Pousser - Le Centre Spatial Guyanais

Travailler sur la base
Pousser
Au décollage, les deux boosters
d’Ariane 5 délivrent 90%
de la poussée nécessaire
à arracher du sol les quelques 780 tonnes
de la belle Dame. Cette force herculéenne
est celle des Moteurs à Propulsion Solide,
à l’origine des étranges et gigantesques
volutes dans le sillon d’Ariane 5.
Si Ariane 4 revêtait sa version solide
ou liquide selon ses missions, Ariane 5
a trouvé le bon compromis. Cela se passe
au-delà de l’atmosphère, dès que
la pression atmosphérique, et l’attraction
terrestre, ont chuté : la propulsion liquide
du moteur Vulcain® de Snecma Propulsion
Solide prend le relais de la propulsion
solide des boosters ou MPS produits
par Europropulsion, et chargés en
propergol solide en Guyane par Regulus.
Le 17 décembre, Europropulsion
et ses partenaires ont fêté la livraison
du 100ème MPS d’Ariane 5. A l’heure
où le lanceur européen a assis
sa réputation de qualité, cet anniversaire
rappelle tout ce que la propulsion solide
peut apporter à Ariane : régularité,
puissance, fiabilité. Rétrospective.
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Karol Barthelemy
quide ou solide, chaque propulsion
a ses vertus. Selon le principe
de l’action et de la réaction
de Newton, il faut créer et éjecter des gaz
vers le bas à grande vitesse pour que,
par réaction, une force appelée “poussée”
propulse le lanceur vers le haut. Pour
défier l’attraction terrestre, Ariane 5
a choisi la propulsion solide. En revanche,
dès que le lanceur dépasse l’atmosphère,
les boosters d’Ariane 5 passent le relais
au moteur Vulcain®, à propulsion liquide.
L
La propulsion liquide
Techniquement, un moteur à propulsion
liquide nécessite des circuits et organes
spécifiques à chaque réactif (principalement
oxygène et hydrogène liquides pour
Ariane 5). Pour un moteur tel le Vulcain 2®
des turbopompes très puissantes mettent
en pression avant leur entrée dans
le moteur ces liquides cryotechniques,
stockés et utilisés à températures très
basses (Oxygène à -183°C et Hydrogène
à -253°C). Nonobstant cette relative
complexité technique, la propulsion
liquide offre une grande souplesse : non
seulement un étage à propulsion liquide
peut être réglable en fonction du profil
de mission à réaliser, mais il peut aussi être
doté d’une capacité de réallumage qui
autorise de nouvelles possibilités de
missions en orbite.Ainsi, cette technologie
permet la manœuvrabilité nécessaire à
la précision d’injection en orbite des
charges utiles.
La propulsion solide
Dans le cas d’un moteur à propulsion
solide, les constituants sont prémélangés
dans une pâte appelée propergol.
La combustion de ce dernier génère
une quantité phénoménale de gaz mis en
vitesse dans la tuyère du moteur, créant
ainsi la force propulsive recherchée. Les
énergies dégagées sont monumentales,
la température rivalise avec les 3 500°C.
Comme le souligne Andrea Preve,
Directeur d’Europropulsion à Kourou,
« la propulsion solide nécessite de connaître à
un très haut niveau à la fois les technologies
de la chimie et les technologies mécaniques
pour maintenir le contrôle des réactions
chimiques. C’est l’union de ces deux
compétences qui rendent notre métier si
difficile mais si motivant ! ».
© 2008 ESA-CNES-ARIANESPACE / Optique Video du CSG
La fureur
d’Ariane 5
Nous l’aurons compris, plus simple à mettre en œuvre que
son homologue liquide, la propulsion solide délivre surtout
une poussée qui peut être très élevée et assurée pendant un laps
de temps relativement court (130 secondes pour Ariane 5).
Mais c’est dès la conception du moteur que l’on règle, une fois
pour toutes, la loi d’évolution de la poussée. En d’autres termes,
un MPS ne peut être testé avant emploi, à l’instar d’une
allumette. D’autre part, Ariane 5 utilisant deux propulseurs,
ceux-ci doivent être strictement identiques pour conserver
le contrôle de la poussée. D’où la nécessité impérative de
maîtriser parfaitement les procédés de fabrication et d’en
assurer la reproductibilité, clé de la fiabilité ! Enfin, certains
matériaux de base disparaissant du marché, nécessitent d’être
adaptés ou changés. Ce qui induit des compléments de
qualification, réalisés notamment lors des tirs au banc ARTA.
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© 2009 ESA-CNES-ARIANESPACE / Optique Video du CSG - L BOYER
Le puissant décollage d’Ariane 5 le 4 juillet 2008 (Vol 184)
Liquide ou solide, un moteur chimique fait réagir deux constituants pour
créer des gaz à une pression et une température élevées. Ceux-ci vont être
accélérés par une tuyère puis éjectés à grande vitesse à l’arrière du moteur,
produisant la poussée.
D’Ariane 5 à Vega et vice-versa
Bernard Chemoul, Sous-Directeur de la Protection et de
la Sécurité du CNES/CSG, se souvient des comparaisons
entre différents types d’architecture pour préparer Ariane 5 :
Ariane 54L dérivée d’Ariane 4, Ariane 5C avec des moteurs
cryotechniques et Ariane 5P. «Nous avons donc finalement choisi
Ariane 5P, la fiabilité était vraiment le critère de choix prépondérant.
Et il semble bien être le bon, l’histoire nous a donné raison ! »
Sur les pas d’Ariane 5, le lanceur léger européen Vega devrait
décoller en 2009 grâce au P80. Selon Bernard Chemoul,
« initialement un démonstrateur d’Ariane portant sur de nouvelles
technologies à coûts réduits et plus performantes, le P80 répondait
à l’idée de faire une démonstration à échelle réduite d’un nouveau
moteur à propulsion solide, chargé d’environ 80 tonnes de propergol
au lieu de 230. Ce démonstrateur technologique est finalement
devenu un produit opérationnel, le premier étage de Vega. » Gageons
donc que le P80 préparera les technologies d’une Ariane
du futur !
Pour un complément d’informations, consulter le dossier “Chronique
d’un booster ” du Latitude 5 n°71 de janvier 2006. Le site
www.futurasciences.com propose également un dossier très complet,
“Les fusées à ergols”.
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Mercredi 17 décembre à midi, un cortège de près de cent
personnes s’égrène jusqu’au Bâtiment d’Intégration Propulseurs.
Dans son écrin industriel, le 100ème Moteur à Propulsion Solide
(MPS) attend les salariés d’Europropulsion qui, pour cet
anniversaire, a également convié ses partenaires industriels.
Car ces 100 moteurs représentent 200 segments chargés
par Regulus, 100 enveloppes produites par MT Aerospace,
100 tuyères livrées par Snecma Propulsion Solide et 100
segments S1 et allumeurs produits par Avio. EADS Astrium,
le Maître d’œuvre d’Ariane 5, Endel et Espace Net célébraient
également l’évènement.
© 2008 ESA-CNES-ARIANESPACE / Optique Video du CSG - P BAUDON
Un MPS, concrètement
Avec une hauteur de 27 mètres pour un diamètre de 3 m, chaque
MPS d’Ariane 5 développe une masse totale de 268 tonnes, dont
238 de propergol. Un MPS se compose de 3 segments chargés en
propergol, une tuyère à butée flexible et un allumeur. Les segments
chargés sont assemblés entre eux par des liaisons piontées
présentant une redondance d’étanchéité au niveau des joints,
redondance également assurée aux liaisons avec la tuyère et
l’allumeur par deux joints toriques.
Europropulsion et ses partenaires de propulsion !
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Près d’une centaine de personnes en marche pour le BIP
En 2008, Europropulsion a produit sa plus forte cadence depuis
sa création en 1986 (15 MPS, dont un tir au banc ARTA 4), et
en prévoit autant pour 2009.
Photo prise, Andrea Preve, Directeur d’Europropulsion à
Kourou, réunit ses convives au Bâtiment Logistique Propulseurs,
transformé pour l’occasion en salle de réception. Là, remerciant
tous ses invités, Andrea a salué «la stabilité de la communauté
spatiale européenne et guyanaise », rappelant que ce succès était
également celui de toute la communauté Ariane 5, «grâce à
une chaîne industrielle parvenue à maturité ». Par la suite, les éloges
ne manquent pas. Rappelant en souriant que « l’ensemble
du lanceur repose sur la propulsion solide», Philippe Hornet,
Directeur d’EADS Astrium à Kourou, félicite abondamment
le professionnalisme de son partenaire : « Europropulsion
a parfaitement réussi sa nouvelle mission pour le compte d’Astrium.
Bien que l’intégration des EAP ne soit pas leur métier initial, ils ont fait
preuve de beaucoup de bonne volonté et de professionnalisme,
et finalement de beaucoup de succès, avec un produit de qualité, livré
à l’heure. Il est important de poursuivre ce partenariat en confiance,
dans un souci d’amélioration de la qualité et des performances. »
Pour sa part, le Directeur Industriel de Regulus, Patrick
Chevreux, traduit cet anniversaire comme «un aboutissement
de toute l’expérience d’Ariane 5 capitalisée sur plus de quinze ans,
une production largement stabilisée. Cela nous offre une sérénité
pour l’avenir. C’est le 100ème que nous espérons d’une longue série ! »
Jean-Jacques Auffret, Directeur Adjoint d’Arianespace à Kourou,
confirme et affirme : «En propulsion solide, les cycles sont très longs,
ils doivent être fiables dans la durée, et grâce à votre travail
nous n’avons jamais eu de problème. La qualité et la fiabilité de votre
produit appuient notre crédibilité auprès de nos clients. Arianespace a
pris cette année 75% du marché des satellites de télécommunications.
Un tel succès ne “tombe” pas tout seul : nous avons un produit
industriel de qualité, doté d’un niveau de sécurité remarquable
à toutes les étapes du processus de fabrication. C’est admirable
et rassurant pour l’avenir, continuez ! » Signalons que ce 100ème MPS
propulsera le Vol 188 d’Ariane 5 au second trimestre 2009, avec
Herschel et Planck à son bord. 4
MPS, de 1 à 100
Comme le rappelle Mr Pradie, Responsable de Production
d’Europropulsion Kourou, « l’aventure a commencé en 1986
avec quelques personnes provenant des maisons mères [SEP
et Fiat-Avio] pour définir en premier lieu les moyens pour intégrer
les EAP sous la maîtrise d'oeuvre du CNES : bâtiments, servitudes
et équipements. Puis les premiers assemblages de moteurs ont
commencé, avec 5 moteurs de développement (B1, M1, M3, M4
et M5), 2 moteurs de qualification au banc (Q1 et Q2) et 4 moteurs
de qualification en vol. » La fabrication des 89 moteurs de série
de vol a pu démarrer à partir de 1998.
© 2008 ESA-CNES-ARIANESPACE / Optique Video du CSG - P BAUDON
Sous un soleil éclatant en ce début de saison des pluies,
le 100ème Moteur à Propulsion Solide d’Ariane 5 a quitté
le BIP. Europropulsion, concepteur et intégrateur des
MPS mais aussi assembleur des Etages d’Accélération
à Poudre depuis 2006, a marqué l’évènement aux pieds
du colosse.