Un lanceur est un véhicule qui est chargé de placer sur orbite un satellite, une sonde interplanétaire ou un avion spatial.

Un lanceur est un véhicule qui est chargé de placer sur orbite un satellite, une sonde interplanétaire ou un avion spatial. Il remplit une double tâche : il met l'objet au « point d'injection « à la bonne altitude, et il lui communique la bonne vitesse, en grandeur et en direction, pour qu'il suive l'orbite désirée. La maîtrise des lanceurs est un passage obligatoire pour le développement des activités spatiales. La seule technique de propulsion utilisable pour placer un satellite en orbite depuis la Terre est la fusée. Le lanceur est donc essentiellement composé de moteurs de ce type, de leurs réservoirs d'alimentation en ergols et d'un système de fixation et de largage de la charge utile. À cela, il faut ajouter un ensemble d'appareils vérifiant le fonctionnement et donnant les ordres de guidage, la « case à équipements «, et des systèmes de communication avec le sol. Pendant la première phase de lancement, la charge utile est protégée par une coiffe. Structure et fonctionnement Les ergols représentent à peu près 90 % de la masse au décollage du lanceur, la structure, environ 10 % et la charge utile, de 1 à 2 %. Malgré cela, et malgré l'utilisation d'ergols très énergétiques et l'amélioration des moteurs, on ne peut atteindre la vitesse minimale de satellisation avec un seul étage de fusée. En effet, la plus grande partie de l'énergie que le lanceur tire de ses ergols est utilisée pour transporter les ergols eux-mêmes. Un lanceur est donc composé de deux ou trois étages comportant chacun ses moteurs et ses réservoirs, et il progresse par allégements successifs. Quand tous les ergols d'un étage sont consommés, celui-ci est largué et l'engin, plus léger, poursuit son voyage avec l'étage suivant, équipé de moteurs moins puissants, nécessitant un stock d'ergols moins important. Pour les mêmes raisons, la puissance du premier étage peut être renforcée par des propulseurs d'appoint (souvent appelés boosters), qui sont abandonnés dès que leur mission est terminée. Ainsi, dans la très grande majorité des lanceurs, rien n'est récupéré une fois le satellite mis sur orbite. La navette spatiale américaine échappe en partie à cette description : les deux propulseurs d'appoint sont récupérés après parachutage, les moteurs de mise en orbite sont solidaires de l'avion, qui revient au sol, et seul le réservoir d'ergols de ces moteurs est consommé. Pendant leur très courte durée de fonctionnement (moins de vingt minutes), tous les éléments du lanceur sont soumis à des contraintes très élevées : température, pression, vibrations. Pourtant, la masse de chacun d'eux doit être abaissée au maximum tout en conservant un haut degré de fiabilité. Nombre de matériaux ont dû être inventés à cette fin. Ce sont les parois des réservoirs principaux qui constituent la structure du lanceur, les différents étages étant soit empilés (type Ariane), soit juxtaposés (type Zemiorka). La rigidité de l'ensemble permet un décollage en position verticale. Elle serait insuffisante pour assurer un décollage en position inclinée. La conception, le développement des éléments et les essais d'un lanceur (tout particulièrement des moteurs) demandent de longues années. Quelques chiffres donnent une idée du gigantisme de ces engins. Le premier étage de Saturn 5, qui emporta des astronautes sur la Lune, était équipé de cinq moteurs consommant chacun, par seconde, 2 700 kg d'oxygène liquide et de kérosène, les gaz s'échappant par des tuyères de 3,8 m de diamètre. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats Ariane ergol fusée kérosène moteur - Les moteurs d'avions et de fusées navette spatiale Saturn Zemiorka Les livres lanceurs - mise en orbite d'un satellite par la navette américaine Discovery, page 2786, volume 5 lanceurs - essai du moteur Vulcain destiné au lanceur européen Ariane 5, page 2786, volume 5 Le guidage. Placée dans l'étage supérieur du lanceur, la « case à équipements « est chargée du guidage automatique de l'engin, depuis son décollage au centre spatial jusqu'à la mise sur orbite de la charge utile. Des appareils mesurent à chaque instant l'altitude, la valeur et la direction de la vitesse. À partir de ces données, un ordinateur commande l'allumage des moteurs et la séparation des étages, et envoie aux organes de direction les ordres de correction de trajectoire. Ces corrections sont obtenues par modification de la direction du jet des gaz éjectés par orientation soit du moteur tout entier, soit de la tuyère d'échappement. Un lancement réussi exige une grande précision de toutes ces opérations : par exemple, le lanceur européen Ariane doit communiquer aux satellites qu'il place en orbite de transfert géostationnaire une vitesse de 10 250 m/s avec une erreur ne dépassant pas 5 m/s. Dans la case à équipements sont centralisées également les très nombreuses mesures qui permettent d'ausculter les éléments du lanceur. Transmises immédiatement au sol par radio, elles sont des plus précieuses pour apporter des modifications ou des perfectionnements aux lanceurs suivants. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats Ariane centre spatial géostationnaire (orbite) guidage tuyère Complétez votre recherche en consultant : Les médias centre spatial - le centre de Kourou Les grandes familles de lanceurs L'ère spatiale est née des énormes efforts déployés par les États-Unis et l'URSS pour mettre au point les missiles balistiques à la suite de la Seconde Guerre mondiale. C'est par adaptation de ces missiles que les lanceurs de satellites ont vu le jour : augmentation de la puissance des moteurs, superposition d'étages ayant fait leurs preuves, fixation de propulseurs d'appoint. En conséquence, on a développé dans ces deux pays des « familles de lanceurs « peu nombreuses, mais perfectionnées de génération en génération. C'est tardivement que des lanceurs à vocation strictement civile furent mis en chantier. Aux États-Unis, quatre familles principales ont été dérivées de lance-missiles : le Scout, à propergol solide, a été lancé à une centaine d'exemplaires ; le Delta (170 exemplaires constamment améliorés) a lancé le premier satellite géostationnaire Sycom 1 ; l'Atlas (500 exemplaires depuis 1957) a réalisé le premier vol orbital américain ; le Titan place surtout sur orbite des satellites d'observation militaire, sauf cas exceptionnels tels que les sondes Voyager. Le seul lanceur conventionnel américain développé dans une perspective civile est le Saturn. La navette spatiale a été conçue à des fins civiles et militaires. L'URSS a construit six types de lanceurs dérivés de missiles balistiques et utilisés pendant des dizaines d'années. La famille la plus importante (plus de mille exemplaires) est celle du lance-Soyouz, dérivée de la Zemiorka, extrêmement fiable et toujours utilisée pour transporter les équipages des stations habitées. Le lance-Cosmos a été réservé d'abord aux très nombreuses missions militaires. En revanche, le lanceur Proton a été conçu dès les années soixante pour des missions civiles. Très puissant, il peut satelliser 20 tonnes en orbite basse (par exemple des éléments de la station Mir). L'URSS a mis au point un lanceur lourd, appelé Energia, d'une puissance comparable à celle de Saturn 5. En France, le premier lanceur, Diamant, fut réalisé en 1962 ; il plaça en 1975 plusieurs satellites sur orbite avant d'être abandonné. Des projets européens à vocation civile ont ensuite vu le jour : Europa 1, puis Europa 2 combinaient des étages dont la réalisation fut confiée à divers pays. Ce furent des échecs, mais certains travaux ont été utiles pour la mise au point d'Ariane décidée par l'Agence spatiale européenne, et dont le succès commercial est considérable, malgré l'échec du premier tir d'Ariane 5 en 1996. Divers autres pays ont su se doter de lanceurs. La Chine connut un premier succès avec son lanceur Longue-Marche dès 1970. Amélioré, il plaça un satellite sur orbite géostationnaire en 1984. Le Japon réussit également son premier lancer en 1970. L'expérience acquise dans divers programmes le conduisit à étudier un lanceur à deux étages cryotechniques devant placer 2 tonnes de charge utile en orbite géostationnaire. Quant à l'Inde, après un premier succès obtenu en 1980, elle est aujourd'hui en mesure d'atteindre l'orbite géostationnaire. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats Agence spatiale européenne Ariane C osmos Energia Mir missile NASA (National Aeronautics and Space Administration) navette spatiale propergol Saturn S oyouz Voyager Zemiorka Les livres Ariane 4 et Ariane 5, page 343, volume 1 lanceurs américains, page 2787, volume 5 lanceurs soviétiques, lanceur européen, page 2788, volume 5 satellites - assemblage d'un satellite, page 4642, volume 9 satellites - le satellite américain Magellan fixé au sommet de son lanceur, avant son départ vers Vénus, page 4644, volume 9 astronautique - assemblage des éléments du lanceur Ariane 4, page 418, volume 1 astronautique - lancement d'Ariane 1, page 418, volume 1 Développement et marché La mise au point réussie d'un lanceur représente un savoir-faire considérable et le développement d'un nouveau modèle à l'intérieur d'une « famille «, est le résultat d'une évolution prudemment menée.Il s'agit toujours de s'adapter à l'évolution des satellites et de diminuer le coût unitaire de mise en orbite, car la concurrence est de plus en plus rude. Ainsi, les lanceurs capables d'emporter deux ou trois gros satellites se généralisent, de même qu'apparaissent des lanceurs « légers «. On évalue à plusieurs centaines le nombre de petits satellites de moins de 500 kg à placer sur orbite basse au détour de ce millénaire (dont 80 % destinés aux communications). Beaucoup de projets visent un coût de mise sur orbite se rapprochant de celui des satellites eux-mêmes. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats microgravité Les lanceurs du futur Toutes sortes de projets ont été imaginés pour tenter d'échapper à la fusée à plusieurs étages « traditionnelle «. Si les ambitieux projets Sänger-II (Allemagne), et Hotol (GrandeBretagne) de lanceurs récupérables à décollage horizontal n'ont pu voir le jour, un certain nombre de lanceurs « exotiques « sont sortis du pur stade du dessin. Par exemple Kistler Aerospace prépare le lanceur réutilisable K-1, équipé de moteurs russes à oxygène liquide + kérosène, dont les deux étages seraient récupérés à l'aide de parachutes. L'objectif est d'effectuer une centaine de vols avec les mêmes étages, et d'atteindre ainsi des prix très bas. Plusieurs projets utilisent le principe du Pégase qui est opérationnel depuis quelques années : le lanceur est largué en haute altitude par un avion porteur. Les États-Unis péparent un avion spatial baptisé Venture Star, réutilisable 48 heures après sa récupération et destiné à une intense activité de transport de charges lourdes : l'amélioration du rendement des moteurs et l'allégement des structures (autorisant l'augmentation de la part d'ergols dans la masse au décollage) permettront de réaliser un lanceur monoétage. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats satellites - Structure et exploitation du satellite - Évolution Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats astronautique fusée moteur - Les moteurs d'avions et de fusées orbite satellites Les livres lanceurs lanceurs lanceurs lanceurs - décollage de la navette américaine Discovery,, page 2786, volume 5 - ensemble de lancement ELA 2 de Kourou, page 2789, volume 5 - Ariane, page 2789, volume 5 - le lanceur soviétique Energia, page 2789, volume 5 Les indications bibliographiques P. Bataille et P. Lutz, les Portes du ciel, M. A. Éditions, Paris, 1990. K. Gatland, Encyclopédie visuelle de l'exploration de l'espace, Bordas, Paris, 1981.