Dans les coulisses du vol inaugural de lanceur CZ-5

3 reports de lancement en espace de 5 heures, 3 remises à zéro du compte à rebours de T-10 secondes, c’est dans une ambiance électrique au sol que le nouveau lanceur chinois CZ-5, le plus puissant jamais construit en Chine, s’est décollé ce jeudi du centre de lancement spatial Wenchang (WSLC) pour son tout premier vol, après 10 ans de développement.

L’heure du décollage – 20h43 heure locale (UTC+8), soit près de 3h plus tard que prévu. Après environ 1 780 secondes de vol, les deux passagers du lanceur – l’étage supérieur YZ-2 et le satellite expérimental SJ-17 – ont été injectés sur l’orbite de transfert géostationnaire (GTO), sous le regard de quelques dizaines de million de téléspectateurs chinois.

Ce vol inaugural d’une importance capitale pour l’aérospatiale chinoise est retransmis en direct sur la télévision nationale mais aussi sur de nombreuses plateformes en ligne.

5,5 heures plus tard, l’étage supérieur YZ-2, qui lui-aussi effectue son tout premier vol, a placé le satellite SJ-17 directement en orbite géostationnaire (GEO), une grande première pour la Chine.

Que s’est-il passé exactement aux 5 dernières heures avant le départ du lanceur ? Pourquoi le lancement a failli être annulé ? Comment une jeune équipe, dont l’âge moyen est de 32 ans, a géré le premier lancement d’une fusée de plus de 800 tonnes ?

 

Le lancement du premier CZ-5

Le CZ-5 est un lanceur lourd développé par le groupe aérospatial chinois CASC. Bien que le début de son projet de développement remonte à il y a 10 ans, en 2006, mais la réflexion d’avoir un lanceur lourd, capable de placer plus de 10 tonnes en orbite de transfert géostationnaire et plus de 20 tonnes en orbite basse (LEO), a commencé il y a 30 ans.

En 1986, alors que les principales puissances spatiales au monde comme les États Unis et l’Europe ont tous commencé à développer des lanceurs lourds comme le Delta-4, l’Atlas V et l’Ariane 5, la Chine n’avait que des « petites » fusées d’une capacité de 5 tonnes en GTO et de 9 tonnes en LEO.

Cette situation limite fortement le développement des technologies spatiales en Chine, les industriels chinois ont donc lancé une série de pré-études dans le cadre du programme national 863, qui regroupe des nouveaux projets technologiques visant à améliorer la compétitivité du pays.

Le CZ-5 en cours de transfert sur son pas de tir mobile

Le CZ-5 en cours de transfert sur son pas de tir mobile

9 ans plus tard, le groupe CASC et les acteurs associés ont choisi le moteur LOX/Kérosène et le moteur cryogénique LOX/LH2 comme systèmes de propulsion principaux du « futur lanceur lourd ». Le développement du premier, qui devient le moteur YF-100, fut lancé en l’an 2000, suivi par celui de YF-77 cryogénique 1 an plus tard.

Ce n’est qu’en 2006 que le Conseil des affaires de l’État chinois a donné son feu vert au projet de développement de CZ-5, sous le pilotage du groupe CASC.

Pour avoir une plus grande capacité d’emport, construire une plus grande fusée est nécessaire. Le diamètre de l’étage principal de CZ-5 est donc passé à 5 mètres, contre 3,35 mètres sur les autres fusées chinoises utilisées depuis 40 ans. Le choix initial de limiter le diamètre des fusées à 3,35 mètres est purement logistique – le réseau ferroviaire chinois ne peut supporter une taille supérieure.

Le fait que le CZ-5 dépasse largement cette limite oblige non seulement le programme à construire des nouvelles infrastructures de fabrication et de tests à Tianjin, mais aussi à repenser totalement l’acheminement des modules jusqu’à la nouvelle base de lancement WSLC, sur l’île de Haïnan.

Cette nouvelle localisation, situé à une latitude plus basse (19°), permet aux lanceurs de gagner mécaniquement en capacité d’emport pour les lancements en GTO, mais demande que le transport des fusées soit fait par la voie maritime. Deux nouveaux navires de transport d’un déplacement pleine charge de 9 080 tonnes, Yuanwang-22 et Yuanwang-23, ont été construits à cet effet.

En terme de capacités, le CZ-5 est devenu depuis jeudi l’un des lanceurs actuels les plus puissants du monde, avec 23 tonnes en LEO et 13 tonnes en GTO (Chiffres communiqués à l’IAC 2016).

LanceurPaysLatitude du siteMasse au décollageCapacité LEOPlan LEOCapacité GTOCapacité GSODiamètre de l'étage Core
Proton-MRussie46°705 t23 t180 x 180 x 51.5°6.15 t3.25 t4.1 m
Ariane 5 ECAEurope780 t20 t260 x 260 x 51.6°10.74 t5.4 m
Delta-4 HeavyUSA35° et 28°732 t28.8 t200 x 200 x 28.7°14 t6.57 t5.1 m
Delta-4 MediumUSA35° et 28°399 t13.5 t200 x 200 x 28.7°5.5 t3.12 t5.1 m
Atlas VUSA35° et 28°541 t18.8 t6.86 t8.9 t5.4 m
Falcon 9-FTUSA35° et 28°549 t22.8 t185 x 185 x 28.5°8.3
H-IIBJapon30°531 t19 t8 t5.1 m
H-IIA-204Japon30°445 t15 t6 t2.3 t4 m
CZ-5Chine19°869 t13 t5 m
CZ-5BChine19°837 t23 t200 x 200 x 42°5 m

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Le premier vol de CZ-5 était initialement prévu en 2014, il a finalement été re-planifié suite aux nombreuses difficultés techniques à surmonter, malgré plus de 7 000 essais d’envergure effectués au sol. Avec un tout nouveau lanceur dont plus de 92% de design sont nouveaux et qui n’a jamais réalisé aucun vol, une nouvelle base de lancement spatial qui a supporté à peine un tir, les risques d’échec sont grands.

Et les premiers gros « pépins » ont commencé dès le 30 Octobre, alors que tous les systèmes de CZ-5 ont passé leur tests d’intégration avec succès et que la fusée a été transférée à la rampe de lancement deux jours auparavant, la fusée sur le pas de lancement n’est plus alignée correctement, et l’un des moteurs de booster s’est braqué anormalement au taux maximal. Ces anomalies ont obligé les équipes à analyser si le ou les moteurs ont été endommagés lors du transport ou des tests, et à se préparer au pire des scénarios, à savoir renvoyer la fusée à Tianjin pour réparation.

Le 31 Octobre, le Commandant en chef du corps d’armée de soutien stratégique et le Commandant en chef de l’aérospatiale militaire, tous deux de l’armée chinoise, ont participé à la revue technique de l’incident. Les experts de l’Institut n°11 de l’AALPT, filiale du groupe CASC et fournisseur des moteurs à ergol liquide dont ceux utilisés par le CZ-5, ont soumis leur rapport d’analyse indiquant que les moteurs sont intacts. Et la décision est tombée, le lancement est maintenu au 3 Novembre à 18h00, avec une fenêtre de tir qui s’étale jusqu’à 20h40.

Le 3 Novembre, le jour de toutes les tensions, les systèmes indiquent une fuite de l’oxygène liquide sur les boosters 1 et 3. Le directeur de lancement, appelé « 01 » dans le vocabulaire aérospatial chinois, ordonne le maintien de préparation de tous les postes mais annule l’entrée en procédure de T-7 heures.

On apprendra plus tard après le lancement que l’évacuation de gaz d’oxygène sur deux des quatre boosters était obstruée, les experts ont passés du temps à analyser le problème et à évaluer les risques. Le T0 de 18h00 était en fait déjà reporté à 19h01 heure locale.

Vers 17h36, un autre problème majeur a été détecté sur les canalisations du moteur cryogénique du premier étage. La température qui devrait baisser à 100 kelvin reste toujours à 140 kelvin, trop élevé pour le bon fonctionnement des moteurs. Le pré-refroidissement de la propulsion principale a donc échoué. « 01 » ordonne alors l’arrêt du purge de LOX et de l’alimentation de kérosène, et annule la procédure de T-1 heure.

18h20, alors que le problème persiste, l’équipe du satellite indique que la fenêtre de tir peut aller jusqu’à 21h00. Ce délai supplémentaire très précieux a permis aux ingénieurs de continuer à travailler sur une éventuelle solution.

19h02, le directeur de lancement « 01 » prépare au pire, il demande les opérateurs de l’alimentation en hélium de retourner à leur postes pour anticiper un éventuel vidange des réservoirs, qui signifierait alors l’arrêt total du lancement.

19h10, les hauts responsables ont pris leur décision – Si le refroidissement de moteurs du premier étage n’atteint toujours pas le niveau nécessaire à 19h30 précisément, le commandement de la mission pourra envisager l’arrêt définitif du lancement. Les personnels de WSLC sont alors entrés en préparation de l’annulation du tir, et toutes les équipes de sauvetage ont été déployées par précaution.

19h33, 3 minutes après le dernier délai annoncé, la température sur le paroir du logement de palier de la pompe à oxygène commence à baisser de nouveau. La solution trouvée par les experts du système de propulsion a enfin fonctionné. « 01 » repousse l’allumage à 20h40.

20h30, 10 minutes avant le lancement, le système de surveillance ne reçoit plus la mise à jour des données de câblage et donne des alarmes.

20h38, « 01 » met en standby la procédure T-3 minutes et remet le T0 à 20:41:17.

20h39, la procédure T-2 minutes est arrêtée, l’allumage est de nouveau repoussé à 20:41:56.

A 1 minute 30 de l’allumage, l’alimentation externe est coupée et le lanceur fonctionne désormais sur ses propres sources d’énergie, mais l’ordinateur principal de contrôle active à ce moment là son alarme.

A 1 minute avant le lancement, la voix de l’opérateur du poste 120 résonne dans la salle de contrôle : « 01, arrêter le lancement… ».

Les vidéos diffusées après par CCTV montrent à ce moment une incompréhension sur tous les visages qui se trouvent dans la salle de contrôle de WSLC, le directeur de lancement demande une explication.

Une dizaine de secondes après, le poste 120 réclame un délai supplémentaire, avant de confirmer son GO peu après. Le compte à rebours peut enfin commencer.

T-10 secondes, alors que le directeur de lancement a débuté son décompte, le poste de guidage indique qu’il ne reçoit plus de données, et le poste GNC donne également une alerte, il ne reçoit pas l’angle de déviation de la fusée. « 01 » arrête son compte à rebours à T-6 secondes.

Le problème de réception de données par le poste de guidage est résolu quasi-immédiatement, le poste 120 demande « 01 » de continuer à procéder au lancement. Ce dernier a demandé au système C3I de recommencer le compte à rebours de T-10 seconds. L’heure d’allumage est fixé une nouvelle fois à 20:43:04.

« 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, allumage », après tant de rebondissements, c’est avec une voix résolument déterminée que le directeur de lancement 01, un jeune homme d’une trentaine d’années, donne l’ordre du départ de la première fusée CZ-5.

L’écran principal dans la salle de contrôle de WSLC affiche l’heure précise de décollage – 20:43:13.13998 secondes. En bas, l’image tremblante d’un géant blanc qui est en train de décoller déclenche une vague d’applaudissements dans la salle.

T+182.173 s, les 4 boosters se sont séparés du lanceur avec succès.

T+285.867 s, le CZ-5 quitte l’atmosphère et largue ses coiffes de protection.

T+476.233 s, le premier étage s’est séparé du 2ème étage, qui allume ses moteurs à son tour.

T+832.449 s, le 2ème étage du CZ-5 éteint ses moteurs et entre en phase de glissage pour économiser ses propergols.

T+1422.440 s, les deux moteurs cryogéniques YF-75D du 2ème étage se ré-allument.

T+1779.010 s, les moteurs YF-75D s’éteignent.

T+1821.010 s, les charges utiles de ce vol inaugural du lanceur lourd chinois – l’étage supérieur YZ-2 et le satellite SJ-17 – d’une masse totale un peu plus de 13 tonnes, se sont séparées du 2ème étage, qui amortit alors ses manœuvres de neutralisation.

Le lanceur CZ-5 a réussi ainsi, tant bien que mal, son vol inaugural en plaçant ses passagers sur une orbite dont l’apogée est plus bas que celui de prévu. L’étage supérieur YZ-2 a donc recalculé automatiquement ses paramètres et réajuste sa trajectoire.

Au sol, c’est le soulagement. Les jeunes gens pleurent, rirent, et sautent partout dans la salle de contrôle, pareil dans d’autres stations de suivi. Les plus âgés se serrent la main, avec un sourire au coin des lèvres. Le succès du premier vol de CZ-5 est non seulement symbolique, mais surtout nécessaire pour la suite des programmes spatiaux chinois, car la construction dès 2018 de la première station spatiale chinoise, le lancement de la sonde lunaire robotique avec retour d’échantillon en 2017, ou encore la mission martienne robotique en 2020, dépendent toutes de ce lanceur lourd, dont le deuxième et le troisième vol sont déjà prévus.

Sur internet, c’est une explosion de joie mais aussi du soulagement, notamment pour ceux qui ont suivi depuis 10 ans le développement de CZ-5.  Dans ce pays où la retransmission en live de ce genre n’est réservé en général qu’à des événements importants, comme les lancements de vaisseaux habités, les internautes chinois se réjouissent de l’ouverture de la communication pour cette mission, et de pouvoir assister en direct au vol inaugural du lanceur d’une telle importance pour leur pays.

Dans l’espace, les machines dépourvues de sentiment continuent leur trajets. Environ 5,5 heures après le lancement, le YZ-2, qui effectue aussi son premier vol et qui pèse dans les 8 tonnes, a réussi à placer le satellite SJ-17 directement en GEO, avant de quitter cette orbite et procéder à son tour les manœuvres de neutralisation.

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Quelques minutes après la séparation de YZ-2 / SJ-17 du deuxième étage de CZ-5

Pour cette mission où pratiquement tout est nouveau, la réussite est (presque) totale. La fiabilité des moteurs LOX/Kérosène YF-100 qui ont déjà alimenté le premier vol de CZ-6 et de CZ-7, et effectuent donc leur troisième vol, a été vérifiée de nouveau. Le bon fonctionnement des deux nouveaux moteurs cryogéniques YF-75D et YF-77 rassure ses concepteurs, celui de l’étage supérieur YZ-2 aussi, reste à revoir un peu les « détails » qui nous ont offert un quasi-spectacle digne d’un film de Hollywood.

On peut revoir les premières minutes du lancement dans cette vidéo diffusée par CCTV –

Ou revivre le moment précis quand l’opérateur du poste 120 a demandé au directeur de lancement d’arrêter le compte à rebours (à partir de 2 min 15 de la vidéo) –

Les TLEs publiés par NORAD confirment la mise en orbite de l’ensemble YZ-2 / SJ-17 (2016-065A) et du 2ème étage (2016-065B). Le premier est entré sur une orbite excentrique 225 km x 35836 km x 19.505°, tandis que le deux est sur une orbite 189 km x 29276 km x 19.507°, qui semble être l’orbite post-neutralisation.

2016-065A
1 41838U 16065A   16309.39299818 -.00000118  00000-0  00000+0 0  9990
2 41838   0.1104 172.3860 0345535  85.3839 210.7122  0.95124799    23

2016-065B  
1 41839U 16065B   16309.62042231 -.00000423  55737-6  00000+0 0  9994
2 41839  19.4468 254.9405 6881006 178.3541  19.6019  2.84989972    33

 

Le satellite expérimental SJ-17

En tant que l’une des deux principales charges utiles du vol inaugural de CZ-5, le satellite expérimental SJ-17 passe finalement un peu sous l’ombre de son lanceur. Mais son caractère très confidentiel nous dit qu’il n’est pas simplement un satellite choisi au hasard pour le premier vol d’un nouveau lanceur.

Dans le communiqué officiel de son constructeur CAST, le SJ-17 est décrit comme un satellite expérimental des nouvelles technologies en orbite géostationnaire. Il servira non seulement à fournir des services de communication opérés par la société China Satellite Communications Co. Ltd., également filiale de CASC, mais aussi et surtout à évaluer les essais d’observation de débris spatiaux, de nouvelle technologie en panneau solaire et de nouveau type de propulsion.

Tianfang-1 (天方一号)

Tianfang-1 (天方一号)

Le satellite qui utilise la plateforme chinois DFH-4S pèse dans les 4 tonnes. Il utilise des panneaux solaires réalisés avec de GaAs à 4 noeuds, qui permettrait d’améliorer grandement le rendement de conversion. Au niveau de la propulsion, le SJ-17 va tester un nouveau propergol non toxique à base de dinitramide, qui permet de doubler la durée de vie des moteurs de maintien.

Il évaluera également un nouveau type de GNC autonome en orbite haute basant sur le système de positionnement chinois Beidou, afin de baisser les charges de travail au sol et le coût de gestion du satellite en orbite.

La Chine s’est investi massivement ces dernières années dans les différentes technologies qui lui permet d’observer, de capturer et d’éliminer les débris spatiaux. Le SJ-17 sera la première plateforme chinoise d’observation des débris depuis l’orbite géostationnaire, mais on ne connait pas le détail des charges utiles associées.

Pour finir, le journal de l’armée chinoise publié le 3 Novembre a mentionné une nouvelle architecture structurale pour satellite, appelé Tianfang-1 (天方一号), pour rendre les satellites plus compacts et plus évolutifs.

Ce « nouveau concept » est développé par l’Université NUDT de l’armée chinoise. On ne sait pas encore si c’est une architecture qui a été appliquée sur le SJ-17 ou il s’agit d’un module à part.

 

Statistique historique

Statistiquement, ce lancement de CZ-5 est le 16ᵉ lancement spatial chinois en 2016, le 1er pour le lanceur CZ-5, et le 238ᵉ pour la famille des lanceurs Longue Marche.

Pour l’heure, les fusées Longue Marche du groupe CASC totalisent 228 succès et 10 échecs, soit un taux de réussite de 95,80%.

Voici le tableau de suivi de tous les lancements spatiaux chinois effectués depuis le premier qui date de 1970, incluant ceux qui ne sont pas réalisés par les lanceurs Longue Marche –

Tableau de suivi des lancements spatiaux chinois - Date : 2016-11-04

Tableau de suivi des lancements spatiaux chinois – Date : 2016-11-04

Henri K.

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Et si la vision du monde est "biphasée" ? C'est ce que Henri a toujours cru, c'est également comme cela qu'il voit la Chine. Maladroit dans son écriture, souvent perdus dans ses pensées, pourtant ce responsable technique en aéronautique essaie chaque jour de partager avec vous les actualités sur l'Empire du Milieu, avec notamment les éléments à la source que vous ne verrez probablement jamais ailleurs en France.

Latest comments
  • Bonjour,
    L’epaisseur du fuselage de CZ5 ne fait « que 3mm » selon les medias … Est-ce exceptionnellement mince pour une fusée de cette categorie ?

  • Merci pour cet article et l’ensemble du blog. Sinon, Qian Xuesen doit être fier de ses successeurs…

  • Bonjour,
    Est-ce que ce genre de multiples pb survenus peu avant et pdt le compte à rebours, est assez courant pour le 1er lancement d’un nouveau modele de fusée ? Que faut il en penser : mettre en doute la fiabilité future de CZ5 ? Mettre en doute la fiabilité de l’equipe ? ou feliciter l’equipe d’avoir sû tout resoudre in extremis ?

  • Excellent Article, Henri!!!

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