A quoi servent les bras cryogénique au décollage d'un lanceur spatial ?

[alex06390]

Bonjour,

J'aimerais savoir à quoi servent les bras cryogénique au décollage d'un lanceur spatial ?

[Victor]

La réponse est dans ta question... Ben ça sert à transmettre des fluides cryogéniques... Oxygène liquide -183°C et Hydrogène liquide -260°C

[basstemperature]

Je pense qu'il a bien compris concernant le remplissage ...

Je pense plutot qu'il évoque, pourquoi sont ils enlevés au dernier moment plutot a la phase décollage ? Non ?

Car les fusées ont des réservoirs de carburants liquides cryogènes, mais ne sont pas dotées comme les réservoirs industriels de gaz liquéfiés de groupes frigorifiques de régulation de la pression du gaz liquide en refroidissant dès qu'on atteint une température et un apport externe calorifique qui fait trop monter en pression le reservoir : car les garnitures d'étanchéité ne sont pas les mêmes avec des réservoirs liquides a 20-30 bars, que les réservoirs gazeux a 200 bars ! Et de toute façon, passé une échelle de quantité : les réservoirs gazeux a 200 bars deviennent trop dangereux, et insuffisant en autonomie ...

(On rentre beaucoup + de carburant par exemple de l'hydrogène en liquide dans un reservoir liquide a 20 bars, que dans un réservoir gazeux a 200 bars) et puis les réservoirs gazeux a 200 bars ça va bien pour les cigares aux parois épaisses et très rigides pour le format et le volume contenu dedans, mais pour un réservoir géant : c'est des épaisseurs qui reviennent a de la feuille d'alu a 200 bars via les énormes volumes et masse ...

Les fusées n'ont donc rien pour réguler au mieux cette pression via groupe frigo qui necessitent beaucoup d'électricité et qui seraient un facteur de panne suplémentaires sur une fusée : on fait donc circuler le fluide cryogènique pour le maintenir en t° et pression plutot que de le laisser monter en pression dans sa cocote sans régulateur des heures durant le décollage ...

Voila, et ses bras sont l'endroit ou ça circule, via des réservoirs annexes au pas de tirs qui eux sont réfrigérés pour etre maintenus a une pression de sécurité ...

Pour moi qui a travaillé dans ce métier quelques mois en tant que frigoriste pour les groupes frigorifiques alloués a ce genre de tache de régulation des gaz liquide en réservoir, ça me parait logique et sécurisant ...

Si on laisserait ses gazs en attente en circuit fermés dans la fusées plusieurs heures voir jours avant décollage : risque de péter quasi inévitable sans groupes frigorifique via montée en pression du réservoir liquide a cause des apports calorifiques

le fluide cryogène liquide circule jusqu'au dernier moment, pour garantir une pression qui va rester optimum pendant les quelques dizaines de minutes qui vont s'écouler pendant l'ascension en autonome : puis bon quand la fusée consome le carburant la montée en pression est moins problématique vu qu'ils se vident au fur et a mesure de l'ascension donc la pression reste équilibrée ...

d'ou le fait qu'on les maintiens jusqu'a la dernière seconde histoire d'optimiser le comportement du liquide dans les réservoirs de la fusée : réduction des risques d'un gros boom : y a des millions en jeu, ça serait dommage de perdre ça pour un problème technique relativement mineur que ça !

[alex06390]

Je pense plutot qu'il évoque, pourquoi sont ils enlevés au dernier moment plutot a la phase décollage ? Non ?

Oui c'est exactement ça! Merci pour ta compréhension et ton explication détaillée

Au début je pensais que c'était pour réduire la chaleur de la fusée du aux frottements durant toute la traversée de l'atmosphère.
Mais ce qui m'impressionne, c'est vraiment le fait qu'ils enlèvent les bras au tout dernier moment.
Je trouve ça un peu risqué non ?
Ou alors il y aurait peut être une raison pour ça: ils font chauffer les moteurs avec les bras connectés comme ça tout le carburant consommés n'entame la réserve de carburant du lanceur. Et juste avant le décollage, déconnexion des bras.
C'est peut être pour ça non ?

[alex06390]

J'ai vu un reportage et apparemment les moteurs de Ariane 5 consomment (chacun ou tous en même je ne sais plus) presque 2 tonnes de carburant par seconde. Donc ma théorie pourrait tenir le coup même si le préchauffage ne dure que 5 secondes.

[basstemperature]

Non, au niveau des quantités de carburants, elles sont quoi qu'il arrive toujours environ 20% supérieur au trajet nécessaire en énergie ...

On le voit bien quand ariane 5 ou la shuttle expulse leurs boosters latéraux : ils brulent encore pas mal de temps en retombant, c'est la marge de sécurité de quantité de carburant, idem pour l'étage principale poussé par vulcain sur ariane 5, quand il chute il brule encore bien 2 bonne minutes du carburant : toujours cette marge ...

Et le décollage correpond a 3 sec près l'allumage moteur sur ariane : le peu que consomme vulcain a ce moment la, ça sert a rien c'est compris dans la marge dès le départ ... Vu que de toute façon 90% de l'ascension dans l'atmosphère depuis le décollage est du au 2 boosters et 10% l'étage principal via vulcain, alors que les boosters eux, ne sont pas du carburant en gaz liquide : mais des poudres bien spéciale qui n'ont rien a voir aux propergols (oxo/hydrogène) de l'étage principal, eux ils se débrouillent sans apports de comburants liquide ! (chose que je sais plus, c'est si le comburant est compris dans la poudre ou si ils se débrouillent avec l'O² de l'atmosphère, mais bon comme ils brulent encore a des altitudes ou y a plus grand choses en O² dans le peu d'air qu'il y a ... Juste de quoi faire de l'ozone avec les UV en petites quantités ... Je pense que le comburant est compris dedans.

Donc la consommation du moteur vulcain sur le laps de temps de son démarrage puis début de l'ascension : est négligeable ...

Par contre, ce serait l'inverse, le moteur vulcain qui fournit 90% de l'énergie de l'ascension jusque la fin de la stratosphère : la oui faudrait maintenir a 100% le niveau du reservoir jusqu'a la dernière 1/10 de seconde ou elle quite le sol, le stock suffirait a peine ...

Mais ce sont les boosters : donc pas de soucis a ce niveau ! Vulcain a tout ce qu'il lui faut, lui son boulot est a la frontière de la stratosphère vers la ionosphère : et a partir de ses altitudes la poussée necessaire devient dérisoire par rapport au besoins de départ au sol pour continuer a monter : du coup vulcain est loin d'etre un goinfre ...

Non c'est vraiment une question de sécurité, la pression ne doit pas monter dans les réservoirs des propergols (plusieurs vu qu'il y a 2 étages bien distincts aux propergols, donc 4 en gros, dont 1 majeur en O² + un moyen en H² pour l'étage vulcain, puis 2 plus petits pour l'étage contenant la charge utile) et il faut bien se mettre aussi dans la tête que les réservoirs vibres beaucoup, man rated ou pas ... Et que les fréquences de vibrations pourraient si la pression montait de trop dans les réservoirs déclencher des fuites sur les garnitures d'étanchéités aux raccordements et électro-vannes multiples qui sont surement des garnitures de joints toriques ou autres .

C'est vraiment cette question de sécurité et non de quantité : la moindre fuite et on peu dire adieu a la fusée pendant son ascension : car avec des fréquences pareilles vibratiles : la moindre fuite va s'agrandir vitesse grand V ... Les fusées ont tendances a etre très cruelles a ce niveau au vu des vibrations et des concéquences matérielles, mais humaine aussi comme pour la charge utile qui peut etre fortement endommagées via le niveau de vibrations.

[alex06390]

Ah ok mais alors pourquoi ils n'utilisent pas uniquement de la poudre pour se propulser ?
Ce serait plus sécurisant quand même non ?

[basstemperature]

Non la poudre c'est pas mal pour le max de besoin a la poussée au décollage, pour que l'engin atteigne une vitesse correcte dans la stratosphère alors qu'il a une forte masse, mais une fois arrivé dans l'espace les propergols sont certainement beaucoup + fiable !

Et puis bon même si la poudre des boosters a certainement son comburant compris a l'intérieur, elle a je pense très certainement besoin de l'O² atmosphérique en +

c'est mal adapté a l'espace, on peu pas faire cesser la poussée quand on veut a moins d'un largage, non très franchement y a de très bonne raison pour que passé la stratosphère : les boosters a poudre soient largués et qu'on privilégie a partir d'ici une poussée unique a propergols liquides O²/H² qui offre un excellent comportement dans le vide spatial, tandis que la poudre j'ai quelque doutes même avec comburant car plutot de comportement "chaotique", d'ou d'ailleurs l'avantage que se soit dans des boosters séparés pour pas que ça transmette trop de violent choc a l'intérieur de la fusée

Et un dernier argument que je pense pas des moindres : la combustion des propergols solides des "EAP" est trop rapide pour que ça serve a quelque chose une fois qu'il s'agit de monter réellement en orbite : en quasiment 3 min ils arrivent a leur fin de vie a peine ! Alors que la poussée de l'étage principal lors de l'ascension depuis le largage des EAP dure plus de 10 min ...

Ca brule trop vite et trop violement pour etre utile dans l'espace.


edit : après vérification sur une vidéo classique de décollage ariane 5, les EAPs sont "coupés" a 2 min 20 s (144.06 sec selon AMSAT FRANCE) et 7,8 dixième de secondes plus tard les charges pyrotechniques les éjectent (114.84 sec) ... Soit donc a peine 2 min et demi de durée de vie réelle en poussée, et 3 min en combustion total vu qu'ils brulent encore après larguages quelques dizaines de secondes en retombant dans l'océan, bien qu'ils sont "coupés", je pense par coupé ils entendent une commande qui permet de faire en sorte que la combustion ne procure quasiment plus de poussée, mais en elle meme pas stopable ... Il existe d'ailleurs 2 versions de ses EAP, enfin surtout au début du programme ariane 5, les EAP étaient munis de parachute pour qu'ils soient récupérables pour une analyse en labo de l'état après utilisation, voir comment la "poudre" (qui est une pate en vrai, avec des granules) s'est comportée ect, mais depuis vu que leurs comportements sont bien connus ils n'en sont plus équipés : sans parachute ils tombent dans l'océan dans un état lamentable et coulent ...

[basstemperature]

Mais (sorry double post)

Ariane 5 peut aussi décoller sans le bras cryo-technique ! C'est possible, et c'est ce qui d'ailleurs a été prévu et c'est passé pour le tout dernier lancement il y a peu, pour hélyos 2b ! Le bras était replié au décollage ... l'orbite de basse altitude de ce satellite en est surement une cause (peut etre par exemple, pas besoin d'avoir le plein des réservoirs pour ce vol, autant pour l'étage principal via vulcain, que le 2 ème étage pour l'orbite d'attente, puis définitive) vu qu'ariane 5 au fond, est une fusée surtout optimisée pour les charges lourdes géostationnaires, du coup les vols pour une orbite basse permettent certainement de volontairement diminuer le niveau de remplissage des réservoirs, ce qui permet de plus facilement réguler la pression a l'intérieur sans l'aide jusqu'a l'instant T du décollage du bras ... (mais bon, je pense quelques dizaines de minutes avant le décollage, il faisait certainement circuler quand même les liquides pour réguler)

Si on peut se passer de la connexion du bras a l'instant T via un vol spécifique, c'est toujours un risque en moins, car le décollage d'une fusée : tout élément externe comme interne est toujours un niveau de risque supplémentaire, si des conditions permettent de se passer d'un élément : c'est toujours un risque qu'on peu ponctuellement supprimer ... Et bon des propergols se sont toujours des risques nettement élevés ! D'ou le bénéfice certain ici.

Mais bon, on peut aussi par exemple imaginer un système qui fait détendre un gaz le long du décollage autour des cuves interne pour refroidir et maintenir comme ça a pression correcte, c'est possible aussi mais peut etre un risque inutile de fuite, mais bon possible avec un gaz neutre comme de l'azote liquide qui se détend dans des capillaires qui entourent la cuve (ça sera pas aussi efficace qu'un groupe frigorifique qui régule avec son évaporateur dans la cuve qui trempe dans le gaz liquide soit directement au contact, mais ça annule l'apport de calorie via les parois !) Mais bon, la extrapolation de ma part des possibilités alternatives, Ou une détente du gaz refroidisseur via un échangeur dans la cuve, sans moto-compression comme un groupe frigo en circuit fermé, je veut dire un gaz qui détend via échangeur dans la cuve puis qui s'échappe a l'exterieur en circuit ouvert : c'est faisable aussi, vu que le vol dure pas longtemps, pas besoin de grande quantité pour etre autonome tout le long du vol en refroidissement des propergols liquides.

Il peut aussi y avoir une raison via secret défense de la charge, hélios 2b via la mission du vol de cette ariane 5 devait atteindre au final une orbite absoluement couverte par le secret défense ! Pourtant l'ESA ne peu pas se passer de ses bases de suivies radar et trajecto-graphique en amérique du nord (il y en a plusieurs, au canada et aux USA, certaines sont 100% ESA dans des locaux sur des sites de la NASA, d'autres des bases de suivies mixtes (NASA/ESA) ... Ce qui veut dire donc, qu'une puissance étrangère bien que dans l'OTAN avec nous participe au suivie de l'ascension du vol !

Mais ne doit pas savoir quelle sera l'orbite définitive (pour ça a la limite facile, suffit de faire la manoeuvre depuis l'orbite d'attente et de transit quand la charge passe aux antipodes des bases de suivies ect) donc a la limite : il peut etre judicieux de justement ne pas remplir les réservoirs avec une charge de propergols connues, meme si on sait bien qu'ils ne sont jamais vidé a 100% par un vol, mais bon en partant d'une quantité connue, et en ayant un suivi de l'ascension du 2 ème étage : ils peuvent avoir une bonne idée de l'orbite recherchée ...

D'ou je pense la décision de se passer du bras, et de ne pas avoir des réservoirs chargés au max ... extrapolation encore de ma part hein ...

[Steph]

On le voit bien quand ariane 5 ou la shuttle expulse leurs boosters latéraux : ils brulent encore pas mal de temps en retombant, c'est la marge de sécurité de quantité de carburant, idem pour l'étage principale poussé par vulcain sur ariane 5, quand il chute il brule encore bien 2 bonne minutes du carburant : toujours cette marge ...

Les SRB ou les EAP brulent encore mais la poussée est des plus faible, et sans commune mesure avec la poussée standard. D'ailleurs la séparation est décidée sur passage (à la baisse) de seuil d'accélération.
Concernant l'EPC, il ne brule pas lors de sa chute car le Vulcain est éteint à la séparation ; et il ne reste pas 2 minute de marge, quelques secondes tout au plus.

Ariane 5 peut aussi décoller sans le bras cryo-technique ! C'est possible, et c'est ce qui d'ailleurs a été prévu et c'est passé pour le tout dernier lancement il y a peu, pour hélyos 2b ! Le bras était replié au décollage ... l'orbite de basse altitude de ce satellite en est surement une cause

Non, l'étage supérieur de ce vol était à propergols stockables et pas cryotechniques. Donc l'utilisation des bras était inutile.

Il peut aussi y avoir une raison via secret défense de la charge, hélios 2b via la mission du vol de cette ariane 5 devait atteindre au final une orbite absoluement couverte par le secret défense ! (...) Mais ne doit pas savoir quelle sera l'orbite définitive

Incorrect, l'orbite de Helios 2 est une orbite héliosynchrone des plus classiques, les paramètres seront régulièrement publiés comme ils le sont pour les Helios précédent.

[basstemperature]

HELIOS 2B- Information | Home | Passes (visible) | Passes (all) | Orbit |

Identification
USSPACECOM Catalog No.: 36124
International Designation Code: 2009-073-A

Satellite Details
Orbit: No orbit data currently available.
Country/Org. of Origin: FR
Intrinsic brightness (Mag): ?

Launch
Date (UTC): December 18, 2009

View from orbit pole


sur heaven above ...


et rien non plus sur helios 2a en orbite depuis plus de 5 ans ...

Autant l'observation n'a rien d'absolu et capitale a la défense de notre pays, donc on pourrait s'en foutre, mais autant ils servent aux calculs pour des trajectoires de missiles, et la c'est beaucoup plus grave car destructible quand un pays tiers le voudrait ...

et non ni l'un ni l'autre ne sont trouvables sur les orbites database publiques, par contre helios 1b oui lui son orbite est parfaitement connue, mais rien à voir en interet au niveau défense maintenant vis a vis de ses 2 jeunes freres !

Surtout que la Chine a dans la semaine refait un essai de destruction de satellite via missile ...

Ils ont bel et bien une orbite exacte en secret défense, ça n'empeche après pas qu'ils puissent etre estimé vers une zone, mais les chiffres alors seront bidonnés ...

[Steph]

et rien non plus sur helios 2a en orbite depuis plus de 5 ans ...

http://www.heavens-above.com/orbit.aspx?satid=28492

Surtout que la Chine a dans la semaine refait un essai de destruction de satellite via missile ...

Incorrect, il s'agissait d'un tir anti-missile balistique, bien que l'anti-satellitaire soit dans les esprits.

Et sinon, concernant l'explication sur le fait que les bras cryo étaient repliés, tu es d'accord ?

[basstemperature]

ha super, moi le site hier me disait que se satellite précis : connait po ...

Et aujourd'hui, il est dans le noir de la nuit terrestre la ... Pour un hélio-synchrone, ça fait un peu tache non ?

Stp soit sérieux 2 min, ses données sont bidon ! Ok ?


concernant le satellite, erreur de ma part je le reconnais, mais faut fouettez Merchet :

http://secretdefense.blogs.liberation.f ... ssile.html

il a actualisé son article qui avait une erreur a la base :

Ce tir chinois s'est déroulé exactement trois ans jour pour jour après la destruction d'un satellite par un missile tiré depuis le sol.

il avait omis "an" après "trois" : du coup, l'article affirmait qu'il y a eu tir sur satellite en parallèle 3 jours avant ... j'y peu rien donc ...

Mais concernant above la, je ris mais d'une force ... mardi donc quand ils l'on localisé il était dans le noir ... c'est pas sérieux ça ! C'est une orbite bidon !

[alex06390]

Nous ne sommes pas capable de détecter les satellites qui sont au dessus d'un pays ? Quelque soit son altitude ?

[Steph]

Et aujourd'hui, il est dans le noir de la nuit terrestre la ... Pour un hélio-synchrone, ça fait un peu tache non ?

Heu que veux-tu dire par là ? Qu'est ce qui te choque dans le fait qu'il soit dans la nuit à un instant T ?

Mais concernant above la, je ris mais d'une force ... mardi donc quand ils l'on localisé il était dans le noir ... c'est pas sérieux ça ! C'est une orbite bidon !

Je ne saisis pas ce que tu veux dire, "ils l'ont localisé dans le noir", que veux-tu dire par là ?

[franckpiton]

Nous ne sommes pas capable de détecter les satellites qui sont au dessus d'un pays ? Quelque soit son altitude ?

Si quelqu'un pouvait répondre à cette question, je serais ravis. En fait je crois savoir que l'europe à depuis peut un système de détection mais je ne saurais en dire plus.

Merci aussi à bass-temp pour toutes ces infos, mais j'ai une question. Pourquoi il ne récupère pas les EAP, la nasa récupère bien les boosters de la navette (en écrivant je me dit que je confond peut être avec les images de ares-1x, avec son parachute foiré).

[Steph]

Si quelqu'un pouvait répondre à cette question, je serais ravis. En fait je crois savoir que l'europe à depuis peut un système de détection mais je ne saurais en dire plus.

Radar GRAVES :
http://www.onera.fr/dprs/graves/index.php

Pourquoi il ne récupère pas les EAP, la nasa récupère bien les boosters de la navette (en écrivant je me dit que je confond peut être avec les images de ares-1x, avec son parachute foiré).

Cela ne se justifie pas économiquement. La NASA les récupère surtout pour en vérifier le comportement (exigences fortes dues au vol habité). A noter que certains EAP ont toutefois été récupérés au début du programme :
http://papyone.over-blog.com/article-29588761.html

[franckpiton]

ok merci

[Steph]

Et aujourd'hui, il est dans le noir de la nuit terrestre la ... Pour un hélio-synchrone, ça fait un peu tache non ?

Heu que veux-tu dire par là ? Qu'est ce qui te choque dans le fait qu'il soit dans la nuit à un instant T ?

Mais concernant above la, je ris mais d'une force ... mardi donc quand ils l'on localisé il était dans le noir ... c'est pas sérieux ça ! C'est une orbite bidon !

Je ne saisis pas ce que tu veux dire, "ils l'ont localisé dans le noir", que veux-tu dire par là ?

Pas de réponse ...

[klinfran]

mort de rire, je ne connaissais même pas les orbites héliosynchrones, avant cette conversation, mais à coup sûr lui non plus.