Dossier de vol_V193.pdf - Astrium - EADS
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HELIOS 2B<br />
KOUROU<br />
ARIANE 5<br />
Données relatives au Vol 193 par Hugues Lanteri<br />
Décembre 2009
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
Vol 193<br />
Ariane 5 GS – Satellite : HELIOS 2B<br />
Sommaire<br />
1. Introduction ......................................................................3<br />
2. Le lanceur L532 ...............................................................4<br />
3. La mission V193 ..............................................................8<br />
4. La charge utile ...............................................................14<br />
5. La campagne <strong>de</strong> lancement...........................................18<br />
6. La fenêtre <strong>de</strong> lancement ................................................20<br />
7. La chronologie finale......................................................21<br />
8. Le séquentiel <strong>vol</strong> ............................................................25<br />
9. <strong>EADS</strong> ASTRIUM et les programmes ARIANE...............27<br />
2
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
1. Introduction<br />
Vol 193 est le 49 ème lancement Ariane 5 et le septième lancement <strong>de</strong> l'année 2009.<br />
C’est le sixième, et <strong>de</strong>rnier, lanceur <strong>de</strong> type A5 GS, le moins puissant <strong>de</strong> la gamme<br />
ARIANE 5.<br />
Le <strong>vol</strong> 193 est une mission commerciale du lanceur Ariane 5. Le lanceur 532, 45 ème lanceur<br />
<strong>de</strong> production, est le vingt-troisième du lot PA <strong>de</strong> 30 lanceurs pour lequel ASTRIUM<br />
est Maître d’œuvre <strong>de</strong> la production, le sixième <strong>de</strong> la série A5GS, ultime dérivée <strong>de</strong> la<br />
version A5 Générique du lanceur, tout en intégrant certains éléments plus récents<br />
conçus pour les versions A5EC/A ou A5ES (dont principalement les EAP, une case à<br />
structure composite et un EPS avec 300 kg d’ergols supplémentaires) ; Ce lanceur est<br />
donc le vingt-quatrième lanceur complet livré à Arianespace, intégré et contrôlé sous la<br />
responsabilité d’ASTRIUM au Bâtiment d’Intégration Lanceur (BIL).<br />
Dans une configuration lancement simple, sous coiffe moyenne, il emporte le satellite<br />
d’observation Hélios 2B, pour une masse totale <strong>de</strong> Charge Utile au décollage (satellite<br />
et structures porteuses) voisine <strong>de</strong> 5 954 kg<br />
Placé sous la coiffe moyenne A5 construite par<br />
RUAG AEROSPACE<br />
HELIOS 2B, une plate-forme <strong>de</strong> type SPOT,<br />
construit par <strong>EADS</strong>-ASTRIUM, placé<br />
sur un ACU 1194H, construit par <strong>EADS</strong>-CASA<br />
monté sur un plateau ASAP 5,<br />
( Ariane Structure for Auxiliary Passengers )<br />
construit par <strong>EADS</strong>-ASTRIUM Ltd<br />
La conduite <strong>de</strong>s opérations au Bâtiment d’Assemblage Final (BAF) – où sont mis en place<br />
les satellites - et <strong>de</strong>s opérations <strong>de</strong> lancement <strong>de</strong>puis le pas <strong>de</strong> tir dédié à ARIANE5<br />
(ELA3) est assurée par Arianespace.<br />
3
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
2. Le lanceur L532<br />
Description du lanceur<br />
Il est constitué d’un composite supérieur fixé sur l’EPC, et comprenant<br />
:<br />
• la Case à équipements,<br />
• l’Etage à Propergols Stockables EPS,<br />
• la Coiffe.<br />
et d’un composite inférieur comprenant :<br />
• l’Etage Principal Cryotechnique EPC (H158),<br />
• <strong>de</strong>ux Etages d’Accélération à Poudre EAP (P240), fixés latéralement<br />
à l’EPC.<br />
L’Etage Principal Cryotechnique :<br />
Haut <strong>de</strong> plus <strong>de</strong> 30 mètres, avec un diamètre <strong>de</strong> 5,4 m et une masse à vi<strong>de</strong> <strong>de</strong> seulement<br />
12,5 t, l’EPC est essentiellement constitué <strong>de</strong> :<br />
• un grand réservoir en alliage d’aluminium,<br />
• un bâti moteur transmettant la poussée du moteur à l’étage,<br />
• une jupe avant assurant la liaison avec le composite supérieur et transmettant la<br />
poussée <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux étages à poudre.<br />
L’EPC est <strong>de</strong> type ‘’A5-générique’’, suite à la modification d’un étage initialement conçu<br />
pour les versions A5 GS et ECA.<br />
Capacité du sous-système Hélium liqui<strong>de</strong><br />
© ASTRIUM ST<br />
4
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
Le réservoir est doté <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux compartiments contenant les 157 t d’ergols<br />
(26 t d’hydrogène liqui<strong>de</strong>, 131 t d’oxygène liqui<strong>de</strong>). Son moteur, le Vulcain1B, délivre<br />
une poussée <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 110 t ; il est articulé pour le pilotage, suivant <strong>de</strong>ux axes au<br />
moyen du Groupe d’Articulation Moteur (G.A.M). Sa mise à feu est faite au sol, ce qui<br />
permet le contrôle <strong>de</strong> fonctionnement pour autoriser le décollage.<br />
L’étage fonctionne <strong>de</strong> façon continue pendant 577 s et fournit l’essentiel <strong>de</strong> l’énergie<br />
cinétique nécessaire à la mise en orbite.<br />
A son extinction, vers 399,3 km d’altitu<strong>de</strong> pour cette mission, l’étage se désolidarise du<br />
composite supérieur et retombe en mer (océan Arctique).<br />
Les Etages d’Accélération à Poudre :<br />
Derniers EAP à viroles piontées, hauts <strong>de</strong> plus <strong>de</strong> 31 mètres, avec un diamètre <strong>de</strong> 3 m,<br />
une masse à vi<strong>de</strong> <strong>de</strong> 38 t chacun, contenant chacun 240 t <strong>de</strong> propergol soli<strong>de</strong>, ils sont<br />
essentiellement constitués <strong>de</strong> :<br />
• une enveloppe <strong>de</strong> 7 viroles d’acier,<br />
• une tuyère à butée flexible (<strong>de</strong> rapport <strong>de</strong> détente Σ = 11), orientable au moyen d’un<br />
Groupe d’Activation Tuyère (G.A.T.),<br />
• le propergol réparti en 3 segments.<br />
Matériel exposé au Bourget en 2001<br />
Les EAP sont mis à feu 7s après le Vulcain, ils délivrent une poussée variable dans le<br />
temps (environ 540 t au décollage, soit plus <strong>de</strong> 90 % <strong>de</strong> la poussée totale) ; la valeur<br />
maximale en <strong>vol</strong> est <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 600 t. Leur combustion dure environ 130 s, ils sont<br />
ensuite séparés <strong>de</strong> l’EPC par découpe pyrotechnique et retombent en mer.<br />
5
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
L’Etage à Propergols Stockables :<br />
La mission <strong>de</strong> l’EPS est d’apporter le complément d’énergie nécessaire à la satellisation<br />
<strong>de</strong>s charges utiles automatiques sur l’orbite visée, et d’assurer leur orientation et séparation.<br />
L’étage EPS utilisé est i<strong>de</strong>ntique à l’EPS utilisé sur le lanceur A5G+ et A5 E/S:<br />
Il est constitué <strong>de</strong> :<br />
• quatre réservoirs contenant 10 t d’ergols classiques (MMH et N2O4),<br />
un moteur Aestus réallumable qui délivre une poussée dans le vi<strong>de</strong> <strong>de</strong> 2,7 t, et qui<br />
brûle pendant un peu moins <strong>de</strong> 1000 s, sa tuyère est articulée suivant <strong>de</strong>ux axes pour<br />
le pilotage.<br />
Erection du 1 ier EPS 10 tonnes case L526 au <strong>de</strong>stockage<br />
<strong>EADS</strong>-ATRIUM <strong>EADS</strong>-ASTRIUM<br />
La Case à Equipements :<br />
Dernière Case F, elle est constituée <strong>de</strong> :<br />
• une structure cylindrique située autour <strong>de</strong> l’EPS, et abritant une partie <strong>de</strong>s équipements<br />
électriques nécessaires à la mission (2 OBC, 2 centrales inertielles, électroniques<br />
séquentielles, alimentations, TM),<br />
• un système <strong>de</strong> contrôle d’attitu<strong>de</strong> (SCA) à hydrazine, utilisé pour le contrôle du<br />
roulis en phases propulsées, et pour le contrôle 3-axes en <strong>vol</strong> balistique.<br />
La structure <strong>de</strong> la case à équipements est <strong>de</strong> même type que pour A5G+. Elle est réalisée<br />
en sandwich nid d’abeille / peaux carbone et le système <strong>de</strong> séparation utilise une<br />
technologie ‘’bi-plaque’’<br />
L’é<strong>vol</strong>ution majeure concerne l’utilisation <strong>de</strong>s équipements électriques i<strong>de</strong>ntiques à la<br />
version A5+ECA (2 OBC, 2 SRI-ND - Système <strong>de</strong> Référence Inertielle Nouvelle Définition,<br />
télémesure avec UCTM-D).<br />
6
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
La Coiffe :<br />
De forme ogivale, elle assure la protection <strong>de</strong>s charges utiles pendant le <strong>vol</strong> atmosphérique<br />
(acoustique au décollage et transsonique, flux aérothermiques).<br />
Pour cette mission, c’est une coiffe moyenne d’une hauteur <strong>de</strong> 13,8 m et d’un diamètre <strong>de</strong><br />
5,4 m qui sera utilisée.<br />
Elle est constituée <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux <strong>de</strong>mi coiffes formées à partir <strong>de</strong> 10 panneaux. Ces panneaux<br />
ont une structure sandwich avec une âme en « NIDA » d’aluminium perforé et expansé, et<br />
recouvert <strong>de</strong> peaux en fibre <strong>de</strong> carbone/résine.<br />
La séparation <strong>de</strong> la coiffe est assurée par le fonctionnement <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux dispositifs pyrotechniques,<br />
l’un horizontal (HSS), l’autre vertical (VSS), ce <strong>de</strong>rnier communiquant aux <strong>de</strong>ux<br />
<strong>de</strong>mi coiffes l’impulsion nécessaire à leur dégagement latéral.<br />
Depuis Vol 534, la coiffe est revêtue d’une nouvelle FAP plus légère (Fairing Acoustic<br />
Protection).<br />
Coiffe en cours d'intégration<br />
Photo RUAG Aerospace<br />
7
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
3. La mission V193<br />
La mission Charge Utile<br />
La mission principale du <strong>vol</strong> 193 est d'injecter, sur une orbite héliosynchrone (ou SSO :<br />
Sun Synchronous Orbit), Hélios 2B. La figure suivante illustre les termes<br />
caractéristiques décrivant une orbite héliosynchrone.<br />
La masse d'HELIOS 2 est <strong>de</strong> 4 200 kg environ. Compte tenu <strong>de</strong> la masse <strong>de</strong> l'adaptateur<br />
et <strong>de</strong>s lests, ceci correspond à une performance totale <strong>de</strong> 5 954 kg <strong>de</strong>mandée au lanceur<br />
sur l’orbite décrite ci-<strong>de</strong>ssus.<br />
8
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
Description <strong>de</strong>s différentes phases du <strong>vol</strong><br />
La référence <strong>de</strong>s temps étant H0 (date d’ouverture <strong>de</strong> la vanne hydrogène <strong>de</strong> la<br />
chambre du moteur Vulcain <strong>de</strong> l’EPC), l'allumage du Vulcain est effectué à<br />
H0 + 2,7 s, la vérification <strong>de</strong> son bon fonctionnement autorise la mise à feu <strong>de</strong>s<br />
<strong>de</strong>ux Etages d’Accélération à Poudre (EAP) (à H0 + 7,05s) qui entraîne le décollage<br />
du lanceur.<br />
La masse au décollage est d’environ 748 tonnes et la poussée initiale <strong>de</strong> 12000<br />
kN (dont 90% communiqués par les EAP).<br />
Après une montée verticale <strong>de</strong> 10 secon<strong>de</strong>s, pour se dégager <strong>de</strong> l’ELA3, en<br />
particulier <strong>de</strong>s pylônes anti-foudre et éviter l’impact <strong>de</strong>s jets <strong>de</strong>s EAP sur les bras<br />
cryotechniques qui équipent le mât, le lanceur effectue simultanément un basculement<br />
dans le plan <strong>de</strong> la trajectoire et une manœuvre en roulis pour placer le<br />
plan <strong>de</strong>s EAP perpendiculairement à celui <strong>de</strong> la trajectoire.<br />
Le <strong>vol</strong> «EAP» se poursuit à inci<strong>de</strong>nce nulle durant toute la phase atmosphérique,<br />
jusqu’à la séparation <strong>de</strong>s EAP.<br />
Les manœuvres ont pour but :<br />
• d’optimiser la trajectoire pour maximiser la performance ;<br />
• d’assurer un bilan <strong>de</strong> liaison radioélectrique satisfaisant avec les stations au<br />
sol ;<br />
9
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
• <strong>de</strong> respecter les contraintes liées aux charges admissibles en <strong>vol</strong> par les<br />
structures et le pilotage.<br />
L’enclenchement <strong>de</strong> la séquence <strong>de</strong> séparation <strong>de</strong>s EAP s’effectue sur détection<br />
d’un seuil d’accélération (γ = 5,55 m/s 2 pour cette mission ) lors <strong>de</strong> la<br />
chute <strong>de</strong> poussée <strong>de</strong>s propulseurs à poudre. La séparation effective s’exécute<br />
dans la secon<strong>de</strong> qui suit cet événement.<br />
Cet instant est référencé H1. Il intervient à environ H0 + 142,8 s, l’altitu<strong>de</strong> atteinte<br />
alors est <strong>de</strong> 79,7 km, la vitesse relative est <strong>de</strong> 2050m/s<br />
Pour la poursuite du <strong>vol</strong> (<strong>vol</strong> «EPC») le lanceur suit une loi d’attitu<strong>de</strong> commandée<br />
en temps réel par l’ordinateur <strong>de</strong> bord sur information <strong>de</strong> la centrale <strong>de</strong> navigation,<br />
qui optimise la trajectoire en minimisant le temps <strong>de</strong> combustion donc<br />
la consommation d’ergols.<br />
La coiffe est larguée pendant le <strong>vol</strong> « EPC » dès que les flux aérothermiques<br />
sont suffisamment faibles pour être supportés par la charge utile haute (à une<br />
altitu<strong>de</strong> d’environ 128,4 km).<br />
Le <strong>vol</strong> guidé EPC vise une orbite prédéterminée, fixée par les impératifs <strong>de</strong><br />
sauvegar<strong>de</strong>.<br />
L’arrêt du moteur Vulcain est commandé lorsque les caractéristiques <strong>de</strong> l’orbite<br />
atteinte, estimée par les calculs <strong>de</strong> l’ordinateur <strong>de</strong> bord (O.B.C.) élaborés sur la<br />
base <strong>de</strong>s informations fournies par la centrale inertielle, sont celles <strong>de</strong> l’orbite<br />
visée.<br />
Cet instant est référencé H2.<br />
L’Etage Principal Cryotechnique (EPC) retombe naturellement après sa séparation,<br />
près du pôle Nord (voir page 13). Sa rupture intervient entre 80 et 60 km<br />
d’altitu<strong>de</strong> sous les charges dues à la rentrée atmosphérique.<br />
Pour éviter une explosion <strong>de</strong> l’étage due à l’échauffement <strong>de</strong> l’hydrogène résiduel,<br />
il faut dépressuriser l’étage, c’est la passivation. Ceci est fait au moyen<br />
d’une tuyère latérale du réservoir hydrogène, tuyère actionnée par un relais<br />
retard initié à la séparation <strong>de</strong> l’EPC. Cette poussée latérale permet en outre <strong>de</strong><br />
mettre l’étage en rotation, donc <strong>de</strong> limiter les dispersions à la rentrée.<br />
La rentrée <strong>de</strong> l’Etage Principal Cryotechnique ( EPC ) se fait avec un angle <strong>de</strong> –<br />
16°, et la latitu<strong>de</strong> du point d'impact nominal est <strong>de</strong> 88,7° Nord.<br />
La phase <strong>de</strong> <strong>vol</strong> propulsé « EPS » qui suit, dure environ 1000 secon<strong>de</strong>s ( environ<br />
17 minutes ). De même que la phase EPC, elle se termine sur ordre du calculateur<br />
<strong>de</strong> bord quand il estime que l’orbite finale visée est atteinte.<br />
Cet instant est référencé H3.<br />
10
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
La phase balistique qui suit, a pour objectifs d'assurer :<br />
• une longue phase d'attente pour pouvoir suivre la séparation en direct <strong>de</strong> la station<br />
Perth (Australie).<br />
• le pointage dans la direction requise pour HELIOS 2B,<br />
• la séparation <strong>de</strong> HELIOS 2B (H4.1),<br />
• l'éloignement du composite supérieur,<br />
• la passivation <strong>de</strong>s réservoirs pressurisés <strong>de</strong> la Case (SCA), et <strong>de</strong> l’EPS,<br />
tout en gérant à court et moyen termes l’espacement <strong>de</strong>s corps en orbite, et en évitant<br />
les risques <strong>de</strong> pollution <strong>de</strong>s charges utiles par le SCA.<br />
La phase balistique <strong>de</strong> cette mission se décompose en 15 phases élémentaires, présentées<br />
ci-après. On notera la séparation <strong>de</strong> HELIOS 2B en phase 4.<br />
11
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
La visibilité pendant le <strong>vol</strong> est assurée par les stations <strong>de</strong> Kourou, Galliot, Saint-Hubert,<br />
Svalbard et Perth. Entre le moment où la station <strong>de</strong> Svalbard perd le lanceur (vers<br />
H0+34 mn) et celui où la station <strong>de</strong> Perth l’acquiert (vers H0+56 mn), la télémesure est<br />
enregistrée, puis restituée quand le lanceur est en visibilité <strong>de</strong> Perth. De même entre la<br />
perte par la station <strong>de</strong> Perth et l’acquisition par les stations <strong>de</strong> Kourou et Galliot, les<br />
données sont enregistrées puis restituées.<br />
12
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
Cette figure présente la trace au sol du lanceur durant la mission, et la position <strong>de</strong>s principaux<br />
événements du <strong>vol</strong> Les planches suivantes présentent :<br />
La figure <strong>de</strong> gauche permet <strong>de</strong> visualiser le sur<strong>vol</strong> du pôle et celle <strong>de</strong> droite la position<br />
du point d’impact instantané qui doit éviter les zones peuplées du Japon et <strong>de</strong> la Corée<br />
et les principales villes <strong>de</strong>s Philippines et d’Indonésie.<br />
13
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
4. La charge utile<br />
Depuis plus <strong>de</strong> 20 ans, avec le démarrage du développement d’Hélios I, ASTRIUM<br />
a assuré la maîtrise d’œuvre <strong>de</strong>s systèmes spatiaux <strong>de</strong> reconnaissance optique<br />
pour la défense française et a joué un rôle <strong>de</strong> premier plan tant dans sa composante<br />
spatiale (les satellites) qu’au sol avec la CSU (Composante Sol Utilisateur).<br />
Depuis 1995, <strong>Astrium</strong> a assuré, pour la Direction Générale <strong>de</strong> l’Armement (DGA)<br />
et aux côtés du CNES, une partie du suivi en orbite <strong>de</strong> la flotte <strong>de</strong>s Hélios, accumulant<br />
jour après jour une expérience précieuse pour les futurs développements.<br />
Le système Hélios positionne la France et l’Europe dans le club très fermé <strong>de</strong>s<br />
puissances spatiales mondiales ayant accès aux images THR (Très Haute Résolution)<br />
<strong>de</strong> façon opérationnelle. Les capacités du système intègrent <strong>de</strong>puis Hélios 2A<br />
l’infrarouge et un nombre d’images par orbite très amélioré par rapport à la génération<br />
précé<strong>de</strong>nte. La mise en service d’Hélios 2B, permettra <strong>de</strong> mieux servir les<br />
coopérations internationales par échange <strong>de</strong> données.<br />
Hélios 2B est le quatrième satellite <strong>de</strong> la famille Hélios confié aux lanceurs Ariane,<br />
après Hélios 1A (Vol 75, Ariane 4 A40, le 07 juillet 1995), Hélios 1B (Vol 125,<br />
Ariane 4 A42P, le 03 décembre 1999) et Hélios 2A (Vol 165, Ariane 5 G+, le 18<br />
décembre 2004)<br />
Basé sur une plate-forme dérivée <strong>de</strong> SPOT 5 avec une fonction <strong>de</strong> manœuvrabilité<br />
très largement accrue, Hélios 2B a une masse <strong>de</strong> 4200 kg, et une durée <strong>de</strong> vie<br />
prévue <strong>de</strong> 5 ans.<br />
14
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
Tout en assurant la continuité <strong>de</strong> service opérationnel, les satellites Hélios II constituent<br />
une nouvelle génération <strong>de</strong> satellites d’observation grâce aux améliorations<br />
apportées par :<br />
- une meilleure résolution,<br />
- une capacité infrarouge (pour les prises <strong>de</strong> vue nocturne),<br />
- une capacité <strong>de</strong> prise <strong>de</strong> vue accrue et simultanée dans les différents mo<strong>de</strong>s,<br />
- et un meilleur délai <strong>de</strong> transmission <strong>de</strong>s images.<br />
Les satellites Hélios II disposent <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux instruments <strong>de</strong> prise <strong>de</strong> vue :<br />
• un instrument Très Haute Résolution (THR) visible et infrarouge<br />
• un instrument Champ Large (CL) type SPOT 5<br />
Le système Hélios II, au-<strong>de</strong>là du renseignement qu’il fournira <strong>de</strong> jour comme <strong>de</strong><br />
nuit au travers <strong>de</strong> ses capacités visible et infrarouge, permettra le ciblage, le guidage,<br />
la préparation <strong>de</strong> mission et la vérification <strong>de</strong>s dommages <strong>de</strong> combat.<br />
Pour aboutir au lancement d’Hélios 2B, ASTRIUM a revérifié toutes les fonctions<br />
du satellite, avec une campagne d’essais exhaustive permettant <strong>de</strong> garantir l’état<br />
du satellite après <strong>de</strong>ux années d'attente dans son conteneur à environnement<br />
contrôlé. Ces <strong>de</strong>ux années planifiées dans la programmatique <strong>de</strong>s lancements<br />
Hélios II ont permis <strong>de</strong> mettre à profit tout le retour d'expérience accumulé sur le<br />
premier satellite <strong>de</strong> la même famille et ainsi <strong>de</strong> parfaire sa fiabilisation. Tous les<br />
équipements et l’intégralité du logiciel <strong>de</strong> <strong>vol</strong> ont été vérifiés et testés en environnement<br />
représentatif durant leur développement.<br />
A la fin <strong>de</strong> la séquence <strong>de</strong> tests au début <strong>de</strong> l’été 2009, le satellite a été connecté à<br />
son segment sol <strong>de</strong> contrôle ainsi qu’à son segment utilisateur pour vérifier<br />
l’opérationnalité <strong>de</strong> l’ensemble du système. Les segments sols ont été remis à<br />
hauteur et améliorés pour permettre l’opération <strong>de</strong> la flotte <strong>de</strong>s satellites après<br />
l’adjonction d’Hélios 2B. Ainsi, les six pays utilisateurs du système Hélios (France,<br />
Allemagne, Belgique, Italie, Espagne, Grèce) pourront bénéficier <strong>de</strong> l’accès aux<br />
données.<br />
Le système constitue maintenant un véritable système européen, une étape significative<br />
et exemplaire vers le système élargi MUSIS, tout en permettant l’application<br />
<strong>de</strong> règles <strong>de</strong> sécurité stricte qu’un tel système stratégique exige.<br />
Pour permettre <strong>de</strong> tels travaux, compte tenu <strong>de</strong> l’attente entre <strong>de</strong>ux lancements et<br />
<strong>de</strong>s durées <strong>de</strong> vie en orbite toujours plus longues, un programme opérationnel <strong>de</strong> la<br />
nature d’Hélios II requiert une filière industrielle stable et pérenne qu’ASTRIUM et<br />
ses partenaires ont su assurer<br />
15
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
ASTRIUM a conduit une équipe faisant appel aux industriels classiques <strong>de</strong> la filière<br />
Hélios, notamment Thalès Alenia Space pour l’instrument Haute-Résolution,<br />
So<strong>de</strong>rn pour le senseur stellaire et le sous-ensemble <strong>de</strong> détection visible, Sofradir<br />
pour le sous-ensemble <strong>de</strong> détection infra-rouge et les industriels <strong>de</strong>s pays partenaires<br />
: ASTRIUM Espagne pour le câblage, Thalès Alenia Space Italie pour les<br />
roues, ETCA, … Les systèmes informatiques embarqués, notamment le système<br />
<strong>de</strong> pilotage, dont les performances sont déterminantes pour la qualité <strong>de</strong>s images,<br />
ont été fournis par ASTRIUM.<br />
2009 est une année importante pour ASTRIUM au service <strong>de</strong> la Défense française,<br />
avec notamment le lancement <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux satellites Spirale (démonstration d’alerte<br />
avancée) en février (Vol 187, le 12 février), le lancement d’Hélios 2B, le démarrage<br />
<strong>de</strong> la conception <strong>de</strong>s satellites <strong>de</strong> la Composante Spatiale Optique (CSO) <strong>de</strong><br />
MUSIS.<br />
ASTRIUM et la Composante-Sol-Utilisateur à Creil<br />
L’arrivée du nouveau satellite Hélios 2B est aussi un évènement pour la Composante-Sol-Utilisateurs<br />
(CSU) qui permet aux opérationnels <strong>de</strong> comman<strong>de</strong>r, recevoir,<br />
archiver et exploiter les images: sous la maitrise d'œuvre d'ASTRIUM, pour le<br />
compte <strong>de</strong> la DGA, la CSU Hélios a été adaptée <strong>de</strong>puis sa mise en opération en<br />
2003, pour gérer les 3 satellites <strong>de</strong> la famille Hélios et le passage à six pays utilisateurs.<br />
En effet, après la mise en service d’Hélios 2B, <strong>de</strong>ux nouveaux pays, la<br />
Grèce et l'Allemagne rejoindront la France, la Belgique, l'Espagne et l'Italie, pour<br />
une utilisation commune <strong>de</strong> ces moyens militaires d'observation satellitaire à très<br />
haute définition.<br />
C'est aussi l'occasion <strong>de</strong> célébrer une première opérationnelle, puisque la composante<br />
sol Helios intègre désormais les récentes technologies <strong>de</strong> virtualisation informatique,<br />
validées avec l'ai<strong>de</strong> du CELAR, le centre <strong>de</strong> la DGA, en contexte militaire<br />
opérationnel sécurisé 24h sur 24, 365 jours par an.<br />
ASTRIUM est présent <strong>de</strong>puis 15 ans sur le site <strong>de</strong> Creil, pour un support rapproché<br />
<strong>de</strong>s opérationnels militaires dans l'exploitation et la maintenance <strong>de</strong> leur système<br />
d'observation satellitaire.<br />
16
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
Hélios2B durant son intégration © ASTRIUM<br />
17
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
5. La campagne <strong>de</strong> lancement<br />
Les principales étapes <strong>de</strong> la campagne du <strong>vol</strong> 193 sont résumées ci-après :<br />
Déstockage et érection <strong>de</strong> l'étage EPC dans le Bâtiment d’Intégration<br />
Lanceur (BIL)<br />
le 14 octobre<br />
Transfert <strong>de</strong>s Etages d’Accélération à Poudre (EAP) BSE → BIL le 14 octobre<br />
Accostage <strong>de</strong> l’EPC sur les EAP le 15 octobre<br />
Arrivée <strong>de</strong> HELIOS 2B en Guyane le 14 octobre<br />
Déstockage et érection <strong>de</strong> la case à équipements et <strong>de</strong> l’EPS le 21 octobre<br />
Contrôle <strong>de</strong> synthèse lanceur le 26 octobre<br />
V192 : Succès <strong>de</strong> la mission NSS 12 / THOR 6 le 29 octobre<br />
Réception lanceur par Arianespace le 10 novembre<br />
Transfert BIL BAF le 12 novembre<br />
Déstockage MFD inf le 18 novembre<br />
Déstockage MFD sup, plateau ASAP, lests, intégration le 19 novembre<br />
Déstockage USF et intégration sur le lanceur le 20 novembre<br />
Intégration ensemble MFD/ASAP sur lanceur le 23 novembre<br />
Remplissage HELIOS 2B<br />
Intégration S/C sur adaptateur<br />
Transfert CUH/ACUH du S5 au BAF<br />
Intégration partie haute et coiffe sur le lanceur<br />
les 17 & 20<br />
novembre<br />
le 25 novembre<br />
le 25 novembre<br />
le 27 novembre<br />
Intégration finale du composite haut le 30 novembre<br />
Remplissage SCA<br />
Remplissage EPS en MMH<br />
Remplissage EPS en N2O4<br />
le 1 décembre<br />
le 2 décembre<br />
le 3 décembre<br />
Répétition Générale le 3 décembre<br />
Armements lanceur<br />
le 4 décembre<br />
Revue d'Aptitu<strong>de</strong> au Lancement<br />
le 7 décembre<br />
Transfert du lanceur du BAF vers la Zone <strong>de</strong> Lancement (ZL3)<br />
le 8 décembre<br />
Remplissage <strong>de</strong> la sphère Hélium <strong>de</strong> l’EPC<br />
le 8 décembre<br />
Chronologie finale <strong>de</strong> lancement le 9 décembre<br />
18
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
Kourou : hissage <strong>de</strong> l 'EPC dans le Bâtiment<br />
d’intégration Lanceur (BIL)<br />
© ESA/ARIANESPACE/Service optique CSG<br />
.<br />
Kourou : transfert du lanceur du Bâtiment d'intégration<br />
Lanceur (BIL) au Bâtiment d'Assemblage Final<br />
(BAF), sans sa coiffe.<br />
© ESA/ARIANESPACE/Service optique CSG<br />
Kourou : hissage <strong>de</strong> l 'EPS au BIL<br />
© ESA/ARIANESPACE/Service optique CSG<br />
Kourou : hissage <strong>de</strong> la case au BIL<br />
© ESA/ARIANESPACE/Service optique CSG<br />
19
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
6. La fenêtre <strong>de</strong> lancement<br />
La fenêtre <strong>de</strong> lancement se réduit à un seul instant 16 h 26 mn TU.<br />
Cette heure est indépendante <strong>de</strong> la date du tir.<br />
Heure <strong>de</strong> KOUROU<br />
13h 26 mn<br />
TEMPS UNIVERSEL<br />
à 16h 26mn<br />
Heure <strong>de</strong> PARIS,<br />
MADRID, BRUXELLES<br />
& ROME<br />
à 17h 26mn<br />
Heure d' ATHENES<br />
à 18h 26mn<br />
20
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
7. La chronologie finale<br />
Sont rassemblées sous ce vocable toutes les opérations <strong>de</strong> préparation du lanceur, <strong>de</strong>s<br />
satellites et <strong>de</strong> la base <strong>de</strong> lancement dont le bon déroulement autorise l’allumage du moteur<br />
Vulcain, puis <strong>de</strong>s EAP à l’heure <strong>de</strong> lancement choisie, le plus tôt possible dans la<br />
fenêtre <strong>de</strong> lancement autorisée par les satellites. La chronologie se termine par une séquence<br />
synchronisée gérée par les calculateurs du banc <strong>de</strong> contrôle Ariane à partir <strong>de</strong> H0 -<br />
7 mn. Dans certains cas, une phase pré-séquence synchronisée peut être nécessaire pour<br />
optimiser les remplissages en Ergols <strong>de</strong> l’EPC. Si la durée d’un arrêt <strong>de</strong> chronologie détermine<br />
H0 au-<strong>de</strong>là <strong>de</strong> la fenêtre <strong>de</strong> lancement, le lancement est reporté à J+1 ou J+2<br />
suivant la cause du problème et la solution apportée.<br />
H0 - 7h 30 Contrôle <strong>de</strong>s chaînes électriques, <strong>de</strong>s indicateurs rouges, du<br />
temps décompte<br />
Assainissements et mise en configuration <strong>de</strong> l’EPC et du Vulcain<br />
pour le remplissage et la mise en froid<br />
H0 - 6h Préparation finale <strong>de</strong> la Zone <strong>de</strong> lancement : fermetures <strong>de</strong>s<br />
portes, retrait <strong>de</strong>s sécurités, mise en configuration <strong>de</strong> remplissage<br />
<strong>de</strong>s circuits flui<strong>de</strong>s<br />
Chargement du Programme <strong>de</strong> Vol<br />
Essais <strong>de</strong>s liaisons hertziennes entre lanceur et BLA<br />
Alignement <strong>de</strong>s centrales inertielles<br />
H0 - 5h Evacuation <strong>de</strong> la zone <strong>de</strong> lancement<br />
Remplissage <strong>de</strong> l’EPC en quatre phases :<br />
pressurisation <strong>de</strong>s stockages sol (durée ½ h)<br />
mise en froid <strong>de</strong>s lignes sol (durée ½ h)<br />
remplissage <strong>de</strong>s réservoirs <strong>de</strong> l’étage (durée 2 h)<br />
compléments <strong>de</strong> pleins (jusqu’à la séquence synchro)<br />
H0 - 5h Pressurisation <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> pilotage et <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> :<br />
(GAT pour les EAP et GAM pour l’EPC)<br />
H0 - 3h Mise en froid du moteur Vulcain<br />
H0 - 30mn Préparation <strong>de</strong> la Séquence Synchronisée<br />
H0 - 7mn Début <strong>de</strong> la séquence synchronisée<br />
21
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
La séquence synchronisée<br />
Ces opérations sont pilotées par le Contrôle Comman<strong>de</strong> Opérationnel (CCO) <strong>de</strong> l’ELA3 <strong>de</strong><br />
façon entièrement automatique. Durant cette séquence tous les moyens participant au<br />
lancement sont synchronisés par le «temps décompte» distribué par le CSG.<br />
Dans une première phase (jusqu’à H0 -6s) le lanceur est mis progressivement en configuration<br />
<strong>de</strong> <strong>vol</strong> par le calculateur appelé CCO (Contrôle Comman<strong>de</strong> Opérationnel). Tout arrêt<br />
<strong>de</strong> séquence synchronisée ramène automatiquement le lanceur dans la configuration à H0<br />
–7 mn.<br />
Dans une <strong>de</strong>uxième phase (<strong>de</strong> H0 –6s jusqu’à H0 -3, 2s) ou séquence irréversible, la séquence<br />
synchronisée n’est plus dépendante du temps décompte du CSG, elle fonctionne<br />
sur horloge interne.<br />
La <strong>de</strong>rnière phase est la phase d’allumage du lanceur. La séquence d’allumage est directement<br />
réalisée par l’OBC (ordinateur <strong>de</strong> bord). Les systèmes sol réalisent quelques actions<br />
en parallèle <strong>de</strong> la séquence d’allumage bord.<br />
22
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
23
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
24
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
8. Le séquentiel <strong>vol</strong><br />
temps /H0<br />
(s)<br />
temps/H0<br />
(mn)<br />
événement<br />
altitu<strong>de</strong><br />
(km)<br />
Masse<br />
7,31 0‘ 07‘’ décollage --- 748,0<br />
17,05 0‘ 17‘’<br />
début <strong>de</strong> la manœuvre <strong>de</strong><br />
basculement & début <strong>de</strong> la manœuvre<br />
<strong>de</strong> roulis<br />
(t)<br />
0,363 697,2<br />
37,05 0‘ 37‘’ fin <strong>de</strong> la manœuvre <strong>de</strong> roulis 3,8 599,7<br />
47,1 0‘ 47‘’<br />
Transsonique<br />
(Mach = 1)<br />
6,6 562,4<br />
66,4 1‘ 06‘’ Pdyn max. 13,6 487,5<br />
112,7 1‘ 53‘’<br />
142,1 2‘ 22‘’<br />
passage à γmax<br />
(43,6 m/s 2 )<br />
passage à γ = 5,55 m/s²<br />
H1<br />
45,4 286,8<br />
78,8 232,9<br />
142,9 2‘ 23‘’ Séparation EAP 79,7 154,3<br />
----- Vol propulsé EPC<br />
191,5 3‘ 11‘’ Largage <strong>de</strong> la coiffe 128,4 139,2<br />
385,0 6' 15" Point intermédiaire 250,3 86,4<br />
571,6 9‘ 32‘’ Extinction <strong>de</strong> l’EPC (H2) 390,5 36,6<br />
577,6 9‘ 38‘’ Séparation <strong>de</strong> l’EPC 399,3 18,4<br />
---- Vol propulsé EPS<br />
584,6 9’ 44’’ Allumage <strong>de</strong> l’EPS 409,4 18,4<br />
720,0 12’ 00” Acquisition St Hubert 579,9 17,1<br />
780,0 13’ 00” Perte Galliot 637,9 16,6<br />
1 005,0 16’ 45” Point intermédiaire 758,9 14,4<br />
1 290,0 21’ 30” Point intermédiaire 733,0 11,7<br />
1 560,0 26’ 00” Perte St Hubert 9,1<br />
1 468,2 24’ 28’’ Début <strong>de</strong> blow-down EPS 9,9<br />
1485,0 24’ 45” Acquisition Svalbard 9,8<br />
1 560,0 26’ 00” Perte St Hubert 9,1<br />
1 575,3 26’ 15’’ Extinction <strong>de</strong> l’EPS (H3-1) 9,0<br />
25
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
temps /H0<br />
(s)<br />
temps/H0<br />
(mn)<br />
événement<br />
altitu<strong>de</strong><br />
- - - - Phase «balistique» - - -<br />
1 577,3 26’ 17’’ Phase 1 : orientation avant phase d'attente<br />
1 609,9 26’ 50’’ Phase 2 : phase d'attente<br />
3 454,2 57’ 34’’ Phase 3 : orientation au profit du HELIOS 2B<br />
3 560,2 59’ 20’’ Séparation HELIOS 2B (H4.1)<br />
Remarque : Ce séquentiel <strong>de</strong> <strong>vol</strong> prévisionnel a été déterminé avec les <strong>de</strong>rnières données lanceur<br />
disponibles pour la simulation finale et reste indicatif.<br />
Vue d’artiste : Séparation coiffe, Vol Hélios 2A,<br />
on peut y voir quatre <strong>de</strong>s six micros-satellites <strong>de</strong> la mission V165<br />
sur le plateau ASAP (Essaim (4), Parasol, Nanosat)<br />
© CNES<br />
(km)<br />
26
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
9. <strong>EADS</strong> ASTRIUM et les programmes ARIANE<br />
La société <strong>Astrium</strong> Space Transportation est le spécialiste européen du transport spatial et <strong>de</strong>s<br />
infrastructures orbitales. Elle conçoit, développe et produit les lanceurs <strong>de</strong> la famille Ariane, le<br />
laboratoire Columbus et le cargo spatial ATV pour la Station spatiale internationale, <strong>de</strong>s véhicules<br />
<strong>de</strong> rentrée atmosphérique, <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> missiles pour la force <strong>de</strong> dissuasion française, <strong>de</strong>s<br />
systèmes propulsifs et <strong>de</strong>s équipements spatiaux. <strong>Astrium</strong> ST est une division d’<strong>EADS</strong> <strong>Astrium</strong>.<br />
<strong>EADS</strong> <strong>Astrium</strong>, filiale d’<strong>EADS</strong>, spécialisée dans les systèmes spatiaux civils et militaires. En 2008,<br />
<strong>Astrium</strong> a réalisé un chiffre d'affaire <strong>de</strong> 4,3 milliards d’euros avec 15 000 employés en France, en<br />
Allemagne, au Royaume-Uni en Espagne et aux Pays-Bas. Ses trois principaux domaines d'activité<br />
sont <strong>Astrium</strong> Space Transportation pour les lanceurs et les infrastructures orbitales, <strong>Astrium</strong><br />
Satellites pour les satellites et les segments sols et <strong>Astrium</strong> Services pour le développement and la<br />
fourniture <strong>de</strong> satellites en orbite.<br />
<strong>EADS</strong> est le lea<strong>de</strong>r dans les domaines <strong>de</strong> l'aéronautique, <strong>de</strong> la défense et <strong>de</strong>s services associés. En<br />
2008 <strong>EADS</strong> a généré un chiffre d'affaire <strong>de</strong> 43,3 milliard d'euros avec plus <strong>de</strong> 118 000 salariés.<br />
<strong>EADS</strong> <strong>Astrium</strong> possè<strong>de</strong> un savoir-faire, unique en Europe, d’architecte industriel et <strong>de</strong> maître<br />
d’œuvre <strong>de</strong> grands programmes stratégiques et spatiaux. Ce rôle implique <strong>de</strong> réunir et <strong>de</strong> faire<br />
collaborer l’ensemble <strong>de</strong>s expertises qui concourent à la conception, au développement et à la<br />
production <strong>de</strong> projets complexes.<br />
Lors du Conseil Ministériel <strong>de</strong> l’Agence Spatiale Européenne du 27 mai 2003 a été actée une<br />
nouvelle résolution définissant une redistribution <strong>de</strong>s responsabilités entre les différents acteurs du<br />
secteur <strong>de</strong>s lanceurs, pour leur conception et leur développement jusqu’à leur fabrication, et qui<br />
structure désormais toutes les activités du programme Ariane au niveau industriel autour<br />
d’<strong>EADS</strong> <strong>Astrium</strong> maître d’œuvre unique.<br />
<strong>Astrium</strong> Space Transportation est donc désormais pour le lot <strong>de</strong> production PA maître<br />
d’œuvre unique du système Ariane 5. A ce titre, elle est responsable <strong>de</strong> la fourniture à Arianespace<br />
du lanceur complet et testé à Kourou et gère l’ensemble <strong>de</strong>s contrats nécessaires à sa réalisation.<br />
La société fournit également l’ensemble <strong>de</strong>s éléments d’Ariane 5, dont les étages fabriqués<br />
dans ses établissements <strong>de</strong>s Mureaux (France), <strong>de</strong> Brème (Allemagne) et <strong>de</strong> Kourou (Guyane<br />
française), la case à équipements, le programme <strong>de</strong> <strong>vol</strong> ainsi que les multiples sous-ensembles.<br />
Par ailleurs, <strong>EADS</strong> <strong>Astrium</strong> <strong>de</strong>vient l’interlocuteur unique <strong>de</strong> l’Agence Spatiale Européenne pour<br />
les prochaines phases <strong>de</strong> développement du lanceur, remplissant dans ce domaine également le<br />
rôle <strong>de</strong> maître d’œuvre unique.<br />
<strong>EADS</strong> <strong>Astrium</strong> possè<strong>de</strong> en outre l’ensemble <strong>de</strong>s expertises nécessaires pour assurer le contrôle<br />
d’un programme aussi complexe :<br />
• la gestion du programme : management du risque, gestion <strong>de</strong> configuration, sûreté <strong>de</strong> fonctionnement,<br />
documentation<br />
• la gestion technique : approbation <strong>de</strong> la définition et <strong>de</strong> la qualification <strong>de</strong>s éléments du lanceur,<br />
contrôle <strong>de</strong> cohérence d’ensemble, gestion <strong>de</strong>s interfaces<br />
• l’ingénierie système : étu<strong>de</strong>s d’ensemble (aérodynamiques, acoustiques, thermiques, structurales,<br />
mécanique <strong>de</strong> <strong>vol</strong>, guidage et pilotage, pogo), essais (acoustiques, thermi-ques, maquettes<br />
dynamiques et électriques).<br />
• le programme <strong>de</strong> <strong>vol</strong> : conception, la qualification et développement <strong>de</strong>s programmes <strong>de</strong> <strong>vol</strong>, qui<br />
sont spécifiques pour chaque mission<br />
• l’assistance au client : rôle important dans le déroulement <strong>de</strong>s campagnes <strong>de</strong> tir et assistance à<br />
Arianespace tout au long <strong>de</strong>s opérations <strong>de</strong> lancement<br />
• l’analyse <strong>de</strong> mission et l’analyse <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> <strong>vol</strong> après chaque lancement<br />
27
Données relatives au <strong>vol</strong> 193<br />
<strong>EADS</strong> <strong>Astrium</strong> est responsable <strong>de</strong> l’ensemble <strong>de</strong>s étages du lanceur Ariane 5 comprenant l’Etage<br />
Principal Cryotechnique (EPC), les Etages à Accélération à Poudre (EAP) et les différentes versions<br />
<strong>de</strong> l’étage supérieur.<br />
L’EPC est intégré aux Mureaux dans un vaste complexe d’intégration, près <strong>de</strong> Paris. Ce site est<br />
situé près <strong>de</strong> Cryospace, un GIE AIR LIQUIDE – ASTRIUM qui réalise les réservoirs cryotechniques<br />
<strong>de</strong> l’EPC. A proximité se trouve également, l’Installation <strong>de</strong> Simulation Fonctionnelle, où <strong>Astrium</strong> a<br />
mis au point le système électrique et le logiciel du lanceur, ainsi que le système <strong>de</strong> guidage-pilotage<br />
et navigation.<br />
Pour <strong>de</strong>s raisons <strong>de</strong> sécurité, les Etages d’Accélération à Poudre (EAP) sont réalisés en Guyane<br />
française. Ces étages sont intégrés dans les bâtiments spécifiques du Centre spatial guyanais à<br />
partir du moteur MPS (livré par Europropulsion) et d’autres éléments (électriques, pyrotechniques,<br />
hydrauliques, système <strong>de</strong> parachutes, etc.) venant d’Europe. C’est la première fois qu’un élément<br />
majeur du lanceur est réalisé en Guyane française. Entre 1988 et 1996, une véritable chaîne<br />
d’assemblage et <strong>de</strong> lancement a été construite en Guyane française pour Ariane 5, comportant non<br />
seulement les usines et bâtiments nécessaires à la réalisation <strong>de</strong>s EAP, mais également <strong>de</strong>s installations<br />
pour l’assemblage <strong>de</strong> tous les éléments du lanceur venant d’Europe ainsi que les moyens<br />
nécessaires à la préparation <strong>de</strong>s charges utiles.<br />
Les différentes versions <strong>de</strong> l’étage supérieur d’Ariane 5 sont fabriquées sur le site <strong>Astrium</strong> <strong>de</strong><br />
Brème, au nord <strong>de</strong> l’Allemagne. Aujourd’hui plus <strong>de</strong> cinq étages supérieurs peuvent être assemblés<br />
simultanément. Les établissements allemands d’Ottobrunn, près <strong>de</strong> Munich, et <strong>de</strong> Lampoldshausen,<br />
fournissent les chambres <strong>de</strong> combustion du moteur principal d’Ariane 5, le Vulcain, ainsi que le<br />
moteur Aestus pour les versions <strong>de</strong> base <strong>de</strong> l’étage supérieur.<br />
<strong>EADS</strong> <strong>Astrium</strong> est enfin également responsable du SYstème <strong>de</strong> Lancement Double Ariane5 (Sylda5)<br />
qui est réalisé dans son établissement <strong>de</strong>s Mureaux<br />
Site d’Intégration <strong>de</strong> l’EPC aux Mureaux<br />
Site internet <strong>EADS</strong> <strong>Astrium</strong> : www.astrium.eads.net<br />
Site internet ARIANESPACE : www.arianespace.com<br />
28