Ariane V
Ariane V est un lanceur européen qui permet de placer les plus gros satellites en orbite.
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Histoire
Le programme Ariane V a été initié en 1987 par les ministres européens des affaires spatiales réunis à La Haye. Il est dirigé par l'ESA, mais sa réalisation est assurée par le CNES.
Environ 1 100 industriels participent au projet.
Par rapport à Ariane IV et à ses concurrents, elle est capable d'emmener des charges particulièrement lourdes en orbite (jusqu'à 10 tonnes).
De conception entièrement nouvelle, elle était aussi destinée à lancer la navette européenne Hermès. Lorsque l'ESA abandonna ce projet, Ariane V demeura un simple lanceur commercial. Ce projet a cependant influé sur la conception du lanceur, qui doit allier puissance, simplicité, et surtout fiabilité afin de pouvoir embarquer des passagers.
Structure
Elements_ariane5.jpg
Le composite inférieur
EPC
EAP
La case à équipement
La case à équipement accueille le système de guidage. Elle est située sur Ariane 5 entre l’EPC et le deuxième étage ; c’est le véritable poste de pilotage du lanceur. Il orchestre l’ensemble des contrôles et des commandes de vol, les ordres de pilotage étant donnés par les calculateurs de bord via des équipements électroniques, à partir des informations fournies par les centrales de guidage. Ces calculateurs envoient également au lanceur tous les ordres nécessaires à son fonctionnement, tels que l’allumage des moteurs, la séparation des étages et le largage des satellites embarqués. Tous les équipements sont doublés, pour qu’en cas de défaillance de l’un des deux systèmes, la mission puisse se poursuivre.
Un des principaux systèmes de la case à équipement est le correcteur d'attitude. L'architecture du Système de Contrôle d'Attitude (SCA) comprend deux réservoirs sphériques en titane contenant chacun 38 litres d'hydrazine(un composé organique azoté) et de petits propulseurs assurant la réalisation des corrections.
Voici quelques autres instruments que contient la case à équipement :
- Les Systèmes de Référence Inertielle (SRI) qui sont des pièces maîtresses du contrôle du vol d'Ariane 5. Elles intègrent 3 centrales inertielles qui donnent la position du lanceur dans l'espace ainsi que 4 accéléromètres qui donnent l'accélération que subit le lanceur.
- Le calculateur OBC qui, en utilisant les infos des SRI, commande les moteurs du lanceur pour qu'il atteigne son objectif. Il calcule la trajectoire de vol.
- L'antenne émettrice et réceptrice de télémesure avec les radars au sol.
- Le boîtier de commande de sauvegarde qui commande la destruction du lanceur.
Le composite supérieur
EPS
ESC
La fusée est composée d'un étage principal, comportant un seul moteur cryogénique, dénommé Vulcain, utilisant 160 tonnes d'hydrogène et d'oxygène liquides refroidis à -250°C, et d'un étage supérieur à moteur à ergols stockables.
Ce second étage est modulable selon la performance demandée. Il est propulsé par un seul moteur : Aestus, HM7-B ou, dans le futur, Vinci. Il peut éventuellement être équipé du module SPELTRA (Structure Porteuse Externe pour Lancements Multiples), utilisée uniquement en cas de lancement double. Elle permet de placer en orbite 2 charges distinctes. Il intègre également une case à équipement, qui est le cerveau électronique du lanceur, lui permettant de garder en mémoire toutes les instructions nécessaires au vol. Il contrôle et rectifie, si besoin, la position du lanceur, commande l'extinction des moteurs, la séparation des étages, etc.
A l'étage principal, sont accolés deux boosters à poudre. Nommés P230, ces propulseurs mesurent chacun 31 mètres de haut, 3 mètres de diamètre. Embarquant 237 tonnes de poudre, ils délivrent plus de 90 % de la poussée totale du lanceur au décollage. Leur durée de fonctionnement n'est que de 2 minutes. Après épuisement de la poudre, ils sont largués à 60 kilomètres d'altitude, au-dessus de l'océan Atlantique.
Essais
Les débuts d'Ariane 5 furent difficiles :
Premier vol (vol 89)
Le premier tir eut lieu le 4 juin 1996 à Kourou, mais le lanceur fut détruit après approximativement 40 secondes de vol. L'échec était dû à une erreur informatique, un programme d'un composant (un gyroscope) provenant d'Ariane IV n'ayant pas été re-testé.
L'erreur :
La conversion d'un nombre de 64 bits vers un nombre de 16 bits provoqua un dépassement de mantisse. La routine de gestion de cette erreur avait également été supprimée pour des raisons de temps d'exécution ; sur Ariane IV on pouvait prouver que l'occurrence d'un tel dépassement était impossible compte tenu des trajectoires de vol possibles. Toutefois les trajectoires de vol envisageables avec Ariane V, notamment en phase de décollage, diffèrent notablement de celles d'Ariane IV. Le programme du composant concerné, pourtant lui-même redondant (deux gyroscopes sont présents dans la cellule de la fusée), déclencha donc successivement deux dépassements pour finir par signaler sur les sorties du système la défaillance des systèmes gyroscopiques. De toute façon, le gyroscope étant un système critique, le calculateur de pilotage de la fusée (lui conçu spécifiquement pour Ariane V) ne tenait pas compte de ce signal d'erreur ! Il interpréta donc les valeurs d'erreurs (probablement négatives) du deuxième gyroscope comme une information d'altitude (indiquant probablement que, brutalement, la fusée s'était mise à pointer vers le bas). Bien entendu, la réaction du calculateur de pilotage (braquer les tuyères au maximum pour « redresser ») obligea le responsable des opérations à détruire la fusée en vol pour éviter une explosion 'incontrôlée'... Il s'agit certainement là d'une des erreurs informatiques les plus coûteuses de l'histoire.
Le dernier point à noter dans ce malheureux enchaînement c'est que le programme mentionné initialement était destiné à recalibrer les gyroscopes dans le cas d'un court retard de tir (quelques minutes) pour permettre une reprise rapide du compte à rebours - par exemple en raison de variations rapides des conditions météo du site de lancement à Kourou. Ce cas de figure, envisagé initialement pour Ariane III, était depuis longtemps exclu des procédures de tir. L'erreur en question a donc aussi été provoquée par un programme qui ne servait à rien.
Deuxième vol (vol 101)
Le second vol eut lieu le 30 octobre 1997. La mission parvint à son terme, mais malheureusement, l'altitude désirée ne fut pas atteinte, par suite d'un mouvement de rotation du lanceur sur lui-même dont l'intensité avait été sous-estimée.
Troisième vol (vol 112)
Le troisième essai fut une réussite.
Utilisation commerciale
Le premier vol commercial eut lieu le 10 décembre 1999, avec la mise en orbite du satellite d'observation en rayons X XMM-Newton.
Un autre échec partiel eut lieu le 12 juillet 2001. À nouveau, deux satellites ne purent être placés sur l'orbite désirée. Artémis, le satellite de communication de l'ESA, atteignit son orbite définitive par ses propres moyens, en utilisant son combustible destiné aux corrections d'orbite, ainsi qu'une unité de propulsion ionique qui n'avait pas été conçue à cet effet. Ceci nécessita une reprogrammation complète du programme de bord depuis le sol.
Le vol suivant n'eut lieu que le 1er mars 2002, avec la mise en orbite réussie du satellite environnemental de 8,5 tonnes Envisat, à une altitude de 800 kilomètres.
Les différents modèles
Une des contraintes des lanceurs modernes est qu'ils peuvent avoir à lancer aussi bien des petits satellite que des gros. C'est pour cette raison qu'ArianeEspace a dès le début conçu Ariane 5 pour être un lanceur modulable. Il existe ainsi en plusieurs modèles :
Ariane 5 G
10/12/99 : Vol 119 XMM-Newton;
21/03/00 : Vol 128 Insat 3B et AsiaStar;
14/09/00 : Vol 130, Astra 2B et GE 7;
16/11/00 : Vol 135, PAS 1R, Amsat P3D, STRV 1C et STRV 1D;
20/12/00 : Vol 138, Astra 2D, GE 8 (Aurora 3)et LDREX;
08/03/01 : Vol 140, Eurobird 1 et BSat 2a;
12/07/01 : Vol 142, Artemis (qui fut un echec partiel)et BSat 2b;
01/03/02 : Vol 145, Envisat;
05/07/02 : Vol 153, Stellat 5 et N-Star c;
28/08/02 : Vol 155, Atlantic Bird 1, MSG 1 et MFD;
09/04/03 : Vol 160, Insat 3A et Galaxy 12;
11/06/03 : Vol 161, Optus C1 et BSat 2c;
27/09/03 : Vol 162, Insat 3E, eBird 1 et SMART-1;
18/12/04 : Vol 165 Helios IIA et 6 charges utiles supplémentaires;
07/07/05 (prévision) : IPstar;
Ariane 5 G+
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02/03/04 : Vol 158 Rosetta;
17/07/04 : Vol 163 Anik F2, le plus gros satellite de télécommunications jamais construit et lancé;
18/12/04 : Vol 165 Helios 2A, Essaim 1 to 4, PARASOL, Nanosat 01;
Ariane 5 GS
A faire
Ariane 5 ES
A faire
Ariane 5 ECA
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11/12/02 : Vol 157 Hot Bird 7, Stentor, MFD A, MFD B, echec du lanceur Ariane 5 ECA;
12/02/05 : Vol 164 XTAR-EUR, Sloshsat et Maqsat-B2, premier lancement réussi pour Ariane 5 ECA;
25/06/05 (reporté) : SpaceWay2 et Telkom2;
Ariane 5 ECB
A faire
Records
- Dans la nuit du 17 au 18 juillet 2004 (vol 163), elle met en orbite le plus gros satellite de télécommunications du monde, le canadien Anik-F2, pesant 5 950 kilogrammes.
- Le satellite européen Envisat de 8 200 Kg a été placé sur orbite polaire (à 800 Km d'altitude) le 1 mars 2002 lors du vol 145 par Ariane 5.
Gallerie d'illustrations
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Ariane 5 |
Ariane 5 (vol 112) |
Ariane 5 (vol 157) |
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