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LES LANCEURS US

LES LANCEURS VANGUARD

Vanguard sera toujours associé au souvenir d'une spectaculaire explosion pour son premier vol orbital en décembre 1957. Mais Vanguard est aussi un programme ayant permit un développement technologique dont bénéficieront les autres lanceurs US.

Le premier étage du Vanguard est issue du Viking lui même dérivé du V2 allemand.. Le second étage vient des fusées sondes Aéerobie. Seul le troisième est de conception nouvelle.

High Altitude Test Vehicle (HATV)

 La société Glenn Martin (maintenant Lockheed Martin) a participé en 1946, sous la direction de l'U.S. Navy/Bureau of Aeronautics, à l'étude d'une fusée de recherche à haute altitude HATV à un seul étage, brûlant de l'hydrogène liquide avec de l'oxygène liquide. Ultérieurement, la fusée aurait pu se placer en orbite, devenant ce qu'on appelle aujourd'hui un Single Stage To Orbite (SSTO), ce que l'on a pas encore réussi à faire aujourd'hui en 2004. 

Caractéristiques prévues: longueur: 26,2 mètres diamètre: 4,9 m poids au lancement: 45 805 kg poussée: 136 080 kg charge utile: 450 g 
Autre participant: North American, devenu plus tard, Rockwell et maintenant partie de Boeing. Aerojet, issu du GALCIT (Guggenheim Aeronautical Laboratory, California Institute of Technology) en mars 1942 était le motoriste prévu. 

Ce projet trop ambitieux n'a pas eu de suite. 

VIKING 

Projet plus réaliste pour l'époque, Viking, d'abord nommé Neptune, trouve aussi son origine en 1946, pour remplacer le V-2 dans le sondage de la haute atmosphère et éventuellement pour des observations astronomiques, en particulier, l'observation du Soleil, les V-2 ramenés d'Allemagne après la guerre étant disponible quantité limitée, le Naval Research Laboratory passa le contrat à Glenn L Martin. Le Viking reprend en grande partie la technologie du V-2, mais, sa structure en alliage d'aluminium, est plus légère que la structure en acier du V-2 (le V-2, en tant qu'arme, avait été conçu pour supporter la chaleur de la rentrée atmosphérique, l'ogive séparable n'avait pas encore été inventé à l'époque de la guerre et de l'avant guerre, où il avait été conçu). Le moteur du Viking, moins puissant que celui du V-2, a été développé par Reaction Motor, qui avait été fondé en 1941, par des membres de l'American Rocket Society qui, originalement, portait le nom très avant-gardiste de American Interplanetary Society, fondé le 21 mars 1930, par un groupe d'auteurs de science fiction. 
A noter, en passant, que Reaction Motor avait fait, en 1953, l'étude d'un petit lanceur, le "modèle T", basé sur l'utilisation des divers moteurs fusées qu'il manufacturait. Le moteur du Viking était prévu pour développer une poussée de 9,1 tonnes, mais, au banc, il développera 9,5 tonnes, et lors des vols, la poussée variera entre 8,5 et 9,7 tonnes. Contrairement au moteur du V-2, qui était fixe, le pilotage se faisant grâce à des déflecteurs de veine en graphite, le moteur du Viking était installé sur une articulation cardan qui permettait au moteur de s'incliner sur 2 axes pour assurer la stabilité de la fusée, en contrant les pertes d'équilibres grâce à l'information reçu du cerveau stabilisateur gyroscopique situé dans la partie supérieur de la fusée. Après l'arrêt du moteur, des jets de gaz intermittent assurait la stabilité de la fusée. 

Lors des 7 premiers vols, du 3 mai 1947 au 7 août 1951, la fusée aura un diamètre de 0,81 mètre pour une hauteur variant de 13,79 à 14,81 mètre et un poids variant de 4375 à 5190 kg. En 1950, on avait décidé de grossir la fusée, le diamètre passant à 1,14 mètres. Les vols de cette version se dérouleront du 6 juin 1952 au 4 février 1955. Pendant ces 5 vols, la longueur oscillera entre 12,68 m et 13,72 m et le poids entre 5810 kg et 6805 kg. Les 2 derniers vols du Viking s'inscriront plus tard, dans le cadre du programme Vanguard, les 8 décembre 1956 et premier mai 1957, lors de ce dernier vol, la fusée transportera un prototype du troisième étage à propergol solide du Vanguard. Ces 2 derniers vol se dérouleront à Cap Canaveral, alors que les tirs précédent utilisaient la base de White Sands, au Nouveau Mexique. 

INTERMÈDE POUR LA RENTRÉE ATMOSPHÉRIQUE 

En 1954, l'U.S. Air Force avait besoin d'une fusée à plusieurs étages pour étudier la rentrée atmosphérique dans le cadre du programme des missiles intercontinentaux Atlas et Titan. A la demande du Western Development Division (U.S. Air Force), le Naval Research Laboratory a réalisé une étude sur une fusée utilisant comme premier étage, une fusée Viking surmonté de 2 étages à propergol solide, le Viking M-10 et une autre utilisant un deuxième étage à propergols liquide et un troisième étage à propergol solide, le Viking M-15 (10 et 15 réfèrent à la vitesse lors de la rentrée atmosphérique exprimé en Mach). Mais l'Air Force a finalement commandé à Lockheed, une fusée à propergol solide à trois étages, le X-17, pour l'étude de la rentrée atmosphériques, grâce à la récente disponibilité du moteur Sergeant, qui constituait le premier étage.

La genèse de Vanguard commence le 5 juillet 1955 quand le Naval Research Laboratory publie un rapport intitulé "A Scientific Satellite Programme" (un programme de satellite scientifique). Il recommande l'utilisation du Viking comme premier étage, et des étages supérieurs consistant en 2 étages à propergol solide ou en un deuxième étage à propergols liquide dérivé de la fusée sonde Aerobee et un troisième étage à propergol solide. Le président des Etats-Unis, Dwight Eisenhower a approuvé ce plan le 29 juillet 1955 de préférence au projet Orbiter de l'U.S. Army, basé sur la fusée Redstone qui avait fait son premier vol en 1953 et qui était plus grosse et plus puissante que le Viking. La Navy était originalement participante au projet Orbiter. Le projet de lancement d'un satellite artificiel entrait dans le cadre de la première Année Géophysique International (1957-58) qui avait justement été mis sur pieds pour justifier le lancement de satellites artificiels scientifiques. On espérait entre autre, mettre en évidence, l'existence d'une ceinture de radiations autour de la Terre. L'année Géophysique Internationale faisait suite à l'Année Polaire International qui avait eu lieu en 1882 et 1932. On décida de réduire l'intervalle de 50 à 25 ans, pour coïncider avec le maximum solaire de 1957-58 et aussi, avec le moment où le lanceur serait prêt. La préférence accordée au projet Vanguard s'explique probablement par le fait que la fusée Vanguard était entièrement américaine alors que le projet Orbiteur de l'Army utilisait un premier étage conçu par d'anciens Nazis (l'équipe de Werhner von Braun capturé en Allemagne lors de l'opération "paper clip" après la guerre de 1939-45). Certains ont même évoqué la forme plus élégante de la fusée Vanguard.

Le premier étage reprenait le diamètre des derniers Viking (Viking II), c'est-à-dire 114 cm, mais il sera propulsé par un moteur développé par General Electric qui avait produit des moteurs de 6 tonnes, puis de 8 à 10 tonnes de poussée dans le cadre du programme Hermes de l'Army (projets de missile Sol-Air puis Sol-Sol), telque le Hermes A1, Hermes A3. Ce dernier avait une impulsion spécifique de 242 sec., élevée pour l'époque. Le nouveau moteur General Electric X-405 devra fournir une poussée de 12,7 tonnes grâce à l'utilisation du kérosène (avec l'oxygène liquide comme oxydant) à la place de l'alcool-eau des précédents moteurs. En fait, plusieurs variantes avaient été envisagées pour augmenter le rendement comme l'utilisation d'un mélange d'oxygène et de fluor comme oxydant, le fluor étant un oxydant plus fort que l'oxygène. On avait aussi, précédemment proposé l'utilisation de l'ammoniac comme combustible. Le deuxième étage, qui avait le diamètre des premiers Viking, c'est à dire 0,81 mètre utilisait un moteur que l'on dit dérivé de la fusée sonde Aerobie de 1181 kg de poussée mais plus puissant, le AJ-10 de 3 400 kg de poussée et aussi pilotable, monté sur un bâti cardan. Aerojet avait aussi l'expérience du moteur de 16 tonnes du missile Bomarc qui utilisait aussi des propergols stockable. Le deuxième étage du Vanguard brûlait du unsymetrical dimethylhydrazine (UDMH) avec de l'acide blanc fumant comme oxydant.

Il avait été un peu difficile de trouver un troisième étage à propergol solide suffisamment performant. C'est Hercule Powder qui a finalement fourni le moteur à propergol solide de 1 405 kg de poussée, stabilisé par spin, le X-248. Le propergol utilisé aurait été un double base (nitrocellulose + nitroglycérine) avec addition de perchlorate d'ammonium et de poudre d'aluminium, comme ingrédients principaux. Le corps du moteur aurait été en fibre de verre.

Le défi du Vanguard est considérable. Fin 1956, le cahier des charges Vanguard spécifie une sphère de 50 cm de diamètre ce qui implique de redessiner le second étage à ce diamètre. De plus, il devient nécessaire d'augmenter la poussé du premier étage. Le moteur Viking n'a que 6000 kg de poussée alors qu'il est nécessaire d'augmenter de 3200 kg.

Vanguard va innover au niveau technologique avec l'emploi d'aluminium pour réduire le rapport de masse, l'utilisation des gaz de turbopompes pour contrôler le roulis du premier étage. Au niveau du troisième étage, deux constructeurs sont choisit: Grand Central Rocket Laboratory et Allegany Ballistics Laboratory ABL. Le moteur de ABL utilise de la fibre de verre et un propergol à double base ce qui permet de doubler la charge embarquée.

Le programme originel prévoit 12 lancements de Viking. 14 seront réalisés, mais les deux derniers porteront la désignation de Vanguard Test Vehicle TV 0 et TV 1. Les véritables lancements commencent avec TV2. Le dernier lancement a lieu le 18 septembre 1959 après 12 lancements et trois satellites placés en orbite.

Les plans d'origine prévoyaient de lancer un satellite pour le tir TV 6. mais le succès du Spoutnik soviétique en 1957 accélère les opérations. Le 6 décembre 1957, TV 3 est sur la ligne de départ. C'est le premier tir en configuration complète avec trois étages actifs. A grand renforts de publicité, le monde est devant sa TV ce jour là pour assister au premier pas de l'Amérique dans l'espace. Mais 2 secondes après l'allumage du premier étage, le lanceur explose sur son pad de tir. la boule de feu détruit le lanceur en entier mais épargne le satellite qui éjecté se retrouve intact sur le sol quelques centaines de mètres plus loin. Comble de l'ironie, il commence à émettre comme s'il était sur son orbite!!

Le second lancement échoue lui aussi, mais le troisième en mars 1958 place Vanguard 1 sur orbite. Vanguard 2 est satellisé en février 1959 malgré le fonctionnement erratique du troisième étage. Le programme se termine en septembre 1959 avec la mise en orbite de Vanguard 3.   

   

No    TypeNo Serial No  Type              Date         LS    Payload
----------------------------------------------------------------------
 1       1              Viking-1           3. 5.49 P*  WS    -
 2       2              Viking-1           6. 9.49 P*  WS    -
 3       3              Viking-1           9. 2.50 P*  WS    -
 4       4              Viking-1          11. 5.50  *  NS    -
 5       5              Viking-1          21.11.50  *  WS    -
 6       6              Viking-1          11.12.50 F*  WS    -
 7       7              Viking-1           7. 8.51  *  WS    -
 8       8              Viking-2           6. 6.52 F*  WS    -
 9       9              Viking-2          15.12.52  *  WS    -
10      10              Viking-2           7. 5.54  *  WS    -
11      11              Viking-2          24. 5.54  *  WS    -
12      12              Viking-2           4. 2.55  *  WS    -
13       1    TV0       Vanguard-TV0       8.12.56  *  CC    -
14       1    TV1       Vanguard-TV1       1. 5.57  *  CC    -
CC = Cape Canaveral
NS = USS Norton Sound
WS = White Sands

 

No  Serial         TNo: Type             Date        LS    Payload
------------------------------------------------------------------------------------
 1  TV-2           1    Vanguard (1 st)  23.10.57  * CC    (R&D)
 2  TV-3           1    Vanguard          6.12.57 F  CC    Vanguard (6.5in Sat #1)
 3  TV-3BU         2    Vanguard          5. 2.58 F  CC    Vanguard (6.5in Sat #2)
 4  TV-4           3    Vanguard         17. 3.58    CC    Vanguard 1 (6.5in Sat #3)
 5  TV-5           4    Vanguard         28. 4.58 F  CC    Vanguard (20in X-ray #1)
 6  SLV-1          5    Vanguard         27. 5.58 F  CC    Vanguard (20in Lyman-Alpha #1)
 7  SLV-2          6    Vanguard         26. 6.58 F  CC    Vanguard (20in Lyman-Alpha #2)
 8  SLV-3          7    Vanguard         26. 9.58 F  CC    Vanguard (20in Cloud cover #1)
 9  SLV-4          8    Vanguard         17. 2.59    CC    Vanguard 2 (20in Cloud cover #2)
10  SLV-5          9    Vanguard         13. 4.59 F  CC    Vanguard (13in Magnetometer #1) / Vanguard Balloon
11  SLV-6         10    Vanguard         22. 6.59 F  CC    Vanguard (20in Radiation balance #1)
12  SLV-7 (TV-4BU) 1    Vanguard (mod)   18. 9.59 P  CC    Vanguard 3 (20in Magnetometer, X-Ray, Env. #1)

En fait, le lanceur Vanguard aurait du être le premier lanceur à mettre un satellite américain sur orbite. Mais dans l'empressement de coiffer au poteaux leur adversaire soviétique (qui viennent de mettre sur orbite un satellite de 50 kg), le programme est mal mené et les lancements échouent presque tous.
Sur 12 tirs, trois succès seulement:
_ Perte de contrôle à la 57 eme seconde lors du vol n°3;
_ Le troisième étage ne s'allume pas lors du vol n°5;
_ La défaillance restera inconnue pour les vols 6 à 8 et 10-11;
_ Enfin le troisième étage tombe en panne au largage de la charge utile;
 

Vanguard est un lanceur de l'US NAvy à trois étage et à propergols liquides et solides.
Sa masse avoisine les 10 tonnes au décollage pour une hauteur de 22 à 24 m avec un diamètre de 1,14 m.

Le premier étage mesure 13,4 m de haut et brûle du kérosène associé à de l'oxygène liquide (moteur X 405 de 12,7 tonnes fonctionnant 142 s).

Le second étage fonctionne à l'UDMH et acide nitrique. Il mesure 9,4 m de haut pour 81 cm de diamètre. Il fournit une poussée de 3,4 tonnes durant 120 s (moteur AJ 10-37).

Le troisième étage est à "poudre". Il mesure 1,5 m de haut pour 50 cm de diamètre et fournit une poussée de 1 tonnes (moteur GRC 133-KS-2800). Il se satellise avec la charge utile.

La version SLV 7 qui vola une seule fois en septembre 1959 est équipé d'un nouveau troisième étage avec un moteur X 248-A2.

 

La capacité de lancement est de 45 kg en orbite basse.