deux jours plus tard, l’engin se désintégrait dans les hautes couches de l’at mosphère à l’Est de la NouvelleZélande. L’évènement a été immortalisé par l’équipage de l’ISS qui survolait la région au même moment (Photo cidessous) Photo Nasa 18/08: Les cosmonautes Alexander Skvortsov et Oleg Artemyev ont effectué une sortie extravéhiculaire de 05 heures 10 au cours de laquelle ils ont installé divers équipements sur la partie russe du complexe orbital et rapatrié à l’intérieur des expériences scientifiques. Au cours de cette sorties, ils ont également déployé le sa tellite péruvien Chasqui 1. Il a été conçu par diverses Universités péruviennes en coopération avec plusieurs institutions du pays. Il est doté d’une caméra qui four nira des images de notre planète. 19/08: Retour en vol pour ChangZheng 4B après l’échec de décembre 2013. La fusée chinoise s’élance du Taiyuan Satellite Launch Center avec à son bord les satellites Gaofen 2 et BRITEPL. Le premier est un sa tellite civil chinois dédié à l’observation de la Terre. Il permettra de photographier notre planète avec une ré solution d’un mètre en mode panchromatique et jus qu’à 4 m en mode multispectral. Le second est un petit satellite polonais de 10 kg destiné à faire de la re cherche astronomique et à tester divers composants qui seront utilisés pour des missions ultérieures. 19/08: Début des manœuvres de déploiement de la flottille Flock 1B comprenant 28 satellites de 5 kg cha cun. Les deux premiers ont été éjectés de l’ISS Nanoracks Deployer installé sur le module japonais Ki bo. Les autres suivront dans les jours prochains. Conçus par Planets Labs, ils photographieront notre pla nète avec une résolution allant de 3 à 5 m. 20/08: Signature de trois nouveaux lancements avec Ariane 5 ES avec l’ESA. La fusée européenne partici pera au déploiement du système de navigation euro péen Galileo en effectuant 3 lancements comptant chacun 4 satellites Galileo FOC à partir de 2015. Ces mises à poste s’effectueront en complément à celles réalisées par des fusées Soyuz en partance de Kourou. 21/08: La sonde Cassini survole le pôle Nord de Titan à une altitude de 964 km. A l’aide de son radar SAR, elle cartographie Kraken Mare, grande étendue d'hy drocarbures légers et d'azote liquide. Il est également mis à contribution pour mesurer la profondeur du lac. Les données radar seront compilées avec celles récol tées par le spectromètre VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer) qui doit déterminer si les vents sur la lune de Saturne peuvent créer des vagues. 22/08: Après avoir salué le succès de la mise sur or bite des deux premiers satellites Galileo à pleine capa cité opérationnelle, l’ESA et Arianespace annoncent dans un communiqué que l’orbite visée n’est pas at teinte. Si la fusée Soyuz 2.1b a fait son travail après son décollage du Centre Spatial Guyanais, l’étage su périeur Fregat serait le fautif dans cet échec partiel. Les premières données télémétriques indiquent que la première phase de propulsion s’est déroulée dans les conditions optimales et que l’incident serait arrivé après la phase balistique. Il semblerait que le pro gramme de vol aurait orienté l’étage dans la mauvaise direction, ce qui a conduit à atteindre une orbite dif férente de celle espérée mais visiblement celle enco dée dans le logiciel de bord. SEPTEMBRE 2014 01/09: Le vaisseau russe Foton M4 se pose en dou ceur dans la région d’Orenburg en Russie avec toutes ses expériences scientifiques. Initialement prévue pour durer deux mois, la mission a été écourtée de deux semaines suites aux problèmes de communi cations rencontrés peu après la mise sur orbite. Bien que la situation ait été récupérée depuis, les res ponsables de l’agence spatiale russe ont préféré ne prendre aucun risque. Dans l’ensemble, les expé riences se sont déroulées normalement si l’on excepte celle de l’étude du comportement des geckos dans l’espace. Les spécimens seraient morts rapidement après le lancement en raison de la défectuosité du système de climatisation. 04/09: Lancement des satellites CX 104 et Ling Qiao à l’aide d’une fusée ChangZheng 2D partie du centre spatial de Jiuquan. CX 104 est un engin de 88 kg Octobre 2014 ASTRONotes 32 15 riche pour Arianespace qui annonce la signature de 6 contrats de lancement. Le premier est pour l’opéra teur Intelsat qui lui a confié le satellite Intelsat 36. Il devra être lancé durant le troisième trimestre 2016 par Ariane 5. Le second est pour le japonais Sky Perfect avec son satellite JCSat 15 qui devra être lan cé en 2016 par Ariane 5, le troisième avec le coréen Korea Telekom pour le satellite Koreasat 7 qui rejoin dra l’orbite géostationnaire en 2016 avec Ariane 5. Le quatrième a avoir confié son satellite à Ariane 5 est le groupe Avanti pour son satellite Hylas 4. Il sera lancé au premier semestre 2017. Le lendemain, c’est au tour de l’opérateur Yahsat de choisir Ariane 5 pour son satellite Al Yah 3 dont le lancement est désormais pro grammé pour le dernier trimestre 2016. L’indonésien PT Telkom ferme la marche avec le satellite Telkom3S à lancer pour la même période que Al Yah 3. Arianespace a tout raflé, ne laissant rien à ses concurrents ILS et SeaLaunch déjà mal au point. Photo ChinaNews conçu par l’Académie chinoise des sciences en collabo ration avec l’Académie des technologies spatiales de Shanghai et Shanghai Telecomm. Il s’agit d’un engin expérimental dédié aux télécommunications. Ling Qiao (135 kg) est un satellite conçu par l’Université de Tsinghua et Beijing Xinwei Telecom Technology Co dé dié aux multimédias. (Photo cidessus) 07/09: SpaceX lance avec succès le satellite de télé communications AsiaSat 6 / Thaicom 7 (3,7 t) à l’aide d’une fusée Falcon 9 V1.1. Elle a pris son envol de puis le pas de tir numéro 40 à Cap Canaveral en Floride. C’est le second satellite de la compagnie lancé en un mois par l’opérateur privé. Il rejoindra sa posi tion 120° Est d’où il assurera des services de télécom munications pour la région asiatique pendant au moins 15 ans. 08/09: Après un début d’année particulièrement calme, l’activité spatiale chinoise reprend vigueur. Quatre jours après le lancement réussi d’une fusée Chang Zheng 2D, un autre modèle de la famille place correcte ment sur orbite le satellite Yaogan 21 et TT 2. Ils sont partis du Taiyuan Satellite Launch Center juchés au sommet d’une fusée ChangZheng 4B. Selon des sources bien informées, Yaogan 21 serait un satellite de reconnaissance de la famille JianBing. Quant à TT2 (67 kg), il s’agit d’un satellite expérimental conçu par le National University of Defense Technology. 08/09: Le World Satellite Business Week 2014 aura été Photo Nasa/ESA 16 ASTRONotes 32 Octobre 2014 11/09: Le vaisseau Soyuz TMA12M s'est posé en dou ceur dans la steppe du Kazakhstan avec ses trois pas sagers. Les cosmonautes russes Aleksandr Skvortsov et Oleg Artemyev ainsi que l'astronaute américain Steve Swanson achèvent leur mission à bord de la station spatiale internationale qui aura duré 169 jours 05 heures et 06 minutes. Ils cèdent leur place aux oc cupants de Soyuz TMA14M qui doit s'envoler de Baïkonour le 25 septembre prochain et compléter ainsi l'équipage résident de l'ISS. 11/09: Après plusieurs mois d’un repos forcé en raison de l’indisponibilité de l’un de ses deux passagers, Ariane vol VA218 décolle de Kourou. Elle place correc tement sur orbite les satellites Measat 3B (5,9 t) et Optus 10 (3,3 t). Le premier a été conçu par Airbus Defence and Space pour le compte de l’opérateur malaisien Measat. Il fournira des services de télé communications et services DTH (Direct To Home) pendant au moins 15 ans sur un territoire qui s’étend de la Malaisie, à l’Indonésie, en passant par l’Inde et l’Australie. Quant à Optus 10, responsable du report du lancement, a été construit par Space Systems/Loral pour le compte de l’opérateur australien Singtel Optus. Depuis sa position par 164° Est, il couvrira une vaste région englobant l’Australie, la NouvelleZélande et l’Antarctique pour des services de télécommunications. 14/09: Les moteurs de l’ATV 5 sont allumés pendant 204 secondes pour une séquence de reboost de la sta tion spatiale internationale. La manœuvre permet d’augmenter la vitesse du complexe orbital de 0,5 m/s et par la même occasion l’altitude de 2 km. 17/09: Nouvelle mission d’Atlas V placée sous le sceau du Secret Service. Le satellite placé sous la fusée porte l’acronyme de CLIO (USA 257). Il a été cons truit par Lockheed Martin pour le compte du Department of Defense sans pouvoir identifier l’agence gouvernementale concernée. Selon certaines sources, il pourrait s’agir soit d’un satellite de télécommunica tions, soit d’écoute électronique. Le lancement a été effectué depuis Cap Canaveral et la version du lanceur est l’Atlas V/401 ce qui suggère probablement une or bite élevée, voire une orbite géostationnaire. 21/09: Une fusée Falcon 9 V1.1 place sur orbite le qua trième ravitailleur opérationnel Dragon. Il transporte divers équipements et fournitures pour l’équipage de l’ISS, notamment une expérience de la Nasa qui a pour but d’étudier les effets des vols spatiaux de longue durée et RapidScat, une expérience pour effec tuer un relevé des vents en mer. Dragon transporte également le satellite SpinSat, sphère de 57 kg conçue par le Naval Research Laboratory. Il sera éjecté pro chainement par les astronautes depuis le laboratoire japonais du complexe orbital. 22/09: Après dix mois de voyage et 711 millions de ki lomètres parcourus, la sonde MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) de la Nasa réussit son insertion autour de Mars sur une orbite elliptique de 150 x 5 000 km sur une inclinaison de 75°. Sa mis sion consiste à étudier la haute atmosphère martienne et les interactions qu’il peut y avoir avec l’environne ment dans lequel elle évolue, notamment le vent so laire. La sonde aura au minimum une année complète pour atteindre ses objectifs. 23/09: Le quatrième cargo privé Dragon a été parfaite ment amarré à la station spatiale internationale. L'en gin s'est approché du complexe orbital avant d'être capturé à l'aide du bras robotisé piloté par l'astronaute Alexander Gerst. Il l'a ensuite emmené vers un nœud d'amarrage du module Harmony où il restera jusqu'au 18 octobre prochain. 24/09: Après les Américains, c’est au tour des Indiens de réussir l’insertion autour de Mars de leur sonde. Mars Orbiter Mission gravite autour de la Planète rouge sur une orbite de 422 x 77 000 km sur une inclinaison de 150°. La sonde doit étudier l'échappement de l'at mosphère martienne, de détecter les traces de mé thane et de rechercher les vestiges de la présence d'eau à la surface de la planète. C’est avant tout un démonstrateur technologique qui ouvre la voie à l’Inde de l’exploration du système solaire. L’aventure n’aura coûté que 58 millions d'euros, à comparer aux 529 mil lions de MAVEN arrivée quelques jours plus tôt (Photo cicontre). 25/09: Départ d’un nouveau vaisseau Soyuz à destina tion de l’ISS. Soyuz TMA14M s’est élancé du cosmo drome de Baïkonour avec à son bord les cosmonautes Photo ISRO Aleksandr Samokoutiaïev, Yelena Serova et l’astro naute américain Barry Wilmore. L’amarrage s’effectue normalement six heures plus tard en dépit du non dé ploiement du panneau solaire gauche. Celuici se dé ploiera de luimême une fois la manœuvre de jonction à l’ISS effectuée. A noter que pour la première fois, une cosmonaute femme fait partie d’un équipage de la station spatiale internationale. Yelena Serova est âgée de 38 ans et devient la quatrième femme cosmonaute dans l’histoire de l’astronautique russe, quatorze ans après le vol d’Elena Kondakova. 27/09: Reprise des vols sans faute pour Proton. La fusée russe décolle de Baïkonour et place correcte ment sur orbite un satellite de la classe Luch. Baptisé Olimp K1, il s’agit d’un satellite à double mission (écoute électronique et communications militaires) pour le compte du Département de la défense russe et de l’agence de renseignement russe FSB. Le lanceur a fonctionné correctement tout comme l’étage Briz M qui insère le satellite de 3 tonnes sur l’orbite géostation naire environ neuf heures après le départ du Kazakhstan. 28/09: La Chine place sur orbite le satellite SJ 1107 à l’aide d’une fusée ChangZheng 2C partie du centre spatial de Jiuquan. Aucune information n’a filtré sur la mission du satellite mais selon des spécialistes, il pourrait être un satellite expérimental d’alerte précoce. Octobre 2014 ASTRONotes 32 17 BATAILLE AUTOUR DU CCDEV L e 24 septembre dernier, la Nasa dévoilait le nom des deux vain queurs du concours CCDev (Commercial Crew Development). Il s’agit de Boeing avec son projet CTS100 et SpaceX avec son vais seau Dragon V2. Chacun empoche le pactole puisque le premier se voit attribuer la somme de 4,2 milliards $ et le second 2,6 milliards $. Quant au troisième compétiteur, Sierra Nevada avec son projet de mini navette spatiale Dream Chaser, il n’est pas retenu. Deux jours plus tard, cette même Sierra Nevada dépose plainte au près de la cour des comptes améri caine afin d’avoir des explications détaillées sur les raisons qui ont conduit au rejet de sa proposition. Conséquence, la Nasa a demandé à Boeing et SpaceX de suspendre les travaux de développement de leur vaisseau habité. Dans un document interne de l’agence spatiale, Boeing partait fa voris avec un vaisseau mieux noté sur le plan technique. Ce que ré fute Sierra Nevada en affirmant que sa mini navette est d’une valeur technique similaire pour un coût in férieur de 900 millions $. La non sélection du Dream Chaser a conduit l’industriel à licencier une centaine de personnes travaillant dans l’unité dédiée aux systèmes spatiaux dans l’usine du Colorado. Il faut reconnaitre que depuis le dé but de la compétition, Sierra Nevada n’a jamais été considérée comme la favorite. Du moins c’est ce que montrent les sommes al louées à chacun des compétiteurs pour chacune des Phases du pro gramme. CONCEPT CCDEV 18 ASTRONotes 32 Octobre 2014 Avec l’initiative CCDev lancée en 2006, la Nasa souhaitait confier au privé le développement et l’exploita tion des vaisseaux habités à destina tion de la station spatiale internationale à l’instar de ce qui se fait pour les missions logistiques dans le cadre du programme COTS (Commercial Orbital Transportation Services). La Nasa ne serait plus la propriétaire du vaisseau mais le client qui achète des places pour ses astronautes. De cette manière, l’agence spatiale ne dépendrait plus des Russes pour envoyer ses astro nautes dans l’espace mais surtout ça lui permettrait de disposer du vaisseau Orion mis en service à l’ho rizon 2020 pour des destinations plus lointaines comme les asté roïdes ou Mars. Photo SpaceX L’initiative CCDev est découpée en plusieurs phases, chacune devant répondre à des objectifs précis et au terme desquels ressort deux fina listes qui se sont vu attribuer le contrat CCtCap (Commercial Crew Transportation Capability). La Phase I s’étendait jusqu’en 2010. Les industriels devaient dé tailler leur projet tant sur le plan technique que financier. Bien que l’initiative émane de la Nasa, elle n’en finance qu’une partie tout en apportant son expertise en matière de vols habités. En lice, on retrou vait le projet Dream Chaser de Sierra Nevada Corporation avec la collaboration de Lockheed Martin, CST100 conçu conjointement entre Boeing et Bigelow Aerospace. D’autres industriels participaient au programme en investissant plutôt dans les systèmes (tour d’éjection, support vie entre autres) que dans le développement d’un vaisseau à proprement parlé. Photo Boeing La Phase II était un prolongement de la Phase I et s’étendait jusqu’en 2011. Un second appel à proposi tions a été lancé en octobre 2010 auquel a répondu favorablement SpaceX avec son vaisseau Dragon V2. Les candidats pouvaient pro poser de nouveaux concepts et des évolutions du matériel existant. Une enveloppe de 270 millions $ est débloquée et répartie entre les différents candidats. La part belle va à la conception des vaisseaux spatiaux. Ainsi, Sierra Nevada Corporation s'est vu attribuer la somme de 80 millions $ en plus des 20 millions attribués lors de la Phase I. Le duo Boeing/Bigelow Ae rospace a reçu 92,3 millions $ en plus des 3,7 millions $ en 2010 et enfin SpaceX a perçu 75 millions $. La Phase III était une phase prospective en vue de la sélection fi nale avec une date butoir prévue pour mai 2014. D’ici là, chaque candidat devait franchir toutes les étapes prouvant la viabilité du concept. • Sierra Nevada Corporation a reçu 212,5 millions $ pour développer le Dream Chaser lancé par une fusée Atlas V. • SpaceX a reçu 440 millions $ pour développer une version de son ensemble Flacon 9/Dragon apte au lancement d'astronautes. • Boeing a reçu 460 millions $ pour développer son CST100 à lancer lui aussi par Atlas V. L ' AV E N I R D U D R E A M CHASER Au moment de l’attribution du contrat CCtCap en septembre der nier, force est de constater que le projet Dream Chaser est celui qui a été le moins soutenu par l’agence spatiale. Au total, elle lui aura al loué la somme de 312,5 millions $ contre 556 pour Boeing et 515 pour SpaceX arrivé seulement à la se conde Phase. On peut dès lors se demander si les dés n’étaient pas pi pés à l’avance. La Nasa dispose de 30 jours pour répondre à la demande de Sierra Nevada et la cours des comptes doit se prononcer sur le verdict d’ici le 05 janvier prochain. Le recours intenté par la compagnie n’a pas que cette finalité. Avec le prolonge ment de l’exploitation de l’ISS jus qu’audelà de 2020, la Nasa doit renégocier les contrats des missions logistiques dans le cadre du Request for Proposal 20182024. Une façon de se repositionner face à la concurrence de SpaceX et d’ATK Orbital. Toujours estil que même si le Dream Chaser ne devait finalement pas être retenu, il n’est pas mort pour autant. En effet, lors du 65ème Congrès international d’as tronautique de Toronto, la présen tation du projet a été maintenue alors que celles du CST100 et Dragon V2 ont été annulées au dernier moment. A cette occasion, Sierra Nevada a même proposé son engin à l’international et un parte nariat avec le Stratolaunch comme véhicule pour le lancement de charge utile légère. Soutenu par un large public nostalgique de l’ère de la navette spatiale, l’avenir dira si le Dream Chaser restera un rêve ou deviendra une réalité. Photo Sierra Nevada Corporation Octobre 2014 ASTRONotes 32 19 L E S L AN 20 Qu'estce qu'un lanceur 24 La propulsion 26 Les lanceurs à travers le monde 32 Ariane en campagne 20 ASTRONotes 32 Octobre 2014 L e l a n c e u r s p a ti a l e s t l ’ u n e d l e s p l u s p e r fo r m a n te s c o n ç u E n q u e l q u e s m i n u te s , i l p e r m d an s l ’ esp ace u n e ch arg e u t v i te s s e v e r ti g i n e u s e . L e s u c mi ssi o n est l a réco mp en se d p l u si eu rs an n ées. Dan s ce n al l o n s d éco u vri r l es co u l i sse c o n c e p ti o n d u l a n c e u r j u s q u o r b i te d ’ u n s a te l l i te . Photo ULA NCEURS SPATIAUX d es mach i n es ues à ce jour. met d e d ép o ser ti l e à u n e ccès d ’ u n e d ’ u n tr a v a i l d e n u méro n o u s es d ep u i s l a u ’ à l a mi se su r Octobre 2014 ASTRONotes 32 21 QU'ESTCE QU'UN LANCEUR D COUPE D'UNE FUSEE ans le « Dictionnaire de l’Astro nomie et de l’Espace » de Philippe de la Cotardière et Jean Pierre Penot, la définition du mot lanceur qu’il donne est la suivante : « Véhicule aérospatial propulsif ca pable d’envoyer une charge utile dans l’espace ». En résumé, il s’agit ni plus ni moins que d’un moyen d’accès à l’espace. Contrai rement aux autres moyens de trans port comme le bateau, le camion ou autre avion, le lanceur spatial se distingue par le fait qu’il ne soit pas réutilisable ou alors partiellement. Dans la théorie, le principe de fonc tionnement d’un lanceur est très simple. Des moteurs puisent leurs ergols dans d’énormes réservoirs aux parois ultrafines qui forment la structure principale du lanceur. La puissance dégagée par les moteurs entraîne une force opposée mais égale qui le propulse dans les airs suivant l’équation établie par Newton « action = réaction ». Tout en montant dans le ciel, il va ac croître sa vitesse jusqu’à atteindre celle qui permet de rester dans l’espace, soit 7,9 km/s. C’est ce que l’on appelle la vitesse de satelli sation. En deçà de cette vitesse, tout objet lancé dans l’espace re tombe avant d’avoir accompli un cercle complet autour de notre pla nète. Dans la pratique, le principe de fonctionnement d’une fusée est très complexe et de nombreux para mètres sont à prendre en compte pour parvenir à placer sur orbite un satellite. Le plus important est d’imprimer la vitesse nécessaire et pour se faire, il existe des règles in contournables qui s’appliquent à n’importe quelle fusée. L’une d’elle consiste à sortir de l’atmosphère au plus vite et l’autre à s’alléger le 22 ASTRONotes 32 Octobre 2014 plus vite et le plus possible. On sait que la structure même de la fu sée est constituée de réservoirs remplis d’ergols. Au fil du vol, ils se vident créant un poids mort pé nalisant l’effort fait pour atteindre cette fameuse vitesse. C’est au vi sionnaire russe Konstantin Tsiolkosky que l’on doit l’idée in génieuse des fusées étagées. Il ex plique qu’il est préférable d’étager la phase de propulsion. Pour se faire, la fusée ne sera plus consti tuée d’un seul étage qui servira du décollage jusqu’à la satellisation, mais de plusieurs étages qui vont se succéder jusqu’à la mise sur or bite. De cette manière, il est pos sible de se défaire des poids morts tout au long du vol propulsé. L’atmosphère terrestre est l’un des éléments les plus perturbateurs pour une fusée. Constituée de milliards de particules au m², elle engendre des forces aérodyna miques qui peuvent la détruire si elle ne suit pas une trajectoire bien précise. Cette même force est à l’origine d’un important échauffe ment de la structure mais égale ment d’un ralentissement. Il est donc impératif de sortir de cet envi ronnement le plus rapidement pos sible. Hors atmosphère, la trajectoire d’une fusée épousera en quelque sorte la courbure de la Terre jusqu’à atteindre la vitesse de satellisation. A ce point de rendez vous, le moteur s’éteint et le sa tellite est séparé de la fusée. Du rant toute la traversée de l’atmosphère, un échauffement se produit sur les parties non proté gées du lanceur, principalement la coiffe, là où est logée la charge utile. Elle sert non seulement à pro téger les satellites d’une surchauffe irrémédiable, mais aussi à maintenir l’aérodynamisme d’une fu sée. Hors atmosphère, elle devient inutile et est larguée. Dans le cas d’Ariane 5, la perte de poids est de 2 tonnes environ. Maintenir la trajectoire désirée du rant tout le vol demande une puis sance de calcul importante. Ce travail est confié à la case à équi pements. Cette dernière comporte tout un ensemble de calculateurs qui vont déterminer la position réelle du lanceur et la comparer avec la position voulue par le pro gramme de vol. La différence est corrigée instantanément par le pro gramme de vol qui envoie des commandes aux moteurs qui va jouer sur les mouvements de rou lis, de lacet et de tangage. On joue sur la puissance des moteurs mais également sur l’orientation de ceuxci. Dans la plupart des lan ceurs, les moteurs peuvent pivoter sur quelques degrés. En addition nant la puissance et l’orientation de l’un ou l’autre moteur, voire de plu sieurs en même temps, il est pos sible de donner n’importe quelle direction à un lanceur. On retrouve également sur la fusée des petites tuyères servant à maintenir une accélération mini male au moment de la séparation des étages afin de plaquer les er gols au fond des réservoirs, d’autres petites tuyères pour l’orientation des étages dans l’espace, des antennes pour la transmission des télémesures, sys tème d’autodestruction le cas échéant. On retrouve également sur la fusée des petites tuyères servant à maintenir une accélération mini male au moment de la séparation des étages afin de plaquer les er gols au fond des réservoirs, d’autres petites tuyères pour l’orientation des étages dans l’espace, des antennes pour la transmission des télémesures, sys tème d’autodestruction le cas échéant. COUPE D'ARIANE 5 Coiffe Coiffe de 17 m de haut protégeant la charge utile constituée du satellite supérieur. Celuici est fixé au sommet du Sylda (SYstème de Lancement Double Ariane) qui enferme le satellite inférieur Etage supérieur Sur Ariane 5, il existe deux types d'étage supérieur: EPS (Etage à Propergols Stockables) utilisé sur les versions d'Ariane visant une orbite basse ESCA (Etage Supérieur Cryogénique A) utilisé sur la version Ariane 5ECA pour les orbites hautes, notamment l'orbite de transfert géostationnaire Etage d'Accélération à Poudre Boosters latéraux d'Ariane 5. Pendant les deux premières minutes, ce sont eux qui assurent l'essentiel de la poussée en fournissant 90% de la puissance nécessaire au décollage. Etage Cryogénique Principal Elément central d'Ariane 5. L'étage EPC est équipé du moteur Vulcain qui consomme un mélange d'hydrogène et d'oxygène liquide. Il fonctionne pendant les 10 premières minutes de vol. Coupe Ariane 5 Photo ESA/D. DUCROS Hauteur: 54,8 m Masse: 780 tonnes Poussée au décollage: 13 000 kN Poussée du moteur Vulcain 2: 1 390 kN Durée de fonctionnement Vulcain 2: 540 s Poussée de l'étage EPC: 29 kN Poussée de l'étage ESCA: 67 kN Masse de la coiffe: 2 t Octobre 2014 ASTRONotes 32 23 LA PROPULSION L e but d'une fusée est de trans porter une masse donnée (charge utile) à une altitude donnée (orbite) à une vitesse donnée (7,9 km/s). Pour y parvenir, elle doit s’appuyer sur la puissance dégagée par son système de propulsion. C’est l’un des facteurs essentiel pour déterminer les performances d’une fusée. A ce jour, il s’appuie sur deux types de moteurs ; à sa voir les moteurs à ergols liquides et les moteurs à propergols solides. LA TERMINOLOGIE Pour comprendre comment fonc tionne un moteur de fusée, il est important de saisir quelques no tions dans la terminologie de la propulsion: La poussée correspond à la masse des gaz éjectés (kg/s) par le mo teur chaque seconde multipliée par la vitesse d'éjection (m/s). Il s'agit d'une force et l'unité de mesure pour une force est le Newton. Pour être plus parlante, la poussée est souvent exprimée en kg. Un kg est égal à 9,81 Newtons. L'impulsion spécifique indique la du rée pendant laquelle le moteur four nit une poussée égale au poids du propergol consommé. Plus cette du rée est importante et plus le mo teur possède un bon rendement. Un bon rendement ne signifie pas pour autant une bonne poussée. Vitesse d'éjection: lorsque le mé lange est brûlé, il crée des gaz. En fonction de la densité des parti cules, la vitesse d'éjection sera plus ou moins importante. A titre d'exemple, le mélange UDMH + N2O4 donnera une vitesse d'éjec tion de 2 900 m/s alors que celui d’hydrogène et oxygène liquides se ra nettement supérieur avec 4 300 m/s. Injecteur: Pièce maîtresse d'un mo teur permettant la pulvérisation et l'homogénéisation des ergols li quides à l'intérieur de la chambre de combustion. Instabilité de combustion: Ce sont des fluctuations observées dans les foyers, engendrant des fluctuations de pression. Ces instabilités doivent avoir des causes coordinatrices. Effet pogo: Couplage entre la combustion dans un système de propulsion et les vibrations de la structure. On rencontre ce type d'in stabilité en particulier dans les fu sées à propergols liquides. Les oscillations de combustion pro duisent une oscillation de la pous sée qui excite les modes propres de vibration de la structure ce qui a pour conséquence de moduler les débits masse d'ergols. L'amplitude de l'oscillation peut alors augmenter et atteindre des niveaux très élevés et dans certains cas produire une destruction du propulseur, voire le lanceur. LES MOTEURS A PROPERGOLS SOLIDES S’il existe un système de propul sion simple d’utilisation, c’est bien le moteur à propergol solide. Il est constitué d’une carcasse servant de réservoir unique contenant le pro pergol solide, plus communément appelé « poudre ». En fait, il ne s’agit pas réellement de poudre, mais d’une pâte qui se durcit avec en son centre un conduit d’évacua tion des gaz. Le moteur est allumé par le sommet et la chaleur se pro page jusqu’en bas en une fraction de seconde. La cheminée se rem plit de gaz qui sont évacués par la tuyère. La combustion du proper gol dans ce type de moteur se fait de l’intérieur vers l’extérieur. Il y a quelques avantages à ce moteur. Simple d’utilisation, stockage pen dant de longues périodes pouvant atteindre plusieurs années, forte poussée durant tout le temps de combustion et fiabilité importante. Mais il présente également des in convénients. Une fois allumé, il est impossible de l’éteindre, s’il est puissant, il n’est pas forcément performant puisque son impulsion spécifique est relativement faible. PROPERGOLS, CARBURANTS, COMBURANTS, ERGOLS? Propergols: Un propergol est un produit de propulsion constitué d'un mélange de comburant et de carburant. Carburants: Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique constitué à base de carbone (kérosène, hydrogène liquide). Comburants: Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion (oxygène liquide, …) Ergols: Un ergol est une substance homogène employée seule ou en association avec d'autres substances et destinée à fournir de l'énergie. 24 ASTRONotes 32 Octobre 2014 On parle d’ergols cryogéniques lorsqu’on est en présence de car burant et comburant qui ne peuvent rester à l’état liquide à température ambiante. C’est le cas par exemple du couple hydrogène et oxygène liquide où le premier doit être refroidi par 270°C et l’autre par 180°C. Parmi les lan ceurs les plus connus utilisant ce mode de propulsion sont Ariane 5 et la navette spatiale américaine. On parle d’ergols stockables lorsque le carburant et le combu rant sont stockés à température ambiante. Dans le monde du trans port spatial, ces ergols sont sou vent des ergols hypergolites. C'estàdire que le carburant et le comburant s’enflamment spontané ment au contact l’un de l’autre sans présence d’un système d’igni tion. Le couple le plus répandu est celui d’UDMH et N2O4 utilisé par les Ariane 1 à 4, les fusées chi noises ChangZheng et russes Proton entre autres. Moteur à propergols solides Photo P. VOLVERT En général, on utilise ce type de propulsion pour les petits lanceurs, pour certains étages propulsifs mais essentiellement comme boosters du rant la première phase de vol d’une fusée. LES MOTEURS A PROPERGOLS LIQUIDES Le principe de fonctionnement d’un moteur à ergols liquides est le même que celui d’un avion. On mé lange du carburant avec du combu rant dans une chambre à combustion. Là, ils sont enflam més, produisant des gaz qui sont éjectés par la tuyère. Contraire ment à un avion qui puise son comburant dans l’atmosphère, une fusée doit emporter ses réserves. D’où la présence de deux réservoirs distincts pour les étages utilisant des moteurs à ergols liquides. Moteur à ergols liquides Photo P. VOLVERT Octobre 2014 ASTRONotes 32 25 LES LANCEURS A TRAVERS LE MONDE A ujourd’hui, ce n’est plus les moyens d’accès à l’espace qu’il manque. Outre les deux grandes puissances que sont la Russie et les EtatsUnis, on compte également l’Europe, la Chine, le Japon, l’Inde pour les plus connus mais aussi Israël, l’Iran, les deux Corées et prochainement le Brésil qui a néan moins déjà tenter une mise sur or bite sans y parvenir. Le nombre de lanceurs disponibles est très large et répond à tous les besoins actuels en matière de trans port spatial. On peut les distinguer en fonction de la masse de la charge utile qu’ils peuvent expédier sur orbite : lanceurs légers, lan ceurs moyens, les lanceurs lourds et les superlourds. Pour simplifier les choses on va se rapporter sur les performances en orbite basse (en dessous de 500 km de la Terre). LE CRENEAU DES MOINS D E 2 TO N N E S Le créneau est essentiellement re pris par la gamme des lanceurs à propergols solides. Ils offrent l’avantage d’avoir des performances intéressantes pour un coût raison nable. Parmi les principaux utilisa teurs, on retrouve les universitaires engagés dans le programme CubeSat. CubeSat est une norme pour les pi cosatellites instaurée en 1999 par les Universités de Stanford et l'Uni versité polytechnique de Californie. Elle se base sur la forme d’un cube de 10 cm de côté, pesant 1kg tout construit et consommant une puis sance électrique de 1 W à l’origine. Le satellite de base est appelé 1 Unité (1U). Pour étendre la capaci 26 ASTRONotes 32 Octobre 2014 té de certains d’entre eux, ils peuvent faire appel à 2, 3 voire 6 ou 12 Unités. Le cout total d’un Cu beSat, lancement compris, est de l’ordre de 50.000 à 100.000 $. L a g a m m e d ’ AT K O r b i t a l ATK Orbital est l’une des trois com pagnies américaines à proposer un service de transport spatial. Elle s’est spécialisée dans l’exploitation des lanceurs légers à propergols so lides. Elle a conçu trois familles distinctes sur fonds propres : Pegasus est le premier lanceur aé roporté, largué par un avion por teur Lockheed L1011 reconverti depuis une altitude de 12 000 m. Dans sa version initiale, il pouvait transporter en orbite basse des charges de 400 kg environ. Sa ca pacité a été portée à 545 kg pour la version XL actuellement en ser vice. A ce jour, il a effectué 42 vols spatiaux, toutes versions confondues, avec un taux de fiabili té de 95,24 %. Taurus n’est pas un nouveau lan ceur en soit. Il s’agit ni plus ni moins que du Pegasus dont on a remplacé l’avion porteur par un étage à propergol solide. Il existe en trois configurations possibles (SSLV, Standard et XL) selon le mo teur utilisé comme premier étage. Pour chacune de ses configurations, il existe plusieurs modèles qui se différencient par le moteur utilisé pour les étages et la taille de la coiffe. En fonction du modèle choi si, Taurus est capable de placer sur orbite basse une charge allant de 1 180 kg à 2 180 kg. Bien qu’héritée du programme Pegasus, Taurus n’est pas le lanceur le plus fiable d’ATK Orbital. Sur 9 vols, trois se sont soldés par un échec. Dans un souci d’harmonisation de sa gamme de lanceurs, ATK Orbital décide de renommer Taurus en Minotaur C (C pour Commercial). Minotaur existe en deux filières distinctes. Minotaur I, tout comme Taurus, est largement inspiré de Pegasus. L’avion porteur est rem placé par un premier étage prove nant d’un missile Minutman. Ce lanceur n’est disponible que pour les missions gouvernementales. Il a une capacité de 550 kg. Minotaur IV à VI sont conçues au tour du missile Peacekeeper recon verti datant des années 80. La capacité sur orbite basse varie de 1 735 kg à 150 kg. Taurus Photo ATK Orbital Missiles reconvertis russes Dérivés du missile UR100N, Rockot et Strela sont les deux petits lan ceurs de la flotte russe. Contraire ment à la gamme d’ATK Orbital, ils fonctionnent avec des moteurs à ergols stockables. La mise en service de Rockot date de la fin des années 90. Il est commercialisé par Eurockot, consortium constitué par le russe Khrunichev Space Center et l’euro péen Airbus Defence & Space. Equi pé d’un étage BrizM allégé, il est capable de transporter une charge de 1,9 t sur orbite basse. Il a la particularité de prendre son envol depuis un silo installé sur le cosmo drome de Plesetsk. Sa carrière de vrait s’achever avec l’arrivée de Soyuz 2.1V et d’Angara 1.2. Strela diffère de Rockot par l’absence de l’étage Briz M. Les lan cements sont effectués depuis un si lo sousterrain. A ce jour, seul un vol a été réalisé, il y a 11 ans déjà. Dérivés du missile R29RM, Volna et Shtil sont des lanceurs de petite capacité. Elle n’excède pas les 100 kg pour le premier et 280 kg pour le second avec l’ajout d’un qua trième étage à ergols liquides. Les lancements sont effectués depuis un sousmarin de la classe Delta au large de la Mer de Barents. En semble, ils totalisent 3 lancements depuis 1998. Le dernier vol de ces lanceurs remonte à une dizaine d’années. L’ E p s i l o n j a p o n a i s Epsilon est une version moins onéreuse du lanceur à poudre MV aujourd’hui abandonné en raison de son coût d’exploitation trop prohibi tif. En remplaçant le premier étage par un booster de HIIA et en fai sant appel à l’intelligence artifi cielle, les Japonais sont parvenus à réduire les campagnes de lance ment par quatre et à simplifier les opérations de contrôle qui peuvent se faire à distance avec de simples ordinateurs portables. De cette manière, ils ont réussi à diminuer le coût d’un lancement de moitié, le faisant passer de 60 à 30 millions $. Les petits secrets chinois Kaituozhe 1 est le lanceur spatial chinois le moins connu. Hormis le fait qu’il s’agit d’un dérivé du mis sile DF31, peu d’information cir cule à son sujet. Pourtant en janvier 2007, il a fait parler de lui en étant utilisé comme arme anti satellite. Lors d’un test effectué depuis le centre de Xichang, il détruit le satellite météorologique chinois FY1C circulant sur une or bite de 853 km. Ce lancement a été l’occasion pour les Chinois de tester en conditions réelles la destruction d’un satellite qui mena cerait la sécurité du territoire. Une version améliorée devrait faire son apparition prochainement. Kai tuozhe 2 aurait une capacité de 300 kg sur orbite basse. En septembre 2013, la Chine a mis en service un nouveau petit lanceur à poudre baptisé Kuaizhou. Tout comme Kaituozhe, il existe peu d’information à son sujet. On sait qu’il a été conçu pour permettre des lancements avec un délai de réaction court avec une capacité de 400 kg sur orbite basse. Selon certains experts, il pourrait s’agir d’une version mo dernisée du Kaituozhe. Shavit, un lanceur pour les militaires En septembre 1988, Israël accède au rang de puissance spatiale en plaçant sur orbite le satellite Offeq’1 de reconnaissance militaire. Le lancement est réalisé par la fu sée à propergols solides Shavit, dé rivée du missile Jericho II auquel a été ajouté un troisième étage. Dans sa version la plus récente, Shavit est capable de transporter une charge de 300 kg. A ce jour, les neufs lancements effectués l’ont été pour le compte du Ministère de la Défense. A noter que Shavit prend la direction de l’Ouest pour survoler la Mer Méditerranée contrairement aux autres lanceurs dans le monde qui ont plutôt une trajectoire vers l’Est pour tirer parti de la vitesse de la rotation ter restre. Rockot Photo Eurockot Octobre 2014 ASTRONotes 32 27 LE CRENEAU DES 2 A 10 TO N N E S C’est la gamme des lanceurs dits « moyens ». Ils peuvent placer sur orbite une charge allant de 2 à 10 tonnes sur orbite basse. Antares Anciennement baptisé Taurus II, Antares est le nouveau lanceur sorti des usines d’ATK Orbital. Il a été dé veloppé dans le cadre du pro gramme COTS initié par la Nasa. Le premier étage est équipé d’une version américanisée du moteur NK33 conçu dans les années 60 dans le cadre du programme lu naire N1. Avec la crise ukrai nienne et l’embargo imposé à la Russie, Orbital étudie la possibilité de remplacer ce moteur sous li cence par un autre « Made in USA ». Il existe plusieurs variantes d’Antares qui se distinguent par la présence ou non d’un étage supé rieur à propergols solides et le type de moteur. Sa capacité orbitale peut varier de 4,5 à 5,6 tonnes. Falcon 9 Falcon 9 est le fer de lance de SpaceX. C'est sur elle que repose toute la stratégie de la compagnie qui est axée sur les missions commerciales et institutionnelles. Elle est conçue à partir de technolo gies éprouvées et simplifiées rédui sant ainsi les risques d'accident et par le même coup, augmentant sa fiabilité. Contrairement aux autres compagnies qui font appel à de la soustraitance pour la fabrication des pièces de la fusée, SpaceX usine tout ellemême, ce qui permet de réduire les coûts. Son système propulsif autorise la panne de l'un des 9 moteurs sans que ce la ne remette en cause le succès de la mission. La version de base est la Falcon 9 V1.0. Son architecture se présente sous la forme d'un lanceur à deux étages surmontés soit d'un vais seau ravitailleur Dragon, soit d'une coiffe de 5,2 mètres de diamètre 28 ASTRONotes 32 Octobre 2014 pour 13,9 mètres de haut. Falcon 9 V1.1 se différencie de son aînée par des performances or bitales accrues, portant à 4,8 tonnes la masse transportable sur l’orbite de transfert géostationnaire. Les améliorations portent essentiel lement sur le premier étage qui voit sa longueur portée à 43 m contre 29 auparavant. Pour certaines mis sions, le premier étage peut être af fublé de 4 pieds pour une récupération sur la terre ferme. Dans ce cas, on parle de la version Falcon 9 V1.R. La famille chinoise ChangZheng Une famille pour toutes les missions sur toutes les orbites, voilà qui résume bien les fusées chinoises ChangZheng. Elles ont pour an cêtre commun, le missile FengBao datant des années 70. A ce jour, il existe trois lignées de lanceurs qui comptent chacune plusieurs ver sions distinctes. ChangZheng 2 est spécifique aux orbites basses avec une charge utile qui peut mon ter jusqu’à 3 tonnes. Dotée de 4 boosters, on obtient la Chang Zheng 2F dont les performances permettent d’expédier dans l’espace le vaisseau habité Shenzhou d’une masse de 8 tonnes. ChangZheng 3, dotée d’un troisième étage cryo génique, est spécialisée dans les or bites hautes avec une charge utile qui varie entre 2,7 et 5,8 tonnes pour l’orbite de transfert géostation naire. ChangZheng 4 est une alter native à ChangZheng 2 pour les Famille HIIA et HIIB Photo P. VOLVERT orbites basses. La Chine souhaite remplacer les lanceurs actuels par de nouvelles lignées offrant des performances allant 1,5 à 25 tonnes sur orbite basse. Bien que proposant ses services pour les vols commerciaux, la Chine est bloquée par la loi ITAR qui l’empêche d’expédier dans l’espace des satellites contenant des composants « Made in USA ». La seule alternative qui s’offre à elle, c’est de signer des contrats clé en main où le satellite est dé pourvu de ces pièces fabriquées aux EtatsUnis. Depuis peu, EADS (devenu depuis Airbus Defence & Space) offre cette possibilité avec des satellites labélisé « ITAR Free ». HIIA et HIIB L’architecture de la fusée HIIA est comparable à celui d’Ariane 5. Un corps central propulsé à l’aide d’un moteur cryogénique et flanqué de deux boosters latéraux SRB. L’étage supérieur est lui aussi équi pé d’un moteur cryogénique. La version de base est capable d’em porter des charges de 10 tonnes sur orbite basse ou 4,1 tonnes sur l’orbite de transfert géostationnaire. Il est possible de lui adjoindre 2 ou 4 boosters de plus petite taille, ce qui autorise l’emport de d’une tonne supplémentaire. En portant à quatre le nombre de SRB, la fu sée peut satelliser jusqu’à 5 tonnes sur l’orbite de transfert géostation naire. Mitsubishi Heavy Industries est en charge de l’exploitation commerciale du lanceur. La compa gnie a signé avec Arianespace un accord de coopération qui autorise le transfert d’un satellite vers l’autre lanceur dans le cas d’incapa cité du lanceur initial. Malgré tout, les clients ne se bousculent pas au portail puisqu’à ce jour, seul un opé rateur hors territoire japonais lui a confié l’un de ses satellites. HIIB est une version plus puis sante de HIIA avec un corps central élargi équipé de 2 moteurs cryogéniques et flanqué de 4 boosters SRB allongés. A ce jour, elle ne s’est vue confier que le lan cement des ravitailleurs HTV à desti nation de l’ISS. Elle peut satelliser jusqu’à 16,5 tonnes sur orbite basse. P S LV e t G S LV L’Inde possède deux lanceurs desti nés initialement à des missions bien distinctes : PSLV est conçu pour les orbites polaires (Polar Satellite Launch Vehicule) avec une capacité qui peut atteindre 4 tonnes dans la ver sion la plus performante. GSLV est adapté pour l’orbite géo stationnaire (Geostationnary Satellite Launch Vehicule) sur la quelle elle peut déposer un satellite de 2,2 t. Les deux lanceurs ont en commun le premier à propergols solides et le deuxième étage équipé d’un moteur à ergols liquides hérités d’Ariane 4. Ils se différencient par le type de propulseurs d’appoint et de troi sième étage. Pour PSLV, on re trouve des boosters de petite taille à propergols solides tandis que ceux de GSLV sont à ergols liquides et largement inspirés des ceux d’Ariane 4. Le troisième étage de la PSLV fonctionne avec un moteur à poudre alors que celui de GSLV est un étage cryogénique doté dans un premier temps d’un moteur russe le temps de posséder son propre moteur. Si PSLV est l’un des lanceurs les plus fiables au GSLV Photo ISRO monde (un seul échec sur 27 tirs), il en va autrement avec GSLV qui accumule les déconvenues. Sur 8 vols, seul 3 ont été pleinement réus sis. Dans un proche avenir, l’Inde souhaite disposer d’une GSLV à l’architecture fortement inspirée d’Ariane 5. Ve g a Vega est le dernier né de l’Europe spatiale. Il a été conçu dans l’op tique de couvrir la demande en ma tière de petits satellites pour l’orbite héliosynchrone, principale ment dans le domaine de la télédé tection dans le cadre des programmes Copernicus inité en col laboration avec la Commission Européenne et Earth Explorer de l’agence spatiale européenne. Hormis le dernier étage à ergols li quides d’origine ukrainienne, le reste du lanceur est de fabrication européenne largement soutenue par l’Italie. Son premier vol remonte à février 2012 et il est capable de transporter jusqu’à 2,3 t sur orbite basse. Angara Les premières études de la gamme de lanceurs Angara remontent au milieu des années 90. Elles vi saient à créer un lanceur pouvant décoller depuis le territoire natio nal, qui soit non polluant et ca pable placer en orbite une grande variété de charges utiles tant ci viles que militaires. Pour répondre à ces critères, les Russes ont éga lement misé sur un lanceur modu laire. Il existe trois modèles d’Angara qui se distinguent par le nombre de boosters à ergols li quides. Chacun des modèles existe en plusieurs variantes qui se dif férencient au niveau de la propul sion de l’étage supérieur. Avec Angara, les Russes peuvent lancer une masse sur orbite basse allant de 3,7 à 26 tonnes. A terme, An gara 5 remplacera Proton tant pour les missions commerciales que gouvernementales. A noter que le premier étage de la fusée Angara a été exporté dans le cadre d’un ac cord avec la Corée du Sud. Il a servi de premier étage au lanceur national KSLV. Soyuz S’il y a bien un ancêtre parmi les fusées modernes, c’est bien Soyuz. Elle est la descendante de l’illustre famille Semiorka, issu du missile intercontinental mis en service en 1957. Aujourd’hui, la majorité de ses lancements sont en lien avec la station spatiale internationale, que ce soit pour les missions logistiques que la relève des équipages. Elle fait également partie de la gamme des lanceurs proposés par Arianespace pour des lancements depuis le Kazakhstan ou la Guyane. Depuis l’an dernier, la Russie a in troduit une nouvelle version Soyuz qui se distingue par l’absence des boosters qui donne à la Semiorka cette silhouette si particulière en forme de botte d’asperges. Dans cette configuration, Soyuz a une capacité de 2,8 tonnes sur orbite basse, contre 5,5 tonnes pour la classique version équipée des boosters coniques. Octobre 2014 ASTRONotes 32 29 Dnepr Photo Kosmotras Dnepr Dnepr est issu du missile R36M, l'un des plus puissants missiles intercontinental. Il a une capacité de 3,7 tonnes sur orbite basse et est lancé depuis un silo sousterrain soit depuis le cosmodrome de Baïkonour, soit depuis celui de Dombarovsky. La plupart de ses missions sont axées sur le lance ment multiple de satellites dont la masse ne dépasse pas 400 kg. C’est au Dnepr que l’on doit le re cord de charge utile lancée en une seule fois. En juin 2014, il a placé sur orbite 38 satellites dont la masse variait entre 1 et 350 kg. LE CRENEAU DES PLUS D E 1 0 TO N N E S C’est la gamme des lanceurs « lourds » dont la capacité sur orbite basse dépasse les 10 tonnes. Ariane 5 Ariane 5 est le leader sur le marché des satellites commerciaux mais aussi le plus fiable puisqu’il vient d’aligner son 61ème succès d’affilée depuis son dernier échec en décembre 2002. Sa force est sans conteste le lancement double, ce qui permet de réduire la facture du 30 ASTRONotes 32 Octobre 2014 client et s’aligner sur la concurrence. Elle a une capacité de 10 tonnes sur l’orbite de trans fert géostationnaire à répartir entre deux satellites. Si le lancement double est une force, ce n’est pas toujours le cas et ce pour deux rai sons. Appairer deux satellites n’est pas toujours évident. Il faut qu’ils soient compatibles avec la capacité d’Ariane et ensuite si l’un des deux satellites subit des retards, l’autre est cloué au sol jusqu’à ce que son compagnon de route soit enfin prêt. Récemment, deux vols d’Ariane ont connu plusieurs semaines, voire plu sieurs mois de retard en raison de l’indisponibilité de l’un des deux sa tellites prévus. En 2015, Ariane 5 devrait être adaptée pour un nou veau type de mission, celui du dé ploiement de constellations de satellites. Les performances de la fusée européenne autorise l’emport jusqu’à 4 satellites Galileo d’un seul coup. monte aux années 90 avec pour objectif de ravir la place d’Arianespace sur le marché des satellites commerciaux. Entrée en service en 2002, elle est essentiel lement cantonnée aux missions gouvernementales (Nasa et Department of Defense) depuis 2006, bien qu’elle soit encore disponible pour des clients via Lockheed Martin. Sa conception est fortement inspirée d’Ariane 4 avec un lanceur de base modulable au niveau du compartiment charge utile et du nombre de boosters. Atlas V se décline en 9 versions qui peuvent transporter sur orbite basse une charge allant de 10 à 20 tonnes. Tout comme Atlas V, Delta IV a été conçue pour s’adapter à la charge utile à lancer. Elle peut lan cer une masse allant de 9 à 29 tonnes selon la version utilisée. Proton Tout comme Soyuz, Proton est un ancêtre. Depuis son premier vol en 1965, il a subi bon nombre d’amélio rations qui ont permis d’augmenter sans cesse ses performances orbi tales. Aujourd’hui, c’est la version Proton M équipée de l’étage supé rieur Briz M qui est la plus souvent utilisée tant pour les missions gou vernementales que commerciales. Elle est capable de transporter soit sur l’orbite de transfert géostation naire un satellite de 6,3 t ou 3 t directement sur l'orbite géostation naire. Malgré une longue carrière, on ne peut pas dire que Proton soit un lanceur fiable. Les échecs répé tés de ces dernières années ont fait chuter le taux de fiabilité à 89% alors que la concurrence dépasse 97%. La qualité du travail est sou vent pointée du doigt. Le remplace ment futur de la fusée par la famille Angara pourraitil expliquer le désintérêt à la mythique Proton ? Le duo Atlas V/Delta IV La conception de l’Atlas V re Atlas V Photo ULA Zenit Zenit est le dernier lanceur dévelop pé à l’ère soviétique. Il est basé sur les boosters de la super fusée Energia aujourd’hui abandonnée au quel on a ajouté un second étage à ergols liquides pour donner nais sance à Zenit 2. Avec l’ajout d’un troisième étage, on obtient Zenit 3. Cette dernière existe en plusieurs variantes en fonction de l’opérateur qui l’utilise. Zenit 3F est utilisée pour les mis sions gouvernementales russes. Il est équipé d’un étage supérieur Fregat autorisant le transport d’une charge de 1,8 t sur l’orbite de trans fert géostationnaire. Zenit 3SL est utilisée dans le cadre du programme SeaLaunch. Il consiste à lancer la fusée depuis une ancienne plateforme pétrolière aménagée et ancrée dans le Pacifique pour la mise sur orbite des satellites géostationnaires d’une masse de 6 t. Après avoir échappé de justesse à la faillite, la compa gnie a été financée grandement par RSC Energia qui devient l’action naire majoritaire. Les échecs de 2007 et 2013 ont fortement entac hé la réputation du lanceur qui n’a qu’un seul lancement de prévu dans son carnet de commandes. Zenit SLB est la version terrestre de SeaLaunch. Land Launch utilise les installations de Baïkonour dans le cadre de missions commerciales. La masse maximale autorisée pour des satellites lancés du Kazakhstan est de 3,8 t pour l’orbite de trans fert géostationnaire. A ce jour, il n’y a aucun contrat dans le carnet de commande, ce qui laisse à pen ser que l’avenir commercial de Zenit est incertain. l’instar de la Delta IV Heavy, ce qui autorise le transport d’une charge allant jusqu’à 19 tonnes sur l’orbite de transfert géostationnaire ou 53 tonnes sur orbite basse. Son pre mier vol est programmé pour 2015 dont le coût défie toute concurrence. SpaceX l’annonce à 125 millions $ contre 200 pour Ariane 5 d’une capacité de 10 tonnes ! S p a c e L a u n c h Ve h i c u l e « Moon, Mars and Beyond ». Pour répondre à ces grandes ambitions, la Nasa va avoir besoin d’un lan ceur super puissant digne de l’époque Apollo. En se basant sur les technologies éprouvées héritées de la navette spatiale, elle décide le développement du SLS. Block1: C’est la version de base. Elle pèsera au décollage 2700 tonnes et sera capable d’expédier sur orbite basse une charge de 70 tonnes. Son premier vol est pro grammé pour novembre 2018. Block2: Evolution de la version Block1 par l’adjonction d’un étage supérieur. La masse au décollage dépassera les 3 000 t dont 130 t représentent la charge utile en elle même. Sa mise en service est prévue à l'horizon 2020. LA GAMME DES SUPER LOURDS Falcon Heavy Falcon Heavy est ce qu’on appelle « fusée triétage ». Au lieu d’avoir des propulseurs d’appoint pour aug menter la masse à lancer dans l’espace, on triple le corps central à Variantes SLS Photo Nasa Octobre 2014 ASTRONotes 32 31 ARIANE EN CAMPAGNE DE L'EUROPE A LA G U YA N E K ourou, port spatial de l'Europe. Depuis 35 ans, les vols Ariane s'y succèdent, débouchant souvent sur de belles réussites mais trébu chant aussi parfois sur quelques échecs. Dans cette partie de l'Amérique du Sud où la technologie de pointe côtoie la forêt la plus dense du monde, le lancement d'une fusée reste une aventure. Une aventure technologique mais aussi humaine. La dernière en date est celle du vol Ariane 218. Le 11 septembre dernier, le départ du VA 218 et la mise en orbite de ses 2 satellites de télécommunica tions Measat3b pour l'opérateur malaisien Measat et Optus 10 de l’australien Optus/SingTel se voyaient couronnés de succès après une série de retards accumulés de puis quelques mois. La réussite de cette mission commerciale faisait grimper le compteur des lance ments d'Ariane 5 à 75 depuis sa mise en service dont 61 succès d’af filée. Mais avant de quitter le sol terrestre dans un éclat de lumière et de bruit, et de fendre le ciel de son sillon blanc pour tracer sa route vers l'espace, la mission d'Ariane 5 est passée par toute une série d'étapes constituant la campagne de lancement. Le cours de cette campagne de lan cement prend sa source en Europe; c'est en effet aux 4 coins du conti nent que sont fabriquées les pièces détachées du lanceur. Toutes prennent ensuite la direction des Mureaux, à 40km de Paris, où elles sont assemblées pour former l'Etage Principal Cryotechnique (EPC), l’Etage Supérieur Cryogénique A (ESCA) et la case à équipements. Une fois les étages complets, ils partent en direction de 32 ASTRONotes 32 Octobre 2014 la GuyaneFrançaise à bord du Toucan, aux côtés des 2 parties de la coiffe, de la Sylda 5 et des équi pements associés. Au terme d'une traversée de 8 000km sur une du rée de 2 semaines, le bateau ac coste au port guyanais de Pariacabo. La cargaison doit mainte nant prendre la route de Kourou pour atteindre le Centre Guyanais Spatial. Ce voyage se fait par voie terrestre, via une route qu'elle va totalement accaparer. Ce tronçon du trajet long d'une quinzaine de km s'avère particulièrement délicat à négocier, surtout en ce qui concerne l'imposant EPC qui réquisi tionne une place de 50m de lon gueur sur 6m de largeur. Les mesures de sécurité sont poussées à leur maximum et la vitesse du convoi est réduite à 10km/h. le Bâtiment d'Intégration Lanceur (BIL) dès le lendemain, là où Ariane va prendre forme. L’étage principal est installé sur la table de lancement, table qu’il ne quittera plus jusqu’à l’instant du décollage et qui sert d'interface électrique et fluide entre le sol et la fusée mais également de support pour le transport. L'ASSEMBLAGE DE LA FUSEE Transfert EAP Photo Arianespace Le 1er mars 2014, a lieu le trans fert des 2 Etages d'Accélération à Poudre (EAP) du Bâtiment d'Intégration Propulseur (BIP) vers le BIL. Contrairement à tous les autres composants du lanceur, les EAP sont constitués de segments fabriqués sur place et assemblés dans le BIP pour donner naissance aux propulseurs latéraux d’Ariane 5. Erection EPC Photo Arianespace L'arrivée au centre spatial, le 27 fé vrier 2014, marque le début de la campagne de lancement qui s'éche lonnera sur plusieurs mois. Les choses sérieuses s'amorcent sans tarder, avec l’arrivée de l'EPC dans Une fois construits et chargés de propergol solide, ils parcourent une distance de 1,2km pour rejoindre le BIL où ils sont intégrés aux flancs de l'EPC. L'assemblage se poursuit avec l'intégration du composite su périeur, constitué de l’étage ESCA et de la case à équipements. L’ESCA aura pour rôle de relayer l'EPC pendant le vol en prêtant la vitesse requise à l'injection des satellites sur leur orbite. Quant à la case à équipements, véritable cer veau du lanceur qui contient les cal culateurs de bord et les centrales à inertielle, elle permettra de connaître continuellement la posi tion de la fusée, l’état de fonction nement de toutes ses pièces, de contrôler sa trajectoire et d'assurer le pilotage. S'ensuivent une dizaine de jours dédiés au contrôle des rac cordements électriques et fluides et à la vérification de l'étanchéité des réservoirs de l'EPC et de l'ESCA. Il ne reste plus qu’à assembler la charge utile au sommet de la fusée. Cette opération a lieu dans un autre bâtiment, le BAF, à quelques centaines de mètres de là. P R E PA R AT I O N F I N A L E Arrivée d'Optus 10 Photo Arianespace Pendant ce temps, les satellites Measat 3b et Optus 10 qui embar queront à bord de cette 219ème Ariane arrivent séparément par avion à l’aéroport de Félix Eboué International Airport. Ils sont en suite acheminés dans la zone de préparation de la charge utile, zone constituée de plusieurs bâtiments où les satellites sont contrôlés une dernière fois avant d’être remplis d’ergols. Measat est le premier à rejoindre Kourou au début du mois d’avril. Optus n’arrivera que quatre mois plus tard à la demande de son propriétaire qui souhaite procéder à des contrôles supplémentaires chez Loral Space Systems, le construc teur du satellite. En quelques semaines, les passa gers du vol 218 sont parés pour le lancement. Ils rejoignent le Bâti ment d'Assemblage Final (BAF) res pectivement le 14 mai pour Measat A quelques jours du jour J, les opé rateurs réalisent les vérifications fi nales avant la répétition générale. Du bon déroulement de ces étapes dépendra l’issue de la Revue d’apti tude au lancement. C’est lors de cette réunion que la date et l’heure de lancement sont officialisées par les responsables d’Arianespace en accord avec les clients. Transfert vers le BAF Photo Arianespace 3b et le 1er septembre pour Optus 10 où se trouve déjà la fusée pour l’assemblage final. Dans le hall d’encapsulation, les satellites sont intégrés sur la partie supérieure d’Ariane 5. Measat est fixé sur le Sylda, système permettant de lan cer deux satellites à la fois tandis qu’Optus 10 est logé à l’intérieur de la structure. Le tout est protégé par l’énorme coiffe de 17 m de long. Jour J1. Ariane parcourt les 2,8km pour rejoindre la zone de lancement. Ce trajet requiert de nouveau une bonne dose de tact : elle est conduite par un camion équipé d'une boîte 16 vitesses par ticulièrement souple qui stabilise le convoi à 34km/h. La zone de lan cement est relativement dépouillée si on la compare à celle de Soyuz ou de Vega. Ici, pas de portique mobile. Juste une tour de lance ment pour les connexions électriques et des fluides et quatre 4 grands pylônes. Sous la table de lancement sont logés les carneaux d’évacuation de gaz. Au décollage, la table et les carneaux seront ar rosés afin de limiter au maximum les vibrations et refroidir l’installa tion. Remplissage en ergols d'Optus 10 Photo Arianespace Octobre 2014 ASTRONotes 32 33 A TO U S D E D D O Jour J. Le 11 septembre 2014 sonne le grand jour pour Ariane vol 218. Onze heures trente avant le H0, la chronologie finale est enga gée. Elle comprend plusieurs étapes importantes dans la prépara tion finale de la fusée avec notam ment la vérification de l'alimentation électrique, des appareils de mesure et de com mande ainsi que la connexion entre la salle de contrôle et le lanceur. Les réservoirs cryogéniques sont mis à froid avant d’accueillir les cen taines de tonnes d’hydrogène et d’oxygène liquide. L’opération de remplissage débute environ 5 heures avant le décollage. Tous les moyens qui entreront en action pen dant la mission d’Ariane sont véri fiés. Les opérateurs veulent s’assurer que les liaisons avec le lanceur sont bonnes, tout comme les systèmes de poursuite qui servi ront à récupérer les télémesures et à s’assurer que la trajectoire est bien suivie. Dans le cas contraire, l’équipe de sauvegarde enverra la commande d’autodestruction du lan ceur. Alors que la séquence synchronisée n’a pas encore débuté, le DDO, le Salle de contrôle Jupiter 2 Photo Arianespace 34 ASTRONotes 32 Octobre 2014 chef d’orchestre de l’équipe de lan cement, doit interrompre le compte à rebours en raison d’un problème avec un équipement au sol. Prob lème vite résolu puisque la chronolo gie est relancée 5 minutes plus tard. Mais à 27 secondes du H0, un nouvel incident mineur contraint un arrêt du décompte. A H0 07mn0s, débute la séquence synchronisée, elle est automatique mais peut être interrompue à tout instant sous commande humaine. Le remplissage complémentaire des réservoirs s'arrête et les vannes de sécurité d'arrosage du pas de tir sont ouvertes pour le refroidir et at ténuer les vibrations. Enfin, le sys tème d'autodestruction de la fusée est enclenché. « A tous du DDO, attention pour le décompte final ». Cette phrase ré sonne comme un rituel dans les hauts parleurs du Centre Spatial Guyanais. Le DDO de ce vol, est le guyanais Raymond Boyce. Il égraine les dernières secondes du compte à rebours. A 6 secondes de la mise à feu, l'ordre d’ouverture des bras cryotechniques est donné puis à H0, c’est l’allumage du mo teur Vulcain suivi 7 secondes plus tard par l’allumage des deux EAP. Ariane décolle dans la nuit tom bante et prend la direction de l’Océan Atlantique. Les EAP four nissent 90 % de la poussée pen dant les deux premières minutes avant d’être séparés. Le vol de la fusée s’enchaîne comme à la répé tition générale. On pourrait presque dire de la routine. Y atil vraiment de la routine dans le spatial tellement l’espace entre le succès et l’échec d’une mission est minime ? Une demiheure après le départ de Kourou, Ariane fonce déjà à plus de 11 km/s et dépasse l’Afrique lorsque le moteur de l’étage ESCA s’éteint. Le silence se fait dans la salle de contrôle puis le DDO an nonce la séparation du premier sa tellite. Les propriétaires de Measat 3 esquissent un sourire de soulage ment. Quelques minutes plus tard, le second satellite est libéré, c’est un tonnerre d’applaudissements qui envahit la salle de contrôle. Le vol 218 est réussi. Les équipes qui ont travaillé durement pendant de longues semaines fêtent dignement ce nouveau succès de la fusée eu ropéenne. La nuit sera courte mais il reste du pain sur la planche. Le lendemain, elles reprennent le che min du Centre Spatial Guyanais pour préparer le vol 220 qui devrait avoir lieu le 16 octobre prochain. Photo Arianespace Octobre 2014 ASTRONotes 32 35 OU DECOUVRIR L'ESPACE K o n s t a n t i n E . Ts i o l k o v s k y S t a t e Museum of the History of Cosmonautics Ul. Akademic Korolyova, 2 248650 Kaluga (Russie) Un musée entièrement dédié l'astronautique soviétique et russe http://www.gmik.ru à l'histoire de Photo Konstantin E. Tsiolkovsky State Museum of the History of Cosmonautics A G E N D A C U LT U R E L 03/10 au 19/10/2014 (18:30) A la Cité de l'espace (Toulouse): Festival la Novela Nous les Terriens Météorologie spatiale 11 / 11 / 2 0 1 4 A la Cité de l'espace (Toulouse): Suivi en direct de l’atterrissage de Philae sur la comète Churyumuv Gerasimenko. 1 2 / 11 / 2 0 1 4 Musée de l'Air et de l'Espace (Bourget): Atterrissage de Philae sur la comète ChuryumuvGerasimenko. M o t d u We b m a s t e r Après huit années et 32 numéros, l'AstroNotes tire sa révérence. De nombreux thèmes ont été abordés dans les dossiers. Vous avez pu découvrir les planètes du système solaire, le fonctionnement et le rôle des satellites ainsi que le métier d'astronautes. Vous avez pu visiter virtuellement la station spatiale internationale, ainsi que remonter le temps avec les pionniers de l'astronautique. Si l'AstroNotes s'arrête aujourd'hui, c'est pour mieux faire coller le site à l'actualité. Dans les prochaines semaines, certaines rubriques de la publication seront développées sur Destination Orbite. Il est clair qu'avec Facebook, Tweeter et autres sites internet, une publication trimestrielle n'est plus au fait de l'actualité. Si l'AstroNotes s'arrête aujourd'hui, c'est pour offrir aux visiteurs de Destination Orbite un site plus proche de l'actualité. Je vous remercie pour l'intérêt que vous avez témoigné pour l'Astronotes tout au long de ces huit années.^ Philippe VOLVERT 36 ASTRONotes 32 Octobre 2014 Octobre 2014 ASTRONotes 32 37