Le Centre Spatial Guyanais (CSG) de Kourou, souvent qualifié de « port spatial », joue un rôle crucial dans l'accès à l'espace. Avec une activité soutenue d'environ un lancement par mois, il représente un atout majeur pour la Guyane et pour l'Europe, permettant de se maintenir dans la compétition mondiale. Cet article explore le fonctionnement du pas de tir de Kourou, en mettant en lumière les infrastructures, les défis techniques et les évolutions récentes.
L'Ensemble de Lancement Ariane 6 (ELA 4): Une Nouvelle Génération
À Kourou, les travaux de génie civil de la base de lancement d’Ariane 6 touchent à leur fin. Un peu plus de cinquante ans après son premier décollage à Kourou, la fusée Ariane va bientôt entamer sa sixième vie. La construction de l'Ensemble de Lancement Ariane n° 4 (ELA 4) marque une étape importante. Ce complexe géant, s'étendant sur 170 hectares, est conçu spécifiquement pour accueillir le nouveau lanceur européen. L'ELA 4 comprend une vingtaine d'ouvrages techniques, dont le bâtiment d'assemblage du lanceur et un portique mobile de 90 mètres de haut. Le CNES a choisi de penser et bâtir le futur Ensemble de lancement d’Ariane 6 (ELA 4) en s’appuyant sur un nouvel outil : le BIM (Building information management and modeling). Un savant cocktail numérique et collaboratif de modélisation 3D, de 4D et de compilation de millions d’informations des différents intervenants.
Le Massif de Lancement: Coeur Battant de l'ELA 4
Le massif de lancement constitue le cœur de l'ELA 4. Il intègre deux carneaux, des tunnels inclinés de grandes dimensions (170 m de long au total pour 20 m de haut et 20 m de large) destinés à évacuer les gaz de propulsion brûlants émis par la fusée au moment du décollage. Ces structures sont soumises à des conditions extrêmes lors de chaque lancement.
Contraintes Thermiques et Dynamiques
À la sortie du lanceur, la température atteint 3 000 °C. Outre cette onde de chaleur, les voiles des carneaux subissent également des sollicitations dynamiques importantes générées par l’onde acoustique. Le lanceur au moment du décollage provoque une surpression acoustique qui, bien qu’également atténuée par le déluge d’eau, se propage dans la structure et la déforme en provoquant un phénomène de battements. Pour ajouter encore aux contraintes, les voiles sont soumis à chaque décollage à l’abrasion des gaz d’échappement de la fusée chargés en particules d’alumine. Éjectés à 1 000 m/s des réacteurs, ils viennent désagréger le parement. Sous l’effet de ces projections, le parement de béton s’érode de 5 mm à chaque tir.
Résistance des Matériaux
Pour supporter de telles conditions, les carneaux disposent d’une résistance à toute épreuve : à leur forte épaisseur (jusqu’à 1,20 m) s’ajoutent une formulation de béton « adaptée » et de fortes concentrations d’armatures (jusqu’à 400 kg d’acier par m3 de béton), semblable à ce que l’on rencontre dans le domaine du nucléaire. Une surépaisseur sacrificielle de 15 cm de béton légèrement armé est ainsi prévue sur les parties d’ouvrage exposées à ce « sablage » intensif. De quoi résister à trente tirs de fusée. Les contraintes dynamiques subies par la structure conjuguées à la géométrie de cette dernière conduisent à une répartition complexe du ferraillage.
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Béton Spécialisé
Soumis pendant une courte durée à une température de 1 000 °C, sollicités dynamiquement, érodés par des particules d’alumine éjectées à haute vitesse par le lanceur et exposés à des eaux très acides (l’eau du déluge est récupérée à pH 1 dans les carneaux), les 30 000 m3 (sur 60 000 m3 au total) de béton des carneaux et du massif de lancement doivent résister à des conditions extrêmes. Approvisionnés depuis l’usine du cimentier ARGOS de Cayenne, les bétons possèdent une classe de résistance C40/50 et une classe d’exposition XA3, intégrant un ciment CEM I 42,5 N SR3 PM. Ils contiennent des fibres polypropylènes qui, en fondant sous l’effet de la chaleur des tirs, créent un réseau de microcavités dans le matériau, permettant à l’eau de s’évaporer sans y créer de fissuration.
Délais de Construction et BIM
Côté chantier, la construction du massif de lancement, qui a mobilisé jusqu’à 450 collaborateurs au pic d’activité (dont 80 encadrants), figurait sur le chemin critique du projet. Nous disposions de 18 mois pour réaliser l’ensemble du Génie Civil. Un délai très serré, comprenant un phasage complexe que l’utilisation du BIM, intégré très tôt dans l’histoire du projet, a pu permettre de tenir, notamment grâce à l’utilisation de la « dimension temporelle » (phasage 4D) dans la maquette numérique.
Le Lancement d'une Fusée: Un Processus Complexe
Envoyer une fusée dans l’espace n’est pas une action anodine. Aussi, afin d’établir ce long processus technique et relever ce grand défi technologique, une collaboration de trois acteurs est nécessaire : l’ESA, le CNES, et Ariane. L’ESA, l’Agence Spatiale Européenne, coordonne le fonctionnement du centre spatial. Ne pas oublier que cet exploit technologique est le fruit de nombreuses années de recherches. Il constitue surtout une volonté pour l’homme de se dépasser, de se surpasser.
Préparation et Transport
Tout d’abord, il est bon de rappeler qu’une fusée, si l’on prend l’exemple d’Ariane 5, pèse 750 tonnes, pour 55 mètres de haut. Pour une centaine de lancements effectués depuis 1996, on ne compte seulement que 4 échecs. Pour lancer une fusée dans l’espace, il est nécessaire de déplacer la fusée sur son site de lancement. A noter que les différents lieux de passage sont obligatoires pour une fusée. Cette dernière doit être déplacée sur des rails entre le lieu de l’assemblage et le lieu de mise à feu. Le site doit également être adapté. Enfin, les conditions météorologiques sont aussi très importantes pour lancer une fusée.
Le Pas de Tir: Un Écrin de Béton
Le pas de tir est un écrin de béton, accueillant les systèmes nécessaires au décollage d’Ariane 6. Constitué de 50 000 m3 de béton armé, il est logé à l’intérieur d’une fosse géante creusée dans la roche granitique sur 30 mètres de profondeur. Disposés symétriquement par rapport au pas de tir, ces tunnels inclinés colossaux (200 m de long pour 20 m de haut et 20 m de large) développent un volume intérieur identique à celui de 27 piscines olympiques !
Les Étapes Clés du Lancement
- Ignition! La fusée Ariane 6 est propulsée dans le ciel Guyanais.
- Le bruit est assourdissant, et d’énormes quantités de gaz brûlés s’échappent en nuages de fumées de part et d’autre du pas de tir.
- Les gaz de combustion sont évacués par les carneaux pour protéger le lanceur contre les vibrations extrêmes.
Le Centre Spatial Guyanais: Un Site en Mutation
Alors qu’Ariane-6 prépare son premier vol de l’année, le Centre spatial guyanais est en pleine mutation, s’ouvrant aux mini et aux microlanceurs privés, très convoités par d’autres bases de lancement.
L'Ouverture aux Mini-Lanceurs
MaiaSpace pourra faire décoller ses minifusées réutilisables depuis l'ancien pas de tir Soyouz à Kourou. La filiale d’ArianeGroup, fondée en avril 2022, a décroché l’exploitation du pas de tir après un appel à candidatures organisé par le CNES. Tirer depuis Kourou nous permettra d’atteindre une très large gamme d’orbites et notamment celles adaptées aux constellations. Le centre spatial guyanais est idéalement positionné sur l'équateur terrestre ce qui lui permet de bénéficier de l’effet de fronde généré par la rotation de la Terre.
Le pas de tir Soyouz n’était plus utilisé depuis mars 2022. Cette interruption fait suite à l’arrêt de la coopération spatiale entre la Russie et l’Europe, conséquence de l’invasion de l’Ukraine par la Russie.
Avantages du Pas de Tir Soyouz pour MaiaSpace
- Le pas de tir de la fusée russe a l'avantage de disposer d'un carneau, soit un dispositif qui permet d'évacuer efficacement les gaz de combustion au moment du décollage du lanceur afin de le protéger contre les vibrations extrêmes.
- Autre avantage à plus long terme : le pas de tir Soyouz est adapté aux éventuelles évolutions du lanceur MaiaSpace vers une plus grande capacité.
Campagne d’Essais Combinés d’Ariane 6
La campagne d’essais combinés d’Ariane 6 menés au Centre spatial guyanais (CSG) à Kourou avait pour but de tester le fonctionnement de l’ensemble du système de lancement, c’est-à-dire le lanceur en synergie avec les installations au sol : pas de tir, portique mobile, centres de contrôle, systèmes d’avitaillement en ergols, etc. Les essais permettent d’optimiser la fiabilité du lanceur pour le premier vol d’Ariane 6. Chaque composant, chaque commande, bénéficie d’une attention particulière.
Les essais combinés à Kourou ont été effectués sur un lanceur dédié, appelé CTM pour « Combined Tests Model », qui est totalement représentatif du lanceur qui volera. Le corps central est composé d’un étage principal et d’un étage supérieur réels, surmonté d’une composite supérieur avec son adaptateur de charge utile, ses deux demi-coiffes et un satellite simulé. Le corps central est flanqué de 4 boosters, dont un est un booster réel avec tous ses équipements fonctionnels.
La campagne des essais combinés s’est achevée le 30 janvier 2024 avec les tests de déconnexion des liaisons cryogéniques entre le lanceur et le pas de tir. Ces liaisons portées par deux bras rétractables permettent l’avitaillement du lanceur en ergols cryogéniques.
Composants d'Ariane 6
- Les boosters: Au nombre de 2 ou 4 selon la version du lanceur, sont placés sur le côté de l'étage principal. Ils contiennent chacun 142 tonnes de propergol solide.
- L'étage principal cryotechnique: Est propulsé par le moteur à oxygène et hydrogène liquides Vulcain 2.1.
- L'étage supérieur: Est également propulsé grâce à de l'oxygène et de l'hydrogène liquides. Ses réservoirs en contiennent 30 tonnes, utilisés par le moteur Vinci.
- Le composite supérieur: Comprend la coiffe et le ou les satellites qu'elle contient. La coiffe d'une hauteur de 14 ou 20 mètres, protège les satellites des perturbations aérodynamiques, thermiques et acoustiques subies durant le décollage. Composée de 2 demi-coques, elle s'ouvre pour se séparer du lanceur une fois celui-ci sorti de l'atmosphère.
Sécurité et Souveraineté
En plus des aspects techniques, le CSG assure la souveraineté nationale de l’espace aérien français. Le CCM (Centre de Contrôle Militaire) est, en cas d’alerte, un véritable centre décisionnel. Des moyens de surveillance Hawkeye peuvent également renforcer le dispositif. Des mesures sont prises pour la sécurité des approches maritimes et pour évacuer les derniers pêcheurs égarés.
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