Ariane 5 - Définition et Explications

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Les composants du lanceur

Selon la terminologie de son constructeur, Ariane 5 comprend le composite inférieur partie du lanceur mise à feu avant le décollage, le composite supérieur qui regroupe la case à équipement et le deuxième étage, et enfin la charge utile (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) avec sa coiffe.

EAP

Les « étages d’accélérations à poudre » (EAP, ou P230) sont composés d’un tube métallique contenant le propergol (Un propergol, dans le domaine de l'astronautique, est un produit constitué par un ou plusieurs ergols, soit séparés soit réunis, pour former un mélange ou un composé, apte à fournir par réaction chimique l'énergie de propulsion d'un...) solide (la poudre) et d’une tuyère (Une tuyère ou tuyère propulsive, dans le domaine de l'astronautique, est un conduit (appelé aussi divergent) de section conique (fusées de feu d'artifice) ou oblongue (tuyères de missiles, et lanceurs), placé à la sortie d'un propulseur et...). Les deux EAP sont identiques, ils entourent l’EPC (« étage principal cryotechnique »).

Ces propulseurs mesurent chacun 31 mètres de haut pour trois mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer qu'une valeur...). Embarquant 237 tonnes de poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de taille inférieure au...), ils délivrent 92 % de la poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) totale du lanceur ( Lanceur, terme de l'astronautique Lanceur, terme du baseball ) au décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.). Après épuisement de la poudre, environ 132 secondes après leur allumage (Pour s'enflammer, le mélange air-essence, un gaz contenu dans le cylindre doit subir une élévation de température permettant de porter une partie...), ils sont séparés du lanceur à environ 70 kilomètres d’altitude pour retomber dans l’océan Atlantique.

EPC

L’« étage principal cryotechnique » (EPC) est composé principalement de deux réservoirs (hydrogène liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) (LH2) et oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) liquide (LOX)) et du moteur Vulcain (Vulcain est un moteur cryogénique propulsant le premier étage du lanceur Ariane 5.) (Vulcain II pour Ariane 5 (Ariane 5 est un lanceur de l'Agence spatiale européenne (ESA), développé pour placer des satellites sur orbite géostationnaire et des charges lourdes en orbite basse. Il...) évolution (ECA)). Ce moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) cryogénique (le Vulcain), utilise 160 tonnes d’hydrogène et d’oxygène liquides refroidis à -253 °C.

Cet étage est mis à feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) dès le décollage et assure seul la propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par le milieu extérieur ou par un...) du lanceur durant la deuxième phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de vol du lanceur après le largage des étages d'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la modification affectant la...) à poudre. Il fonctionne en tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) durant une dizaine de minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain....).

Composite supérieur

Le composite supérieur comprend la case à équipement et, en fonction de la charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire...) utile emportée, un étage supérieur à moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir...) à ergols stockables (dans le cas d’une Ariane 5 avec étage supérieur EPS) ou à ergols cryotechniques (dans le cas d’une Ariane 5 avec étage supérieur ESC).

Le composite supérieur assure la propulsion du lanceur après l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme...) et le largage de l'étage EPC. Il fonctionne durant la troisième phase de vol qui dure environ 25 minutes).

Case à équipement

La case à équipement accueille le système de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) et de guidage du lanceur. Elle est située directement au-dessus de l’EPC dans le cas d’une Ariane 5 Generic ou en version A5E/S et entoure alors le moteur Aestus de l’EPS. Dans le cas d’une Ariane 5E/CA, la case à équipement est située au-dessus de l’ESC. La case à équipement est le véritable poste de pilotage du lanceur. Il orchestre l’ensemble des contrôles et des commandes de vol, les ordres de pilotage étant donnés par les calculateurs de bord via des équipements électroniques, à partir des informations fournies par les centrales de guidage. Ces calculateurs envoient également au lanceur tous les ordres nécessaires à son fonctionnement, tels que l’allumage des moteurs, la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) des étages et le largage des satellites (Satellite peut faire référence à :) embarqués. Tous les équipements sont doublés (redondance), pour qu’en cas de défaillance de l’un des deux systèmes, la mission puisse se poursuivre.

Un des principaux systèmes de la case à équipement est le correcteur d’attitude. L’architecture du Système de Contrôle d’Attitude (SCA) comprend deux réservoirs sphériques en titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.) contenant chacun 38 litres d’hydrazine (un composé organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) azoté) et de petits propulseurs assurant la réalisation des corrections.

Voici quelques uns des autres instruments que contient la case à équipement :

  • Les Systèmes de Référence Inertielle (SRI) qui sont des pièces maîtresses du contrôle du vol d’Ariane 5. Elles intègrent 2 centrales inertielles qui donnent la position du lanceur dans l’espace ainsi que 4 accéléromètres qui donnent l’accélération que subit le lanceur ;
  • Les calculateurs OBC (On Board Computer) qui, en utilisant les informations des SRI, commandent les moteurs du lanceur pour qu’il atteigne son objectif. Ils calculent la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de vol ;
  • L’antenne émettrice et réceptrice de télémesure avec les radars au sol ;
  • Le boîtier de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) de sauvegarde (En informatique, la sauvegarde (backup en anglais) est l'opération qui consiste à dupliquer et à mettre en sécurité les données contenues dans un système informatique.) qui commande la destruction du lanceur.

EPS

L’« étage à propergols stockables » (EPS) est composé du moteur Aestus et de ses réservoirs d’ergols (monométhylhydrazine (MMH) et peroxyde (Un peroxyde est un composé chimique de formule générale R-O-O-R', le groupe -O-O- étant appelé peroxyle (abrégé "peroxo" quand il...) d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire de...) N2O4.

ESC

L’« étage supérieur cryogénique » (ESC) utilise, comme son nom l’indique, un moteur cryotechnique : le HM-7-B ou, dans le futur, le moteur Vinci.

Charge(s) utile(s)

La charge utile est constituée par les satellites qui doivent être placés sur orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.). Pour permettre les lancements de plusieurs satellites, ceux-ci sont disposés sous la coiffe dans un module SPELTRA (Structure Porteuse (Une porteuse est un signal sinusoïdal de fréquence et amplitude constantes. Elle est modulée par le signal utile (audio, vidéo, données) en vue, soit de sa diffusion au moyen d’un...) Externe pour Lancements Multiples) ou SYLDA (SYstème de Lancement Double Ariane).

Ces modules permettent de placer en orbite deux satellites distincts, l’un après l’autre : un des satellites est positionné sur le module SPELTRA/SYLDA, l’autre à l’intérieur.

Les charges utiles et le séparateur sont largués durant la quatrième phase de vol : la phase balistique (La balistique est la science qui a pour objet l'étude du mouvement des projectiles.). Selon les caractéristiques de la mission les largages peuvent être faits immédiatement ou plusieurs dizaines de minutes après le début de cette phase. Les actions effectuées sont des mises en rotation, des éloignements, etc.

Coiffe

La coiffe protège les charges utiles durant le vol dans l’atmosphère. Elle est larguée dès qu’il n’y a plus de frottements. Ce largage est effectué peu après le largage des EAP, à une altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et...) d'environ 110 km.

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