CENTRE SPATIAL DE GUYANE «Le Port spatial de l Europe» Missions et opérations par Philippe Noël, ISSAT 1
Sommaire La Base de lancement - définition - caractéristiques - les principales bases Les phases préparatoires à un lancement Les opérations de lancement - avant décollage - après décollage 2
La Base de lancement C est le lieu où sont réunies toutes les installations nécessaires à la préparation d engins spatiaux et de leurs véhicules de transport, à leur lancement, à leur contrôle en vol durant le lancement et éventuellement à leur guidage radioélectrique. Une telle base peut comporter : Un centre de commande Un ou plusieurs ensembles de lancement Des moyens logistiques Des moyens de mesure Des moyens de sauvegarde 3
La Base de lancement (suite) Pour répondre aux divers besoins auxquels elle doit satisfaire une base de lancement, digne de ce nom, doit satisfaire à : des conditions de sécurité favorables pour les populations une situation climatique et géologique sans risques majeurs (tremblements de terre, inondations, ouragans, orages,...) une stabilité sociale ou politique des accès et moyens logistiques bien adaptés (port, aérodrome, voies routières, énergie de qualité, moyens de télécommunications fiables, performants et de qualité, infrastructures hôtelières de niveau international, industriels...) une très bonne ouverture d azimut de lancement pour permettre le lancement aussi bien vers l est (lancements vers orbites de transfert géostationnaire) que vers le nord (orbites polaires) une proximité maximum de l équateur pour bénéficier au maximum de «l effet de fronde» 4
La Base de lancement (suite) Une vingtaine de bases de lancement de véhicules spatiaux existent dans le monde parmi lesquelles : pour l Europe : le CSG situé à Kourou (Guyane française) pour les USA : Cap Canaveral, en Floride et Vandenberg, en Californie pour la Russie : Baïkonour au Kazakhstan et Plesetsk, en Sibérie pour le Japon : Tanegashima, sur l île du même nom pour la Chine : Jiuquan, Taiyuan, XiChang pour l Inde : Sriharikota, proche de Madras pour le Brésil : Alcantara, près de Sao Luis pour la Suède : Kiruna (uniquement fusées sondes et ballons) enfin, en mer, Sea Launch utilisant la plate-forme flottante Océan Odyssee, et positionnée au plus près de l équateur (près de l île Kiritimati dans le Pacifique) 5
La Base de lancement (suite) 6
Les phases préparatoires à un lancement (1/7) Trois campagnes sont menées parallèlement et indépendamment - au niveau satellite(s) - au niveau lanceur - au niveau système mesures Elles convergent vers un premier rendez-vous satellites/lanceur, environ 9 jours avant le lancement et vers un second avec le système mesures à l occasion de la répétition générale (3 jours avant le lancement) La durée totale d une campagne (satellites, lanceur, base mesure) va de 6 à 9 semaines 7
Les phases préparatoires à un lancement (2/7) Dès le début d une campagne une équipe de coordination est constituée avec des représentants de toutes les parties concernées : industriels satellites et lanceur, clients, autorité de lancement, sauvegarde et sécurité, qualité opérations, système mesures. Elle est conduite par un DDO (Directeur Des Opérations) nommé par le Directeur du Centre Spatial Guyanais qui coordonnera, pour le compte du Chef de mission (Arianespace), les opérations de préparation puis de lancement jusqu à l injection en orbite des satellites. Des réunions quotidiennes ou spécifiques regroupent tous ces acteurs pour vérifier le bon déroulement des opérations et résoudre les éventuels problèmes qui peuvent se poser. 8
Les phases préparatoires à un lancement (3/7) Campagne satellites conduite par les industriels satellites consiste, après arrivée à Kourou des satellites (par voie aérienne en général) en provenance de leur site de fabrication - à reconfigurer les satellites et vérifier leur bon fonctionnement en utilisant des moyens de contrôle spécifiques des constructeurs soit sur site, soit à distance. - à remplir les réservoirs satellites avec les ergols qui leur seront nécessaires pour leurs opérations de mise et maintien à poste. - à intégrer le ou les satellites dans les structures adaptées pour le lancement (multiple ou non : SPELTRA et/ou SILMA) qui seront positionnées sous la coiffe. 9
Les phases préparatoires à un lancement (4/7) Campagne satellites (suite) Ces opérations sont réalisées à l intérieur de bâtiments spécifiques faisant partie de l EPCU (Ensemble de Préparation des Charges Utiles). Les bâtiments en question sont occupés ou partagés en séquence, en fonction des phases d activité (intégration, tests, remplissage, ) et de la présence simultanée de plusieurs satellites de la même campagne ou de campagnes à venir. Tous les aspects sécurité, sauvegarde, respect de l environnement et logistique (salles propres, climatisation, énergie, transport, gardiennage,.) sont traités par le CSG. 10
Les phases préparatoires à un lancement (5/7) Campagne lanceur A l exception des EAPs (Etage d Accélération à Poudre) construits à Kourou (UPG Usine de Propergol de Guyane), les autres composants du lanceur sont transportés depuis l Europe, essentiellement par navire destiné à cet effet (Le Toucan ou Le Colibri), sont débarqués dans le port fluvial de Kourou et rejoignent les EPCU par voie terrestre. Ces opérations de préparation lanceur sont essentiellement mécaniques, et sont conduites par l industriel lanceur (EADS Astrium) avec le support logistique du CSG. 11
Les phases préparatoires à un lancement (6/7) Campagne lanceur (suite) Toutes les opérations d intégration lanceur sont réalisées au sein de trois bâtiments spécifiques : - Le BIP (Bâtiment d Intégration des Propulseurs) où les deux EAPs (Etages d Accélération à Poudre) sont assemblés puis érigés sur une plate-forme mobile avant d être transportés vers le BIL - Le BIL (Bâtiment d Intégration Lanceur) utilisé pour ériger le lanceur sur sa table de lancement - Le BAF (Bâtiment d Assemblage final) point de rendez-vous entre le lanceur et le composite satellites qui est installé au sommet du lanceur puis recouvert par la coiffe. Cette dernière opération d assemblage du lanceur se place à J-9 12
Les phases préparatoires à un lancement (7/7) BAF BIP LAUNCH TABLE 13
Les opérations lanceur avant décollage (1/2) Elles sont conduites conjointement avec le CSG et les industriels durant la répétition générale de lancement (J0-3) puis à J0 pour le lancement réel. Elles débutent avec le transfert du véhicule sur sa table vers la zone de lancement. Durant ce transfert, qui dure environ 3 heures, les charges utiles sont constamment ventilées. Ce transfert se fait, par voie ferrée, la table étant tractée par un véhicule spécifique. La chronologie finale de lancement débute à H0-6 heures. Les opérations sont conduites et suivies à distance depuis le CDL3 (Centre de Lancement n 3) par les spécialistes d Arianespace et de ses contractants (EADS, CSG,...) 14
Les opérations lanceur avant décollage (2/2) Les trois opérations majeures consistent : Au remplissage des deux réservoirs de l EPC (Etage Principal Cryotechnique) avec de l hydrogène liquide pour l un (26 tonnes) et de l oxygène liquide pour l autre (132 tonnes). Au chargement du programme et des paramètres de mission au niveau du calculateur bord. A la mise en configuration vol des équipements bord (guidage, TTC,...) Si ces opérations se déroulent nominalement, si les satellites sont «verts» ainsi que le système mesure du CSG, la «séquence synchronisée» de la chronologie, qui se déroulera de façon entièrement automatique, peut alors être lancée (H0-6mns). Aucune intervention humaine ne pourra être faite sauf pour en stopper le processus. 15
Les opérations après décollage Elles sont réalisées par les opérateurs des composantes du système de mesure du CSG. Elles sont coordonnées par le DDO (Sous directeur opérations) depuis la salle Jupiter 2 où sont regroupées les diverses autorités parties prenantes de contrôle et de décisions (Opérateurs de lancement, clients, industriels satellites, système de mesures, qualité). 16
Les clients de la sous direction des opérations du CSG ARIANESPACE, autorité de lancement La direction du CSG, par le biais des responsables sauvegarde en tant que dépositaire de la part de la France de la protection des biens et des personnes. Les industriels satellites lors des opérations d intégration et de test des satellites. ESA, ARIANESPACE, CSG, les industriels satellites, les clients satellite à des fins de relations publiques. 17
Les missions du système mesures du CSG Ce système doit fournir aux autorités de lancement toutes les informations lui permettant : durant la phase d intégration et de préparation du lanceur de faire les divers contrôles, durant la chronologie négative et durant le vol (chronologie positive) : - de vérifier, en temps réel, les paramètres de fonctionnement du lanceur et de ses soussystèmes ( centrales inertielles, comportement des moteurs, séquences de séparation, autres événements, ) - juste après les injections des satellites en orbite, de remettre aux opérateurs des satellites les paramètres orbitaux leur permettant d acquérir leur satellite et de mener à bien leurs opérations de mise à poste après le lancement, de faire une analyse détaillée du fonctionnement durant le vol des divers sous-systèmes du lanceur (propulsion, thermique, guidage, ) afin, soit de confirmer qu aucune anomalie ne remet en cause la préparation du prochain lancement, soit, en cas de détection d anomalie significative, de comprendre son origine pour la corriger et de décider de la poursuite ou non des opérations du prochain lancement. 18
Les missions du système mesures vis-à-vis de la sauvegarde Permettre aux responsables de la sauvegarde vol : d avoir à leur disposition toutes les informations leur permettant, durant le vol, de savoir qu il n y a aucun risque réel ou potentiel en ce qui concerne les biens et surtout les personnes en fonction du comportement en vol. de pouvoir, par envoi de télécommande, «neutraliser» en vol le lanceur, en cas de risque détecté. 19
Les missions du système mesures vis-à-vis des relations publiques Les moyens mesure du CSG doivent permettre la remise - aux clients du CSG : Arianespace, ESA, Industriels satellites, clients satellites - et au CSG lui-même, pour ses communications de photos, vidéos et moyens de communication tant durant les phases de préparation des satellites et lanceur que durant le lancement. 20
Composants du système mesures Comme pour toute base de lancement, le système mesures du CSG se compose de trois constituants majeurs : le sous-système de localisation le sous-système télémesures le sous système de télécommande de neutralisation Ces trois sous-systèmes sont liés les uns aux autres par un réseau spécifique de télécommunications. Des moyens optiques et vidéo sont disséminés sur la base en des points névralgiques. Enfin, le temps et les données de synchronisation sont distribués vers les divers moyens et salles opérationnelles depuis une horloge centrale très précise. 21
Le sous-système de localisation ( 1/3 ) Sa fonction principale est de mettre à disposition du responsable de la sauvegarde sol les positions d impact (tache d impact) que prendraient les éléments du lanceur en cas de retombée, suite à un arrêt de propulsion. Si cette tache franchit les limites de la zone pré déterminée autorisée d évolution et si d autres informations corroborent une anomalie lanceur, ce responsable doit, par télécommande, détruire («neutraliser») le lanceur. Il est à noter que la décision repose sur les seules épaules de ce responsable et que nulle autorité n a le pouvoir de l en empêcher. Ce système de localisation évalue aussi, en temps réel et à tout instant, les divers paramètres de localisation qui permettent en particulier la visualisation en salle Jupiter2 des éléments de localisation du lanceur durant son vol. 22
Le sous-système de localisation ( 2/3 ) Il permet aussi aux diverses antennes du Système Mesures (Télécommande, radars, stations de télémesure du CSG et moyens aval) de suivre en permanence le lanceur en cas de mauvais fonctionnement de leur système de poursuite automatique. Enfin il permet à Arianespace de remettre à ses clients, à l issue du vol du lanceur, le «diagnostic de satellisation» concernant leurs satellites. Des moyens informatiques performants permettent de visualiser sous forme graphique ou numérique toutes les données requises au responsable sauvegarde ainsi qu aux diverses autorités techniques disséminées dans les diverses salles de contrôle. Ces données résultent du traitement des données délivrées par des radars de trajectographie de grande précision ainsi que celles obtenues du lanceur (par télémesures) provenant des données des centrales inertielles (CIN et CIS). Ces radars sont situés près de Kourou (Montagne des Pères) (Bretagne 1, et Adour) et près de Cayenne (Bretagne 2). 23
Le sous-système de localisation ( 3/3 ) 24
Le sous-système de télémesures ( 1/9 ) Son bon fonctionnement est primordial tant la mission qu il doit remplir est essentielle vis-à-vis du lancement car de lui dépendent : la vérification du fonctionnement du lanceur et de ses composants durant son vol ainsi que le bon déroulement de la séquence de vol (cette mission s appelle CVI: «contrôle visuel immédiat») la contribution, par le biais des données émanant des centrales inertielles, à la localisation du lanceur en temps réel (officier de sauvegarde, visualisation en salle Jupiter2 et aide à l acquisition des diverses antennes avals ou non du système mesures, diagnostic de satellisation) L analyse, à l issue du lancement, du comportement durant le vol de tous les composants du lanceur afin, soit d optimiser les opérations suivantes, soit de corriger les anomalies, majeures ou non, détectées grâce à cette analyse (cette mission s appelle CVD : «Contrôle Visuel Différé»). 25
Le sous-système de télémesures ( 2/9 ) Pour remplir ces missions il est nécessaire d acquérir et enregistrer toutes les télémesures émises durant le vol. Pour ce faire et par suite de dynamique de vol du lanceur, il est nécessaire d avoir un certain nombre de stations de réception réparties le long de la trajectoire. Dans le cas d Ariane 5, pour les lancements vers l est, les stations successives sont alors : Kourou (Galliot), Cayenne (Montabo), Natal (Nordeste Brésil), Ascension island, Libreville (Gabon) et Malindi (Kenya). Pour les lancements vers le nord (mission observation de la terre), les stations de Kourou et Cayenne sont complétées avec une station transportable et avec des stations d organisations américaines. Toutes ces stations reçoivent les télémesures en bande S (2GHZ). 26
Le sous-système de télémesures ( 3/9 ) 27
Le sous-système de télémesures ( 4/9 ) Station diane, antenne kru93 Station natal 01 Station galliot 02 28
Le sous-système de télémesures ( 5/9 ) 29
Le sous-système de télémesures ( 6/9 ) Les stations de poursuite et d acquisition Chacune des stations : - s accroche sur, et poursuit, la porteuse TM soit en mode automatique (nominal), soit par désignation (première acquisition par exemple), soit enfin en mode manuel ; - reçoit les télémesures sur deux fréquences distinctes pour Ariane 5 ( bande S) ; - enregistre toutes les télémesures brutes ; - génère, numérise et enregistre tous les signaux qui seront envoyés, juste après la fin de mission, vers le CTTM ( «Centre de Traitement des Télémesures» ) de Toulouse ; - extrait de ces données les quelques paramètres essentiels et les envoie en temps réel vers le CSG pour visualisation et/ou exploitation par les experts d Arianespace sur les écrans de la salle CVI («Contrôle Visuel Immédiat»), et pour traitement par le système de localisation. 30
Le sous-système de télémesures ( 7/9 ) Le SCET (Système Centralisé d évaluation des télémesures) Installé à Kourou (Galliot), ce SCET traite, en temps réel, les données reçues des stations. Il permet, en temps réel: - l acquisition, l enregistrement et la datation des messages CVI provenant des stations - l extraction, pour visualisation, des divers paramètres intéressant les experts d Arianespace et de la sauvegarde vol (pression foyer des moteurs, vitesse des turbines, attitudes, temps résiduels de propulsion provenant de l OBC, événements de la séquence du vol,...) - l envoi vers le système de localisation du CSG des données internes (CIN et CIS) - l envoi vers le centre de Toulouse de données de poursuite nécessaires à l acquisition de la 1 ère station du réseau de mise à poste (si le CNES est en charge de ces opérations) 31
Le sous-système de télémesures ( 8/9 ) Le SCET ( Système Centralisé d évaluation des télémesures) / suite Il permet, en temps quasi réel (moins de 30 minutes), le calcul et la remise aux clients d Arianespace des diagnostics de satellisation des satellites Il permet de «rejouer» tout ou partie du vol Il permet, en temps différé de visualiser, imprimer ou tracer des courbes d évolution de paramètres 32
Le sous-système de télémesures ( 9/9 ) Le SEA (Système d exploitation Ariane) Ce SEA est implanté à EVRY, en région parisienne. - Immédiatement après la fin de la mission du lanceur, toutes les télémesures enregistrées en station sont envoyées par liaison spécifique au Centre de traitement des TMs (CTTM) implanté au Centre de Toulouse puis, après traitements spécifiques et validation, vers le SEA. - Ces données sont alors mises à disposition des experts du programme Ariane (Arianespace, CNES/DLA et industriels) pour leur permettre d analyser le comportement du lanceur durant son vol et de détecter d éventuelles anomalies qui sont alors à traiter avant le vol suivant. 33
Un peu d histoire et de chiffres... Trois grandes étapes ont marqué la vie du Centre Spatial Guyanais : La période 1968-1979, où la Base a servi aux lancements de fusées sondes, de celui d EUROPA et des lanceurs de petits satellites (famille Diamant) : - 353 fusées sondes, dont 213 Super Arcas (site fusée sondes) - 5 Diamant B (dont 2 échecs) et 3 Diamant BP4 Site Diamant - 1 Europa 2 (échec) depuis l ELA 1 (anciennement site ELDO) La période 1979-2003 avec la génération Ariane 1 à Ariane 4-11 Ariane 1 (dont 2 échecs), 6 Ariane 2 (dont 1 échec), 11 Ariane 3 (1 échec), 116 Ariane 4 (dont 3 échecs) depuis les sites ELA1 (ex Eldo), et ELA2 Enfin la période d Ariane 5 depuis 1996 (4 juin) : 66 lancements, 2 échecs depuis l ELA3 4 lancements Soyouz depuis la Guyane 2 lancements VEGA 34
Pour conclure, l avenir La filière Ariane 5 va se poursuivre durant plusieurs années depuis l ELA 3. En parallèle deux nouveaux ensembles de lancement ont été installés : - le premier, près de Sinnamary qui voit se poursuivre la carrière déjà longue du lanceur Soyouz et qui permet d injecter des satellites de 3 tonnes en orbite GEO (10 tonnes pour A5), - le second, à l emplacement du site de lancement ELA1 (ex Eldo), d où est lancé le nouveau lanceur européen Vega (1,5 tonne en orbite basse). 35
Merci pour votre attention et, quittons en beauté le Centre Spatial Guyanais, Port Spatial de l Europe! 36