Airbus Defence and Space

La plus grosse ceinture du monde

Qui a dit que les séparations sont forcément douloureuses ? Airbus Defence and Space Espagne a fabriqué une bande de fixation quatre fois plus grande que celle utilisée pour les satellites, qui a permis l’impeccable séparation entre l’ATV-4 et le lanceur

L’ATV-4 était la plus lourde charge utile jamais placée lancé par une fusée Ariane, ce qui a nécessité une bande de fixation de quatre mètres de diamètre © ESA/CNES/Arianespace

Pour la mission du quatrième Véhicule de transfert automatique (ATV) Albert Einstein, désormais arrimé à la Station spatiale internationale, la fixation du vaisseau de ravitaillement au lanceur pendant le vol et la subséquente séparation des deux véhicules ont requis la mise au point du « système de séparation » le plus complexe jamais fabriqué par l’industrie européenne. La bande de fixation conçue et produite par Airbus Defence and Space Espagne était en effet quatre fois plus grande que celle utilisée pour les satellites conventionnels.

Lors du lancement d’un véhicule spatial, il existe deux moments spécialement critiques au terme desquels un tonnerre d’applaudissements se fait généralement entendre dans le poste de contrôle : juste après le lancement et lors de la séparation entre le véhicule et le lanceur. La moindre erreur lors de l’un de ces « points uniques de défaillance » entraîne l’échec de la mission.

Constitué d’une bande de fixation et d’un ensemble de ressorts d’éjection, le système de séparation du lanceur doit être capable d’encaisser des tensions et des vibrations extrêmes lors du lancement. « La bande est en quelque sorte une énorme ceinture et la tension à laquelle elle est soumise, c’est-à-dire la force avec laquelle cette ceinture est serrée, dépend essentiellement des caractéristiques du véhicule transporté », explique Javier Rivas, responsable du département « Systèmes de Séparation » chez Airbus Defence and Space Espagne. Ainsi, les difficultés et les défis technologiques se multiplient avec la masse et le gabarit du véhicule, qui déterminent à la fois les charges générées pendant le vol et le diamètre de la bande. Avec sa masse de 20,2 tonnes, l’ATV-4 était la plus lourde charge utile jamais placée en orbite par un lanceur Ariane, ce qui a nécessité une bande de quatre mètres de diamètre. « Cette bande a été installée avec une tension d’environ cinq tonnes et elle serrait un véhicule de 20 tonnes », souligne Javier.

 

La bande de fixation est semblable à une énorme ceinture, un concept à la fois très simple et très efficace © Airbus Defence and Space

La séparation : un moment toujours crucial

Les premières séparations de composants interviennent à peine deux minutes après le lancement d’un ATV. Il y a d’abord les boosters, puis la coiffe, l’étage cryogénique et enfin l’ATV, quelque 63 minutes après le lancement. « La fiabilité de notre système doit être totale. Il ne peut y avoir de défaillance car cela réduirait à néant tout le travail réalisé pendant de longues années par des équipes réparties dans toute l’Europe », explique Alejandro Durán, responsable Programme du système de séparation chez Airbus Defence and Space Espagne.

Le succès de la mission toute entière de l’ATV dépend de cette séparation qui ne dure que quelques millisecondes © ESA

Le processus de séparation ne dure que quelques millisecondes. Un signal électrique active le dispositif pyrotechnique, ce qui fait monter considérablement la pression dans une chambre et entraîne la découpe du boulon en acier qui tient la bande par une cisaille métallique (comme celles utilisées pour découper à froid des feuilles de métal). La libération de l’ATV est immédiate mais sa cinématique de sortie doit être propre, sans heurt ni perturbation, ce qui est d’autant plus compliqué que le diamètre de la bande est élevé.

Cette ouverture par un côté libère une énorme quantité d’énergie, la bande essayant de retrouver son diamètre normal, mais dix éléments de fixation sont chargés de la bloquer dans sa position finale jusqu’au terme de la mission. « C’est un concept à la fois très simple et très efficace. Le succès de la mission de l’ATV dépend ainsi de cette séparation qui dure quelques millisecondes », assure Alejandro Durán. « À ma connaissance, personne n’a jamais lancé un véhicule aussi lourd que l’ATV avec un système comme le nôtre ».

Un savoir-faire unique dans le secteur

Airbus Defence and Space Espagne fournit également cette solution (avec un diamètre d’environ deux mètres) pour les systèmes de multilancement des lanceurs Vega et Soyouz, mais ce n’est pas comparable aux défis posés par l’ATV. La mise au point de ce système de séparation pour l’Agence spatiale européenne a démarré en 2000. « Nous avons mis la barre très haut en acceptant ce défi, car l’expérience d’Airbus Defence and Space Espagne se limitait alors à des bandes d’un mètre pour le lancement de satellites conventionnels, assure Javier Rivas. Toute l’équipe a dû travailler d’arrache-pied et, surtout, faire preuve d’ingéniosité ». Les phases de développement et de qualification (très complexe) se sont étalées sur près de huit ans, jusqu’au 9 mars 2008, jour du lancement de l’ATV « Jules Verne ». « Même si nous l’avions testé mille fois, même si nous savions qu’il marchait, je peux vous dire que nous étions très soulagés après le succès du premier vol, car c’était un système totalement inédit, ajoute Alejandro Durán.

La bande de fixation fabriquée par Airbus Defence and Space Espagne permet l’impeccable séparation entre l’ATV-4 et le lanceur © ESA/CNES/Arianespace

As Alejandro sums up: “It was worth it to see the satisfaction of all the people who have worked on this system. A large percentage of the staff at Airbus Defence and Space Spain have been involved directly or indirectly in its development and manufacture – particularly if we take into account the two structures for the external and avionics modules that we also supply for the ATV. And I think that each and every one of us can proudly say we’ve played a part in this programme.”

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