L'ELA
4, Ensemble de Lancement Ariane est le
9ème pad de
tir construit par le CNES au CSG : Véronique, Diamant, Europa II, Ariane
= ELA1, ELA2, ELA3, ELA4, Soyouz-ST et Vega.
La
décision de l'ESA de construire le pad pour Ariane 6 remonte à décembre
2014. Il se situera vers l'Ouest entre les pads Ariane 5 et Soyouz. La
ZL 4 est déplacée de 500 m suite aux études de sol. ArianeGroup et le CNES est deviennent l'autorité de conception et
le maitre d'oeuvre en aout 2015. 600 millions d'euros sont investis
autour de 46 entreprises menés par le groupe Eclair (Eiffage) pour la
première tranche de travaux, le lot Infrastructures (200 millions
d'euros).
Fin 2015, l'assemblage d'Ariane 6 à l'horizontale est finalisée,
supprimant le concept de table de lancement mobile et d'une voie ferrée
avec une zone de croisement et d'un second bâtiment d'assemblage. Un
seul bâtiment assure l'assemblage du corp central Ariane 6 à
l'horizontale avec initialement 3 lignes, 2 d'intégration et une de
stockage. Début 2016, pour des raisons de couts, le BAL devient avec 2
lignes en référence. Mi 2016, le plan d'opération est finalisé avec pour
des raisons de sauvegarde, la mise en place des boosters ESR après celle
du corps central, la verticalisation et la pose du la table du corps
central, en présence des ESR est plus risquée en cas de choc entre les
boosters et l'étage. L'assemblage des ESR avant le corps central était
pour ArianeGroup une souplesse pour le plan d'opération en ZL vis à vis
de l'arrivée des boosters sur la table de lancement.
La sécurité l’a emporté c’est pourquoi le choix n°1 a finalement été
fait.
Innovation par rapport à l'ELA 3, la table de lancement est
désormais fixe, l'intégration du lanceur est horizontale, comme le
Soyouz, ce qui économise un bâtiment par rapport à Ariane 5. Une Ariane
6 devrait décoller toutes les 2 semaines au lieu de 2 mois pour Ariane 5.
Vue aérienne du site avec à gauche, la ZL
regroupant le massif de lancement (table et mat), le portique, le
château d'eau et le stockage LOX et LH2. Au centre le bâtiment
d'assemblage lanceur et à droite la zone de servitude avec sa centrale
d'énergie (4 MW), centrale d'eau glacé pour la climatisation et centrale
de potabilisation
Le
site s'étend sur 150 hectares clôturés avec quelques hectares en
extérieur, par exemple, la Roche Nicole (pompage d’eau), entre ELA3 et
ELA4 pour l’enfouissement de lignes fluides conventionnels depuis Air
Liquide. 18 hectares représentent les bâtiments et les plateformes (4
plateformes ont été nivelées pour accueillir respectivement le pas de
tir, les réservoirs d'oxygène et d'hydrogène liquide et le bâtiment
d'assemblage éloigné de 600 mètres du lieu d’où décolleront les futurs
lanceurs)
. Il est situé sur le site de la Roche nicole, sur la
route de l'Espace qui relie Kourou à Sinamry, traversant le CSG. Au
Nord, se trouve le pad des Soyouz et au Sud, Ariane 5, à 6,5 et 3,5 km.
C'est
sur un sol granitique de 100 hectares que repose le pad. 900 000 m3 de
matériaux ont été déplacés por réaliser les carnaux d'évacuation
des flammes, creusés à l'aide de mines. Les carneaux, orientés E-O
mesure 18 mètres de haut et 16 m de large pour 25 m de profondeur. un
château d'eau de 90 m de haut assure le déluge d'eau pour atténuer le
bruit sur le pad au décollage (1300 m3 d'eau sous 8 bar de pression).
Le processing d'Ariane 6 sur l'ELA 4: par bateau arrive
l'étage LLPM et ULPM, qui sont dirigés vers le BAL, les 2 demis coiffes,
les adaptateurs CU et le Sylda qui partent vers le HE du BAF. Les
satellites arrivent par avion et rejoignent les bâtiments S5 du CSG. Les
boosters ESR sont fabriqués sur place à l'usine UPG et équipé dans les
annexe du BIL et l'EFF. Les différents ergols sont fabriqués sur place
et livré à l'ELA4 par camion. Le corps central Arian 6, la partie haute
et les boosters ESR rejoignent le pad de tir en vue de la préparation du
lancement.
Le
pad, ou massif est réalisé en béton. Il est entouré de 4 mat parafoudre
et 4 mat d'éclairage.
Ce massif abrite toutes les servitudes du lanceur. Il supporte la table
de lancement et la base du mat. Le niveau 0 correspond au portique. Le massif descend
sur un niveau à -6 m.
Le massif comporte principalement
une zone process où sont regroupés les lignes et les différents organes
du process LH2 et LOX et une zone servitude comportant des locaux
techniques dans lesquels sont disposes les différents systèmes : énergie,
courants faibles sécurité, telecommunication, fluides, climatisation,
bancs contrôle commande relies au centre de lancement, baies clients
charges utiles. Le massif est équipé de quatre escaliers encloisonnés et
d’un monte-charge. Ces escaliers debouchent directement a l’extérieur au
niveau 0 par un édicule. Les locaux hydrogène du massif sont étanches et
inertables a l’azote avant la mise en oeuvre de l’hydrogène. Le massif
est a atmosphere controlee (hygrométrie 45% < HR%< 65% et temperature
22°C< T°C< 26°C).
Au niveau des
carneaux, la structure descend à presque 30 m dans le sol,
sur 6 niveaux et s'étend sur 95 m en longueur et 60 m en largeur.
Le
portique, comme pour le Soyouz assure la protection du lanceur et sa
mise en place sur la table ainsi que celle de la partie haute contenant
les satellites, grâce à 16 plateformes. Il mesure près de 90 m de haut,
pèse 8200 tonnes. Monté sur roues et rail et mue grâce à 128 moteurs, il
recule de 140 pour le lancement, à raison de 7,4 m/mn. Pas de
climatisation, comme dans le massif, la température ne monte qu'à 26°
régulée par un système de volet mobiles provoquant de légers courants
d'air.
Les 2 stations
de stockage des propergols sont de part et d'autres du pad,
au Nord et au Sud-Ouest, éloignés de 300 m. Le BAL, bâtiment d'Assemblage Lanceur est lui au Sud
à 920 m.
La construction du
site s'est étalé sur 6 ans, avec 55 000 m3 de béton coulés, 6500 t de
charpente métalliques, 15 km de canalisation mis sous terre.
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Le chantier ELA 4 en chiffres
600 personnes
mobilisées, dont 75 % de personnel local
Plus de 20 000 m² de planchers
Plus de 15 000 m² de toitures
Plus de 35 km de fourreaux pour câbles
Plus de 8 km câbles haute tension enterrés
Plus de 3 MW de puissance à froid
300 000 m3
de carneaux (l’équivalent de 150 piscines olympiques)
14 tirs
de mines pour creuser les carneaux
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LA TABLE DE
LANCEMENT
En octobre 2016, MT Aerospace AG et sa filiale MT
Mechatronics GmbH ont reçu la commande du CNES, l'agence spatiale
française, pour développer, construire et assembler les structures et
les systèmes du site de lancement et du port spatial. MT Mechatronics a
confié à Donges SteelTec GmbH l'ingénierie, la fabrication et
l'assemblage de la table de lancement et du mât d'alimentation.
L'ensemble est réalisé en acier. En raison des exigences de déformation,
le S235 a été utilisé dans une large mesure pour le mât, tandis que le
S355 a été principalement utilisé pour la table. Des plaques d'appui en
S690 ont été utilisées sur les supports.
La table de lancement pèse 740 tonnes et mesure
20,0 m x 18,0 m x 3,8 m. Elle
est composée de
13 grands caissons de 72 tonnes
mesurant
8,3 x 4,8 x 3,8 m
et
8 structures
support
de 12 t
mesurant environ 4,3 x 2,4 x 2,5 m. Elle sert à soutenir
le lanceur, permettre les connexions électriques et fluides entre le
lanceur et le sol, abriter les process fluides nécessaires au
remplissage du lanceur en ergols grâce au MANG, et résister aux
ambiances du décollage du lanceur Ariane 6. Elle sert également de
support pour les ESR.
La table comporte des galeries, des locaux et des caissons abritant
les liaisons bord – sol permettant de
connecter et remplir le lanceur. Les locaux hydrogène de la table
sont étanches et inertables à l’azote avant la mise en œuvre de
l’hydrogène.
5 ouvertures, une au centre pour l'étage inférieur et 4
pour les boosters ESR assurent le passage des gaz d'échappement du
lanceur au décollage. Les caissons tout autour assurent les différentes
liaisons fluides, gaz, pneumatique et électrique du lanceur via les
caissons MANG.
Les conduites d'alimentation de la structure en béton à la table de
départ sont acheminées à travers une hotte en métal qui relie la table
au mat.
La table Ariane 6 avec les 2 MANG de l'étage
inférieur, LH2 coté mat, à gauche et LOX à droite
Palette "martyre" vue de dessus et de dessous dans l'EFF
Les 8 structures supports ou piliers de table assurent le
calage des 4 palettes de transport (25 t) des boosters ESR qui glissent
le long de rail de circulation de chaque cité de la table. Sur ces
palettes de transport sont posées les palettes dites "martyres", 36 t
qui restent jusqu'au décollage, les palettes de transport sont retirées
une fois l'ensemble posé. Les 2 caissons MANG assurent l'alimentation en
carburant, fluides, électricité, gaz, pneumatique du corps central
Ariane 6.
Vue aérien du massif et des 2 maquettes d'ESR posés sur
la table. Le boosters en haut monté sur sa palette a été roulé sur la
table. On aperçoit un bout de la palette de transport (jaune). Le
booster est en position d'attente, pas encore collé au corps central
d'Ariane 6. Le boosters du bas est en position de lancement, on voit la
palette de transport à demi sortie.
Vue d'une palette de transport chargée sur le fardier AIT
250. En bordure de route, 3 palettes martyres. Les palettes de transport sont
équipées de galets à motorisation électrique assurant la fonction
roulage, de vérins électromécaniques assurant une fonction
monte/baisse.
Un des support pour les palettes
sur la table, au centre la fosse Vulcain 2. L'étage CCA6 avec le
LLPM et le ULPM est suspendu au dessus de la fosse Vulcain, il n'est
retenu que par les ESR. L'étage arrive en premier sous le portique
et est hissé par le pont roulant au dessus de la table. Il est juste
posé sur des chandelles en attendant l'arrivée des ESR. Ces derniers
sont glissés sur la table puis resserrer autour du corps central.
Les chandelles le soutenant sont enlevées, et le CCA6 descendu pour
assemblage. La partie haute (coiffe et charges utiles) arrive par la
suite.
Les dessous du massif avec la table en haut, les murs
des carneaux et le déflecteur en bas
Le déflecteur de flammes sur le site Tchèque de MCE
lors de sa construction en 2018 LE MAT OMBILICAL
Le mât ombilical haut
de 66 m de haut assure l'asservissement en propergols de l'étage
supérieur ULPM et la ventilation de la partie haute, la coiffe avec la
charge utile. Les 6,20 m inférieurs sont intégrés dans la structure en
béton du massif de lancement, les 60 m supérieurs sont constitués de
caisson carré creux de 6,5 m de section. chaque parois est
rigidifiées par des raidisseurs plats verticaux en acier et des brides
annulaires. 17
caissons composent le mat, livrées sur site par bateau et camion. 3
sections sont ainsi montées à chaque fois. Le mât est ancré dans le
massif sur des murs d'un mètre d'épaisseur et de 20 m de haut.
Les bras
alimentant l'étage supérieur sont à 37 m de hauteur. La charge
importante sur le mat à ce niveau est transférée à la structure
d'ensemble à travers une sous structure à l'intérieur du mat.
Long
de 14 m pour 19 t, ils assurent le remplissage en propergols et la
pressurisation de l'étage. Nouveauté par rapport aux autres Ariane, ils
se décrochent du lanceur en temps positif, c'est à dire au décollage. Un
système de contrepoids assurent leur retrait en 3 secondes comme les
caissons MANG de l'étage de base. Construit par le consortium Latesys,
ils ont subit en France près de 250 essais à Istres dans le Sud avant
d'être envoyé en Guyane.
Des ouvertures plus grandes sont
nécessaires à l'arrière du mât pour l'introduction et le remplacement de
divers équipements. Les éléments muraux aux dimensions 1800 x 3600 mm
sont démontables et doivent être vissés étanches au gaz lors de
l'installation.
Le poids total de la
structure en acier est d'environ 430 t.
La table et le mat support ombilical ont été fabriqué
par a été construite
MT Mechatronics et
Donges SteelTec GmbH,
à Darmstadt et Mannheim et ont rejoint le port d'Amsterdam, Au Pays Bas
par voie fluviale. L'ensemble a ensuite rallier la Guyane par bateau
affrété par Kubler. Débarqué au port de Kourou, les éléments de la table
ont été amené vers le site ELA 4 par camion remorque et assemblés à 150
m du pad. l'ensemble a ensuite été posé sur 2
transporteur Kamag de la société
belge SARENS speciaux venus d'Europe multi roue et roulé au dessus de la
fosse principale du pad. Les éléments du mat, livré par camion ont été
assemblé sur le pad.
L'alimentation des étages LLPM et ULPM en ergols
cryogéniques (LH2 à -250°C et LOX à -180°C) est assurée par des caissons MANG,
Manchette d'Avitaillement Nouvelle Génération. 2 Caissons assurent
l'alimentation au sol de l'étage core LLPM. Haut de 10 m et pesant 100 tonnes,
ils sont disposés de part et d'autres du corps central, assurant l'alimentation en
fluides et ergols, LH2 coté mat ombilical et LOX à l'opposé. Ces caissons remplacent les LBS et PCP d'Ariane 5 sur l'ELA 3. L'ombilical
est en
2 parties, une "bord" boulonnée sur l'étage et une sol qui se déconnecte au
décollage. 2 boulons explosifs, appelés PAKS en assurent l'assemblage. Au
décollage, des pyro-actionneurs crées la force nécessaire pour tirer les bras,
induisant un couple pour casser les PAKC
L'étage LLPM a besoin de 8 MANG en référence, 4 de grands
diamètres dédiés aux remplissage des réservoirs et à la pressurisation, 2 de
petits diamètres pour la purge du moteur et 2 autres de petits diamètre pour le
"chill-down", la mise en froid,
réduisant les vannes de mise en froid présentes sur Ariane 5. L'ouverture des bras sera "simple", utilisant la gravité et la redondance, en
doublant tous les mécanismes et le nombre de contre poids. Pour les caissons,
les flexibles et canalisations seront récupérés à l'intérieur des caissons et
protégées par une casquette hermétique métallique grâce , la aussi à des
contrepoids. C'est la société Latesys à Sainte-Foy d'Aigrefeuille, à coté de
Toulouse qui les a fabriqué.
MANG LOX de l'étage LLPM
Pour l'étage supérieur, ULPM, les MANG sont au bout
de 2 bras de 20 tonnes à 37 mètres du sol qui se rétractent du lanceur au moment
du décollage. Le MANG LOX est coté ouest, le MANG LH2 coté Est.
Au bout des bras, les MANG de l'étage ULPM, LOX et LH2
Panneaux de contrôle Latesys blanc et noir,
CCAVO" (gauche) vs "CCAVH" (droite) acronymes de marquage à la main près des
traversées de cloison des tuyaux.
Ils apportent également l’hélium nécessaire à la
pressurisation des réservoirs, et l’hélium et l’azote pour le
conditionnement. Leur rétraction est assuré par un système de contrepoids
de chaque coté. Ils mesurent chacun 13 mètres, contre 10 pour les bras
d'Ariane 5. Cette différence permet d'avoir un cône de de dégagement plus grand minimisant le risque de
collision du lanceur avec les structures du pas de tir. Cette distance
de sécurité entre le lanceur et le mât tient compte de tous les cas
possibles de trajectoires dégradées, en raison d'un fort
vent ou d'une dissymétrie de poussée
par exemple, notamment pour la version à quatre boosters.
MANG LOX et LH2
|
L'ensemble du
système de ravitaillement en
hydrogène liquide et en oxygène liquide a été
construits par la société Allemande
Schwanner. Cela comprend
les canalisations isolées sous vide VIP représentant 1300 mètres avec
des diamètres de 8, 6 et 3 pouces.
La zone de stockage en oxygène liquide LOX et gazeux GOX
est situé au S-E du pad et celle en hydrogène liquide LH2 et gazeux GH2
du Nord. Les canalisations oxygène arrivent coté Ouest du mat ombilical
(bleu-violet), celle hydrogène coté Est (vert-jaune). De là, elle
alimentent le mat et les bras cryogéniques pour l'étage supérieur et les
MANG de la table pour le corps central.
LES CARNEAUX
Les 2 carneaux, immenses tunnels
inclinés à 38% par rapport à l'horizontale canalisent et évacuent les
flammes et les gaz du décollage d'Ariane 6. Mesurant 180 m de long au
total pour 20 m de haut et 20 m de large, ils sont disposés
symétriquement de part et d'autre du massif de lancement. Ils doivent
subir plusieurs contraintes, thermique, calorifique et abrasives. Grace au déluge d'eau, le parement de
béton n'est soumis qu'à une température de 1000°C au lieu des 3000 en
sortie de moteur. L'onde acoustique sollicite les
montants des carneaux, avec une
pression au sol de 10 tonnes/m²,
atténué par le déluge d'eau.
Chaque carneau mesure près de 6 m e long pour 18 m de
section en sortie
Chaque décollage, le fond intérieur
des carneaux subit une abrasion due aux gaz très corrosif des moteurs
ESR, très chargés en particules d'alumine. Ejecté à 1000 m/s, ils
désagrège le parement , lui faisant perdre 5 mm. Une surépaisseur
sacrificielle de 15 cm de béton légèrement armé est ainsi prévue sur les
parties d’ouvrage exposées à ce « sablage » intensif. De quoi résister à
trente tirs de fusée. « Au-delà, il faut “recharger” le parement. »
Réalisé en béton (30 000 m3 par
carneaux), les carneaux vont jusqu'à 1,2 m d'épaisseur avec un
ferraillage en conséquence, 400 kg par m3, soit 4400 t au total,
modélise en 3D. Leur forme inclinés a nécessité l'emploi d'un outil de
coffrage sur mesure. D'une masse totale de 46 t, ce plateau coffrant
couvrait une surface de 200 m2. « Chaque radier (dalle au
sol) était bétonné en 10 phases de 7,7 m de longueur », Les voiles, murs
porteur ont quant à eux été coulés via deux coffrages grimpants d’une
masse unitaire de 25 t, permettant de réaliser des portions de voile de
5,8 m de hauteur et 12 m de longueur d’une seule traite. Enfin, les
dalles supérieures des carneaux ont été réalisées grâce à deux tables
coffrantes de 120 t à peau métallique, montées sur une structure
tubulaire ripée sur rails. La hauteur des ouvrages va de moins 30,5
jusqu'à 21 m.
Le fond des carneaux en construction.
Les eaux polluées par les gaz de combustion du lanceur (eau du deluge et
eau pluviale) sont collectées a l’aide d’un caniveau ceinturant une
surface d’environ 50m x 100m et transferees par gravite dans une fosse
de 1700 m3 situee au fond du carneau (sous la grue). 2 pompes de
relevage de capacite unitaire 500 m3/h permettent de transferer
rapidement ce volume d’eau vers le bassin de decantation de la station
de traitement. Il est a noter que les pompes sont situées dans la fosse.
Approvisionnés depuis l’usine du
cimentier ARGOS de Cayenne, les bétons possèdent une classe de
résistance C40/50 et une classe d’exposition XA3, intégrant un ciment
CEM I 42,5 N SR3 PM. Ils contiennent des fibres polypropylènes qui, en
fondant sous l’effet de la chaleur des tirs, créent un réseau de
microcavités dans le matériau, permettant à l’eau de s’évaporer sans y
créer de fissuration. Vu les volumes et les cadences importants de
production, les bétons ont été produits directement sur site dans une
centrale ad hoc, puis convoyés par des camions malaxeurs (deux à
demeure, et deux en appoint) sur le lieu de coulage avant d’être mis en
œuvre à la benne ou à la pompe. Le climat tropical de la Guyane a
quant à lui nécessité des précautions particulières, non pas tant
vis-à-vis de la chaleur que de l’humidité.
LE DELUGE EAU
Mise en place des canalisations d'eau
du système de "déluge" dans le massif de lancement
L'entrée sous terre de la canalisation
principale d'eau venant du château d'eau
Deux rangées de 20 buses sont disposées de
part et d'autre de la table coté Est et Ouest, soit 40 buses et 2 rangées de
16 buses
coté Nord et Sud du massif, soit au total 76 buses.
Le
contrôle commande du système 'Déluge', est entièrement réalisé par la
société espagnole GTD dans le cadre du projet IPSO Fluides, et est
composé de 5 armoires de contrôle installées dans le 'Massif'.
La
pulvérisation d'énormes volumes d'eau sur la rampe de lancement et sous
la table de lancement protège à la fois le lanceur et ses charges utiles
en absorbant et en déviant l'énorme énergie acoustique générée au
décollage. Les ondes de choc créées lorsque les gaz d'échappement du
moteur dépassent la vitesse du son et entrent en collision avec l'air
ambiant font que les niveaux de bruit atteignent 180 décibels.
Trois zones sont inondées d'eau lors du lancement, cela se fait dans
l'ordre.
T- 20 s, l'eau est pulvérisée sur le déflecteur en acier à 25 mètres
sous la table de lancement. Ce déflecteur canalise les gaz d'échappement
du moteur dans les deux tranchées.
T- 6 s, la fosse d'échappement sous la table de lancement est inondé.
Cela canalise les gaz d'échappement du moteur sous la table et dans les
carneaux.
T- 0, 4 rangées de buses sur les côtés de la table de lancement inondent
la table de lancement. Après le lancement, toute eau restante sous la
table de lancement est pompée.
Le château d'eau, d'une capacité de 800 m3
d'eau est alimenté par une station de pompage dans la carrière des
Roches, à 1,5 km à l'Est du site. Une
canalisation de 2,5 mètres de diamètre y descend jusqu'au massif de
lancement, alimentant la canalisation principale sous la table de
lancement sur 200 mètres. Le château d'eau mesure 92 m de haut pour 14 m de base. Il a
été construit en béton avec coffrage glissant en 5 mois. Il est alimenté
par la station de pompage de la Roche Nicole. Sa capacité est de 2.600
m3 dont 1.400 m3 stockés dans un réservoir à 80m de hauteur et 1.200 m3
stockés dans la canalisation. Après chaque décollage, une station de
traitement dépolluera les eaux et les boues collectées au fond des
carneaux. Les eaux traitées seront relâchées dans la nature après des
analyses certifiant qu'elles ne présentent plus de risque pour
l'environnement.
LE PORTIQUE
Premier projet de portique, 48 m de large, 89 m de
hauteur pour une masse 5000 t environ.
Largeur de en 2016porte 18 m, pont roulant de 40 t à 77 m de
hauteur
Cages ESR suspendues avec 3 plateformes mobiles (attaches basses, corps
ESR et attaches haute, à 4,5, 15,5 et 23,5 m). 4 plateformes accès
lanceur, jupe interréservoirs CCA6 (31m), MANG ULPM (36,5m), POP basse
et POP partie haute (55m). En 2017, une 5e plateformes est rajouté pour
le lanceur puis une 6e dans le projet final.
Le portique mobile réalisé par Eiffage métal/SEH
sert pour le montage et la protection du lanceur. Il mesure 56x58 m
de base et 89m de hauteur pour une masse roulante de 8200 tonnes dont
7100 de charges
permanentes et 1100 tonnes de charges d’exploitation. Il assure 3
fonctions principales : la verticalisation du corps central du lanceur,
la manutention du composite supérieur du lanceur et l‘accès au lanceur
pour sa préparation avant le lancement. Le portique est translaté sur
une voie de roulement de 140m de longueur (2x2 rails) pour libérer la
zone avant le lancement. Ce bâtiment comporte 48 plateformes mobiles et 2
cages mobiles pour les boosters.
Le pont roulant de 40 tonnes servant
pour la verticalisation du corps central Ariane 6 et de la partie haute,
la coiffe.
La structure du portique en
construction à gauche et vue "fish eye" depuis la base du portique
montrant les cages ESR suspendues à la structure.
6 niveaux de plateformes mobiles
horizontale permettent un accès complet au lanceur sur la table.
Les cages mobiles pour les ESR se
déplacent du fond du portique vers l'avant au niveau de la table.
Chacune comporte 3 plateformes se déplaçant horizontalement pour
entourer les boosters du sommet à la base.
Le portique est équipé de 16 boggies de 41 t chacune. Chacun est
équipé de 8 roues avec un moteur électrique. Au total, 128 moteurs électriques
automatisés avec motoréducteurs électriques (32 variateurs) synchronisent les
128 roues le long des 141 m de roulage entre le
mat et l'aire de parking à la vitesse de 7,4 m/s.
LE SYSTEME DE PROTECTION FOUDRE SPF
Les pylônes de
protection foudre et le SPF, Système de Protection
Foudre servent à évacuer la
foudre, afin de protéger le lanceur lorsque le portique mobile est en
position arrière et ne peut
plus le faire. En effet, quand Ariane 6 se trouve sur la table de
lancement, à l’intérieur du portique en position avancée et portes
fermées, elle est protégée contre la foudre par la structure métallique
du portique. Mais, quelques heures avant le lancement, une fois que le
portique métallique s’est retiré, la fusée chargée en propergol,
hydrogène et oxygène devient vulnérable au risque de foudre.
Une cage conductrice, composée de pylônes
interconnectés par un système de câbles tendus en acier est alors
agencée autour du lanceur. Lorsque la foudre gronde et que l’amorçage
ciel-terre se profile, les impacts sont capturés par l’équipement
protecteur, les empêchant ainsi d’endommager le lanceur. L’objet à
protéger est placé entre les 4 pylônes qui sont reliés en partie
basse par des câbles de cuivre enfouis dans le sol et munis chacun de
pattes d’oie chargées d’évacuer la foudre.
En partie haute, les pylônes sont aussi reliés entre eux par un
système de câbles formant un carré. Dans le cas d’Ariane 6, le CNES,
guidé par les recommandations de l’Office national d’études et de
recherches aérospatiales ( ONERA ), a préconisé de resserrer le maillage
aérien autour du lanceur ( les pylônes étant plus espacés qu’à
l’accoutumée ). Pour que ce maillage soit plus efficace, un losange a
donc été incrusté à l’intérieur du carré. Afin de tester l’efficacité du
dispositif, des essais à l’échelle 1/ 10, puis à l’échelle 1, ont été
réalisés dans l’usine normande du fabricant de pylônes. Une partie d’un
SPF y a été reconstituée pour vérifier les calculs, avant le montage
définitif sur le pas de tir.
Lorsqu’il s’élance dans le ciel, le lanceur
s’arrache de la table de lancement en étant susceptible de s’éloigner
légèrement de son axe, au sein d’un cône de déboîtement. Pour qu’il
n’entre pas en collision avec les câbles du SPF, le dimensionnement, les
calculs statiques et la position du losange prennent en compte une
distance de sécurité avec les limites du cône de déboîtement de la fusée
lors du décollage.
En résumé, ArianeGroup définit le niveau de
protection et le cône de déboîtement à prévoir, tandis que le CNES et
l'ONERA se chargent de mener l’étude de définition. Responsable du SPF,
la société Clemessy a réalisé la figure géo-métrique retenue, ainsi que les
calculs statiques lui permettant de savoir comment la réaliser et avec
quels matériaux. À l’issue du montage
in situ, les mesures de caractéristiques géométriques
réalisées en fonction de l’emplacement dans l’espace ont permis de
confirmer les calculs statiques des études menées en amont par Clemessy.
CHIFFRES CLES DU SPF
Le SPF est constitué de 1 330 m de câble en acier galvanisé à
chaud
• 11 cantons/segments de câbles + 1
losange (soit 4 cantons/segments supplémentaires)
• 26 segments de câbles
liaisons/connexions |
ECLAIRAGE ZONE DE LANCEMENT
Le pad de tir est pourvu de 4 mâts d’éclairage, munis chacun de 3 rampes équipées de
5 projecteurs, soit 15 projecteurs par mat, 60 au total. L’éclairage
doit permettre aux caméras rapides qui scrutent le pad de tir
d’inspecter le lanceur sous tous les angles et dans les moindres
détails, de jour comme de nuit. Il rend aussi possible l’observation du
moment crucial où les liaisons ombilicales se détachent du lanceur à
quelques secondes du décollage ( images utilisées en cas d’expertise ),
ainsi que les prises de vues de prestige à des fins de communication.
L’implantation des mâts d’éclairage, qui sont
situés dans l’emprise des pylônes de protection foudre qui les
protègent, ne doit pas interférer avec le mouvement du portique. Une implantation des
4 mâts en rectangle a donc été
retenue à la place de la géométrie initiale en carré qui entrait
également en conflit avec les multiples réseaux souterrains. Le lanceur se trouve au centre de ce rectangle, dont chaque angle est
équipé d’un mât.
Les 15 projecteurs de chaque mât éclairent un quart
du rectangle et chacun d’eux se concentre sur une portion du lanceur,
assurant ainsi l’uniformité de l’éclairage. Le lanceur est éclairé de
haut en bas, à 360°, et les faisceaux de lumière qui sont orientés vers
le ciel se croisent à 120 m d’altitude, afin de pouvoir l’éclairer avant
et pendant le décollage.
Le réglage de chaque projecteur est unique et se fait selon 3
dimensions. Chacun d’eux reçoit un premier réglage en fonction de
l’élévation des rampes ( à 20, 21 ou 22 m du sol ), un second réglage
par rapport à la verticale descendante ( inclinaison 90 ) et un
troisième réglage en regard de l’axe de l’objet cylindrique à éclairer (
Rotation dans le plan X / Y ). Le réglage de chaque projecteur se répercute
symétriquement sur le mât opposé, ce qui signifie que le dispositif
d’éclairage global nécessite 60 réglages différents dans l’espace. Les
réglages se font sur mâts couchés, afin d’éviter les interventions à
plus de 20 m du sol. Au moment du lancement, les mâts d’éclairage, comme
l’ensemble des infrastructures, sont soumis à de violentes vibrations.
Les platines sur lesquelles sont fixés les projecteurs sont donc reliées
à un système de plots anti-vibratoires pour éviter la casse. Pour
mesurer l’efficacité de l’éclairage et son uniformité à diverses
altimétries, un luxmètre a été installé sur un drone opéré par
l’entreprise Sentinel, " photographe officiel " du chantier. L’allumage
et l’extinction de chaque projecteur se font à distance depuis le centre
de lancement qui supervise les opérations, grâce aux automates
programmés par Clemessy. L’Indice de rendu des couleurs ( IRC ) a
également été pris en compte lors de l’étude d’éclairement.
ECLAIRAGE DE L'ELA 4 EN
CHIFFRELS •
Le lanceur est éclairé à 360°
•
Éclairage moyen sur toute la surface du lanceur : 300 lux
demandés avec un coefficient d’uniformité supérieur à 0,5 ( même
à 120 m de haut )
•
60 projecteurs de 2 000 W chacun ( soit 120 kW au total ) ou
l’équivalent de la consommation d’un immeuble de 20 appartements
•
Flux lumineux de chaque projecteur : 226 000 lumens ( soit 13
560 000 lumens au total )
•
6 types d’optiques de projecteurs différents ( pour un éclairage
intensif, semi-intensif, semi-extensif, extensif ... )
•
Lors des essais, le faisceau lumineux a été aperçu à 20 km de la
zone de lancement
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LES STOCKAGES PROPERGOLS
Des canalisations, des tuyaux parcourent le sous sol
du pad, sous la table, le mat se dirigeant vers les installations de stockage
carburant, fluides et gaz. La galerie amenant le LOX fait 400 mètres de long.
Aucune ne sort en surface, tout est en galerie. La
zone de stockage LH2 est au Nord du pad, derrière le portique avec la piscine,
celle du LOX au S-E devant la ZL. Les lignes d'alimentation arrivent par le nord
du massif, alimentant le mat et la table. Les ergols cryogéniques sont produits au CSG
dans les usines d'ALSG. Ils sont ensuite transférés dans les réservoir semi
mobiles, les RSM et rejoignent la ZL dans les derniers jours de la chronologie
posés sur des plots en béton. Là, ils sont raccordés à la ZL par une
canalisation souterraine. Une piscine assure la récupération des eaux du site et
du pad. Une autre piscine bétonnée permet de brûler l'hydrogène liquide et
gazeux rejeté pendant les opérations de remplissage des étages.
Le stockage LH2 en ZL4 est constitué de reservoirs identiques a ceux
utilises pour Ariane 5 :
-
3 reservoirs basse pression (3
bar) (RSM BP 322 m3)
dédiés au remplissage du reservoir LLPM,
-
1 reservoir basse pression (3 bar)
(RSM BP 322 m3)
dédié au remplissage du reservoir ULPM,
- 1 reservoir moyenne pression (RSM MP 100 m3
7 bar) dédié a la pressurisation des 4 RSM BP (3 bar) et a la mise en froid du moteur LLPM.
-
1 emplacement reserve a 1 RSM dans
le cadre d’un éventuel potentiel de croissance.
L’hydrogene collecte durant les operations de remplissage (mise en froid
des lignes sol et bord, dégazage, ouverture de soupape…) est brulé dans
la piscine de brulage. Les lignes de dégazage cheminent dans une galerie
rejoignant le massif a la piscine.
Le stockage LOX en ZL4 est constitué de reservoirs identiques a ceux
utilisés pour Ariane 5 :
- 3 reservoirs basse
pression (7 bar) (RSM BP 140 m3)
dédiés au remplissage du reservoir LLPM,
-
1 reservoirs basse pression (7 bar)
(RSM BP 140 m3)
dédiés au remplissage du reservoir ULPM,
-
1 reservoir moyenne pression (11
bar) (RSM MP 20 m3)
dédié a la pressurisation des 4 RSM BP (7 bar) et a la mise en froid du
moteur LLPM.
-
1 emplacement reserve a 1 RSM dans
le cadre d’un eventuel potentiel de croissance.
Le LOX collecte durant les operations de remplissage (mise en froid des
lignes sol et bord, dégazage, ouverture de soupape…) est deversé sur une
aire d’épandage.
Zones de stockage LOX au Sud du pad.
LE BANC DE CONTROLE
À l’intérieur des infrastructures, les informaticiens Clemessy et
leur partenaire barcelonais Gtd ont mis en place le banc de
contrôle qui permet de mettre en oeuvre le lanceur jusqu’à son
décollage. Ce système temps-réel déterministe utilise notamment une
solution logicielle qui permet d’opérer un process complexe par des
non-informaticiens. C’est un peu le cerveau de l’ensemble de
lancement, qui commande toutes les opérations jusqu’au décollage du
lanceur. Le banc de contrôle d’Ariane 6 est l’outil informatique situé à
l’interface entre les opérateurs et le système de lancement, qui grâce à
un logiciel applicatif spécialement développé pour l’ELA4, pilote les
différentes étapes à la manière d’un pilote automatique. Intégration du
lanceur et contrôle des équipements, remplissage des réservoirs
cryogéniques, vérifications finales, séquence synchronisée : toutes ces
opérations sont réalisées au travers du banc de contrôle qui, au tout
dernier moment, donne la main au lanceur pour le décollage. C’est lui
également qui gère toutes les problématiques de sécurité en cas de panne
détectée sur un système.
Banc de contrôle ELA4 installés dans la partie droite du
CDL3, où étaient les bancs de contrôle du BIL d'Ariane 5.
Le banc de contrôle de l’ELA4 a été
développé par un groupement industriel réunissant les entreprises GTD et
Clemessy, sur la base des spécifications définies par le CNES et
ArianeGroup au sein d’une équipe commune. Illustration de la complexité
et de la dimension du projet, sa réalisation a impliqué depuis 5 ans
une centaine d’ingénieurs et
techniciens. La structure et
la mise en œuvre opérationnelle d’Ariane 6 sont assez proches de celles
d’Ariane 5, et les problématiques de sécurité restent les mêmes, mais
avec d’autres contraintes, cependant: le système de lancement
génère par exemple des volumes considérables de données,
qu’il faut être capable de traiter, d’archiver et de transmettre au bon
moment. Associé à cette contrainte et au développement des activités à
distance, le risque cybersécurité
a également pris une ampleur nouvelle que le banc de contrôle doit être
capable de maîtriser.
Ce banc de contrôle ce sont surtout une
quinzaine de bancs qui réunissent les mêmes briques technologiques de
base, ce qu’on appelle le Core, et des fonctionnalités propres destinées
à des utilisations spécifiques. Ces bancs sont nécessaires par exemple à
la production des éléments du lanceur, ou encore au pilotage des moyens
d’essai. Le site ArianeGroup des Mureaux dispose ainsi d’une réplique
exacte du banc ELA4 interfacée avec la maquette électrique du lanceur et
un simulateur des moyens sol ELA4, permettant de qualifier les mises en
œuvre électriques du lanceur et le comportement du programme de vol
jusqu’au décollage. De même des bancs avec des simulateurs lanceur et
moyens sol permettent de développer et valider le logiciel applicatif
avant de l’exécuter sur le système réel.
Nouveaux portiques pour accéder au CDL3 d'Ariane 5 et 6.
LE BATIMENT D'ASSEMBLAGE LANCEUR
Ce bâtiment en charpente métallique mesure 20.55 m de hauteur, 116m
de longueur et 50 m de largeur. Il est divisé en deux zones : une zone
de déstockage qui accueille les conteneurs lanceur et une zone
d’intégration. Inspiré du bâtiment d’intégration Soyouz (MIK), le
bâtiment permet l’intégration à l’horizontale des deux étages
cryotechniques, le module inférieur de propulsion liquide (LLPM) et le
module supérieur de propulsion liquide (ULPM) pour former le corps
central du lanceur Ariane 6. Une fois assemblé, ce corps central est
transféré par voie routière jusqu’à la zone de lancement située à 83 m
de distance. Le BAL pourra accueillir jusqu’à deux corps centraux, le
premier en cours d’intégration et le second en stockage.
Vue vers les portes du hall de déstockage avec les postes
fixes
d'assemblage et de stockage du LLPM. La maquette du CCA6 est sur le
poste de stockage. Les supports B1-B2 accueillent la partie arrière de
l'étage. Les postes E1-E2, l'attache avant. A droite, vue vers les portes de sorties vers le pad avec les postes mobiles G1-G2
et H1-H2 du ULPM
Vue du poste d'assemblage de l'étage LLPM, B1-B2 et
E1-E2.
Vue des postes mobiles H1-H2 et G1-G2 de l'étage ULPM.
Vue depuis les portes du hall de déstockage, la maquette
CCA6 sur son transporteur dans la zone de stockage de l'étage LLPM.
Le chariot de transport AGV du CCA6, réalisé par APCO. Il
mesure 5 m sur 6,5 et pèse 75 tonnes, dont 25 pour le camion. Le
transfert de l'étage CCA6 vers l'un des 2 postes d'assemblage se fait à
l'horizontale par les charriot AGV, coté ZL.
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