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LATITUDE 5
Dossier
Ariane 4 une aventure européenne
par André Van Gaver, ESA, Inspecteur Général Adjoint, Chargé des
Lanceurs.
Ariane 4, une aventure européenne
Mes amis de « Latitude 5 » m’ont demandé de vous parler d’Ariane 4 comme d’une
épopée européenne : restons plus modestes, parlons plutôt ensemble d’une
aventure, qui fut technique, financière, commerciale et industrielle, et surtout
humaine. Les anciens ont plaisir à l’évoquer avant qu’elle ne soit transformée en «
épopée » au fil des temps, et avec la complicité des historiens. Je suis très heureux
de le faire moi-même, en tant que membre de l’Esa, où je travaille depuis six ans déjà,
aussi en tant qu’ancien chef de programme Ariane 4 à la direction des lanceurs du
Cnes, et enfin en tant qu’ancien du centre spatial, puisque j’ai participé à sa
construction, avant que l’on me demande de rejoindre la jeune équipe d’Ariane 1.
Il n’y a pas d’aventure sans défi, ou, plus précisément, sans « challenge ». N’hésitons pas à
utiliser ce mot anglais ! D’une part, il contient une nuance plus sportive, et d’autre part, tous,
nous comprenons la langue de Shakespeare. En effet, plus de la moitié du personnel
travaillant sur Ariane est européen non français.
Un challenge technique
En 1981, les premiers succès de la navette américaine, qui commercialisait ses lancements
et offrait des performances et des volumes utiles sans commune mesure avec Ariane 1 et 3,
ne donnaient pas de perspectives positives à la commercialisation d’Ariane.
Il fallait donc proposer un lanceur qui surpasse ses concurrents immédiats, Atlas et Delta,
en offrant des performances nettement supérieures, et constituant ainsi pour les
constructeurs de satellites américains, une alternative intéressante à la navette, alors en
situation de quasi-monopole.
Il ne fallut pas longtemps au Directeur Général du Cnes et PDG fondateur d’Arianespace,
Frédéric d’Allest, pour nous fixer des objectifs ambitieux qui se résumaient ainsi : 4 800kg
de performance en orbite de transfert géostationnaire (GTO) et un diamètre de coiffe de 4
mètres !
Comment concevoir un tel lanceur, alors que les moteurs Vikings, seuls disponibles à court
terme pour équiper les étages inférieurs, avaient une poussée insuffisante ? Jusqu’où fallaitil augmenter la puissance des propulseurs à poudre d’Ariane 3 ? Pouvait-on les larguer en
supersonique sans remettre en cause leurs fixations avec l’étage central ? Comment fixer
une coiffe de 4 mètres de diamètre sur un troisième étage de 2.6 mètres de diamètre? Voilà
un beau « challenge » technique qui a demandé aux équipes d’exploiter au mieux la
connaissance qu’elles avaient des lanceurs Ariane 1 à 3, tout en concevant des solutions
imaginatives renforcées par un solide bon sens. Bref si, comme d’habitude…, les vacances
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d’été 81 ont été raccourcies pour les ingénieurs d’Ariane, le concept du propulseur
d’appoint liquide s’est concrétisé. Il nous fallait au moins quatre propulseurs d’appoint
liquide pour atteindre la performance demandée. Mais alors, pourquoi ne pas allier les
qualités de la propulsion à poudre (forte poussée et faible impulsion spécifique) avec celles
de la propulsion à liquide (relativement faible poussée, avec une meilleure impulsion
spécifique) : c’est ainsi qu’est née la version 44LP, utilisée pour le vol de démonstration.
L’objectif ambitieux de performance assigné au programme de développement Ariane 4 ne
pouvait être atteint qu’en utilisant des technologies innovantes : c’est ainsi que les
premières centrales inertielles européennes utilisant des gyrolasers ont été développées
pour Ariane 4. Les premières grandes structures en fibre de carbone ont été qualifiées dans
ce programme. Le pilotage digital, capable de maîtriser un lanceur long et souple, a acquis
ses lettres de noblesse sur Ariane 4, et le succès du premier vol a permis de confirmer ces
choix de conception qui ont ensuite été largement copiés par les concurrents d’Ariane ou
vendus par nos industriels.
Un challenge financier
Développer un lanceur dans une enveloppe financière fixe, sans dépasser la marge d’aléas
fatidique de 20%, est sûrement le défi le plus contraignant pour une équipe de projet, et la
condition indispensable pour réussir une telle entreprise est sûrement de tenir les délais !
Le développement proprement dit d’Ariane 4 était à peu près conforme au planning, mais le
premier lanceur de qualification était le 24ème lanceur Ariane de la chaîne de production et
nous en étions au vol 19 en juillet 87, date « objectif » du vol de démonstration. Le
développement a dû, hélas, être retardé par les difficultés rencontrées à cette époque sur
les vols opérationnels Ariane 1 et 3 (échecs des vols V15 et V18). Heureusement, les
succès de la production, et le retour sur investissement du programme de développement
pour les Etats participants, a fait oublier l’effort financier supplémentaire nécessaire pour
terminer correctement la qualification (surcoût final de 40%). En fait, chaque état ayant
participé au développement Ariane 4, a récupéré au moins quatre fois sa mise à travers les
contrats de production.
Un challenge commercial et industriel
Il est certain que sans Ariane 4, son cheval de bataille, la société Arianespace aurait sans
doute alors eu de grandes difficultés ! Mais n’oublions pas non plus que sans l’excellence
du service de lancement offert par Arianespace, l’Europe, elle, n’aurait sans doute pas
d’industrie des lanceurs. En effet, Arianespace a « inventé » le service de lancement grâce
à une véritable écoute du client, une transparence qui, seule, permet la naissance d’une
estime mutuelle entre client et fournisseur. Souvenons-nous du premier client d’Ariane 4,
monté sur le vol de démonstration (L401), c’était le satellite Pan American Satellite,
appartenant à M. René Anselmo qui y avait investi une grande partie de sa fortune
personnelle! Le succès du L401 a « boosté » Panamsat au rang des premières sociétés
privées de service satellitaire. De même Intelsat, Eutelsat et S.E.S., les trois plus grandes
sociétés dans ce secteur ont, toutes, fait confiance à Arianespace dès les débuts d’Ariane,
et ont bénéficié d’un service de lancement de plus en plus performant et régulier, alors que
les services de lancement américains avaient été déstabilisés par le tragique accident de la
navette le 28 janvier 1986.
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Ce challenge commercial n’a pu être gagné que parce que l’Esa, à travers ses programmes
d’accompagnement de la production, et les industriels, actionnaires d’Arianespace et
fournisseurs du lanceur, ont relevé le défi de la production, en améliorant constamment son
cycle et sa cadence, et en divisant au moins par deux le coût de la production. Cet effort
constant a permis à Ariane 4 d’acquérir une fiabilité en vol des plus enviables (72
lancements consécutifs sans échec à la date du vol 152).
Un Challenge humain
De bons choix techniques, un fort dynamisme commercial et industriel, ont été nécessaires
pour la réussite du programme Ariane 4. Mais l’élément fondamental était bien
l’épanouissement d’un esprit « Ariane » né au cours des développements Ariane 1 à 3 et
qui s’est fortement développé parmi tous les participants du programme, durant les 25
années de développement et de production Ariane 4, à tel point que la « communauté »
Ariane était toujours citée dans les discours comme une « famille ».
Esprit « Ariane » veut d’abord dire esprit d’équipe galvanisé par un objectif commun clair :
la réussite du programme. Chacun est conscient de sa responsabilité dans la réussite d’un
vol, et considère Ariane comme « son » œuvre, mais tous savent que le succès d’un vol
dépend du bon travail de chacun des membres de l’équipe. L’échec du vol 36, où un chiffon
avait été oublié dans une tuyauterie d’alimentation en eau, probablement le seul échec dû à
un défaut de qualité, a fait prendre conscience à chacun des membres de l’équipe que la «
dé-fiabilité » humaine ne peut être combattue que par un travail en commun.
Esprit « Ariane » veut aussi dire « humilité » et persévérance technique. Il suffit de tellement
peu de choses pour qu’un vol se transforme en un échec, qu’il est fondamental de
comprendre, d’essayer et surtout d’exploiter les essais pour déceler le défaut de conception
ou la dérive d’une fabrication. Quoi de plus formateur que l’exploitation des vols qui
permettent d’éviter un échec futur ?
Esprit « Ariane » veut aussi dire esprit européen, à tel point que la notion de nationalité
disparaît totalement des esprits, et que la variété des cultures enrichit la capacité de
l’équipe européenne.
Cet esprit « Ariane » a seul permis de relever le défi humain qui consistait à créer une
industrie européenne des lanceurs, formées d’équipes peu nombreuses mais très
compétentes et dynamiques. Après un programme de lanceurs comme Ariane 4,
l’investissement le plus important qui reste est l’équipe !
Personne aujourd’hui ne met en doute le caractère un peu « fantastique » de l’aventure
Ariane 4, mais, pour que cette aventure humaine se transforme en épopée, il faut la
conclure de façon heureuse, en réussissant les prochains et derniers vols !
Les épopées ont souvent des suites. C’est le cas de l’aventure Ariane 4. En effet, cette
même équipe qui a relevé le défi de la conception d’Ariane 4, a pensé à la génération
future, en mettant toute son expérience au profit de la conception d’Ariane 5. Et il n’y pas de
raison que le fils ne surpasse pas le père !
Un programme sous maîtrise d’œuvre du Cnes
Depuis 1975, les responsables du Cnes et du ministère de l’Industrie et de la Recherche,
préparaient l’avenir, notamment celui des années 90 qui devaient voir se concrétiser
l’industrialisation et la commercialisation de l’espace. Ainsi est née Ariane 4, qui devient le
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programme incontournable de l’Europe.
Lors du conseil restreint sur l’Espace, le 17 avril 1980, le gouvernement français appuie la
notion de filière. Alors que le dossier technique n’en est encore qu’au stade de l’élaboration,
le conseil opte pour une décision définitive en fin d’année ou dans le courant de l’année
suivante.
Dans le courant de l’année 1981, le Cnes arrête la configuration du lanceur Ariane 4. Après
avoir d’abord songé à développer un premier étage composé de 5 moteurs Viking, il estime
l’idée trop ambitieuse et l’abandonne. Il adopte un lanceur doté d’un premier étage amélioré,
doté de propulseurs d’appoint.
Le programme de développement est décidé le 13 janvier 1982 par l’Esa qui en confie au
Cnes la maîtrise d’œuvre. Plus de 50 firmes européennes sont concernées, avec une
organisation industrielle articulée autour de huit contractants de premier ordre : Aérospatiale
(France), MBB-ERNO (Allemagne), SEP (France), SNIA-BPD (Italie), Matra (France), British
Aerospace (Grande-Bretagne), Contraves (Suisse) et Air Liquide (France).
Prévu initialement pour 1985, le premier vol d’Ariane 4 n’interviendra qu’en juin 1988. Les
difficultés rencontrées dans la mise au point du lanceur, et surtout les deux échecs
consécutifs de V15 et V18 (en 1985 et 1986), ont perturbé la cadence des lancements.
Intervenant presque en même temps que l’accident de la navette Challenger (28 janvier
1986), ils privent momentanément l’occident de moyens de lancement.
L’Esa et le Cnes, qui basent l’avenir du lanceur sur l’existence d’un complexe spatial doté
d’ensembles de lancement, d’industries, d’une société de commercialisation et d’assurance,
conçoivent désormais l’Europe spatiale comme une organisation gérée à l’image d’une
entreprise.
Dans la politique spatiale européenne, Ariane a constitué un instrument de prestige qui
repose aujourd’hui sur les hommes qui l’ont mis au point et leur savoir-faire.
Source : « Les 30 premières années du Cnes » - Claude Carlier, Marcel Gilli – Le
documentation française
SCC : le cœur de l’ELA 2 va s’arrêter
Anne Bellanova
Parmi les équipements qui disparaîtront avec l’arrêt d’Ariane 4, le Système de
Contrôle Commande (SCC), véritable cœur du système de lancement Ariane sur l’ELA
2, vivra ses derniers battements avec l’ultime lancement d’Ariane 4, au 1er trimestre
2003. Explications.
« C’est un cœur à deux ventricules » explique Joël Ruaud, ingénieur Arianespace, en
désignant la partie visible du système c’est à dire les pupitres de contrôle du CDL 2 (*). «
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Les deux ventricules sont le Contrôle Commande Electrique (CCE) et le Contrôle
Commande Fluides (CCF). Le premier permet le contrôle et la mise en œuvre des chaînes
électriques du lanceur et le second assure les fonctions d’assainissement, pressurisation et
remplissage des étages du lanceur, ainsi que le contrôle et la surveillance des installations
sol. » En situation de lancement, 30 à 40 opérateurs travaillent sur les pupitres d’envoi de
commandes de ce système dont l’installation remonte à 1984. D’abord utilisé pour quelques
lancements d’Ariane 3, ce dispositif représente, depuis Vol 22, le centre unique de direction
des opérations de lancement Ariane 4 pour les systèmes électriques et fluides, mais aussi
pour les moyens optiques et annexes (servitudes). Au CDL, le CCE et le CCF sont chacun
constitués de pupitres, d’envoi de commandes et de visualisation des process. Les
calculateurs permettent de dérouler des programmes de mise en œuvre et le contrôle des
équipements (qu’ils soient Bord ou Sol) et ce, à partir des ordres manuels Opérateurs ou
des programmes automatiques.
« Le CCE contrôle environ 2000 points ou contacts électriques, » indique Jules Parfait, du
groupement MEX/SCC (**) « Il permet de tester le lanceur du point de vue électrique et
pyrotechnique et détecte, s’il y a lieu, les anomalies éventuelles. »
Nicolas Meyer, qui s’occupe du CCF pour le même groupement, renchérit : « Le CCF quant
à lui contrôle 9000 points. C’est une sorte d’aiguilleur qui, outre la gestion des fluides
intervenant dans la préparation au lancement d’Ariane 4 (ergols stockables, ergols
cryogéniques, et fluides de servitude), assure également la surveillance des installations sol
(détection incendie, surveillance des stockages, détection de vapeurs toxiques…). Le
système assure de plus la gestion des servitudes telles que l’énergie et la climatisation ainsi
que celle du système automatique des astreintes. » Les deux calculateurs dialoguent en
permanence la case à équipements du lanceur et ces trois entités travaillent bien sur de
concert les dernières minutes qui précèdent l’envol.
« C’est vrai que cela fait un pincement au cœur de penser que ce système va bientôt
s’arrêter » avoue Joël Ruaud « Il faut dire que je suis arrivé la première fois sur les ELA en
1978 et que depuis, j’ai participé à un grand nombre de campagnes. Mais c’est une
évolution normale, il faut passer à autre chose. C’est une question de concurrence et de
compétitivité, même s’il s’agit d’un outil qui fonctionne bien ! »
Avec le dernier lancement d’Ariane 4 en effet, le CCE sera définitivement arrêté, tandis que
le CCF continuera quelque temps à fonctionner pour les phases d’assainissement avant la
remise des infrastructures à l’Agence spatiale européenne, qui reste propriétaire des
installations. « Un système s’arrête, un autre prend le relais » commente Jules Parfait avec
philosophie « mais c’est quand même la fin d’une belle aventure. »
(*) CDL = Centre de Lancement
(**) MEX/SCC = Maintenance et Exploitation /Système de Contrôle Commande
Ergoliers : la fin d’une époque
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Les ergoliers lanceur, surnommés les « pompistes d’Ariane », travaillent aux
remplissages en ergols stockables des différents étages d’Ariane depuis les premiers
jours de l’histoire du lanceur européen. L’arrêt annoncé d’Ariane 4 sonne le glas de
l’aventure pour toute une équipe qui se souvient...
« Les ergoliers lanceur sont des techniciens qui travaillent sur la base spatiale depuis les
tous premiers lancements de Véronique » raconte Pascal Panthier, ergolier depuis 1992 «
Ils ont travaillé sur Véronique, Europa, Diamant et enfin Ariane 1, 2, 3 et 4. »
Compte tenu de la conception même des lanceurs, nos « pompistes » sont bien plus
sollicités sur Ariane 4 que sur Ariane 5, ne serait-ce qu’en raison de la quantité d’ergols
stockables beaucoup plus importante pour le premier lanceur que pour le second. Alors,
avec le dernier lancement d’Ariane 4 programmé au cours du 1er trimestre 2003, c’est une
dizaine de personnes qui vivent la fin d’une époque.
Mais en quoi consiste exactement la fonction d’ergoliers lanceurs ?
Les ergols stockables (carburant et comburant du lanceur) sont principalement l’UH25 –
mélange de Dimethyl hydrazine asymétrique et d’hydrate d’hydrazine – communément
appelé U, et le N2O4 – peroxyde d’azote – communément appelé N. « 48 heures avant les
remplissages du 1er et 2ème étage d’une Ariane 1, 2 ou 3, les ergoliers étaient sur le pied
de guerre car il fallait faire descendre la température des ergols avant de les transférer dans
les réservoirs du lanceur » se souviennent Jean-Paul Bresson et Jean-Michel Prêtre. « Par
un système de pompe, l’ergol était soutiré d’un réservoir de stockage puis passé dans un
échangeur servant à refroidir le produit et re-transféré dans ce même réservoir. » Pour
Ariane 1, 2 et 3, la quantité d’ergols servant à remplir les étages du lanceur était environ de
100 m3 de U et 100 m3 de N. Pour Ariane 4, changement d’échelle : une version 44L, par
exemple, nécessite, dans les réservoirs de stockage, 235 m3 de N et 229 m3 de U.
Réception des ergols, échantillonnage pour analyses chimiques, transfert (dépotage) des
ergols dans les réservoirs de stockage, assainissement des lignes… les différentes étapes
du travail des ergoliers nécessitent non seulement un respect draconien des règles de
sécurité en raison de la dangerosité des produits manipulés, mais également un très bonne
condition physique à cause, notamment, de l’utilisation de tenues lourdes (scaphandre).
A titre d’exemple, une opération de transfert d’ergols dans un réservoir de stockage
s’effectue en tenue de scaphandre pendant 5 à 6 heures.
Des opérations à risque
« La partie la plus dynamique du travail des ergoliers, c’est la déconnexion du lanceur »
souligne Pascal Panthier, « non seulement parce que l’opération dure 2 à 3 heures mais
surtout parce qu’elle présente des risques. Ce sont aussi ces risques qui font que l’équipe
est particulièrement soudée. Risques de fuite sur un accrocheur ou sur un clapet du
lanceur… Nous sommes accompagnés de pompiers lors de chaque opération dynamique et
le port de la tenue lourde est indispensable en raison de risques d’inhalation de vapeurs
toxiques. » L’utilisation de ces tenues est d’ailleurs une source inépuisable d’anecdotes.
Outre les envies irrépressibles de se gratter, de faire pipi ou d’éternuer, il arrive que les
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tenues elles-mêmes soient à l’origine d’incidents relativement comiques. « Nos tenues
lourdes sont équipées d’un système d’émission de messages qui nous met en relation avec
le Centre de lancement (CDL) en cas de problème. » raconte Pascal Panthier « Un jour, l’un
de nos collègues était en pause (ou plutôt en phase d’attente) mais toujours vêtu de sa
tenue et il faisait le récit, avec force détails, de ses conquêtes féminines à l’époque où il
vivait en Afrique. Le problème, c’est qu’il avait appuyé par inadvertance sur la pédale
d’émission des messages ce qui a permis à toutes les personnes présentes dans le CDL ce
jour là de profiter de son récit. »
Entre celui qui a trouvé un cafard dans son masque à air un jour d’opération dangereuse,
celui dont la tenue s’est mise à gonfler de façon intempestive parce que sa poitrine bloquait
la soupape d’évacuation de l’air, ou encore celui qui a vécu le décrochage d’un flexible du
boîtier de raccordement d’air ce qui a coupé l’alimentation en air respirable dans la tenue…
les souvenirs ne manqueront pas à nos « pompistes » qui resteront des témoins privilégiés
de l’évolution de la base spatiale.
Ergoliers lanceurs et ergoliers satellites
Sur les ensembles de lancement Ariane, on distingue deux types d’ergoliers : les ergoliers
EPCU (*), qui participent à la mise en œuvre des installations d’ergols (MMH et MON)
servant aux remplissages des satellites ; et les ergoliers lanceurs, qui se chargent de la
mise en œuvre et de la maintenance des installations servant aux remplissages en ergols
stockables des différents étages d’Ariane.
(*) EPCU = Ensemble de préparation des charges utiles
Quelques chiffres
1er lancement Ariane 4 : 15 juin 1988
Nombre total de lancements Ariane 4 effectués : 114 (à la date de V152)
Dont : 27 lancements en configuration 44LP (2 propulseurs d’appoint à liquide et 2
propulseurs à poudre)
38 lancements en configuration 44L (4 propulseurs d’appoint à liquides)
14 lancements en configuration 44P (4 propulseurs d’appoint à poudre)
15 lancements en configuration 42 P (2 propulseurs d’appoint à poudre)
13 lancements en configuration 42L (2 propulseurs d’appoint à liquides)
7 lancements en configuration AR40 (sans propulseur d’appoint)
Nombre d’échecs : 3 (Vol 36, Vol 63 et Vol 70)
Plus grand nombre de lancements Ariane 4 effectués sur une année : 11
lancements en 1995 et en 1997
Plus grand nombre de satellites lancés sur une année : 16 en 1997
Sur la période 1995-1997, 44 satellites commerciaux ont été placés sur orbite de
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transfert géostationnaire par Ariane 4, soit 55 % de tous les satellites lancés dans le
monde au cours de ces 3 années.
Plus grand nombre de passagers embarqués : 7 charges utiles sur Ariane Vol 59 le
25 septembre 1993
Ariane 401, évolution sans révolution
Vol 22, ou L401, la première version du lanceur Ariane 4, une Ariane 44LP, s’est
élevée dans le ciel de Kourou le 15 juin 1988 à 11 h 19 min. 01 sec, TU. Une avancée
technologique essentielle pour l’Europe spatiale était en jeu ce jour là, tant étaient
nombreuses, par rapport au lanceur Ariane 3, les évolutions réalisées :
- Nouvelles coiffes et adaptateurs charges utiles,
- Nouvelle structure porteuse pour lancements doubles,
- Nouvelle case à équipements,
- Nouveau calculateur de bord et nouvelle centrale inertielle à gyrolaser,
- Nouveau concept de pilotage à commandes numériques,
- Augmentation considérable de la poussée globale au décollage…
Déroulé sans problème notable, ce premier vol d’une Ariane 4 a déclenché, comme
pour la toute première Ariane parfaitement réussie, un tonnerre d’applaudissement
dans le centre de contrôle de Jupiter 1.
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