Les lanceurs spatiaux (Travaux Pratiques Encadrés)

« passage au point P (comme Périgée, point le plus proche de la Terre sur l'orbite) , les moteurs embarqués sur le satellite sont allumés sur un laps de temps très court , et le satellite passe alors en orbite « elliptique de transfert ».

Enfin lorsque le satellite passe au point A (comme Apogée ) , les moteurs s 'allument une deuxième fois sur un très court laps de temps, pour donner au satellite l'énerg ie nécessaire pour atteindre l'orbite géostationnaire .

LES BASES DE LANCEMENT Il existe à ce jour une douzaine de bases spatiales dans le monde.

L:unique base française se situe à Kourou (Guyane ), tandis que les Etats -Unis .

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~ ~ ·~ it; disposent de trois aires de lancement, dont la plus célèbre se trouve à Cap Canaveral , en Floride .

Plusieurs critères entrent en compte dans le choix de l'aire de lancement (ou pas de tir).

Il faut dans un premier temps choisir une zone peu habitée, afin de limiter l'impact sur les populations civiles en cas de perte en vol d 'un appareil.

De plus la région choisie doit présenter des caractéristiques météorologiques particulièrement favorables (un vent faible , une large visibilité à l'horizon, un « plafond » nuageux le plus haut possible) et une haute stabilité géologique (pour limiter les risque s sismiques ).

L a base de lancement doit être située relativement proche de l'équateur afin de bénéficier au mieux de l'accélération due à la rotation de la Terre- permettant ainsi des économies d 'énergie au lancement.

Pour des critères économiques également la base doit être d'un accès facile , et doit pouvoir s'adapter au plus grand nombre de missions ; c'est ce critère de « flexibilité » qui conduit à installer les bases dans des régions proches de l'équateur, puisque aucune direction (ou azimut) n 'y est privilégiée .

Des projets de pas de tir mobiles sont à l'étude dans le cadre d'une coopération entre Russes et Américains , notamment en ce qui concerne une base qui serait construite en pleine mer : le Sen Launch .

Mais le site de lancement qui répond actuellement le mieux à tous les critères précédents est la base française de Kourou , d'où sont lancées les fusées Ariane ..

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U N PROJET EUROPtEN D 'ENVER GURE Le projet européen Ariane est né en 1973 des cendres d'un précédent projet, Europa .

Forts de l'expérience acquise avec l'echec d'Europa ,les européens ont réussi avec Ariane à bâtir une industrie performante , qui occupe aujourd'hu i la position de numéro du marché mondial de la mise en orbite de satellite s commerciaux ou scientifiques.

Trois entités complémentaires travaillent sur le projet: le CNES ,I'ESA, ainsi qu'Arianespace .

Le CNES (Centre National d'Études Spatiales), agence spatiale française créée en 1962 , a pour mission de mener et d 'orienter toutes les recherches scientifiques nécessaires aux projets Ariane, tandis que I'ESA (Agence Spatiale Européenne ) a vu le jour en 1975 dans le but d'assurer la coopération des États européen s et la mise en commun des savoirs et techniques de l'exploration spatiale.

Enfin , la sociét é privée Arianespace se charge du suivi de la production des lanceurs- confiée à l'entreprise européenne EADS -ains i que de leur commercialisation.

L A FUStE ARIANE 5 : ARCHITECTURE ET FONCTI ONNEME NT Cinq modèles de fusée Ariane ont été mis au point à ce jour.

Dernière née de la série , Ariane Sa début é une brillante carrière de lanceur commercial fin.

Le lanceur a même reçu la préférence de la NASA (l'agence spatiale américaine) pour le transport vers Mars de la mission de retour d'échantillons martiens vers 2011 ! Ariane 5 dispose d'un réservoir externe (le propulseur principal) de deux étages, ainsi que de deux propul seurs à poudre auxilliaires , pour emporter jusqu'à 7 tonnes de charge utile (ce qui correspond à deux gros satellites ).

Les deux Étages d'Accélération à Poudre (EAP) qui se trouvent dans les propulseurs d'appoint offrent 90% de la puissance nécéssaire au moment du décollage .

La poussée des EAP est produite par des moteurs à propergol solide.

Après largua ge des EAP,Ie moteur Vulcain de l'Étage Principal Cryotechnique (EPC) prend le relais.

Le moteur Vulcain est alimenté par réaction entre l'oxygène liquide (le comburant ) et l'hydro gène liquide (le carburant ), qui sont stockés à des températures extêmement basses dans d'énormes réservoirs .

Une fois ces deux ergols consommés , I'EPC s e désoli­ darise de la structure .

Les satellites , protégés de la chaleur par la coiffe sont désormais propulsés par le moteur Aestus qui amène les deux satellites jusqu 'à leur orbite finale , d 'où sera larguée la coiffe et les derniers équipements du lanceur.

As SE M B LAGE D E LA FUStE Les pièces détachées de la fusée Ariane arrivent de toute l'Europe aux Mureaux , près de Paris .

Les pièces y sont assemblée s étage par étage .

Les étages ainsi montés sont alors convoyés par voie maritime vers la Guyane.

Une fois les étages sur la base de Kourou , la fusée prend forme dans le hall d'a ss emblage .

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D tCOLL AGE! A quelques centaines de mètres du hall d'assemblage se trouve le pas de tir proprement dit (l'endroit exact d'où est lancé la fusée) .

Pour le décollage , le lanceur est piloté à distance, de la salle de contrôle appelée salle Jupiter .

Toutes les données techniques émises par les capteurs installés sur la fusée sont ~------------ ~ transmises aux calculateurs de la salle Jupiter , où elles sont analysées et interprétées .

Dans la salle de contrôle , trois écrans géants retransmettent des données sur la trajectoire du lanceur, sur les différentes phases du lancement (largage des boosters , puis des étages inférieurs , etc.) et sur le suivi des stations -relais (c'est-à-dire les bases qui se chargent de suivre le satellite au cours de sa v ie).

De nombreux moniteurs retransmettent également des données relatives à la température , la pres sion, l'humidité de l'air, et tous les paramètres susceptibles de changer les conditions de vol de la fusée.

L'AVENIR DU PROJET EUROPtEN Outre la concurrence américaine, Ariane subit désormais l'arrivée sur le marché des lanceurs chinois , et bientôt indiens .

Selon la spationaute française Claudie Haigneré , actuelle ministre de le Recherche , la survie de l 'industrie spat iale europ éenne ne passe que par la coopération , notamment avec la Russie .

Un accord signé en novembre 2003 vise ainsi à mettre en commun les savoirs technologiques russes et européens, et permettra bientôt des lancements depuis la bas e française de Kourou de fusées Soyouz, complémentaires de la gamme Ariane .

Un premier signe fort de la volont é de coopération entre Européens et Russes avait déjà été émis en 1996 avec la création de la soci été Starsem , qui permet aux deux partenaire d 'exploiter et de commerciali ser les Soyouz .

LES NAVEnES SPATIALES Autre type de lanceurs , les navettes sont utilisées pour les missions qui requièrent une présence humaine comme l'assemblage d 'éléments sur une station orbitale ou la réalisation d'une série d 'expériences scientifiques .

Seules trois puissances disposent aujourd 'hui des technologies nécessaires pour envoyer des homme s et des femmes dans l'espace : l'ex-URSS et les Etats -Unis depui s les années 1961- 1962 , et la Chine depuis le 15 octobre 2003, grâce à la fusée Shenzhou 5 .

De 1961 à 1981 , le seul véhicule orbital est la capsule.

En 1981 les Américains sont les premiers à utiliser les navettes ; ils seront suivis par les Russes à partir de 1988 (les navettes Russes sont propulsées par les fusées Soyouz, comme c'est le cas pour tous les vols habités depuis 1961 ).

Les Européens Les navettes se composent principalement de quatre éléments : un réservoir externe , deux propulseurs auxil iaires, et un orbiteur (qui accueille les spationautes) Les orbiteurs américains et russes sont de formes semblables, proches de celle d 'un avion de voilure triangulaire (ou voilure delta ).

TRAJECTOIR E D'UNE NAVETTE Au décollage , la structure globale pèse près de 2000 tonnes .

Tous les moteurs participent à l'extraction de l'attraction terrestre (85% de la puissance est fournie par les propulseurs à poudre , et 15% par les moteurs de l'orbiteur) Tous les éléments participent donc au décollage, tandis que sur les navettes russes l'orbiteur ne dispose pas de propulseur .

2 minutes et 10 secondes après le décollage , les boosters sont largués .

Six minut e s et 50 secondes plus tard , le réservoir externe est largué à son tour.

Les deux moteurs secondaire s de l'orbiteur sont alors sollicités pour atteindre l'orbite basse (entre 250 et 300 km d 'altitude) , fournissant pour cela une forte impulsion .

Une fois en orbite, la mission peut durer plusieurs jours.

Pour revenir sur Terre, la navette freine grâce à ses moteur s : l'orbiteur « retomb e », c'est la désatellisation .

L:engin rentre dans l'atmosphère , et se pose sur la surface terrestre après un vol plané .

UN AVENIIINCEITAIN POUR LES NAVETTES AMtR ICA INES Le 28 janvier 1986 ,la navette Chall en ger explose 72 secondes après le décolla ge, tuant sept astronautes .

Les missions ont pourtant repris en septembr e 1988 ; mais le 1" février 2003, la n avette Columbia se consume lors de sa rentrée dans l'atmo sphère , emportan t une fois encore la vie de ses sept occupants (dont deux femmes , et le premie r homme israélien dans l'espace).

Sur les 5 orbiteurs originaux construits depuis 1981 (Columbia, Challenge r, Discovery, Atlantis et Endeavou r) deux ont été perdus en vol.

Sans abandonner complètement les vols de navettes , la NASA envi sagerait à moyen terme le remplacement d 'une technolog ie « vieille » de trente ans et coûteuse ( 3 milliards de dollars par an en entreti en et maintenance ).

La navette d evrait ainsi terminer son service en 2010.

l'AVENIR DES LANCEURS DE LA CRISE AU RENOUV EAU L:explosion de la «bulle internet » en 2000 a entraîné le secteur de l'informat ique et des télécommuni­ cations dans la crise , fragilisant du même cou p l'industrie des lanceurs spatiaux .

Cependant les déclarations du mois de janvier 2004 du président américain George Walker Bush annoncen t clairement une volonté de relancer la conquête de l'espace .

En effet les p rojets de l'administration américain e visent à installer des modules habitables sur la Lune , et d'envoyer le premier homme (ou la première femme !) sur la p lanète Mars .

De telles ambitions ne sont envisa­ geables q u'à la condition de disposer de lanceu rs capables d 'arracher de l'attraction terrestre des charges utiles de près de 50 tonnes.

Les ingénieurs de la NASA imaginent pour ces missions adapter les lanceurs Saturn V utilisés pour envo yer les navettes américaines en orbite.

L:avion spatial orbital , sorte de minina vette placée au sommet d'une fusé e pourrait remplacer la navette .

C e type de lanceur conçu initialement pour approvisionner la station spatiale internationale pourrait égalemen t servir aux missions lunaires .

Techniquement , on peut donc d'ores et déjà envisager d 'envoyer un équipage humain vers la planète rouge .... »