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Petit mais puissant !

Les systèmes de propulsion satellitaires renferment bien des trésors technologiques

Le site de Lampoldshausen, spécialisé dans ce domaine, s’est positionné sur le marché européen comme un centre d’excellence, unique en son genre. A l’heure actuelle, rares sont les satellites européens qui ne sont pas équipés d’un système de propulsion issu de cet établissement.

Comparés à l’énorme moteur Vulcain d’Ariane, les systèmes propulsifs de satellites passeraient presque inaperçus ! Leur rôle fondamental est pourtant strictement identique : exercer une poussée. Toutefois, dans le cas des micro-propulseurs, il ne s’agit pas de délivrer des poussées considérables, mais de produire des impulsions savamment dosées qui permettent aux satellites et aux sondes de rejoindre et de maintenir leurs trajectoires ou leurs positions orbitales définitives. Précision et fiabilité sont ici de mise, et ce, tout au long des quinze années de durée de vie nominale en service des satellites en général. Quatre types de moteurs sont fabriqués et constamment optimisés pour la propulsion satellitaire à Lampoldshausen.

Le moteur de 1 Newton © Airbus Defence and Space

Moteur de 1 N à composant unique

Le moteur de 1 Newton n’est pas plus gros qu’une lampe de poche et ne pèse que 300 grammes. Adapté aussi bien à un fonctionnement continu qu’à des impulsions courtes et répétées, il utilise comme combustible l’hydrazine, qui est enflammé dans un catalyseur et transforme l’énergie en poussée. Ce type de propulseur est, depuis longtemps, employé avec succès comme système de contrôle d’orbite et d’attitude à bord de satellites de petits gabarits, tels que les satellites scientifiques ou d’observation de la Terre.

Moteurs de 10 N et 22 N à double composant

Ces moteurs génèrent une poussée en mélangeant un combustible avec un comburant, respectivement contenus dans des réservoirs de près de 1400 litres. Le comburant est un mélange d’azote et d’oxygène, tandis que le combustible est généralement l’monomethylhydrazine. Un catalyseur est inutile, dans ce cas. Les deux substances sont injectées et mélangées dans la chambre de combustion, ce qui provoque leur inflammation instantanée, et donc la poussée. Les moteurs de 10 N et 22 N sont utilisés pour des satellites plus imposants comme les satellites de télécommunications. Les moteurs de 10 N affichent une puissance d’environ 20 CV et comptent parmi les best sellers d’Airbus Defence and Space. Ainsi, plus de 80 satellites en sont ou en étaient équipés, dont les satcoms des plus grands opérateurs mondiaux. Les modèles de 22 N représentent le tout dernier produit de la gamme des moteurs à double composant. Tout comme le moteur de 10 N, ce système de propulsion est entièrement adapté au contrôle d’orbite et d’attitude de gros satellites.
Après leur séparation du lanceur, les satellites géostationnaires rejoignent leur orbite finale, à 36 000 kilomètres d’altitude grâce au moteur d’apogée de 400 N. © Airbus Defence and Space

Passage du Single Seat au Double Seat

Les spécialistes d’Airbus Defence and Space n’ont de cesse de développer de nouvelles technologies ou de moderniser les technologies existantes. C’est ainsi que le moteur de 10 N a été entièrement revu au fil des années. A l’origine, il était composé d’une vanne permettant d’injecter le combustible dans la chambre de combustion. Le nouveau moteur Double Seat est désormais équipé de deux vannes, sachant qu’en cas de panne, les moteurs Single Seat ne pouvaient pas compter sur une deuxième vanne de secours. Dans le pire des cas, un groupe moteur devait être entièrement stoppé. Tous les moteurs de 10 N de nouvelle génération sont désormais dotés de la technologie Double Seat.

Moteur d’apogée de 400 N

Ce moteur à double composant surclasse de très loin tous les moteurs automobiles. D’une puissance de 850 CV et d’un poids de seulement 3,5 kg, il fait office de moteur d’apogée permettant aux satellites géostationnaires d’atteindre leur orbite finale, à 36 000 kilomètres d’altitude après séparation du lanceur, ou de systèmes de propulsion pour les sondes d’exploration spatiale. Une soixantaine de satellites et de sondes ont déjà été dotés d’un tel système propulsif. A l’instar du moteur de 10 Newton, il équipe de nombreux satcoms des principaux constructeurs mondiaux.

Comment le combustible parvient-il à la chambre de combustion ?

Tous les moteurs d’un satellite sont agencés de telle façon que les gaz d’échappement qu’ils produisent continuellement n’altèrent pas les équipements techniques, comme les radars ou les antennes. Autrement dit, le cheminement du combustible et du comburant depuis le réservoir jusqu’au moteur peut s’avérer long et sinueux. Afin d’obtenir une pression suffisante, le système de propulsion dispose de deux réservoirs à haute pression alimentés en hélium, un gaz propulseur admis dans le circuit via des pyrovannes, filtres, régulateurs et capteurs de pression, afin de fonctionner à l’image d’un aérosol. L’hélium assure la pressurisation des réservoirs, de manière à garantir l’injection constante des propergols dans le circuit de combustion. Les sphères d’hélium contiennent entre 50 et 90 litres.

Système de propulsion unifié UPS

Afin d’optimiser la durée de vie des satellites tout en réduisant leur masse au maximum, l’établissement Airbus Defence and Space de Lampoldshausen a mis au point le système de propulsion unifié UPS, qui comprend quatre composantes : le moteur d’apogée, jusqu’à 16 micropropulseurs, des réservoirs à haute pression et des réservoirs de propergol. Airbus Defence and Space est la seule société au monde à commercialiser avec succès un système si complet. En décidant de proposer de tels produits, le site de Lampoldshausen a pu renforcer considérablement sa position, notamment sur le marché européen des télécommunications, dont Airbus Defence and Space détient près de 90 %. Les deux grandes plates-formes satellitaires européennes que sont Eurostar et Spacebus, sont équipées de systèmes propulsifs fabriqués à Lampoldshausen, qui en livre 6 à 8 exemplaires chaque année, soit un total de 62 à ce jour. La décision de livrer des systèmes clé en main prêts à l’intégration a été motivée par le contexte technique. A l’origine, le système propulsif était intégré aux satellites à Lampoldshausen, ce qui ne permettait pas de mener d’autres activités en parallèle. Depuis l’introduction de l’UPS, des systèmes complets sont envoyés dans les centres d’intégration de Cannes, Toulouse ou encore Friedrichshafen. Le délai de réalisation d’un satellite est ainsi considérablement écourté. L’UPS étant une coopération franco-allemande, les réservoirs d’hélium sont ainsi fabriquées sur le site Airbus Defence and Space d’Aquitaine, les réservoirs de propergols à Brême, et le reste à Lampoldshausen.

Le client est roi


Pourtant, Airbus Defence and Space ne produit pas seulement des systèmes propulsifs et des équipements embarqués, mais propose également toutes les prestations associées à la mise à poste des satellites. Ainsi, les clients sont accompagnés sur la base de lancement, à savoir Kourou (en Guyane), Cap Canaveral (aux Etats-Unis), Plessietsk (en Russie) et Baïkonour (au Kazakhstan). Des experts d’Airbus Defence and Space participent ainsi à l’intégration des satellites sur les lanceurs, procèdent à leur avitaillement, puis vérifient une dernière fois le bon fonctionnement de leur système propulsif, avant l’autorisation de lancement. Airbus Defence and Space se charge également de traiter et de conditionner les propergols de certains véhicules spatiaux sur ses sites de production, puis de les livrer directement sur les bases de lancement. Des équipes spécialisées, ainsi que des équipements d’avitaillement et de vérification sont par ailleurs présents sur chaque base.

Le moteur de 10 Newton © Airbus Defence and Space

Le moteur de 10 Newton est l’un des best sellers d’Airbus Defence and Space. Il n’est pas plus gros qu’une lampe de poche et ne pèse que 300 grammes. A l’heure actuelle, la plupart des satellites sont équipés de moteurs fabriqués à Lampoldshausen. © Airbus Defence and Space

 

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