Ariane 2004

Pour 2004, Arianespace prévoit 6 lancements d'Ariane 5 depuis le CSG. Cinq Ariane 5 G et le second vol de la version ECS. Le premier vol de 2004 pourrait être V158 avec Satmex (prévu initialement en novembre 2003) mais il pourrait être repoussé à mars après le lancement de la sonde Rosetta.
Pour 2005, il est programmé 6 autres lancements, 5 commerciaux et le premier ATV. L'ATV qui souffre d'un léger retard sans gravité sera lancé en avril, afin de ne créer un double emploi avec les autres vaisseaux ravitailleurs, Shuttle, Soyouz et Progress.

La carnet de commande s'élève à près de 3 milliards d'Euros avec 40 satellites à lancer. Parmi ces charges les 9 remorqueurs ATV de l'ESA, un relancement pour Intelsat et deux charges confidentielles. Arianespace doit encore signer des commandes pour remplir le calendrier de 2005. Ce qui "pénalise" la société, c'est le retour en vol d'Ariane 5ECA prévu pour 2005. De nombreux clients qui ne pouvait pas attendre sont passé à la concurrence faute créneau.

Depuis l'échec de V157 il y a un an, un plan de retour en vol a été mis en route en Europe chez les agences et les industriels. D'un coût de 250 millions d'euros, il comprend la reprise de production des l'Ariane 5 Générique, la modification du moteur Vulcain 2 et un complément au programme Ariane 5 Plus. Afin de maintenir la capacité de lancement, il a fallu relancer la production des Ariane 5 G, dont certains outillages avaient déjà été modifié pour les versions ECA, trois ayant été livré et lancé en 2003. EADS travaille désormais sur trois versions d'Ariane 5, la G et GS pour les missions GTO et SSO, la ES pour l'ATV et la ECA (5-10 tonnes).
Le lot P1 de 14 lanceurs a été soldé avec AR516. Pour 2004, il est prévu la seconde Ariane 5 du lot P2 le L518, plus 2 autres G+ (519 et 520), trois GS du lot P2 et une Ariane 5 ECA. Sur les 10 lanceurs du lot P2, il restera une GS et et ES (ancien ECA modifié pour l'ATV).

20 janvier, début de la campagne de lancement d'Ariane V158B pour lancer la sonde Rosetta dans la nuit du 25 au 26 février prochain vers la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Cette mission prend le matricule du vol Satmex en attente pour avril. Elle revient au lanceur Ariane 5G+ 158 prévu initialement en janvier 2003, mais le vol avait été annulé suite à l'accident de V157. Le lanceur 158 est resté en arrêt campagne pendant presque une année durant laquelle les évolutions de qualification ont été importantes suite à l'échec de V157. Pour cette nouvelle campagne, les ingénieurs ont du repartir à zéro sur la base d'une documentation opérationnelle qui a beaucoup évoluée. Le 21 janvier est mis en place l'étage supérieur EPS sur le composite inférieur déjà assemblé.

La campagne de la sonde Rosetta a démarré le 24 octobre dernier dans le bâtiment Charges utiles d'Arianespace à Kourou S3B après le désockage de la sonde avec la mise en place et le test de l'antenne grand gain HGA le 3 novembre par les équipes d'Alenia. Parallèlement, les panneaux solaire ont été démonté et inspecté par les équipes allemandes. Le 7 novembre, cs panneaux ont été remontés et déployés plusieurs fois avec succès jusqu'au 21. Fin novembre, les cassettes PROM sont mis en place et à la mi décembre, les techniciens ont réussit à déployer l'antenne HGA. Le 27 janvier, les équipes d'Astrium ont commencé le remplissage de la sonde en ergols.

10 février, Ariane 5 V158, transfert du lanceur du BIL au BAF. Le lancement reste prévu pour le 26 février à 07h16 TU. Dans le bâtiment des charges utiles, la sonde Rosetta est positionné sur l'ACU, adaptateur de Charges utiles avant son transfert dans le BAF.

16 février, dans le BAF a lieu le montage de la sonde Rosetta sur le lanceur 518. Chargé de 1400 kg d'ergols, la sonde de ROSETTA (3000 kg) est composée de 2 parties : un orbiteur et un atterrisseur baptisé Philea. La sonde voyagera pendant 10 ans avant de rencontrer la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko qu'elle étudiera ensuite pendant 18 mois. Après une période pendant laquelle sera réalisée une cartographie de l'astre par l'orbiteur, suivra une phase d'observation rapprochée avec notamment l'envoi d'un module atterrisseur à la surface de la comète. Rosetta est une mission de l'ESA à laquelle la France contribue doublement au travers de participations techniques à l'orbiteur et à l'atterrisseur (par le biais d'un accord de coopération avec l'Agence Spatiale Allemande DLR), de participations scientifiques aux instruments embarqués sur l'orbiteur et l'atterrisseur.

18 février, V158, la silhouette du lanceur 518 est visible dans le BAF prête au lancement après le montage de la coiffe courte. Le transfert du lanceur en zone de lancement est prévu le 24 février (mardi gras) pour un lancement en fin de fenêtres afin d'optimiser au mieux la trajectoire, le H0 est désormais fixé à 07h36' TU (08h36' Paris) et non plus 07h16'. Arianespace dispose de 20 fenêtres de lancement pour Rosetta jusqu'au 17 mars.

24 février, émergeant sous un soleil radieux, Ariane 158 quitte le BAF à 15 h 30 pour rejoindre 2800 m plus loin le pad de tir ELA 3 en 50 minutes.

ARIANE 518 G+

Ariane 158 est le premier exemplaire d'une série de trois appelé Ariane 5 G+.
Le lanceur se compose de l'étage principal cryotechnique (EPC) de 1ère génération propulsé par un Vulcain 1 et des deux EAP (étage d'accélérateur à poudre) également de la première génération, avec toutefois quelques équipements nouveaux dans la tuyère dite P2001 plus légère d’environ 340 kg (déjà utilisée sur L516). L'étage à Propergol Stockable (EPS) est quant à lui un peu particulier en raison du profil de la mission.

Il est intégré dans une nouvelle case a équipements en matériaux composites, allégée de 100kg par rapport à la précédente version et munie d'un nouveau système de séparation a chocs amortis. La structure initialement en alliage d’aluminium est réalisée en sandwich nid d’abeille / peaux carbone et le système de séparation utilise une technologie ‘’bi-plaque’’ au lieu du dispositif monodécoupe initial. Par ailleurs, de nouveaux équipements électriques équipent cette case : <
- un SRI-ND (Système de Référence Inertiel Nouvelle Définition). Cet équipement est utilisé en position secours comme sur le vol 513. Le programme de vol utilise donc la mixité SRI
- un BEM (Boîtier d’Extension Mémoire). Cet équipement spécifique des missions avec allumage retardé, enregistre le flux de la TM en dehors des phases de visibilité radioélectrique d’une station de réception sol.
- les BDP (Boîtiers de Distribution de Puissance), les EPE (Electroniques de Pilotage Electrique) et les Emetteurs ont évolué suite à l’utilisation de la technologie de montage en surface des composants et pour s’adapter à des missions longues jusqu’à 6 heures aussi bien dans le domaine thermique que pour la tolérance aux radiations.

L'étage EPS voit ses réservoirs de MMH allongés permettant l’emport de 300 kg d’ergols supplémentaires ainsi que son rapport de mélange moteur changé (1,9 au lieu de 2,05) Il est constitué de quatre réservoirs contenant 10 t d’ergols classiques (MMH et N2O4), un moteur Aestus réallumable qui délivre une poussée dans le vide de 2,7 t, et qui brûle pendant un peu plus de 1000 s, sa tuyère est articulée suivant deux axes pour le pilotage.est équipé d'un système de réchauffage en vue de sa mission balistique d'1h45, et ses boîtiers électroniques ont été renforcés pour améliorer leur tenue aux radiations.

SEQUENCE DE VOL

H0, allumage du moteur Vulcain de l'EPC, suivit des EAP à H +7 s et du décollage. La manoeuvre de roulis permet de mettre le lanceur vers l'azimut de lancement à H +13 s, les EAP perpendiculaire à la trajectoire.
H+2 mn 20, largage des EAP.
H+3 mn 13, séparation de la coiffe.
H+9 mn 47, séparation EPC (169 km d'altitude).
H+1 h 07 mn, l'étage EPS et la sonde sont à une altitude maximale de 3828 km.
H+1 h 46 mn 53 s, l'EPS est allumé (altitude 652 km). A H+2 h 05 mn 06 s, le composite est à son altitude minimale de 225 km.
H+ 2 h 13 mn 51 s, extinction de l'EPS (altitude 1067 km).
H + 2 h 15 mn 15 s, séparation de Rosetta.

26 février, V158, à T- 16, un "rouge" météo annule le lancement et le reporte de 24 heures à cause de vents trop forts en altitude. Le décollage est prévu entre 7 h 16 mn 50 et 7 h 36 mn 50 TU.

27 février, nouveau report de tir du au détachement d'un morceau de la taille d'une feuille A4 de la protection thermique de l'étage EPC découverte lors de l'inspection finale à 4 h du matin. Le lanceur doit être ramené au BAF dans la journée. Après recollage et séchage (36 heures), le lanceur sera ramené en ZL 3 dimanche 1er mars pour un lancement le 2 à 7h 17mn TU.

ARIANE 5 V158B

Le lancement a lieu le 2 mars à 7 h 17 mn TU de l'ELA 3. Les boosters EAP sont largués au bout de 2 mn 20, laissant seul l'étage cryogénique EPC propulsé l'ensemble. Ce dernier est largué à 9 mn 47 à 196 km d'altitude, après avoir largué la coiffe à 3 mn 13. Pendant plus d'une heure, l'étage supérieur EPS a suivit une trajectoire "balistique" sur une orbite qui la mené à 3800 km d'altitude avant d'être rallumé à H + 1 h 46 pour injecté la sonde sur orbite planétaire. Les 27 minutes de combustion permettent de lancer Rosetta sur sa trajectoire à travers le système solaire. La sonde se sépare de son étage à 9 h 31 après 2 h 14 de vol.

30 avril, malgré des résultats financiers positifs pour 2003, avec 559 millions d'Euros de CA et un résultat net de 9 millions, la santé d'Arianespace reste fragile. Si 2003 a vu 8 contrats de lancements signés sur les 17 du marché, la société n'a à ce jour signé que deux contrats avec JCsat 9 et 10. De leur coté, les autres opérateurs ont chacun signé plusieurs contrats, cinq pour ILS et un pour Sea Launch. De plus AMC 13 et Immarsat 4F-2 sont passés sur des lanceurs Protons et Zenith. Le 19 avril dernier, SES GLOBAL a annoncé qu'elle lancera ses prochains satcom avec ILS, la société jointe regroupant Lockheed et Khrunichev chargé de commercialiser les Atlas et Proton au lieu d'Arianespace. ILS lancera AMC-14 début 2006 sur un Atlas 5 et AMC 16 début 2005 sur Proton. SES ASTRA lancera aussi ASTRA 1L sur un Proton fin 2006. Enfin, ILS lancera aussi le satellite canadien Anick F3 en 2006 sur un Proton. Maigre contre partie, c'est EADS qui assurera sa fabrication.

Arianespace qui emploie aujourd'hui 250 personnes devrait réaliser un CA de 800 millions d'Euros cette année. Après trois années dans le rouge (pertes de 105 M EUR en 2002, 193 M EUR en 2001 et 242 M EUR en 2000), la société s'est redressée grâce notamment au soutien de l'agence spatiale européenne (ESA) dans le cadre du programme EGAS (European Guaranteed Access to Space) et à un effort de ses fournisseurs. Parmi les principaux fournisseurs d'Arianespace, figurent ses actionnaires, notamment le groupe européen d'aéronautique et de défense EADS avec environ 20%. Le capital d'Arianespace est dispersé entre les acteurs publics et les sociétés de douze pays européens, dont la France (57,70%) avec notamment le Centre national d'études spatiales (CNES), l'Allemagne (18,43%), l'Italie (7,17%) et la Belgique (4,20%). La récente alliance Launch Services Alliance associant Arianespace, Boeing et Mitsubishi et la mise en service prochaine des lanceurs Soyouz, Vega devrait offrir une grande flexibilité aux clients.

Le carnet de commande comprend 23 satellites, 17 commerciaux et 6 institutionnel et les 9 remorqueurs ATV, soit un montant de 3 milliards d'Euros.

La prochaine campagne Ariane 5 V163 doit démarrer d'ici fin mai pour un lancement le 9 juillet avec le satellite Canadien Anik F2. Suivra ensuite la campagne V164 avec la seconde Ariane 5 ECA pour un lancement en septembre-octobre. Un dernier tir sera réalisé avant le 15 décembre avec la première Ariane 5 GS (L523) pour la mise en orbite polaire du satellite Français militaire Helios 2A. Ce sera le premier lancement vers le Nord réalisé de jour. Le lancement du satellite IPStar a été repoussé à 2005 suite à des problèmes techniques aux USA. Arianespace ne réalisera donc que quatre missions en 2004 au lieu des 5 programmés.

10 mai, lors du salon aéronautique de Berlin (Allemagne), Arianespace et EADS signent le contrat de production des 30 Ariane 5 du lot PA décidé en juin de l'année dernière. Il reste deux Ariane G+ (L519 et 520) quatre GS, une ECA une ES (ancien ECA modifié pour l'ATV) sur les 10 lanceurs du lot P2 à lancer. Ce contrat va permettre à ARIANESPACE d'assurer la continuité de son service de lancement et d'améliorer encore ses performances et sa compétitivité sur le marché international. Le lancement de la première Ariane 5 du lot PA interviendra courant 2005. Ce lot sera principalement composé d'une configuration de lanceurs standardisés Ariane 5 ECA. En plus cette version d'Ariane 5, le lot PA comportera également des Ariane 5 ES pour le lancements des ATV (Véhicule de Transfert Automatique).

12 mai, Ariane 5 lancera un satellite australien OPTUS D1 fin 2005 ou début 2006. D'autre part, un second satellite OPTUS D2 sera lancé en 2007 par un Soyouz 2 depuis la Guyane. Ce sont les 252eme et 253eme contrat de lancement signé par Arianespace depuis 1980.

Le nouveau divergent renforcé du moteur Vulcain 2 est actuellement en pleine campagne d’essais de qualification pour le retour en vol d’Ariane 5 ECA. Huit tirs à feu sont prévus au banc PF50 de Snecma Moteurs, à Vernon, entre avril et mai, pour valider des durées de fonctionnement et l’endurance du nouveau divergent. Description du troisième de ces essais, mené le 28 avril 2004.

10 minutes de tonnerre, un gros nuage de vapeur d’eau, puis une fine pluie sur la forêt qui entoure les installations du site. Ce mercredi 28 avril, Snecma Moteurs a une nouvelle fois testé un moteur cryotechnique dans son usine de Vernon, en Normandie. Fixé à une vingtaine de mètres de hauteur, enchâssé dans le banc d’essai PF50, le moteur Vulcain 2 vient de brûler 130 000 litres d’oxygène et 400 000 litres d’hydrogène. L’essai qui s’achève est le troisième d’une campagne de huit essais d’endurance, menée entre avril et mai 2004 à Vernon et destinée à qualifier le nouveau divergent renforcé du moteur. Partie aval de la tuyère qui accélère les gaz produits par le moteur, le divergent de Vulcain 2 avait en effet causé la défaillance de la première Ariane 5 ECA. Sa qualification lors d’essais menés en parallèle à Vernon et au DLR (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt est l’agence nationale allemande de recherches aéronautiques et spatiales. Ses installations d’essais, à Lampoldshausen, comprennent le banc P5, identique au PF50 de Vernon) est attendue pour autoriser le retour en vol de cette version du lanceur.

Les premiers préparatifs - vérification des installations et assainissements des lignes d’alimentation - ont eu lieu dès 6 heures du matin, mais c’est dans l’après-midi que les choses s’accélèrent. A 14h45, la première phase est lancée, avec la mise en froid du banc. L’opération dure environ 45 minutes et nécessite l’instauration d’un rayon d’évacuation de 100 mètres. Les lignes d’alimentation, conditionnées en hélium gazeux à température ambiante, sont remplies progressivement avec les ergols hydrogène et oxygène liquides (LH2 à une température de -253°C et LOX à -183 °C).

Mise en froid du moteur

Vers 15h30, commence la deuxième phase, la mise en froid du moteur. Dès qu’elle est lancée, le rayon d’évacuation est porté à 350 mètres et les portes blindées du poste de contrôle - un bunker sous-terrain situé face au banc PF50 - sont refermées. Impossible d’accéder ou de sortir du PC. Cette phase dure près de 100 minutes, mais environ à la moitié, commence la " préparation au Ho (H " zéro ") ", accompagnée d’un nouveau rayon d’évacuation de 500 mètres.

A 17h14, le moteur a atteint ses critères de température et Serge Saubadine, le directeur de tir, enfermé dans la salle de contrôle avec 9 autres ingénieurs, lance la séquence synchronisée automatique, d’une durée de 3 minutes. " Toutes les opérations précédentes étaient pilotées en manuel, mais à partir de la séquence synchronisée - qu’on peut interrompre à tout moment -, le rôle des hommes devient moins actif ", commente Serge Saubadine. " Tout est prédéfini. La chronologie d’essai est préparée à l’avance dans l’ordinateur de conduite de tir, selon le plan d’essai défini par les équipes techniques de développement de Snecma Moteurs. Toute la phase de mise à feu est entièrement automatisée car les commandes à envoyer sont trop rapides et trop précises pour un humain : l’ordinateur envoie un ordre toutes les 5 à 10 millisecondes, les vannes se ferment en 100 millisecondes et il faut surveiller en permanence une soixantaine de paramètres moteur (températures, pressions, vibrations...) et plusieurs dizaines au niveau du banc. Il faut aussi respecter un enchaînement très complexe. "

17h17 : Ho, mise à feu

La chambre de combustion du moteur Vulcain 2 n’est pas encore mise en froid. A 17h17, c’est Ho : l’ordinateur commande l’ouverture de la vanne chambre hydrogène (VCH). L’ergol s’écoule dans la paroi de la chambre en la refroidissant. Il se vaporise, atteint l’injecteur et la chambre, puis se répand dans le divergent qu’il remplit. Pour l’empêcher de remonter autour du moteur, un brûleur placé à l’extérieur du Vulcain 2 enflamme instantanément cette poche de gaz. Dans les quelque dixièmes de secondes qui suivent l’ouverture de VCH, la VCO (vanne chambre oxygène) s’ouvre à son tour et l’allumeur de la chambre, une charge pyrotechnique, est enclenché. Il y a donc deux bouffées : une grosse flamme remplit le divergent débordant légèrement sur les côtés du moteur et quasiment en même temps une autre sort du divergent. Mais la combustion est alors irrégulière, les pressions ne sont pas encore au bon niveau.

L’ordre est lancé sur le démarreur : un initiateur pyrotechnique allume un pain de poudre. Pendant quelques secondes, sa combustion produit des gaz qui lancent les deux turbopompes LH2 et LOX. Celles-ci pompent les ergols dans les réservoirs et alimentent la chambre de combustion. Le moteur monte en régime. Un ordre est également lancé pour ouvrir les vannes du générateur de gaz (VGO et VGH). Ce dernier est une petite chambre de combustion secondaire allumée pour prendre le relais du démarreur et entraîner les turbines des deux turbopompes pendant le reste de l’essai. La montée en régime du Vulcain 2 a duré 6,8 secondes, jusqu’au moment où il atteint son point de fonctionnement stabilisé au démarrage.

Exploration des points de fonctionnement

L’essai va maintenant durer un peu plus de 10 minutes (630 secondes au total). Dans la salle de contrôle l’équipe d’ingénieurs est concentrée. Devant le pupitre de sécurité manuelle et leurs écrans d’ordinateur, les hommes surveillent les images retransmises par les caméras braquées sur le moteur. Comme lors des deux précédents essais, celui du 28 avril consiste à tester le fonctionnement du Vulcain 2 dans son domaine de vol normal, mais, surtout, à valider des durées de fonctionnement dans le domaine limite et, pour la partie basse du divergent, dans le domaine extrême. Dans le domaine de vol prévu, il y a deux points de fonctionnement du moteur : un lors du démarrage et la première partie du vol et un autre pendant le reste du vol. Chacun de ces points de fonctionnement est le résultat d’un réglage préétabli entre pression chambre, vitesses de rotation des turbopompes et pression du générateur de gaz. Le passage d’un point de fonctionnement à l’autre se fait en variant la position de la vanne gaz chauds (VGC) située après le générateur de gaz et en amont de la turbopompe LOX (la VGC modifie la distribution de puissance entre les deux turbopompes : la turbopompe oxygène fournit plus ou moins d’oxygène à la chambre). Pendant l’essai, l’ordinateur de conduite de tir va faire varier de façon continue les réglages du moteur pour tester un grand nombre d’autres points de fonctionnement, en jouant cette fois sur la position des vannes VGH, VGO et VGC. " Sur les points extrêmes de fonctionnement du moteur, il peut se produire des déviations mineures par rapport au comportement attendu du moteur, pour lesquelles nous avons des points de repli. Si la déviation est trop importante, on peut être amené à arrêter l’essai ", explique Serge Saubadine. L’équipe du directeur de tir surveille donc le moindre écart ou d’éventuels incidents.

Pluie artificielle

Pendant ce temps, dehors, le spectacle est au rendez-vous. Le site de Vernon, vallonné et entouré par la forêt normande, est assez unique. Perché sur le toit du PC d’un ancien banc situé au-delà des 500 mètres du rayon d’évacuation, on a du mal à distinguer le Vulcain 2. Mais le banc PF50, du haut de ses 70 mètres de béton, s’impose. Il toise tous les autres bâtiments alentour. Son armature lui permet de supporter bien plus que les 135 tonnes de poussée du moteur (au moins le double). Un mur de béton de deux mètres d’épaisseur ceinture la structure en acier (équivalent au bâti moteur d’Ariane 5) sur laquelle est arrimé le Vulcain 2. Lorsqu’à Ho, le moteur se met à rugir, la température des gaz de combustion atteint plus de 3500 °C dans la chambre de combustion. Un grondement sourd accompagne la formation du nuage de vapeur d’eau pure qui sort du déflecteur de jet. Ce dernier est protégé du choc thermique par l’injection d’azote gazeux dans les parois du guide-jet et par le versement d’un torrent de 1500 m3 d’eau froide au cours des 10 minutes. Quand les conditions météo s’y prêtent, il se met à pleuvoir, sur la forêt ou sur les spectateurs, selon le bon vouloir du vent.

Essai nominal

Retour à la salle de contrôle. A Ho + 630 secondes, un ordre est envoyé pour fermer la VGO et arrêter le générateur de gaz. Le régime moteur ralentit. Les vannes chambre (VCH et VCO) sont à leur tour fermées. 3 à 4 secondes ont suffi pour arrêter Vulcain 2. Aussitôt, on chasse les ergols liquides restant dans les conduites en utilisant des gaz sous pression : l’azote pour chasser le LOX et l’hélium pour chasser le LH2. L’ensemble est évacué par les cheminées du banc, puis un assainissement plus complet des lignes est engagé pour éliminer toute trace d’humidité (lors d’un tir suivant, des blocs de glace pourraient se former et endommager des parties du moteur). Au bout de deux heures, l’assainissement est réalisé. Vers 19h30, le directeur de tir et son responsable sécurité se rendent sur le banc pour l’inspection standard après essai et la recherche d’éventuelles dégradations. " Je recherche toute possibilité de fuites ou d’éventuelles traces de brûlure près des allumeurs ou du démarreur. On vérifie aussi que le calorifuge n’a pas bougé autour de certaines lignes ", précise Serge Saubadine. Une demi-heure plus tard, le directeur repart, rassuré. Cet essai s’est déroulé conformément aux attentes. La campagne va pouvoir continuer.

webmag.safran-group.com mai 2005

27 mai, début de la campagne de lancement Ariane 5GS V163. La date de lancement visé pour le satellite canadien Anik est le 9 juillet.

Transport d'un EAP vers le BIL pour intégration. Hissage de la VEB (case à équipement) et mise en place sur l'étage EPC le 3 juin.

Mis en place de l'étage EPS le 8 juin.

22 juin, transfert de V163 dans le BAF.

22 juin, Brême, Allemagne, l'étage ECA destinée à Ariane 5 ECA prend le bateau MN Toucan pour rejoindre Kourou d'ici deux semaines.

5 juin, V163 AR5 G+, Arianespace confirme le lancement d'Anik F2 pour le 13 juillet à 0 h 43 TU.