PROGRAMME SMOS

SMOS : une cartographie inédite
SMOS devrait amener sa pierre à l'édifice de la compréhension du changement climatique. Le satellite européen de mesure de l'humidité des sols et de la salinité des océans prendra son ticket pour l'espace le 2 novembre prochain à bord d'une fusée russe Rockot.

Son grain de sel dans le changement climatique


Avec ses 69 capteurs et ses 8 m d'envergure, le satellite SMOS devrait fournir des informations inédites pour aider les scientifiques à mieux comprendre le phénomène du changement climatique dans le temps et à mieux en mesurer l'ampleur.

SMOS va observer, pour la 1ere fois, 2 variables clé du changement climatique qui sont : l'humidité des sols et la salinité des océans. L'humidité des sols car elle permet de mieux prévoir la météo en révélant les échanges d'energie sol-atmosphère et la salinité des océans car le phénomène dit de « tapis roulant » affecte profondément le climat.

Les données de SMOS seront exploitées par le monde scientifique et les professionnels de la météo. Les pêcheurs et les navigateurs, toujours à la recherche des meilleurs courants, seront aussi des utilisateurs potentiels des données SMOS ainsi que le monde agricole très demandeur de prévisions météo fiables.  Enfin , les pays confrontés aux problèmes de gestion de l'eau et des cultures pourront aussi disposer des informations SMOS.

Le principal instigateur de la mission SMOS est le CESBIO*, une unité mixte de recherche qui dépend du CNES, de l'Université Paul Sabatier de Toulouse, du CNRS et de l'IRD. Le CNES est l'un des principaux partenaires de l'ESA dans ce programme ambitieux.

PROGRAMME PROBA

Proba-2 (Project for On-Board Autonomy) est le deuxième satellite de l’Agence spatiale européenne à faible coût destiné à la mise au point de nouvelles technologies spatiales. Il a été lancé le 2 novembre 2009 (1 h 50 UTC) du Cosmodrome de Plesetsk par une fusée russe Rokot, avec le satellite européen SMOS1,2,3. Le satellite, d’une masse de 130 kg, doit être placé sur une orbite héliosynchrone à une altitude de 700 km. Il a été entièrement conçu en Belgique.
Proba-2 doit tester plusieurs nouveaux dispositifs :
une nouvelle batterie lithium-ion,
un système de gestion de la puissance électrique et de traitement des données amélioré,
structure en aluminium et fibre de carbone allégée,
un système de contrôle d'attitude combinant des roues à réaction, GPS et capteurs d’étoiles,
un propulseur à ions pour les corrections d'orbite,
un réflecteur laser permettant de disposer d'une position plus précise du satellite.
Proba-2 emporte par ailleurs une charge scientifique constituée de deux instruments destinés à observer le Soleil : un télescope spatial fonctionnant dans l’ultraviolet lointain et utilisant un nouveau type de capteur (SWAP) ainsi qu’un radiomètre Lyman-Alpha (LYRA) qui doit permettre d’étudier le rayonnement solaire. Deux autres instruments doivent permettre d’étudier l’incidence du plasma créé par le vent solaire sur la magnétosphère terrestre.

AGENCE SPATIALE EUROPEENNE

Agence spatiale européenne

L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le 31 mai 1975. Elle est chargée de la coordination des projets spatiaux de 19 pays européens.

Les activités de l'agence couvrent l'ensemble du domaine spatial. La stratégie est définie par un conseil (un pays, un représentant). Le budget en 2011 est de 3,994 Md€ (Union européenne 20 %, contribution proportionnelle au PIB de chaque pays, participations aux programmes facultatifs 75%).
Les principaux pays membres ont par ailleurs des programmes spatiaux purement nationaux, et le montant des travaux confiés aux entreprises et laboratoires de chaque pays est proportionnel à sa participation (principe du retour géographique).
L'agence a son siège à Paris, emploie environ 1 900 personnes, et dispose de plusieurs établissements spécialisés, dont l'ESTEC aux Pays-Bas (conception et test des engins spatiaux), l'ESOC en Allemagne (suivi et contrôle des missions en cours) et l'ESTRACK (réseau mondial d'antennes paraboliques, pour assurer la liaison avec les engins spatiaux).
L'ESA utilise aussi les installations du Centre de lancement de Kourou, établissement du CNES agence spatiale française pour le lancement de ses fusées.

L’ESA compte 19 États membres (depuis début 2011) qui mettent en commun leurs ressources pour développer les lanceurs, les véhicules spatiaux et les installations sol dont l’Europe a besoin pour être autonome dans le domaine spatial.

L’agence a pour mission de développer la coopération entre les États européens dans le domaine spatial. Elle élabore et met en œuvre une politique spatiale européenne à long terme ainsi que des activités et des programmes. Elle coordonne le programme spatial européen et les programmes nationaux, en intégrant progressivement ces derniers.

Les activités de l'agence couvrent l'ensemble du domaine spatial :
les sciences et l'exploration robotique avec :
l'astrophysique (Herschel, Planck,...)
l'exploration du système solaire (Rosetta, Mars Express, Venus Express,...)
l'étude du Soleil (SOHO) et la physique fondamentale (Lisa Pathfinder)
l'étude et l'observation de la Terre avec des satellites spécialisés (Envisat, GOCE, MSG, Sentinelle,...)
les lanceurs Ariane 5 et Vega
les vols habités, à travers la participation à la Station spatiale internationale
la navigation par satellite avec le programme Galileo
les télécommunications spatiales et applications intégrées, pour lesquelles l'agence finance la mise au point de nouveaux concepts (Artemis, HYLAS)
la recherche dans le domaine des technologiques spatiales (SMART-1, PROBA-1 et PROBA-2).
L'ESA participe également à des programmes spatiaux initiés par d'autres agences spatiales. La participation de la France à l'ESA est assurée par le Centre national d'études spatiales (CNES).

AGENCE SPATIALE EUROPEENNE

L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le 31 mai 1975. Elle est chargée de la coordination des projets spatiaux de 19 pays européens.
Les activités de l'agence couvrent l'ensemble du domaine spatial. La stratégie est définie par un conseil (un pays, un représentant). Le budget en 2011 est de 3,994 Md€ (Union européenne 20 %, contribution proportionnelle au PIB de chaque pays, participations aux programmes facultatifs 75%).
Les principaux pays membres ont par ailleurs des programmes spatiaux purement nationaux, et le montant des travaux confiés aux entreprises et laboratoires de chaque pays est proportionnel à sa participation (principe du retour géographique).
L'agence a son siège à Paris, emploie environ 1 900 personnes, et dispose de plusieurs établissements spécialisés, dont l'ESTEC aux Pays-Bas (conception et test des engins spatiaux), l'ESOC en Allemagne (suivi et contrôle des missions en cours) et l'ESTRACK (réseau mondial d'antennes paraboliques, pour assurer la liaison avec les engins spatiaux).
L'ESA utilise aussi les installations du Centre de lancement de Kourou, établissement du CNES agence spatiale française pour le lancement de ses fusées.

Missions, activités

L’ESA compte 19 États membres (depuis début 2011) qui mettent en commun leurs ressources pour développer les lanceurs, les véhicules spatiaux et les installations sol dont l’Europe a besoin pour être autonome dans le domaine spatial.
L’agence a pour mission de développer la coopération entre les États européens dans le domaine spatial. Elle élabore et met en œuvre une politique spatiale européenne à long terme ainsi que des activités et des programmes. Elle coordonne le programme spatial européen et les programmes nationaux, en intégrant progressivement ces derniers.
Les activités de l'agence couvrent l'ensemble du domaine spatial :
les sciences et l'exploration robotique avec :
l'astrophysique (Herschel, Planck,...)
l'exploration du système solaire (Rosetta, Mars Express, Venus Express,...)
l'étude du Soleil (SOHO) et la physique fondamentale (Lisa Pathfinder)
l'étude et l'observation de la Terre avec des satellites spécialisés (Envisat, GOCE, MSG, Sentinelle,...)
les lanceurs Ariane 5 et Vega
les vols habités, à travers la participation à la Station spatiale internationale
la navigation par satellite avec le programme Galileo
les télécommunications spatiales et applications intégrées, pour lesquelles l'agence finance la mise au point de nouveaux concepts (Artemis, HYLAS)
la recherche dans le domaine des technologiques spatiales (SMART-1, PROBA-1 et PROBA-2).
L'ESA participe également à des programmes spatiaux initiés par d'autres agences spatiales. La participation de la France à l'ESA est assurée par le Centre national d'études spatiales (CNES).

LANCEMENT DU PROGRAMME

Le lancement du programme

Malgré l'échec de la fusée Europa II en novembre 1971 et l'abandon des études d'une version plus puissante, l'Europa III, le gouvernement français de l'époque propose la création d'un lanceur dans le prolongement de l'expérience réussie de la fusée française Diamant, le L3S (Lanceur de 3e génération de substitution). Le lancement du projet ne put avoir lieu fin 1973 qu'après de délicates négociations entre les gouvernements de la France, de l'Allemagne et du Royaume-Uni : les Britanniques préféraient financer leur satellite maritime MAROTS, les Allemands leur module Spacelab emporté par la navette spatiale.
Les États-Unis tentèrent de détourner les pays européens de leur intention de développer leur propre lanceur mais les restrictions imposées en échange de l'utilisation de leurs lanceurs, en particulier pour le lancement du satellite SymphonieN 1 apportèrent des arguments à l'appui de la position du gouvernement français qui souhaitait que l'Europe devienne autonome pour le lancement de ses satellites.
Le 31 juillet 1973 à Bruxelles, les pays européens parvinrent à un accord qui permettait de financer simultanément les projets préconisés par les principaux participants dont le projet Ariane.
Pour parvenir à un accord, les responsables français acceptent de prendre en charge 60 % du budget et s'engagent à payer tout dépassement de plus de 120 % du programme. En contrepartie, les établissements responsables du développement sont français : l'agence spatiale du CNES est maîtresse d'œuvre et l'Aérospatiale est l'architecte industriel. Le choix d'un responsable unique doit permettre d'éviter les errements du projet Europa. Le programme Ariane coûtera 2,063 milliards de francs. Pour baptiser le lanceur, le CNES lance un appel à idées. Parmi les propositions retenues : Phénix, Véga, la Lyre, le Cygne. Le directeur général du CNES Michel Bignier propose sa liste au ministre Jean Charbonnel, qui décide finalement de nommer le lanceur Ariane (du nom de l’héroïne mythologique grecque Ariane)
Article principal : Ariane I.

La première fusée Ariane, Ariane I, comporte trois étages, mesure 47 mètres de haut, pèse 210 tonnes et, grâce à sa poussée de 240 tonnes, peut placer en orbite géostationnaire des satellites de 1 700 kg. Pour rester dans une enveloppe budgétaire acceptable, les caractéristiques du lanceur sont en retrait par rapport au projet Europa III. Pour cette fusée, il était envisagé de développer un deuxième étage cryogénique qui est remplacé sur Ariane 1 par un étage utilisant des ergols plus conventionnels. Le type de moteur-fusée, un Viking, propulse à la fois le premier étage (4 moteurs) et le second étage (1 moteur). Le troisième étage a, par contre, recours à un moteur HM-7 qui brûle un mélange oxygène/hydrogène très performant. La base de lancement de Kourou, déjà utilisée pour le dernier tir de la fusée Europa, est retenue comme centre de lancement de la nouvelle fusée ; on y aménage l'ensemble ELA-1, premier complexe de lancement dédié à la nouvelle fusée.
Le développement du lanceur ne rencontre aucun problème et se réalise dans les délais. Le 24 décembre 1979, après plusieurs tentatives avortées, Ariane 1 effectue un vol parfait à la surprise de tous les participants traumatisés par l'expérience du lanceur Europa. Mais le deuxième vol, le 23 mai 1980, est un échec : une instabilité dans la chambre de combustion d'un des 4 moteurs Viking du premier étage entraîne la destruction du lanceur après 104 secondes de vol. Après avoir modifié les caractéristiques des injecteurs, les vols reprennent un an plus tard. Le 5e vol est de nouveau un échec : cette fois c'est la turbopompe du moteur du troisième étage qui est en cause. Les modifications et les tests durent près de 9 mois. Les 6 derniers vols du lanceur Ariane 1, qui ont lieu entre 1983 et 1986, se déroulent normalement.

Articles principaux : Ariane 2 et Ariane 3.

Pour que le lanceur Ariane reste concurrentiel, il fallait qu'il puisse à chaque vol placer deux satellites en orbite de transfert géostationnaire. Or à la fin des années 1970, les principaux concurrents d'Ariane, les lanceurs américaines Delta et Atlas, accroissent fortement leur capacité, permettant ainsi aux opérateurs de satellites géostationnaires de commander des engins plus lourds. Les responsables du programme Ariane décident donc le développement d'une version améliorée d'Ariane, capable de mettre en orbite de transfert géostationnaire 2,4 tonnes soit 600 kg de plus.
Les modifications sont peu coûteuses (environ 144 millions d'euros), car le lanceur dispose d'une certaine réserve de puissance : la pression dans la chambre de combustion de tous les moteurs est légèrement augmentée. Le surplus de poussée obtenu permet l'allongement du troisième étage de 1,2 mètre et l'emport de 2 tonnes d'ergols de plus. Deux propulseurs d'appoint à poudre de 9,7 tonnes, fournissant chacun pendant une durée de 29 secondes une poussée supplémentaire de 66 tonnes, sont accolés à la version Ariane 3 (la version Ariane 2 en est dépourvue). Un des deux ergols du premier étage, l'UDMH, est remplacé par l'UH 25, plus énergétique. Le résultat final dépassera les prévisions avec une charge utile de 2,2 tonnes pour la version Ariane 2 et de 2,7 tonnes pour Ariane 3.
Ariane 3 effectue son premier vol le 4 août 1984 10. Ariane 3 volera 10 fois jusqu'en 1988 avec un échec en 1985. Elle emmènera 2 satellites géostationnaires à chaque fois. La fusée Ariane 2, moins puissante, est moins utilisée : son premier vol a lieu le 31 mai 1986 et est un échec. Il y aura quatre autres vols entre 1987 et 1989.

Article principal : Ariane 4.

L'agence spatiale européenne décide en octobre 1981, sur proposition de la France, de développer une version plus puissante permettant de placer 4,17 tonnes en orbite géostationnaire : l'objectif est de mettre en service cette nouvelle version en 1986 de manière à pouvoir répondre aux besoins de la nouvelle génération de satellites de télécommunications. L'Ariane 4 comporte un premier étage allongé qui lui permet d'emporter 226 tonnes d'ergols. Les moteurs Viking voient une nouvelle fois leur puissance augmenter légèrement. Des propulseurs d'appoint liquide peuvent être associés au premier étage : ces propulseurs utilisent un moteur Viking consommant les mêmes carburants que les premier et deuxième étage. Le lanceur est commercialisé dans 6 configurations différentes qui se différencient par le nombre de propulseurs d'appoint (0 ou 2 ou 4) et le type de propulseur (à poudre ou liquide). Selon la version Ariane 4 peut placer de 2 à 4,3 tonnes en orbite de transfert géostationnaire.
Les installations de lancement à Kourou sont agrandies : en effet, d'une part le premier complexe de lancement ne permet d'effectuer que 6 tirs par an, alors qu'il est prévu dans le futur une moyenne de 10 tirs par an ; d'autre part les propulseurs d'appoint liquide ne peuvent être montés dans les installations existantes. L'ESA autorise en août 1981 l'édification d'un deuxième complexe de lancement, ELA 2, pour un coût de 153 millions d'euros. Avec ELA 2 le déroulement du montage de la fusée et son lancement sont profondément modifiés pour limiter les conséquences d'une explosion au décollage et surtout réduire le délai entre deux tirs : un bâtiment d'assemblage est construit à près d'1 km de l'aire de lancement et la fusée est amenée sur le lieu de décollage posée sur une table de lancement qui se déplace sur des rails. Grâce à ces nouvelles installations, le délai entre deux tirs peut être réduit théoriquement de 28 à 18 jours.
Le premier lancement de Ariane 4 a lieu le 15 juin 198811. Ariane 4 est tiré 116 fois entre 1988 et 2003 et ne connait que 3 échecs. Le lanceur qui enlève en moyenne une charge utile 3 585 kg a lancé 186 satellites.

Deuxième étage EPS de la fusée Ariane 5
Article principal : Ariane 5.
La décision de construire le lanceur Ariane 5 est prise le 31 janvier 1985. À l'époque, Ariane 4 n'a pas encore volé et le lanceur est loin d'avoir acquis sa position dominante sur le marché des satellites commerciaux. Alors que Ariane 1 avait été conçue pour le lancement des satellites géostationnaires, Ariane 5 doit selon les plans initiaux lancer des charges lourdes en orbite basse, en particulier la future navette spatiale européenne Hermès qui sera abandonnée par la suite. Cette orientation initiale se retrouve en partie dans l'architecture du lanceur. Mais l'analyse des tendances du marché effectuées peu après montrèrent que le poids moyen des satellites de télécommunications géostationnaires allait dépasser les 2 tonnes vers 1995 excédant les capacités de lancement double d'Ariane 4. Il fut donc décidé qu'à cette date le lanceur Ariane 5 prendrait le relais d'Ariane 4. L'investissement est initialement chiffré à 4,1 milliards d'ECU (la même somme en euros). Les principaux pays contributeurs sont la France (46,2 %), l'Allemagne (22 %), l'Italie (15 %) et la Belgique (6 %). L'Espagne, les Pays-Bas, la Suède et la Suisse prennent une participation comprise entre 1 et 2 %. L'investissement réel calculé en 2009 s'élève à 8 milliards €12.
Sur le plan technique, le lanceur Ariane 5 n'a rien en commun avec ses prédécesseurs. La poussée de 1 200 tonnes au lancement est obtenue à hauteur de 90 % par deux gros propulseurs d'appoint à poudre (EAP). Le premier étage proprement dit (EPC) est propulsé par un nouveau moteur-fusée, le Vulcain consommant un mélange hydrogène/oxygène très performant mais qui ne fournit initialement que 10 % de la poussée. Cet ensemble est surmonté, au choix, d'un étage utilisant des propergols hypergoliques réallumables (EPS) ou d'un étage cryogénique plus puissant mais non réallumable (ESC). Le corps central du lanceur a un diamètre important de 5,4 mètres qui permet d'adapter facilement à son sommet des charges utiles volumineuses. Plusieurs jeux de coiffes sont disponibles en fonction de l'encombrement et du nombre des satellites.
Pour lancer Ariane 5, des installations particulièrement importantes sont édifiées à Kourou. Les installations existantes, ELA-1 et ELA-2, ne sont en effet pas adaptées au nouveau lanceur plus trapu et de composition radicalement différente. La rationalisation d'une campagne de tir est poussée plus loin. Plusieurs bâtiments permettant l'assemblage des propulseurs d'appoint, du lanceur et de sa charge utile sont édifiés : ils sont tous reliés entre eux par une double voie ferrée sur laquelle la fusée et ses composants circulent. Un bâtiment permettant de préparer plusieurs satellites en parallèle est également construit. Enfin une nouvelle aire de lancement est édifiée. Le complexe baptisé ELA-3 remplace les installations existantes qui doivent être désaffectées après le tir de la dernière fusée Ariane 4. Par ailleurs une usine est construite près de la zone de lancement pour couler les blocs de poudre des propulseurs d'appoint (EAP) qui sont ensuite assemblés dans un bâtiment dédié.
Les échecs du lanceur Ariane 5[modifier]
Le premier lancement prévu en 1995 n'a lieu qu'en juin 1996. Le vol V-88 est un échec dû à une erreur du logiciel en charge du pilotage du lanceur. Le deuxième vol est un demi-succès : l'orbite visée n'est pas atteinte car le premier étage EPC s'est arrêté avant d'avoir épuisé ses ergols. Pour pouvoir répondre aux besoins en attendant la fiabilisation du lanceur, la société Arianespace doit passer commande de lanceurs Ariane 4 supplémentaires. Le problème se reproduira au 11e lancement.
Le premier lancement de la version ECA en 2002 est également un échec. Il faudra attendre 2005 pour que cette version vole à nouveau. Depuis le lanceur a effectué 40 lancements sans connaitre de défaillance (situation en décembre 2010).

ARIANE

IL ETAIT UNE FOIS

Dans les années 1960, devant les risques politiques en Algérie, il faut pouvoir remplacer le site de lancement d'Hammaguir au Sahara par un autre site, c'est à ce moment que le CNES pense à la Guyane. En effet la Guyane a un emplacement privilégié près de l'Équateur , idéal pour le lancement de fusées. (on bénéficie de l'effet de fronde dû à la rotation de la Terre : 500m/s gratuit en supplément!).
Le centre est prêt à la fin des années 1960, et on peut y effectuer un tir de fusée Diamant avec succès.
C'est très logiquement que ce site va être attribué à la nouvelle fusée européenne.

La première Ariane (L01) fut lancée avec succès la veille de Noël 1979.
Ce fut l'aboutissement et le commencement d'une longue aventure.
Aboutissement car cela effaçait les cicatrices de la fusée Europa qui avait été mal conçue, ou plutôt conçue politiquement et non techniquement.
En effet Europa fusée européenne des années 1960 était un "joint venture" on appellerait cela comme ça maintenant, de plusieurs pays européens qui voulaient chacun une part du gâteau indépendamment de ses propres possibilités techniques. La coordination était mauvaise entre le 1er étage anglais, le 2ème français et le 3ème allemand.
Ce fut bien sûr un échec cuisant dans le désert australien. Il fallait tout reprendre à zéro.

La France ayant des succès avec sa fusée Diamant proposa de créer une nouvelle structure et d'en être le chef de file.

Ainsi naquit l'ESA (Agence Spatiale Européenne) vers les années 1973, dont les principales participations financières sont : France 60%; Allemagne 20%; Belgique 5%. C'est le CNES (Centre National d'Études Spatiales) qui est maître d'œuvre et qui doit s'occuper des opérations de lancement.

C'est notamment l'Aérospatiale (ancêtre de EADS) des Mureaux qui déjà est responsable des étages 1 et et de la coiffe, la SEPR (Vernon) se charge des moteurs et Matra des équipements, MBB et Dornier en Allemagne s'occupe du 2ème étage.
Les moteurs des étages 1 et 2 sont conventionnels, mais par contre le 3ème étage est d'un type nouveau pour les européens : à base d'Hydrogène et d'Oxygène liquides (on dit moteurs cryogéniques, les deux produits devant être stockés à très basse température), seuls les américains possèdent cette technologie qui permet des poussées énormes.
Les premiers lanceurs sont expédiés des Mureaux vers Cayenne par bateau au cours de 1978, le montage sur place peut commencer en 1979, on prépare la campagne de lancement. Le premier lancement  est prévu pour Juillet, mais un lancement n'est pas un long fleuve tranquille, problèmes, explosions, etc..

Tir reporté au 15 Décembre 1979
Tout le monde croise les doigts, on pense encore à feu la fusée Europa et ses déboires, mais le compte à rebours se passe bien, 4,3,2,unité, allumage. Il y a bien allumage, les moteurs grondent, on retient son souffle, mais la fusée ….ne décolle pas!
Une erreur d'un capteur de pression a fait couper la séquence d'allumage au bout de 8 secondes.
Vidange des réservoirs et il faut organiser une nouvelle tentative.
Bref le temps passe, on aurait besoin d'un coup de pouce du Père Noël!

Elle est prévue la veille de Noël. On n'a plus beaucoup de choix, il faut réussir ce lancement, car ….il n'y a plus de H et O liquides en Guyane pour un autre essai!

Tout ceci aboutit à cette attente interminable du 24 décembre 1979.
L'équipe de lancement est à bout de nerfs, puis le cadeau du Père Noël arrive enfin, vers 18H la fusée Ariane première du nom s'élève dans le ciel, sans un seul problème, les 3 étages fonctionnent parfaitement, le satellite est mis sur orbite 15 minutes après le décollage.

C'est l'apothéose, l'Europe vit une nouvelle ère : l'ère spatiale commence pour elle, merci Ariane!

Ce premier succès a ouvert la voie à bien d'autres et a donné naissance à une famille de fusées (les spécialistes disent des lanceurs) de plus en plus puissante qui aboutit maintenant à l'Ariane 5.
La famille a évolué et la fusée a augmentée de taille et de puissance permettant maintenant de mettre des satellites de 10t sur orbite et surtout de pouvoir mettre des doubles satellites en orbite aussi, un gros plus par rapport à la concurrence.







Voici le modèle Ariane 5 Générique, hauteur totale : 52m, 745t au décollage pour une charge utile standard de 6t.


ARIANE 5 EN CHIFFRES  (EADS ST = EADS Space Transportation)
Coiffe (Oerlikon Contraves)
Hauteur : 12,7 to 17 m –
Masse : de 2.027 à 2.800 kg
Diamètre utile : 4,9 m
Séparation : à environ 200 s et 110 km pour les
missions GTO (Geostationary Transfer Orbit)
SPELTRA (Structure porteuse externe pour lancements multiples Ariane) (EADS-ST)
Hauteur : de 5,5 à 7 m
Adaptateur : + 1.340 m
Masse : de 704 à 820 kg
Case à équipements (EADS-ST)
Hauteur : 1,56 m
Diamètre : 5,4 m
Masse : 1,5 tonne

ESC-A (Étage Supérieur Cryotechnique type A; deuxième étage quoi!) (EADS-ST)
Hauteur : 7.446 m
Diamètre : 5.458 m
Masse sèche : 3,3 tonnes tbc
Propergols : 12 tonnes de LOX;
2,6 tonnes de LH2
Moteur (SNECMA): HM-7B
Poussée : 65 kN
Durée de combustion : 970 s
EAP (Étage d'Accélération à Poudre) (EADS-ST)
Hauteur : 31, 9 m
Diamètre : 3 m
Masse sèche : 38,4 tonnes chacun
Propergols : 240 tonnes chacun
(perchlorate d’ammonium + polybutadiène + aluminium)
Structure : Acier, trois segments
Moteur (EUROPROPULSION): MPS avec tuyère flexible
Poussée au décollage : 6800 kN (chacun)
Durée de combustion : 141 s
Altitude séparation : entre 55 & 70 km
EPC (Étage Principal Cryogénique) (EADS-ST)
Hauteur : 30,5 m
Diamètre : 5.458 m
Masse sèche: 14 tonnes
Propulseur : 148,77 tonnes de LOX;
24,67 tonnes LH2
Structure RIE (Réservoir Isolé Équipé) (Cryospace): Aluminium 2219
Moteur (SNECMA): Vulcain Mk2
Poussée : 1350 kN
Durée combustion : environ 530 s
Description générale :
- Hauteur totale : de 45 à 55,9 m
- Diamètre maximal : 12,2 m
- Masse au décollage : 710 tonnes
- Poussée au décollage : 10.600 kN





Étage principal cryotechnique
L’Étage Principal Cryotechnique (EPC) ou étage central développé par EADS SPACE Transportation, est essentiellement constitué d’un grand réservoir en alliage d’aluminium, d’un bâti-moteur transmettant la poussée du moteur cryogénique à l’étage et d’une jupe avant, assurant la liaison avec le composite supérieur et transmettant la poussée des deux étages d’accélération à poudre.
Le réservoir est formé de deux compartiments contenant 174 tonnes d’ergols cryotechniques à très basse température. Le moteur cryotechnique, dénommé Vulcain 2, peut être dirigé suivant deux axes pour le contrôle du vol via le dispositif de commande du moteur.
Il fournit une poussée d’environ 135 tonnes.
L’étage central opère en continu pendant 530 secondes, procurant la plus grande partie de l’énergie cinétique requise pour le placement d’une charge utile en orbite. Lorsqu’il s’éteint, le lanceur se trouve à une altitude de 130 à 420 kilomètres, en fonction de la mission. Cet étage n’est pas satellisé.
Accélérateurs à poudre
Les Étages d’Accélération à Poudre (EAP), également développés par EADS SPACE Transportation en France , sont les plus gros propulseurs à poudre réalisés à ce jour en Europe, avec chacun 240 tonnes de propergol solide. Le propulseur est constitué d’une enveloppe de 7 viroles en acier et d’une tuyère à butée flexible avec possibilité d’orientation de son axe de 6° au moyen d’un groupe d’activation de tuyère. Les
propergols sont répartis en trois segments.
Chaque moteur délivre une poussée variable dans le temps d’environ 540 tonnes au décollage et d’une valeur maximale de 600 tonnes. La poussée délivrée par chaque EAP est équivalente à celle du lanceur Ariane 4 au décollage.
Les deux EAP sont allumés quelques secondes après l’allumage de l’étage principal cryotechnique, c’est-à-dire après vérification du bon fonctionnement de celui-ci.
Avec une poussée combinée de 1200 tonnes, les deux EAP assurent approximativement 90 % de la poussée au décollage et y contribuent pendant environ 140 secondes. Ils sont alors séparés de l’EPC par découpe pyrotechnique à une altitude variant de 55 à 70 km, en fonction du type de mission. Après avoir décrit une trajectoire dont le point culminant
se situe entre 80 et 140 km, ils retombent en mer sous parachutes à quelque 150 km de la base de lancement. Régulièrement, ils sont récupérés pour expertise.
Étage supérieur cryotechnique
Le tout nouvel étage supérieur cryotechnique, ESC-A, développé par EADS SPACE Transportation à Brème, permet d’assurer l’injection de la charge utile sur l’orbite visée sa séparation et son orientation. Emportant 14,4 tonnes d’ergols cryotechniques (hydrogène et oxygène liquides), cet étage fonctionne pendant environ 1000 secondes pour une mission GTO. Il reprend de nombreux éléments du troisième étage d’Ariane 4, le H-10 dont le moteur HM-7B qui délivre une poussée dans le vide de 65 tonnes. Il est également doté d’un réservoir d’hydrogène de conception complètement nouvelle et repose sur une nouvelle jupe inter-étages en fibre de carbone de 5,4 m de diamètre, réalisée par EADS Casa Espacio.
La tuyère du moteur HM-7B est activée sur deux axes pour le pilotage. Le système L’étage ESC-A utilise un système de contrôle d’attitude à gaz froid, permettant le contrôle en roulis pendant la phase propulsée ainsi que le contrôle d’attitude du composite supérieur lors du largage de la charge utile.
Case à équipements
La case à équipements, réalisée par EADS SPACE Transportation est constituée d’une structure cylindrique allégée en fibres de carbone et d'un cône supportant l’étage supérieur et l’adaptateur de charge utile. Elle abrite la plupart des équipements utilisés pour le contrôle de vol et la télémesure. Elle est également dotée de systèmes inertiels plus performants, construits autour d’un seul gyromètre 3 axes.
Structure porteuse externe pour lancement multiple (Speltra)
L’utilisation d’une SPELTRA (Structure Porteuse Externe de Lancement Ariane) permet le lancement simultané de plusieurs charges utiles. Celles-ci sont alors positionnées au lancement soit au-dessus soit à l’intérieur de la SPELTRA, suivant leurs caractéristiques géométriques et les besoins de la mission.
Système de lancement double Ariane (Sylda)
L'utilisation d'un SYLDA (Système de Lancement Double Ariane) permet également le lancement simultané de 2 charges utiles. Le SYLDA est une structure interne positionnée à l'intérieur de la coiffe, selon les caractéristiques géométriques de charges utiles et les besoins de la mission. Les satellites sont placés sur le SYLDA ou à l'intérieur.
Le SYLDA existe en différentes hauteurs, permettant d'optimiser la configuration partie haute.
Coiffe
De forme ogivale, la coiffe assure la protection de la charge utile pendant le vol atmosphérique tout en conférant au lanceur l’aérodynamique requise. La coiffe est larguée en vol environ 200 secondes après le décollage, à approximativement 110 km d’altitude. Elle est réalisée par Oerlikon Contraves, le système de séparation pyrotechnique étant réalisé par EADS SPACE Transportation. Trois modèles de coiffe sont disponibles : coiffe courte, moyenne et longue.

À Kourou, on équipe la fusée avec les étages à poudre , le deuxième étage et la charge.

Après multiples essais et vérifications elle est prête pour le lancement.

Vue du moteur Vulcain monté à la base du corps central de Ariane.

PLANK

Planck est un observatoire spatial de l'Agence spatiale européenne conçu pour étudier les infimes variations de température (ou d'intensité) du fond diffus cosmologique, rayonnement dans le domaine micro-onde montrant l'univers tel qu'il était 380 000 ans après le Big Bang.
De telles mesures aideront à déterminer un vaste ensemble de paramètres décrivant l'univers actuel et son histoire, paramètres dénommés collectivement paramètres cosmologiques. En particulier, Planck permettra de déterminer l'âge de l'Univers, de comprendre certains aspects de la physique de l'univers primordial, ainsi que de mieux comprendre les premières étapes de la formation des grandes structures de l'Univers.


Planck est le projet qui a été retenu par l'ESA pour effectuer la troisième mission spatiale de grande ampleur de mesure du fond diffus cosmologique, les deux précédentes étant de conception américaine : COBE à la toute fin des années 1980 et WMAP lancée en 2001.
À l'origine, le projet s'appelait COBRAS/SAMBA (pour Cosmic Background Radiation Anisotropy Satellite and Satellite for Measurement of Background Anisotropies), acronyme reflétant le fait que le projet final était issu de la fusion de deux projets distincts, l'un français, l'autre italien. Après la sélection et l'approbation de la mission en 1996, l'Agence a donné à son satellite le nom du physicien allemand Max Planck, prix Nobel de physique en 1918 et découvreur de la forme du spectre de corps noir, dont le fond diffus cosmologique s'avère être la plus parfaite réalisation que l'on trouve dans la Nature.
La mission est menée en collaboration avec la NASA qui contribue notamment en nature en fournissant les détecteurs, des bolomètres, une partie du fluide cryogénique de l'expérience HFI (High Frequency Instrument, voir plus bas), et le Sorption Cooler (compresseur cryogénique assurant le refroidissement de 50 K à 20 K).
Objectifs principaux

Étude du fond diffus cosmologique et de ses anisotropies
Estimations robustes des paramètres cosmologiques
Test des modèles d'inflation cosmique
Étude des amas de galaxies par l'effet Sunyaev-Zel'dovich
Étude du milieu interstellaire de la Galaxie.
Caractéristiques

Planck traquera le "bruit de fond cosmologique" c’est-à-dire le rayonnement fossile de la toute première lumière de l’univers, émise 380 000 ans après le Big Bang, il y a plus de 13 milliards d’années. L’univers était alors concentré dans un volume un milliard de fois plus faible qu’aujourd’hui. En descendant à 3000 °C, sa température venait à peine de permettre aux premiers atomes d’hydrogène de se former et aux photons de se dissocier de la matière pour se déplacer librement (voir Recombinaison).
Afin d’observer ce rayonnement dont la température n’excède plus aujourd’hui 2,725 K (soit -270,435 °C) et surtout pour dresser une carte ultra précise de ses infimes variations (± 0,00001 degré), Planck dispose d’un système de refroidissement à six étages (trois passifs et trois actifs) conçu pour maintenir son miroir principal d'un mètre cinquante de diamètre à 60 K (-213 °C) et les détecteurs de sa charge utile à 20 K (-253 °C), 4 K (-269 °C) et même 0,1 K (-273,05 °C) pour les bolomètres de l’instrument haute fréquence HFI. Tout au long des dix-huit mois que doit durer la mission, ceux-ci seront les objets les plus froids de l’univers hormis quelques laboratoires terrestres. Le responsable scientifique du projet HFI est Jean-Loup Puget, cosmologiste à l'Institut d'astrophysique spatiale (Université Paris-XI, à Orsay).

Herschel et Plank

L'Agence Spatiale Européenne a retenu Alcatel Space, devenu depuis Thales Alenia Space, pour la maîtrise d'œuvre du programme dans son Centre spatial de Cannes Mandelieu, le directeur du programme étant Jean-Michel Reix, et une équipe industrielle comprenant environ 95 entreprises réparties dans toute l'Europe3.
Ces activités portent sur la conception et l'intégration du satellite complet, ainsi que la plateforme, HFI et LFI (Low Frequency Instrument), et le miroir.
Les expériences sont définies par les scientifiques et les techniciens des laboratoires au Centre Spatial de Liège (CSL, Belgique).
Ce satellite est constitué de deux instruments : Low Frequency Instrument (LFI), de conception italienne et High Frequency Instrument (HFI) de conception française. Ces deux noms reflètent les bandes de fréquences observées par l'un et l'autre de ces instruments : de 30 à 100 gigahertz pour LFI et de 100 à 857 GHz pour HFI.
HFI comporte 54 bolomètres scientifiques, opérant dans les bandes : 100, 143, 217, 353, 545 et 857 GHz, avec une largeur de bande de l'ordre de 30 %. Ces bolomètres fonctionnant de manière optimale lorsqu'ils sont refroidis, ici ils seront en opération vers 0,1 K (entre 90 et 130 mK). Les bolomètres étant par principe à très large bande, la sélection en fréquence et en largeur de bande se fait ici en plaçant des cornets/guides d'onde.
Ce satellite dispose de technologies avancées comme des détecteurs bolométriques, de nombreux systèmes de refroidissement (dont un étage à 0,1 kelvin4, ce qui n'a encore jamais été réalisé avec succès sur un satellite5) et de l'électronique à faible bruit. Cela lui permettra donc de gagner en sensibilité : 600 fois celle de COBE.

TELESCOPE HERSCHEL

La mission Herschel :
une nouvelle fenêtre sur l'univers
Le télescope spatial Herschel doit son nom au physicien William Herschel qui découvrit l’infrarouge en 1800. Herschel est ainsi devenu le nom du plus grand télescope spatial pour l’astronomie dans l’infrarouge et le submillimétrique. Il a été lancé par Ariane 5 le 14 mai 2009 à 15h12 (heures de Paris). Le 14 juin, le télescope spatial Herschel, alors situé à plus d’un million de kilomètres de la Terre, a porté son premier regard sur la galaxie Messier 51. Herschel a ouvert une nouvelle fenêtre d'observation sur l'univers. Il s’attaque désormais aux mystères de la naissance des étoiles et de l’évolution de la vie des galaxies.


L’astronomie dans l’infrarouge submm

L’astronomie dans l’infrarouge lointain et submillimétrique est une science encore jeune.  En 30 ans, les astronomes infrarougistes ont dévoilé des dizaines de milliers de nouvelles galaxies, et ont découvert que de la vapeur d’eau était présente dans les nuages gazeux de notre galaxie. Beaucoup de découvertes attendent encore les scientifiques. D’autres systèmes solaires en cours de formation ou des processus physiques conduisant à la naissance des étoiles et des galaxies sont étudiés dans les meilleures conditions par les télescopes infrarouges dans l’espace, sans les restrictions imposées par l’atmosphère terrestre. C’est pourquoi l’Agence Spatiale Européenne a décidé de construire l’observatoire spatial Herschel. Le CEA et le CNRS/INSU avec l’aide du CNES participent à cette aventure en réalisant de l’instrumentation et en proposant d’ambitieux programmes d’observation.
Dévoiler les mondes jeunes et enfouis de l’Univers

Comment les galaxies se forment-elles et évoluent-elle dans la jeunesse de l’Univers ? Comment les étoiles se forment-elles et évoluent-elle en relation avec le milieu interstellaire des galaxies ? Dans les phases précoces de leur formation et de leur vie, les étoiles et les planètes sont dissimulées à l’intérieur ou derrière des nuages de gaz et de poussière qui sont à l’origine de leur constitution. Les noyaux des galaxies sont aussi masqués par ces nuages de poussière. Les grains de poussière ont des tailles comparables à la longueur d’onde de la lumière visible, soit quelques centaines de nanomètres à quelques micromètres. Ils sont de très bons absorbeurs et diffuseurs de cette lumière. Chauffés par leur environnement, ces grains émettent leur propre énergie dans l’infrarouge. La lumière infrarouge étant moins affectée par ces effets, cette lumière a la possibilité de s’échapper de l’intérieur du nuage où l’objet céleste lumineux est dissimulé. Observer dans l’infrarouge revient à sonder ces nuages de poussière.
Le recyclage de la matière

Herschel étudie également la chimie du milieu interstellaire des galaxies, des comètes et du système solaire. Comment la matière des galaxies est-elle recyclée ? Herschel observe cette interaction entre atomes, molécules et poussières à différentes échelles dans les galaxies proches, et dans le milieu interstellaire et à proximité des étoiles de notre galaxie. Quelle est l'origine des molécules essentielles à la vie telles que les acides aminés observés dans les météorites du Système Solaire? Grâce à Herschel, il est possible d'étudier les signatures de nombreuses espèces chimiques, et ainsi déterminer la composition de l'environnement d'embryons stellaires à différents stades d'évolution, ce qui permettra de mieux comprendre l'évolution chimiques des régions de formation stellaire, en particulier celles de type solaire.
Le plus grand télescope spatial

Herschel possède le plus grand miroir construit à ce jour pour l’astronomie spatiale. Le dispositif du télescope spatial Herschel est composé d’un miroir primaire de 3,5 m de diamètre et d’un miroir secondaire. C’est un télescope de type Cassegrain. Herschel, en tant que satellite, mesure 7,5 m de haut pour une section de 4x4 m. Il pèse 3.3 tonnes. Trois instruments sont embarqués à son bord, HIFI, un spectromètre à haute résolution dédiée l’étude de la chimie de l’Univers, PACS, une caméra de bolomètres pour cartographier l’émission infrarouge des grains de poussière et SPIRE, qui remplit les mêmes fonctions que PACS mais à de plus grandes longueurs d’onde, dans l’infrarouge submillimétrique.

Le télescope spatial Herschel et son miroir de 3,5 m. Le miroir collecte la lumière, qui est ensuite réfléchie par sa surface aluminisée sur un second miroir. Ce second miroir est maintenu par 4 pieds ; il renvoie la lumière dans l’ouverture circulaire au centre du grand miroir. La lumière termine son voyage sur les détecteurs.

Vue du cryostat au sein d’Herschel. Le cryostat est une bombonne de 2500 litres d’Hélium liquide qui permettra de refroidir les instruments jusqu’à -271°C.

Les 3 instruments PACS, SPIRE, HIFI d’Herschel sont situés sur la partie supérieure du cryostat. L’ouverture au-dessus du cryostat correspond à celle vue au centre du miroir. C’est par cette ouverture que la lumière collectée tombe sur les détecteurs.

ARIANE, SA TECHNOLOGIE ...

Ariane et les autres
Publié le 5 août 2011
Fusée Ariane : une technologie pas si pointue que ça...
Un nouveau tir de la fusée européenne Ariane 5 est prévue cette nuit depuis la base de Kourou, en Guyane. La concurrence fait rage entre les Européens, les Américains et les Russes. L'occasion de faire un point sur le marché des lanceurs spatiaux avec Jacques Villain, physicien, membre de l'Académie de l'Air et de l'Espace.


Atlantico : Quelle est l’utilité principale des lancements de fusées Ariane ?

Jacques Villain : Ariane est complètement dédiée au marché des satellites de télécommunications. 90% des satellites lancés par Ariane sont des satellites qui servent à la télévision, à internet, à l’ensemble des télécommunications. Cela répond à un besoin commercial et plus généralement à un besoin de notre société. 10% qui restent sont soit des satellites militaires soit des satellites scientifiques mais cela reste très marginal.

Quels sont les concurrents les plus sérieux d’Ariane ?

Une multitude de pays place des satellites dans l’espace. Le principal concurrent d’Ariane c’est le lanceur Proton qui a été fait en union soviétique au début des années 60. Il est aujourd’hui géré par une société internationale appelée « ILS » (International Launch Services). Un autre concurrent est le programme Sea Launch qui réutilise un lanceur également conçu par les soviétiques pendant la Guerre froide. C’est un programme managé par les Américains. Du coté asiatique, les Japonais disposent eux-mêmes de leur propre lanceur spatial. L’Agence d’Exploration Aérospatiale japonaise (JAXA) s’implique très régulièrement dans la mise en orbite de satellites. Les chinois ont eux aussi lancé leur propre satellite. En résumé, plus d’une demi-douzaine de pays disposent de lanceurs et sont actifs sur ce marché. Ariane reste tout de même le lanceur le plus fiable et le plus économique.

Le nombre croissant d’acteurs dans ce domaine ne donne-t-il pas lieu à de l’espionnage économique comme dans certains autres domaines ?

Ces technologies de lanceur spatial tout le monde les possède aujourd’hui. Tout est dans la presse. Tout est dans le domaine public. Les moteurs d’Ariane ont largement été expliqués, tout le monde est capable de les reproduire. La technique des lanceurs spatiaux est connue depuis plus de 50 ans. Ariane est faite par une douzaine de pays en Europe. Tout est partagé, tout est connu. Il y a des congrès tous les ans qui expliquent en détail ce que l’ont fait. Il n’y a pas d’espionnage possible.

Existe-t-il plusieurs types de lanceurs spatiaux ? Lesquels sont les plus efficaces ?

Il y a deux grands types de lanceurs spatiaux. Vous avez les lanceurs conventionnels qui ont été mis au point à partir de 1957. Ceux-là utilisent plusieurs étages propulsifs. Une fois que ces étages propulsifs ont fonctionné, ils retombent soit sur terre, soit en mer. Ne reste que le satellite. A partir de 1981, les Américains ont mis en service des lanceurs « navettes » dont certains éléments sont récupérés pour diminuer les coûts de lancement. Manque de chance, l’inverse s’est produit. Au lieu de diminuer les coûts, ils les ont augmentés singulièrement. La navette n’est plus du tout compétitive, on n’en verra plus jamais, c’est fini !

Peut-on s’attendre à des avancées technologiques dans le domaine des lanceurs spatiaux ?

Ce qu’on demande à un lanceur, c’est de mettre une masse en orbite avec une fiabilité la plus élevée possible et le moins cher possible. Il n’y aura pas d’avancées technologiques. En matière de lanceurs spatiaux, nous sommes arrivés au bout de nos possibilités. Au contraire, maintenant, les chercheurs essayent de faire le plus simple et le plus économique possible. On utilise déjà les carburants les plus performants, il n’y en pas d’autres. Le lanceur Soyouz, qui est celui qui a effectué le plus grand nombre de vols (1800) a été conçu en 1953. La preuve : les Américains abandonnent la navette pour revenir au lanceur classique.