1980
Après L01, Ariane apparaît d'öre et déjà qualifié. Les trois autres vols expérimentaux inscrit au programme font figure de routine, on parle même de supprimer l' un d' eux. Après L02 et 03, prévu en mai et octobre , le dernier tir expérimental est prévu pour janvier 1980. L02 est prévu dans 5 mois, fin mai annonce Frédéric D'Allest, du CNES, 3 jours après l'envol de L01. L'intégration du lanceur va commencer dans le SIL ce mois ci et se terminé fin février. Les 3 étages, les inter-étage et la coiffe en container rejoindront le port du Havre et après embarquement la Guyane. La campagne de lancement commencera mi mars et durera entre 48 et 54 jours ouvrés, comme L01. Les premiers résultats du dépouillement des données du vol 01 font apparaitre quelques modifications à faire sur le prochain lanceur, moyen de mesure, capteurs, ombilicaux. Il faudra 2 mois pour avoir le résultat complet des données de vol (450 millions de mesures enregistrées en 900 secondes). Pour le moment aucune anomalies n'est apparues, le pilotage et le guidage a été bon, tout comme le comportement dynamique du lanceur. Il n'y a pas eu d'effet pogo sur le lanceur, équipés de dispositif anti pogo sur le L140 et le L33. L'étage cryogénique, pourtant pas encore qualifié a parfaitement bien fonctionné. L'orbitAe atteinte est de 202-36 019 km, 17,5° d'inclinaison. Pour le CNES, même si ce premier a été un succès, la qualification du lanceur sera faite au cours des 3 autres prochains vols. Le CSG va mettre en service ses installations EPCU, ensemble de préparation charges utiles au centre technique. L'EPCU se compose de 4 bâtiments ultra moderne qui prendront encharge les satellites de leur arrivée en Guyane jusqu'à la mise en coiffe sur le lanceur. Le plus grand bâti ment est le S1 (Vénus) chargé de vérifier le satellite à son arrivée au CSG avec une grande salle blanche class 100 000, de 460 m2. il rentrera en service pour le vol L03 en juillet 1980. Sur l'ELA se trouvent les bâtiments S2 (Titan) et S4 (Cygne) pour le stockage et le contrôle des moteurs d'apogée. Le bâtiment S3 (Janus) est chargé de l'assemblage final des satellites avec leur moteur. 26 mars, 3 mois après le vol L01, l'acte de naissance d'Arianespace est signé. Dès le début du programme, il devient évident que pour assurer le succès d'Ariane, il fallait lui trouver des clients. Après les 4 premiers tirs nécessaire à la qualification, l'ESA avait annoncé une série de 4 lanceurs de promotion pour les institutionnels européens. Fréderic d'Allest, du CNES et Raymond Orye, de l'ESA partent à l'assaut des USA, répondant à l'appel d'offre du géant des télécoms Intelsat pour lancer ses satellites. La NASA mise sur le tout "Space Shuttle", décidant d'abandonner les lanceurs dits "classique" pour ses missions spatiales. Le CNES et l'ESA font alors le "forcing" pour convaincre l'organisation de ne pas mettre tous ses œufs dans le même panier et leur assurer le meilleur traitement possible pour eux et leur précieuse charge. Le 7 décembre 1978, Intelsat prend commande de 2 lanceurs US, 2 vols Shuttle et 3 Ariane. Ce sera la carte de visite pour Ariane. Dans la ligné de ce succès, le CNES étudie le lancement "double" permettant de lancer sur une seule fusée 2 satellites sur 2 orbites GTO différentes et donc pour les clients à diviser par 2 le montant de la facture. Le système permettant cet exploit est le SYLDA, SYStème de lancement Double Ariane, une sorte de coquetier qui renferme à l'intérieur et sur sa structure les 2 satellites. Celui de dessus est éjecté en premier, puis après séparation de la coque supérieure, c'est au tour du second. L'idée de commercialiser Ariane devient évident cette même année, suite à la mésaventure avec le satellite Arabsat. Le CNES ne pouvait en tant qu'établissement public vendre Ariane face à une Comsat (Intelsat) toute puissante. La décision de créer un organisme privée est alors prise dont la signature du protocole intervient lors du salon du Bourget de 1979. D'abord dénommé Transpace, elle devient Arianespace et Frédéric d'Allest en devient le premier directeur.
Avril, la France approuve la construction d'un second pad de tir pour Ariane, ELA 2 et le développement d'un nouveau moteur cryogénique, le HM60 pour la version Ariane 5. La France est aussi favorable au développement des versions Ariane 2 et 3 qui succéderont aux 6 Ariane 1 déjà commandées et en fabrication. Ariane 3 sera disponible en 1983. Plus tard, le CNES devrait proposer Ariane 4 pour 1985 pour lancer des satellites de la classe Intelsat 6. Enfin Ariane 5 devrait être mis en service pour 1990. 2 avril, début de la campagne de lancement L02. 700 personnes du CSG et 150 du CNES et des industriels venues de paris y participent. Elle dure 33 jours ouvrables, tous les jours sauf le samedi, dimanches et féries par 3 équipes se relayant de 6h du matin à minuit. Les étages L140, L33 et H8 sont mis en place les 4,8 et 14 avril, suivis de la case à équipement le 15. Une simulation de décompte a lieu le 30 suivit d'un contrôle global du lanceur avant la mise en place de la coiffe début mai. le 16 mai a lieu la répétition générale et la RAV les 19 et 20 mai. Ce second tir vise à confirmer les résultats du premier vol avec l'emport d'une vrai charge utile. En plus de la CAT, le vol L02 enferme dans sa coiffe 2 satellites allemands, Firewheel et AMSAT- Oscar 9.
Le vol L03 emportera, en novembre, le satellite
ESA MéteoSat 2 (700 kg) et le satellite indien APPLE (660 kg). Le vol L04,
dernier tir d'essai emportera, en février 1981 le premier stallite de
télécommunication maritime MARECS A (1024 kg). Ces 5 satellites avec ceux du vol
L02 sont lancés gratuitement par l'ESA, dans le cadre du programme APEX, décidé
en 1975 qui a sélectionné ces missions parmi 93 propositions. La filière Ariane avec Ariane 2 et ses 2000 kg en GTO. Le lanceur garde ses étages L140 et L33 et augmente la poussée des moteurs Viking. Le 3e étage emporte 10 tonnes d'ergols, H10. Ariane 3 reprend ses améliorations avec l'ajout de 2 propulseurs à poudre pour le décollage (+140 tonnes de poussée), la capacité atteint 2420 kg en GTO, soit 40% de plus qu'Ariane 1. Ariane 3 sera aussi équipé de nouvelles coiffes, plus grande (3,6 m). Le CNES envisage aussi la récupération du L140 par parachute dès le vol L5. Ariane 4 aura un premier étage plus long, L210 et une coiffe allongée (de 7,5 à 11 m) pour placer 3300 kg en GTO, soit le double d'Ariane 1. Ariane 5 devrait être une Ariane 4 avec un nouveau second étage cryogénique, H45 capable de placer5500 kg en GTO. Une version bi-étage pourrait mettre en orbite un avion spatial, Hermes, avec 5 astronautes à bord.
La charge utile du vol L02 avec de haut en bas Firewheel, satellite scientifique Allemand de 1073 kg construit par MBB et ses 4 sous satellites, la CAT 02 de 334 kg et sur le coté le satellite radio amateur AMSAT 3A "Oscar 9", de 75 kg, soit 1643 kg. La case à équipements de L02 avec sa centrale inertielle à cardans et son "electronic unit" à gauche. Fabrication Ferranti à Edimbourg. Vendredi 23 mai, il h 20,
heure locale à Kourou. Le deuxième exemplaire d'Ariane L02 est prêt à
décoller. Le deuxième étage plein d'hydrogène et d'oxygène liquide fume. Le
temps est plutôt mauvais et la chronologie difficile. Le décollage était
prévu à 8 h 30. Des problèmes techniques sans rapport avec le lanceur arrête
la chronologie à -58 s, puis lors d'une deuxième tentative à -53 s, un grain
plonge Kourou dans une quasi-obscurité et même réussit à faire chuter la
pression des réservoirs de peroxyde de la fusée en la refroidissant. Dehors, la fusée sort d'un
nuage bas, Un flash éclaire brièvement la flamme d'un moteur. La fusée
s'incline sur la droite progressivement et moins d'une minute après le
décollage, disparaît dans les nuages. HO ± 56 s " Pression réservoir
normale ", annonce la sono. Profit de vol originel de L02 Sur le moment et malgré la consternation, les techniciens ont confiance. C' est un incident mineur qui ne saurait remettre le programme en question. En salle "Projet", les premières hypothèses
sont chuchotées autour de la trajectoire inscrite sur la table traçante. Le
décollage de la fusée repasse sur les écrans. " Ce sont peut-être des
HF au démarrage qui ont percé progressivement la chambre. ", lance le
responsable SEP des moteurs Viking, un quart d'heure à peine après le
lancement. D'autres hypothèses sont avancées. Difficile d'établir un
diagnostic précis sans les courbes de toutes les mesures. Mais l'hypothèse des
HF est la bonne. Malheureusement. Car les HF, les hautes fréquences, sont le
cauchemar de tous les constructeurs de moteurs-fusées. Parfois la combustion
dans une chambre de moteur cesse d'être stable. La pression se met à osciller
à haute fréquence, d'où le nom du phénomène, à quelques milliers de cycles
par secondes, à des niveaux qui peuvent atteindre plus ou moins 40 % de la
pression normale. L'écoulement est tellement perturbé que les parois de
l'injecteur, la pièce aux milliers de trous par où les ergols liquides sont
pulvérisés dans la chambre, se mettent à fondre. Retour de l'hélicoptère. De nombreux morceaux ont été repérés un peu partout en mer et sur les bancs de vase découverts par la marée s'étale une véritable brocante, mais pas de trace de la baie de propulsion du premier étage ni de ses moteurs. Un canot pneumatique rapporte le fond intermédiaire du troisième étage et une sphère hélium. Un fond de réservoir N204 du deuxième étage flotte avec une tuyauterie. Le tronçon de raccordement entre les deux premiers étages s'est fiché dans la vase près des îlots Caroni, au milieu d'autres débris. Tous les morceaux sont bien alignés et définissent la trajectoire. Le soir, les films du lancement montrent que
la première période de hautes fréquences s'est produite sur le moteur D, celui
au plus près du mat de lancement, coté Est, à HO + 5,7 s et a
duré 0,3 secondes seulement. La fusion de l'aluminium de l'injecteur illumine
alors violemment la flamme qui, de rose transparent, devient blanche. Une
deuxième période de hautes fréquences s'est produite sur le même moteur à
28.3 secondes et pour 0,15 secondes. C'est le flash qui a été aperçu jusqu'à
12 kilomètres de distance à l'oeil nu. Premier flash, HO + 5,7 s, il dure 0,3 secondes seulement ! L'instabilité de combustion à 2300 Hz provoque, par sa violence, l'érosion de cone inférieur de l'injecteur du moteur D. Les instabilité disparaissent ensuite, mais les érosions entrainent des zones mortes à la base de l'injecteur qui sont mal refroidies et amplifies le défaut. H+28 s, l'érosion a atteint la partie inférieure des puits d'injection N2O4, ce qui entraine une nouvelle apparition de HF. Le N2O4 est, par ces puits débouchant, injecté directement le long de la paroi et vient rencontrer le film d'UDMH destiné au refroidissement qu'il détruit. La température de la chambre et de la tuyère augmente rapidement le long de la génératrice correspondante. Samedi et dimanche, les exploitations se poursuivent. Le scénario est maintenant clair. Les hautes fréquences ont détruit partiellement l'injecteur, ce qui a fini par éventrer la chambre de combustion. Le moteur a pivoté violemment et a écrasé des tuyauteries dont la rupture a entraîné son arrêt. La récupération des matériels s'organise. Les premiers dragages ont lieu dimanche et lundi. Les fonds sont vaseux et de l'ordre de 10 mètres. Les pièces à conviction ne vont-elles pas s'enfoncer pour toujours dans la vase ? Quand la drague croche c'est sûrement un morceau de lanceur. Un point dur a été repéré dimanche. Lundi, un bateau repart accompagné d'un pneumatique occupé par les plongeurs du CSG. Le bateau est guidé par les radars de trajectographie de la fusée qui arrivent à le localiser à 10 mètres près. Une première plongée ne donne rien. A partir du mercredi, trois chalutiers sont disponibles. Chaque bâtiment balaye 12 mètres de large à chaque passage. Les bateaux sont localisés à un ou deux mètres près grâce au répondeur radar qu'ils emportent. Les dragages se poursuivent tandis que les équipes des industriels rentrent en métropole pour continuer le dépouillement et l'exploitation des données. Les plus directement concernées sont celles de la SEP puisque la propulsion est en cause. Les systèmes propulsifs, en raison de leur complexité, sont d'ailleurs généralement incriminés dans 80 % des échecs de lancement en Europe. aux Etats-Unis ou en URSS Vendredi 30 mai, le moteur du troisième étage est repêché. Samedi, un morceau de la capsule technologique et un pot de baryum du satellite Firewheel sont rapportés à terre. Un élément apparemment très lourd a été repéré : la baie de propulsion avec le moteur fautif ? Jeudi 5 juin, des plongeurs atteignent la baie de propulsion ou du moins un élément important de la baie qu'ils reconnaissent à tâtons. Le lendemain, ils y accrochent une bouée de repérage. Le surlendemain, lorsque les bateaux reviennent sur la bouée, celle-ci est animée de soubresauts : une raie Manta géante de quatre mètres s'est emberlificotée une antenne dans la ligne. Si elle casse la ligne, une partie du repérage est à reprendre. Dans un pneumatique, une équipe du CNES tente de la dégager. Rien à faire, il faut scier l'antenne prise qui a près de 10 centimètres de diamètre. Les bonds de l'animal font sauter de un mètre l'embarcation. Tout l'équipage est à plat ventre pour éviter le retournement mais l'opération réussit. Pour les plongeurs les conditions de travail sont difficiles. Il faut descendre au renversement de marée quand le Courant diminue. En bas, malgré la faible profondeur, l'obscurité est totale. Dans l'eau boueuse les plongeurs réussissent à identifier un tourillon de la baie (l'un des quatre points par lesquels le lanceur est retenu au sol avant décollage) en collant le masque et la lampe à moins de 3 centimètres du tourillon. Lundi 8 juin, après trois jours d'efforts, une barge équipée d'une grue remonte le matériel repéré. Malheureusement une grande partie de la baie est restée au fond, le secteur repêché représente moins du quart du bâti-moteur. Les moyens d'une société spécialisée arrivent sur place, des sonars sensibles et un magnétomètre sont maintenant disponibles. D'autres sociétés proposent du matériel sophistiqué mais reculent en apprenant les conditions d'opérations. Le 10 juin, le réservoir d'eau torique du premier étage est récupéré. Les conditions de visibilité deviennent exceptionnelles (50 centimètres) et les plongeurs opèrent trois heures par jour. Le 12, de nombreuses pièces sont remontées dont 2,5 mètres de bâti-moteur. Le lendemain, trois moteurs Viking sont repérés au fond ; le moteur B est remonté ! Le " gisement " des moteurs et des pièces diverses de la baie de propulsion du premier étage s'étend sur 100 mètres de long. Enfin, huit plongeurs de la société Doris viennent rejoindre, le 14, les trois hommes de la Sogetran. La pêche du jour est bonne : un morceau de bâti-moteur avec la turbopompe du moteur A, le système de pressurisation gaz chaud, les bouteilles haute pression, des vannes. Les activités continuent le dimanche. Lundi 16 juin : ça y est, le moteur fautif, le D, est repêché. Bloqué par la marée basse, le bateau ne peut rentrer avant le soir. Les spécialistes SEP présents en Guyane se portent à sa rencontre pour procéder aux premières constatations à bord. Tout se présente comme prévu. L'injecteur est fondu en surface, labouré par les hautes fréquences. La chambre de combustion est ouverte sur toute sa longueur; le générateur de gaz est écrasé par le choc sur le bâti-moteur qui a entraîné l'arrêt du moteur. Il ne reste plus qu'à comprendre pourquoi.
Le scénario de l' accident est
maintenant établie: Cinq jours après l'échec du lancement, les directions du CNES et de la SEP se réunissent à Vernon pour définir les activités à venir. Parmi les vingt-six participants l'ambiance est grave. Chacun sait que la tâche est ardue. Les phénomènes d'instabilité de combustion ne se calculent pas ou de manière très approchée. Il n'existe pas de méthodes de prédictions des instabilités. Dans le passé. lorsque de tels phénomènes ont été rencontrés, il a toujours fallu de nombreux mois, voire une année, pour aboutir au succès au moyen de méthodes empiriques impliquant beaucoup d'essais de moteur. L'addition financière risque d'être lourde. Six groupes de travail sont créés; ils réunissent les spécialistes de la SEP. du CNES, de l'Aérospatiale et de I'ONERA. Ils vont devoir trouver les causes de l'échec et définir les remèdes. Les activités démarrent très rapidement. Le 24 juin, un communiqué CNES-ESA fait état
d' une cause probable de l' accident: Une étiquette, normalement collée sur la
canalisation et destinée à connaître sa nature n' aurait pas été collée
lors du montage, elle serait venue obturer quelques trou de l' injecteur. Le 3 juillet a lieu le premier essai de moteur Viking. Tous les premiers essais ont pour but de voir si une anomalie extérieure au moteur ne pourrait être la cause des instabilités. Il y a eu 12600 secondes d'essais avant le premier vol et un seul cas d'instabilité, expliqué à l'époque par un fonctionnement hors du domaine normal du moteur (pression de combustion élevée et rapport de débit des deux ergols dévié). Il est donc naturel de croire à une anomalie extérieure ; différentes perturbations sont testées (ergols très chauds, pollution par des particules métalliques ou de l'huile, présence de corps étrangers dans l'injecteur, démarrage très rapide. etc.). Ces essais ne donnent aucun résultat. Déjà des voix s'élèvent pour dire qu'il faudra modifier l'injecteur, la pièce aux 1800 trous d'injections alimentés eux-mêmes par 576 trous. Une telle modification impliquera la longue mise au point que tout le monde craint. Contrôle des injecteurs du Viking 5 Au mois d'août, les essais de moteur ont pour but de vérifier à partir de quelle pression de combustion et pour quel rapport de mélange (rapport des deux débits d'ergols) un injecteur devient instable. Il est connu, depuis quelques essais difficiles de mise au point en 1971 et 1972, qu'un injecteur devient instable lorsque la pression de combustion (ou pression foyer) est trop élevée, en particulier quand elle approche 60 bars. L'injecteur du moteur B de L02, repêché après trois semaines de séjour sous la mer, est même testé sur un moteur lors de cette campagne. Il montre une instabilité à 56,5 bars de pression foyer. Est-ce une caractéristique intrinsèque ou ses limites ont-elles été affectées par la corrosion marine ? Ces essais vérifient que les comportements des injecteurs sont très différents les uns des autres. Si on veut trouver de " bons" injecteurs pour le prochain vol, il faudra les trier en les essayant dans des conditions sévères de pression et de rapport de mélange sur un moteur Viking complet. Pour augmenter la cadence, les installations du DFVLR à Hardthausen en Allemagne, près de Stuttgart, sont mises à contribution. Ces installations avaient servi lors du développement du lanceur pour tous les essais concernant le deuxième étage. Au premier essai de recette, le 3 novembre, l'accident L02 est parfaitement reproduit sans que cela ait été souhaité. Victime d'instabilités, le moteur déchire sa chambre, se braque brutalement, faisant voler en éclats le bardage du banc d'essai. Deux mois et demi de travaux de remise en état. A la mi-novembre, après onze essais un seul bon injecteur a été trouvé. Il faut modifier. La décision est prise le 23 novembre. La cadence d'essai à Vernon est portée à deux par jour. Les équipes travaillent en 3 x 8. décembre, les travaux de réalisation à Kourou des installations pour les charges utiles (EPCU) sont achevés. Il s'agit essentiellement de 4 bâtiments destinés à la préparation des satellites seuls, au stockage et à la préparation des moteurs d'apogée, au remplissage en ergols éventuels S1, S2 et S3. L'utilisation de ces installations par les charges utiles destinées au lancement L03 commencera le 2 avril 1981. L'ESA lance le chantier de l'ELA 2 destiné à accroitre la cadence de lancement des Ariane. Le pad sera construit à 600 mètres au Sud de l'ELA 1. 2 zones séparée de 850 mètres permettront l'assemblage et le lancement d'Ariane. Contrairement à Ariane 1, le lanceur sera orienté Ouest sur l'ELA 2. La route N1 sera dévié, passant plus au sud de la zone de préparation.
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