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Crédit: Essais combinés de la maquette ARIANE 64 et de l’ensemble de lancement ELA 4 à Kourou
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ESPACE : ELA 4 : LE NOUVEAU PAS DE TIR EUROPÉEN ARIANE 6 À KOUROU

06 juillet 2023 Lettre 3AF
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Article paru dans la Lettre 3AF N°3-2023

par Pierre Guilhem, Chef de projet du segment sol d’Ariane 6, CNES

Le programme ARIANE 6 vise un gain considérable des coûts de lancement. Cela passe, non seulement par une conception nouvelle du lanceur, mais aussi par une architecture totalement différente du site de lancement.

 

LA FILIATION ENTRE ARIANE 5 ET ARIANE 6

 

ARIANE 5 et ARIANE 6 partagent un certain nombre d’éléments en commun : même géométrie de coiffe, même diamètre d’étages principal et supérieur, même architecture (propulseurs d’appoint à propulsion solide, étages principal et supérieur à propulsion cryotechnique) mais la ressemblance s’arrête là. ARIANE 6 est intégrée à l’horizontale, ce qui est un facteur majeur de réduction des coûts. C’est un lanceur modulaire, pouvant accueillir deux (ARIANE 62) ou quatre (ARIANE 64) propulseurs monolithiques à propulsion solide P120C afin de remplir les missions d’un lanceur moyen type Soyuz et d’un lanceur lourd type Ariane 5. L’architecture de l’Ensemble de Lancement est aussi dictée par l’architecture du lanceur. Dans le cas d’ARIANE 5, la hauteur du BAF limitait la hauteur totale du lanceur, ce qui a contraint à effectuer des choix technologiques performants (comme les fonds communs des étages cryotechniques) mais coûteux et compliquant la mise en œuvre. ARIANE 6 met en œuvre des fonds séparés, ce qui conduit à un lanceur plus long mais moins coûteux à réaliser et plus facile à mettre en œuvre (suppression du risque de retournement du fond commun).

 

LES EXIGENCES DU PROGRAMME

 

Afin de rendre l’offre plus compétitive, le temps de mise en œuvre du lanceur doit être beaucoup plus court que dans le cas d’ARIANE 5 ; il est réduit à 8 jours (au lieu de 3 semaines). Deux tirs peuvent être effectués à 11 jours d’intervalle au lieu d’un mois. Il est aussi essentiel qu’un incident de tir (en particulier tir avorté) ne décale pas le reste du programme de tir. Par exemple, le tir avorté sur ARIANE 5 entraîne la déconnexion des bras d’alimentation en ergol de l’étage supérieur. Il faut alors vidanger l’étage supérieur « par les purges ». Cela prend plusieurs jours. Dans le cas d’ARIANE 6, la décision a été prise de larguer les bras « en temps positif » c’està-dire après le transitoire de démarrage de VULCAIN. Ainsi, même en cas de tir avorté, les bras restent connectés à l’étage supérieur et la vidange des ergols de l’étage supérieur ne pose aucun problème. Mais en contrepartie, il faut alors rétracter les bras en moins de deux secondes au cours du décollage du lanceur. Cette cinématique exigeante a été validée au cours du développement par de nombreux essais.

 

DESCRIPTION DE L’ENSEMBLE DE LANCEMENT

 

L’ensemble de lancement occupe une surface beaucoup plus réduite que celle d’ELA 3 (ARIANE 5) : 170 hectares au lieu de 350. Cela est dû en particulier à l’optimisation de l’orientation des évents du carneau vis-à-vis des bâtiments entourant le pas de tir. Cela élimine le risque de projections acides sur ces bâtiments. La table de lancement est fixe (elle était mobile dans le cas d’ARIANE 5). Elle est coiffée par une structure mobile de 100 m de haut qui comprend tous les moyens de levage pour assembler les principaux éléments du lanceur. Cette structure mobile pèse 8200 tonnes. Elle est maintenue à une température acceptable sans faire appel à l’air conditionné grâce à une conception judicieuse de la ventilation. La table est complétée par un mât qui supporte les bras cryotechniques d’avitaillement de l’étage supérieur ainsi que toutes les liaisons bord – sol du lanceur et des satellites.   

Schéma de l’ensemble de lancement ELA 4.

La table repose sur un massif en béton armé qui contient tous les locaux nécessaires à la mise en œuvre du lanceur : armoires de contrôle / commande lanceur et satellites, gestion des fluides : hydrogène et oxygène liquide et gazeux, hélium. L’intégration du corps central (Étage Principal et Étage supérieur) a lieu entre D-7 et D-5. Le corps central est érigé sur le pas de tir à D-4. Les deux (ou quatre) P120C sont intégrés en parallèle. Le composite supérieur (coiffe et satellites) est intégré à D-2. La préparation finale a lieu à D-1 et la chronologie de tir à D-0. Il ne faut que sept jours pour revalider le site de lancement (traitement des eaux issues du déluge d’eau compris). L’alimentation en hydrogène liquide et oxygène liquide de l’étage central est effectuée par des flexibles isolés sous vide qui sont rétractés dans des structures blindées (66 tonnes chacune) et fermées par des portes étanches. Cette disposition permet de supprimer les « lignes à casser » utilisées pour l’avitaillement de l’Etage Principal Cryotechnique ARIANE 5 et qui constituaient une source d’augmentation des coûts récurrents. Les interfaces cryotechniques d’alimentation de l’étage supérieur sont eux aussi protégés par des portes blindées à fermeture rapide au bout des bras cryotechniques. Les essais de ces bras (plus de 250 essais) ont eu lieu dans un chantier naval (Fos sur Mer) en 2021 et ont permis de valider la conception.

 

PRÉPARATION DU PREMIER VOL ARIANE 62

 

L’inauguration d’ELA 4 a eu lieu le 29 septembre 2021 en présence du PDG du CNES et du ministre des Outremers. Les dernières tâches à effectuer sur ELA 4 commencent ce mois de mai : Essais combinés en configuration ARIANE 64 : remplissages / vidanges d’hydrogène et d’oxygène liquide des deux étages, mise à feu du premier étage sur le pas de tir. La revue de qualification de l’Ensemble de Lancement (ELA) a eu lieu début juin. Ensuite, le lanceur pour le premier vol, FM1 (configuration ARIANE 62), sera assemblé sur le pas de tir pour un premier lancement fin 2023.

 

CONCLUSION

 

Le développement d’ELA 4 représente un effort considérable qui a été mené sans aucune perturbation des tirs d’ARIANE 5. L’installation est totalement achevée et les technologies critiques ont toutes fait l’objet d’essais approfondis.

Références : ELA4 : A Brand-New Launch Pad in CSG For Ariane 6 European Heavy Launcher. GUILHEM Pierre – CNES, France. 3rd Ground-Based Space Facilities Symposium. 6-8 December 2022. Marseille. France. Our European Launch Base in French Guiana, A New Era Is Born. Joël EGALGI. CNES. 3rd Ground-Based Space Facilities Symposium. 6-8 December 2022. Marseille. France. The Ecological and Energetic Transition, A Lever of Diversification for Spaceports. Teddy PEPONNET (ESA), Jérôme YVANEZ, Pascal NOIR (CNES). 3rd Ground-Based Space Facilities Symposium. 6-8 December 2022. Marseille. France.

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