Composition d`un système spatial

Composition d’un système spatial
Il existe 2 types de système :
 Balistique (militaire)
 Spatial.
Chaque système comprend toujours au moins 3 éléments :
 La charge utile
 Objet balistique
 Satellite ou sonde spatial
 Capsule ou navette
 La fusée porteuse
 Engin balistique
 lanceur
 Les installations au sol qui assure la qualité du système
 Ensemble de lancement
 Stations aval et centres d’opérations
 Moyens de récupération.
La charge utile
 Type balistique
 Fusée sonde, pacifique peut avoir des utilisations militaire.
 Missile balistique, utilisation militaire.
 Le satellite.
 La sonde. Pioneer-11 lancé en 1973, arrivée autour de Jupiter entre 74 et 75 puis
autour de Saturne en 79 (première sonde à y aller).
 Habitée
 Capsule. Portance faible, permet un léger contrôle pour un meilleur atterrissage,
trajectoire balistique.
 Navette. 12 avril 1981 premier vol d’une navette. Bourane (Russe) un seul vol,
détruite suite à l’effondrement du plafond du hangar de stockage.
La fusée porteuse
Les lanceurs consommables ELV (Expandable Launch Vehicul)
Européen
 Ariane 5, premier vol d’une fusée Ariane était prévu au 15 décembre 1979 mais suite à
un problème technique elle ne décolla que le 24 décembre (3e essai)
 VEGA, à venir, italo-français
Américain ULA (United Launch Alliance, entre Boing et Lockheed Martin)
 Delta 2
 Delta 4 M

 Delta 4 Heavy (premier étage identique avec Delta 4 M) constitué de 3 premiers étages
de Delta 4 M alignés
 Atlas 5
 Falcon 9
 Minotaur 4
 Taurus XL
 Taurus 2 (ressemble à Minotaur 4 en plus gros)
 SLS (Space Long Système), attendue en «2017» pour prendre la suite du programme
constellation. Elle est constituée d’un lanceur lourd et d’une capsule Orion. Pour une
orbite basse transport de 70t puis 130t dans une 10ène d’années.
Elan Munsk est le fondateur de Space X.
Russe
 Cosmos 3M
 Tsyklon (cyclone)
 Rockot, missile reconverti
 Soyouz
 Proton
 Zenit, mi Russe mi Ukrainienne
Chinois
 Longue Marche 2C
 Longue Marche 2F
 Longue Marche 3
 Longue Marche 4
 Longue Marche 5 (à venir)
 Longue Marche 6 (à venir)
 Longue Marche 7 (à venir)
Longue Marche 5, 6 et 7 seront lancées sur la future base de Haïnan.
Japon
 H-2A
 H-2B
 M V
Inde
 PSLV (Polar)
 GSLV-MKIII
 GSLV-MKII
Israël
 SHAVIT
Iran
 SAFIR
Corée du Sud
 KSLV

Les lanceurs semi-réutilisables
Ils ne sont plus opérationnels.
 Space Shuttle, américain, le réservoir se désintègre alors que la navette revient sur
terre et que les boosters sont récupérés par des navires après activation de parachutes
(réutilisés si possible)
 Bourane, soviétique, un seul vol en automatique le 15 novembre 1988, pas d’autre vol
et elle est détruite suite à la chute du plafond de son hangar de stockage
Lanceurs réutilisables (RLV)
Ils ne sont pas à l’ordre du jour car coûte trop chère et demande un très grand niveau
technologique.
Les installations au sol
Il existe 3 grandes catégories d’installations au sol :
 Installations de lancement
 Stations «aval» et centres d’opérations
 Installations de récupération.
Ces installations représentent 10 à 15% du coût total du projet.
Installations de lancement
Elles ont plusieurs fonctions :
 stocker les éléments de la fusée porteuse et de la charge utile
 assembler la fusée et la charge utile
 A l’horizontale comme les russes ou les ukrainiens
 A la verticale pour les autres
 Ravitailler en fluide les étages propulsifs et la charge utile. Ce sont des produits toxique
et explosif. La veille et durant la nuit on refroidit les réservoirs et les étages à oxygène
et hydrogène liquide pour éviter un choc thermique (car très froid)
 Effectuer les contrôles finaux et le tir, pour les américains le 0 correspond au
décollage, pour nous à l’allumage, la montée en régime des moteurs met en moyenne
3 sec (7 pour le moteur vulcain)
 Suivre et contrôler la trajectoire de la fusée porteuse pendant le vol
 Surveiller le fonctionnement de la fusée porteuse lors du vol.
Les stations aval et centres d’opérations
2 types de station :
 A proximité de la base de lancement pour le tir et la phase propulsée
 Pour la suite
4 bases françaises :
 Kourou (Guyane)
 Libreville (Gabon)
 Natal (Brésil)
 Malindi (Kenya)

Stations de contrôle et de suivi de satellites :
 Kourou
 Iles Kerguelen (Sud océan indien)
 Aussaguel (à côté de Toulouse).
Centres d’opérations :
 Russe, Baïkonour
 Américain, Houston
 ATV, CNES de Toulouse.
Dépend du type d’opération à réaliser.
 Traite les télémesures du satellite
 Mise et maintient à poste (limiter la déviation de l’orbite du satellite)
Certains récupèrent les données scientifiques du satellite (généralement fait dans des
centres annexes).
Installations de récupération
Les Russes ont choisi une rentrée dans l’atmosphère semi-balistique.
Les américains ont choisi l’amerrissage.
Pour les premières missions du Space Shuttle, atterrissage sur des pistes très longues et
larges (lac salé). Puis création d’une piste spéciale avec des pistes de secours dans
différentes régions du globe, comme en France en Provence.
Mission GENESIS :
Lancement le 8 mars 2001.
Rentrée prévue au 8 septembre 2004.
Echec lors de la phase de rentrée, l’accéléromètre avait été monté à l’envers, ne déclenchant
pas l’ouverture du parachute.
10% du coût du satellite correspond à l’assurance. Elle couvre le lancement et la première
année de vie.
Dans le cas présent pas d’assurance.
Les contraintes des installations au sol
Stations aval et stations TM/TC (Mesure/Commande)
 dissémination à la surface du globe
 position de certains stations aval peuvent conditionner le choix des orbites ou des
trajectoires de mise en orbite
 remplacement à terme de plusieurs stations par un système de satellites relais en
orbite géostationnaire ou très elliptique
Sites de lancement
L’utilisation de sites de lancement est soumis à des règles de sauvegarde : limitation de
l’orientation du plan initial de la trajectoire dans un secteur (éviter certains régions
peuplées) et donc des orbites accessibles.

Pour utiliser au mieux l’appoint de la rotation terrestre, il est important de pouvoir effectuer
les lancements plein Est. Plus on est proche de l’équateur et plus on peut profiter d’une aide
en vitesse.
A Kourou il y a une contrainte calendaire (entre le printemps et l’automne) due à la présence
des alizées face à la zone de tir.
18000 objets d’une taille supérieure à 10cm en orbite basse.
Missions et trajectoires associées
Les grandes catégories de missions
 Balistique (fusées sondes ou têtes nucléaire)
 Télécommunication
 Observation de la Terre (météo, océanographie, ressources terrestre, gravité, …)
 Navigation, une constellation est constituée de 30 satellites pour être opérationnelle
(3 seulement dans le monde : Russe Glonass, Américain, Chinois Beïdou/Compass)
 Scientifique
Trajectoire balistique
On ne cherche pas à mettre en orbite l’objet. Ce n’est pas une parabole, orbite sécante.
Mission scientifique, comme météorologique, on envoie la fusée-sonde à une hauteur
inférieure à celle de l’atmosphère pour récupérer la fusée. Pour les autres missions
scientifiques on envoie plus haut.
Pour les missions militaires on cherche à atteindre une cible. La portée opérationnelle est
plus courte que la portée maximale mais assure une plus grande possibilité de vitesse en
fonction de l’angle de tir utilisé et donc une plus grande difficulté pour prévoir comment
arrive l’objet, oblige au radar de défense de balayer un plan plus large. Si on utilise un sous-
marin, on diminue les possibilités de connaitre la trajectoire et donc la détection du missile.
Trajectoire géocentrique
Les plus utilisées pour les missions spatiales.
Périgée : point le plus proche du centre d’attraction
Apogée : point le plus éloigné du centre attraction
Le grand axe : axe passant par les 2 foyers
3 types d’orbites, dépende de l’apogée :
 Orbite basse : 180-1000km, des satellites passent en dessous avant de remonter
(satellite espion américain)
 Orbite moyenne : 1000-25 000km
 Orbite haute : 25 000-200 000km, au-delà de cette valeur on a une trajectoire à 3
corps et donc plus une trajectoire de type elliptique (influence de la Lune).
Orbites circulaires basse et moyenne
Missions d’observation de la Terre, altitude quasiment constante, permet de ne pas avoir à
retoucher les réglages du télescope. On évite le plus possible les mécanismes mécaniques
pour éviter les dégradations liées au vide ou l’action des ultraviolets.