LES LANCEURS US

L' Atlas 5 est le dernier né de la famille des lanceurs développés par Lockheed Martin dans le cadre du programme EELV Evolved Expendable Launch Vehicle. Atlas 5 entre directement en compétition avec le Delta 4 de Boeing pour les lancements de l' USAF, les Ariane 5 de l' ESA, le H2A du Japon, les Zenith de Sea Launch et les Longue Marches chinoises.

Le développement de l' Atlas 5 basé sur les missiles balistiques Titan et Atlas permet de réduire les coûts de lancement de 25%. Lockheed Martin propose le modèle de base à deux étages (série 300 et 400) capable de placer 5000 kg en GTO. Le nouveau lanceur utilise l' étage CCB (Common Core Booster) à RP1 et LOX et le Centaur cryogénique. Avec une coiffe de 5 m de diamètre et 5 boosters (sur la série 500) l' Atlas 5 place de 4100 à 8200 kg en GTO. Une version "lourde" utilisera trois étages CCB accolés au décollage pour placer 5940 en orbite GO directe.

Trois numéros sont maintenant utilisés pour identifier les différentes versions du lanceur Atlas 5:
_ Le premier chiffre désigne le diamètre de la coiffe 3, 4 ou 5 m;
_ Le second désigne le nombre de boosters au premier étage 0 à 5;
_ Le troisième désigne le nombre de moteurs sur l' étage Centaur 1 ou 2;
L' Atlas 5 de base est une 401 (coiffe de 4 m, pas de boosters et un moteur RL 10 sur le Centaur).

L' ETAGE CCB

Cet étage équipe toute les versions de l' Atlas 5. Le CCB Common Core Booster est un étage de 3,81 m de diamètre, 32,46 m de long contre 3 m de diamètre pour les anciennes versions. Le CCB est composé d' une structure propulsive de 3 m de diamètre, d' une structure de liaison et de réservoirs (RP1 et LOX) de 3,81 m de diamètre. Une seule canalisation amène l' oxygène du réservoir à la baie de propulsion en passant par l' extérieur du réservoirs de RP1. Le CCB peut contenir 284 453 kg de LOX et RP1 pour seulement 20 892 kg à vide.

L' originalité de l' étage est la propulsion assurée par des moteurs d' origine russe  les RD 180. NPO Energia et Pratt & Whitney se sont associé pour fabriquer une chambre de combustion double LOX RP1. Le RD 180 est dérivé du moteur à quatre chambre RD 170 développé pour le lanceur Energia et Zenith. Il développe 344 tonnes de poussé au niveau du sol avec une impulsion spécifique de 311 secondes. Il utilise le cycle de combustion étagé comme le SSME du Shuttle avec des turbopompes basse pression amenant les fluides vers les turbopompe haute pression. la pression des propergols est augmentée en utilisant une préchauffe. La poussé enfin peut être largement modulée. La version Atlas 3 a permis de tester le moteur RD 180 en 1999.

L' ETAGE CENTAUR

Le Centaur est le premier étage cryogénique du monde. Il est utilisé depuis 1962 sur les premières Atlas Centaur et sur les Atlas 2A et 3A. Construit par General Dynamics, il mesure 3 m de diamètre pour 10 m de long. L' Atlas 5 comme la version 3B utilisera une version de 11, 68 m de long avec des réservoirs LOX et LH2 à fond commun isolés par une protection thermique de 1,6 cm d' épaisseur.

Comme pour l' Atlas 3A, l' Atlas 5, un ou deux moteurs RL 10A-4-2 rallumables propulseront l' étage, chacun avec une poussée de 8920 kg (450 seconde d' impulsion spécifique). Un seul moteur sera utilisé pour la plupart des missions en GTO tandis que deux moteurs équiperont l' étage pour les missions avec des charges plus lourdes en LEO. Le moteur RL10A-4-2 a la même poussé que le RL10A-4-1 qui équipé les Atlas 2A et 3A mais avec de nombreuses améliorations. Le moteur utilisera une tuyère extensible pour augmenter les performances de vol.  

Le RL10A-4-2 est d' une conception plus conservatrice que le RL10B-2 développé par Pratt & Whitney comme second étage du Delta 3 et 4 de Boeing. Le RL10B a volé pour la première fois le 5 mai 1999 sur une Delta 3 mais son rallumage à échoué pour la circularisation en orbite GO. 

Le SEC Single Engine Centaur utilisera un seul RL10A-4-2 associé à 12 propulseurs à hydrazine pour le diriger. Le DEC Dual Engine Centaur utilisera deux tuyères piloté par hydraulique associé à 12 propulseurs à hydrazine latéraux.

La pressurisation des réservoirs du Centaur est assuré par de l' hélium et de l' hydrogène gazeux. L' étage contient 20 799 kg de carburant et pèse 2 026 kg à vide. 

Le Centaur continuera à utiliser la centrale inertielle de navigation Honeywell à gyroscopes laser. L' avionique de l' étage situé au sommet exécutera tout le guidage, la navigation, et les fonctions de contrôle, la séquence de vol du lanceur, le contrôle des réservoirs, la télémétrie et les fonctions de sauvegarde.

LES SRB

Les versions 400 et 500 utiliseront des boosters SRB à poudre Aerojet AJ 60A au décollage. Chaque moteur mesure 1,55 m de diamètre et 17,7 m de long pour 40 824 kg. La poussée est de 254 832 kg (275 secondes d' impulsion spécifique) pendant 94 secondes. La tuyère des SRB est fixe avec une inclinaison de 3°. il est constitué d'un seul bloc, Il s'agit d'ailleurs du plus grand propulseur monolithique actuellement en production. L'enveloppe est en fibres de carbone, tandis que la tuyère est fabriquée en matériaux composites phénoliques. La version équipant Atlas V dispose d'une coiffe inclinée vers l'étage central, mais le moteur est également disponible avec une coiffe droite ou sans coiffe.

Le nombre de SRB attaché au corps central va de 1 à 5. Comme le delta de Mc Donnel, l'Atlas possède par construction 5 points d'attache pour les SRB. Ces points d'attache participent aussi à la rigidité de la structure de l'étage, avec ou sans les SRB attachés, évitant des renforts internes. Avec des configurations à SRB impaires, 1, 3,4 ou 5, ce sont les tuyères du moteur RD 180 qui assurent le pilotage et compensent la "légère" dérive en gardant l'axe de poussé toujours au plus près du centre de gravité du lanceur. Le degrés de battement du RD 180 est de +- 8°. Pour minimiser l'effet déstabilisant de la disposition asymétrique des SRB, le CCB doit être tourné de sorte que le côté avec le plus de boosters soit sur le dessus en vol.

Sur la circonférence de l'étage CCB se trouvent d'un coté d'une part la ligne d'alimentation LOX et la ligne électrique, laissant matériellement la place pour seulement 2 SRB. Dans la configuration avec un seul SRB, il est fixé à l'opposé de ces lignes. Dans la configuration 2 SRB, un propulseur est positionné entre les 2 lignes, un second est rajouté juste à coté dans la configuration 3 SRB. Pour les Atlas série 5, même chose pour les configuration 1, 2 et 3 SRB. Dans la configuration 4 SRB, le 4e est positionné à coté du premier, de l'autre coté des lignes. Dans la configuration 5 SRB, le 5e se place à coté des 3 autres sur le coté opposé aux lignes d'alimentation de l'étage.

Coiffe série 400 short et 500 Medium

La série 400 utilisera une coiffe de 4,2 m de diamètre en aluminium s' ouvrant en deux coques. Quelques changements ont été réalisé par rapport au version des Atlas 2A et 3 (3 m de diamètre). La coiffe de 4,2 m de diamètre sera disponible 2 versions dans un premier temps, en 12,2 m de long Large Payload Fairing (LPF) pesant 2087 kg et 13,1 m Extended Payload Fairing (EPF) pesant 2255 kg puis plus tard en 14 m Extra Extended Payload Fairing (XEPF) pesant 2437 kg.

L' étage Centaur ne pourra pas dans les versions 500 et "lourde" supporter l' ensemble des charges utiles beaucoup plus volumineuse. De ce fait, une nouvelle coiffe de 5,4 m de diamètre sera développée par la firme Contraves qui englobe l' étage cryogénique et transférera l' ensemble des charges sur l' étage inférieur CCB comme le faisait les lanceurs Titan 3E Centaur en 1970 et Titan 4. La coiffe de Contraves construite en matériaux composite (nid d' abeille en aluminium et résine époxy) est dérivé de la coiffe du lanceur Ariane 5. Elle sera disponible dans un premier temps en 2 versions, Small 20,7 m de long (4085 kg) et Medium 23,4 m de long, (4649 kg) puis plus tard à la demande en Large de 26,5 m e long. La partie qui recouvre le Centaur est le module de base (haut de 7,15 m), la coiffe proprement dite étant le Common Payload Module, module charge utile commun. En version M et L, a été rajouté le Lower Payload Module, module charge utile inférieur. 

Atlas 5 série 400, 500 avec boosters et "heavy" (lourde)

PROFIT DE VOL

Avec une coiffe de 4,2 m, l' Atlas 5 401 mesure 58,3 m de haut pour 333 320 kg au décollage. Dans la mission standard en GTO depuis Cap Canaveral, l' étage CCB brûlera pendant 241 secondes réduisant sa poussée à 60% durant les dernières secondes de vol. L' étage Centaur s' allume 10 secondes après l' extinction du CCB, le temps de déplier la tuyère. L' unique moteur RL10 brûle pendant 679 secondes mettant la charge sur une orbite de parking temporaire. La coiffe est éjectée après l' allumage du Centaur  (MES1). Le Centaur est rallumé (MES2) au niveau de l' équateur 9 mn 30 s après le premier MECO et brûle pendant 220 secondes pour l' insertion en orbite GO.

La version Atlas 5 série 500 mesure 62,2 m de haut pour 540 340 kg au lancement. Dans la configuration 551, les 5 boosters et le moteur RD 180 sont allumés ensemble. Fonctionnant à 75% de la poussée nominale durant les 60 premières secondes de vol, la poussée passe à 100 % par la suite. Les boosters sont largués à 94 secondes et la coiffe à 212 (le RD 180 réduit sa poussée de 50% à ce moment). L' extinction et la séparation du CCB intervient à 253 secondes, le Centaur continuant sa mission comme sur les autres versions. En version deux moteurs, les temps sont réduits de 25%.

PERFORMANCES

LES OPERATIONS AU SOL

Les opérations au sol sur les Atlas 5 se font depuis le SLC 41 de Cap Canaveral et le SLC 3 Ouest de Vandenberg AFB. Les autres versions Atlas 2A et 3A/B sont lancé depuis le SLC 36 de Cap Canaveral et du SLC 3 Est de Vandenberg.

Au Cap, la tour ombilicale des Titan 4 et celle de service mobile du SLC 41 ont été détruite et remplacé par des nouvelles plus modernes. Le pad ne supportera plus les vieilles installations ITL des Titan 4, mais un bâtiment de 85 m, le VIF Vertical Integration Facility accueillera le montage du lanceur à 550 m au sud du pad. Le lanceur et sa CU est assemblé dans les multiples baies du VIF, puis transporté sur une plateforme de lancement mobile au SLC 41. Le lanceur sera lancé 24 heures après son roll out sur le pad.

Pour la version 500, on ne sait toujours pas si les boosters seront intégrés dans le VIF.

A Vandenberg en Californie, les SLC 3 E et O sont déjà utilisé depuis plusieurs années pour lancer les Atlas, mais le SLC 3 E a été modifié pour lancer les Atlas 2A et 3A. Comme les SLC 36 du Cap Canaveral, le SLC 3 E est constitué de la traditionnelle tour ombilicale et de la tour de service mobile. Les lanceurs étant assemblés sur le pad même et la CU encapsulée dans la coiffe positionné au sommet. Chaque pad au Cap peut lancer 6 Atlas par an, le SLC 3 O seulement quatre. Le pad sera modifié pour lancer les Atlas 5 en 2002.
    

DEVELOPPEMENT DE L'ATLAS 5 

LE LANCEUR ATLAS

L'ATLAS 2

L'ATLAS 3