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LE LANCEUR EUROPA
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EUROPA 1
Ecorché du lanceur Europa 1 Le lanceur tri étage, nommé ELDO-A puis Europa-1, mesure 31,7 m de haut et pèse 112 tonnes. Il est capable de satelliser une charge de 1000 à 1200 kg sur une orbite à 500 km d'altitude. Europa 2 est conçue autour de moteur consommant des ergols d'énergie moyenne. Les moteurs du premier et du 3e étage sont refroidis par régénération alors que ceux du second font usage d'un film UDMH.
BLUE STREAK Le premier étage, Blue Streak (alouette bleu), K89 construit par le britannique Hawker Siddeley Dynamics, mesure 18.4 m de haut pour 3.05 m de diamètre et pèse 91 765 kg dont 86 180 t de propergols (LOX et kérosène). Il est équipé de deux moteurs Rolls-Royce RZ-2 de 68 040 kg chacun au sol (76 tonnes, ISP = 285 sec dans le vide), fonctionnant pendant 150 secondes. Chaque tuyère est pilotable de 7° en tangage et lacet.
La paroi des réservoirs du BS n'est épaisse que de 0,48 mm, la rigidité étant assuré par sa pression intérieure. Le bati moteur est en alliage d' aluminium et réalisé comme en aéronautique à l'aide de cadre et de raidisseur recouvert de métal de faible épaisseur.
Stockage des Blue Streak dans l'usine De Havilland à Stevenage, Angleterre.
Motorisation du Blue Streak, le Roll Royce RZ-2
Les étages d'essais de la série D (3D3/2, 3D/3 et 3D/4, 4D4/1, D1 et 2) n'ont pas de marquages spéciaux sur leur structure (1er vue). Les étage F1, F2 et F3 ont un simple liserai noir bordé de blanc qui entoure le réservoir de kérosène (2e vue). Le F4 a le même liserai mais en blanc avec des tirets noir verticaux (3e vue). F5, F6, F7, F8, F9 et le VRME ont le même liserai noir et blanc (4e, 5e6e et 7e vue). Pour le F11, la forme du liserai est un peu différente, il est plus serré (8e vue).
Configuration de l'étage Blue Streak pour les vols F1 à F3, puis de F4 jusqu'à F11. L'étage est posé sur sa table de tir avec l'axe Y vers le mat ombilical, l'axe Z définissant l'axe des moteurs RZ 2.
CORALIE Fidèle à la tradition française consistant à donner aux nouveaux étages le nom de pierres précieuses, le second étage a été baptisée « Corail ». Afin de faire référence à l'Australie, il est devenue Coralie, contraction de Cora-Austra-lie. Il était initialement destiné à être utilisé dans la fusée française appelée "Vulcan". Le deuxième étage Coralie, L10, est réalisé par le groupe Nord-Vernon, LRBA (Laboratoire de Recherche Balistiques et Aerodynamique) et Nord Aviation. Il mesure 5.50 m de long pour 2 m de diamètre, pèse 11,5 t et emporte 8750 kg d'ergols stockables dans des réservoirs à fond commun (6 380 kg de N2O4 et 3 370 kg de UDMH), réalisés en acier Maraging. Le bâti-moteur en tubes d'acier soudés transmet la poussée à l'étage. Il supporte les 4 tuyères du moteur, le propulseur auxiliaire de séparation, les 4 vérins de pilotage, les vannes et leurs bouteilles d'azote associées ainsi qu'un des conteneurs de télémesure. Les 4 tuyères "coquetier" du moteur développent 28 tonnes de poussée (ISP = 280 sec) pendant 97 secondes. Le pilotage est réalisé grâce à 4 vérins hydrauliques actionnant chaque chambre. Le refroidissement est assuré par un film d'UDMH. La jupe avant, réalisée en nid d'abeilles, renferme le bâti-support d'équipements. constitué d'une charpente métallique faite d'un ensemble de longerons en alliage léger et surmonté d'une structure pleine, celui-ci supportait le générateur de gaz assurant la mise en pression des réservoirs de l'étage, avec ses réservoirs de N2O4 (41 kg), de UDMH (18,5 kg), d'eau (98 kg) pour le refroidissement et une bouteille d'azote (pour chasser les ergols dans la chambre), le groupe de commande du générateur ainsi que la quasi-totalité des équipements de l'étage, télémesure et de localisation radar et de destruction en vol (assuré par 2 cordeaux découpeurs déchirant les réservoirs au niveau de leur fond commun).
L'étage Coralie en fabrication aux Mureaux, paris
L'étage Coralie en préparation dans le hall d'assemblage du CSG pour F11
L'intégration du moteur de séparation de
l'étage Coralie, situé au milieu des 4 tuyères avec la descente du plus gros
avec le pont sur le plus petit posé sur un support fixe. Ce moteur avec ses 42
kg de poudre développe 39 kg de poussé durant 2 secondes.
La séparation 1/2 était réalisée
par mise à feu des boulons explosifs d'assemblage, sur commande du séquenceur de
l'étage et était initialisée par le 1er étage Blue Streak. La vitesse de
séparation était fournie par le booster à poudre. Les gaz de pressurisation étaient essentiellement de la vapeur produite dans le générateur par mélange d'eau et de gaz chauds résultant de la combustion d'une petite quantité d'ergols UDMH et N2O4. Une partie de ces gaz était utilisée pour l'alimentation des vérins de pilotage. L'alimentation du générateur était faite à partir de réservoirs auxiliaires mis sous pression d'azote. Les réservoirs principaux étaient pressurisés à 18,6 bar et la générateur fonctionnait durant 106 secondes. Les 4 moteurs , fixés sur un bâti de reprise de poussée étaient articulés à +-8° suivant des axes radiaux. Ils comportaient un injecteur annulaire et un divergent galbé, les parois étant refroidies par un film d'UDHM; 22,5% de l'UDHM consommée était utilisée pour ce refroidissement qui maintenait la paroi de la chambre à moins de 800°C. L'étage Coralie est développé par le GIE Nord-Vernon qui regroupe le L.R.B.A. pour la propulsion et Nord-Aviation pour les structures et l'intégration. Le premier essai de chambre seule a lieu en octobre 1963 au PF1 puis suivent les essais de groupements de 4 chambres au PF2. Le premier essai de l'étage a lieu le 29 octobre 1965 au PF4 et dure 96 s. 7 essais de mise au point suivis de 4 essais de qualification en 1966. 2 tirs d'étages complets (version Cora) en automne 1966 avec télémesure vol. Ceci représente plus de 300 essais à feu et une consommation de plus de 300 t d'UDMH et de plus de 600 t de N2O4 ainsi que la réalisation de plus de 20 engins.
L'étage Coralie assumera 4 échecs sur 8, le 9e lanceur s'étant détruit dès les premières minutes de vol. Les défaillances des vols F6-1 et 2 et du G3 sont un sérieux coup durs pour les ingénieurs français. Avec le tir F7, repoussé de 6 mois, Coralie s'épanouie non sans mal en novembre 1968 à la grande satisfaction de la SEREB. Coralie est le premier engin à ergols stockables N204/UDMH à voler en Europe. Il a permis au LRBA (puis à la SEP) de maîtriser le maniement et l'utilisation opérationnelle de ces ergols. En tant que tel, il a ouvert la voie au moteur Valois de Diamant B puis BP4 ainsi qu'au moteur Viking.
Les réservoirs de Coralie sont en acier Vascojet 1000, comme pour Diamant
Le troisième étage Astris, L3, construit par MBB et ERNO, présente le même diamètre et mesure 3.81 m de long. Il pèse 3300 kg dont 2850 d'ergols stockables (N2O4 et Aérozine 50), mis en pression par de l'hélium. Sa propulsion est assurée par un moteur principal de 2250 kg et deux moteurs-verniers latéraux sur vérins de 60 kg (ISP = 290 sec) assurant le pilotage, l'ensemble fonctionnant pendant 361 secondes.
Essais d'Astris sur les bancs 3 et 4 de Trauen, à 50 km d'Hanovre Astris ne volera que 4 fois, n'assurant seulement qu'un bref allumage de son moteur durant 7 secondes sur le vol F7, ne s'allumant pas du tout sur le vol F8, mais fonctionnant nominalement lors du vol F9, sans pour autant assurer une satellisation, la coiffe ne s'étant pas détachée. Le moteur Astris est issue d'un avant projet de la société ERNO avec la SEPR en 1963. Il fonctionne dans le vide, entre 250 et 550 km, d'où une tuyère longue. Pas de turbopompe, les ergols arrivant dans la chambre de combustion partiellement refroidit par une circulation d'aérozine, sous la pression d'hélium (19 bars). Les tests du moteur ont lieu sur 2 banc, le banc H et L (simulation d'altitude) de Villaroche et aboutissent à la certification en janvier 1967 après 450 essais au banc, 80 essais hydrauliques et des milliers d'essais mécaniques. D'autres essais au banc ont lieu à Lampoldstam par ERNO qui n'empêcheront pas les échecs de novembre 1968 et juillet 1969. Le succès du vol F9 en juin 1970 arrivera trop tard, Europa est déjà condamné. L'étage est munie de 2 petits moteurs verniers orientables de 4 kg de pousse servant au pilotage de l'étage
L'étage Astris en préparation dans la hall d'assemblage du CSG pour F11
L'étage Astris au banc d'essai COIFFE La coiffe qui recouvre la lanceur mesure 2 m de diamètre pour 4,3m de hauteur. Elle est conique sur le devant 40° et cylindrique à l'arrière. La coiffe est en fait 2 demi-coiffe réalisée en sandwichs de fibre de verre très résistante et recouverte extérieurement d'un matériau résistant aux hautes températures. Une version de 5,5 m de hauteur est même envisagée. Un anneau avec 2 boulons explosifs assurent la séparation en vol. Des portes de 150 x 300 mm permettent un accès aux satellites sur les cotés Yn et Y. La ventilation en air (250 kg/h, entre 8 et 13°C) est assurée par une ligne venant du 3e étage en passant par un diaphragme.
Les demi-coiffe Europa: vue de gauche, l'intérieure de la face Yn avec la trappe d'accès au moteur de périgée du satellite, vue de droite, l'intérieur de la face Y, le tuyau vertical collé permettant la circulation de l'air qui sort en haut horizontalement parallèlement aux parois, la porte d'accès au satellite et en bas la prise ombilicale.
Les ouvertures sur la coiffe, coté Y et Yn
Système de séparation des demi-coiffe Différents systèmes de séparation mécaniques pour les satellites ont été étudié au cours du programme. Europa 1 en a 3 différents de 1100, 810 et 650 mm. Pour Europa 2, il n'y en a qu'un seul de 650 mm. Chaque système est installé par les équipes ELDO sur le 3e étage avant son érection sur le pad. La charge utiles est boulonnée sur l'anneau supérieur du système quand l'étage est en place. Pour l'installation du système de séparation de 1100 mm, une procédures spéciales a été adapté en fonction de la taille de la charge utile. Le système est boulonnés en 8 points au sommet du 3e étage, aidés par 8 ressorts. Pour le système de séparation de 650 mm, il est nécessaire d'intercaler sur le haut du 3e étage un adaptateur plat ou conique. Le système de séparation 850 est utilisé sur Europa 1, mais aussi sur Europa 2 pour la séparation de l'étage de périgée avec un adaptateur à sa base. Selon le type d'adaptateur, la masse va de 300 à 1250 kg.
Pour le premier étage, Blue Streak, la pressurisation assure la rigidité de sa structure tandis que pour le second Coralie, les ingénieurs ont recours à des matériaux plus ou moins classiques. La réalisation du 3e étage Astris fait appel à des procédés innovants pour atteindre de bonnes performances dans la dernière phase de propulsion. Pour les 3 étages, une chaine (séquenceurs, bloc de pilotage, attitude, programmeur) assure le pilotage en agissant sur le pivotement des chambres des moteurs. Le guidage inertiel, localisé sur la partie supérieure d'Astris comprend une plateforme inertielle, l'électronique associée, un calculateur, une unité d'interface et l'alimentation. Divers équipements de télémesure et de pilotage se répartissent aussi dans les étages. Le programme d'essais comprend des tirs F avec
un premier étage Blue Streak, et des tirs G d'engins Cora à premier étage
Coralie, "Cora 1" mono-étage et "Cora 2" avec un second étage allemand actif
Astris. Fin 1966 a lieu le premier vol de Cora 1 à Woomera. Suite aux retard dans le développement de l'étage Astris, les vols "Cora 2" sont abandonnés, l'étage Allemand d'Europa sera testé sur le lanceur au cours du vol F6-2. L' engin Cora est un dérivé de l' étage Coralie auquel ont adjoint un second étage Astris et une coiffe. De légères modifications différencient l' étage Cora de Coralie (divergents courts et droit adaptés au fonctionnement à basse altitude, virole arrière cylindrique supportant 4 empennages). Ce test G1 échoue le 27 novembre suite à une panne du système de pilotage à la 62 eme seconde. Le second test G2 par contre est réussi le 18 décembre suivant.
Le programme prend un retard important et le
devis, établi en 1961, est maintenant largement dépassé. De plus, les
missions que l'on souhaitait confier à un lanceur européen ont évolué; le
programme est donc réorienté au cours de l'été 1966. Outre une
redistribution des participations financières, il est décidé de transformer
Europa 1 en un lanceur quadriétage capable de placer un satellite en orbite de
transfert géostationnaire et d'utiliser pour cela une basse de lancement
équatoriale, en l'occurrence celle du CNES à Kourou, en Guyane française. Le premier lancement F6-1 d'une fusée Europa
à deux étages actifs, le 4 août 1967 à 13 h 24 de Womera se solde par un échec:
bien que les étages se soient séparés correctement, l'étage Coralie ne s' est pas
allumé (problème électrique). Le tir Cora G3, dernier de la série, car les essais G4 à G6
ont été annulés, échoue également le 25 octobre à Biscarosse (problème
de câblage). Le test G4 est remplacé par le vol Europa F7 et les tests G5 à G6
par F6-1 et F6-2. Le vol suivant dit F6-2 a lieu le 6 décembre, la campagne de vol ayant débuté en août. Une première tentative a lieu le 4 et se solda par un report du à une incompatibilité entre le sol et l' ordinateur de bord. le lendemain, une autre tentative est stoppé à cause d' un problème au niveau des crochets de retenue du lanceur sur le pad. Le lancement se solde par un échec le second étage ne s' allumant pas toujours à cause d' un problème de séquenceur. La phase 2 du programme Europa 1 se termine. La phase 3 comprend les vols F7 à F9. L'étage Coralie fonctionne correctement en 1968 et 1969 (tirs F7 et F8), lors des deux premiers essais d'une Europa 1 complète, mais Astris s'éteint prématurément, causant la perte des satellites expérimentaux. F7 est le premier lancement d' une Europa complète avec ses trois étages actifs. Le 29 novembre 1968, la fusée décolle à 8 h 42, le premier étage se sépare correctement, le second s' allume sans problème mais le troisième Astris s' arrête au bout de 5 secondes (le fond commun des réservoirs s' est rompue). Le vol F8 le 3 juillet 1969 s' achève comme le précédent et pour les mêmes raisons. Le tir F9, le 12 juin 1970 se déroule parfaitement au niveau de la propulsion des étages, mais la coiffe ne se sépare pas. Après huit ans de travaux, le programme Europa-1 se termine sans qu'aucune satellisation n'ait pu être réussie. Le vol F10 est donc annulé pour des raisons financières.
LE PROGRAMME EUROPA 2 Après l' échec du tir F9, cinquième consécutif, la fusée subit d’ importante modifications pour devenir Europa 2. Europa 2 est équipé d’ un quatrième étage dérivé du BP4 du Diamant Français à poudre. Le marché des télécommunication commence à fleurir et l' avenir est dans l' orbite géostationnaire GO à 36 000 km. Cet étage de périgée, désigné PAS pour Perigee-Apogee System, mesure de 1.83 m de long pour 0.80 m de diamètre. Il pèse 807 kg dont 687 kg de poudre Isolane, et son propulseur développe 4,1 tonnes pendant 45 secondes.
Système de ventilation de la coiffe, coté Y, vers le mat
Europa 2, c'est 112,34 tonnes au décollage pour une poussée de 133 tonnes et une hauteur de 31,7 m. Le premier étage Blue Streak K89 mesure 18,37 m de hauteur pour un diamètre de 3 mètres (3,65 m au niveau des renflements moteurs), il emporte 5 tonnes de kérosène en plus que la version Europa 1, alimentant les 2 moteurs Rolls Royce RZ.2 Mk3. Europa 1 n'avait pas le réservoir plein, pour garder le rapport masse poussée/masse de lancement correct. Le second, Coralie (L10) 2 m de diamètre pour 5,5 m de hauteur. Le 3e étage, Astris (L3) mesure 3,8 m de hauteur. La coiffe de 4 m de hauteur recouvre le 4e étage P0,7. Europa 2 est conçue autour de moteurs à ergols d'énergie moyenne, kérosène, UDMH. Les moteurs du premier et 3e étage sont refroidis par régénération alors que ceux du second étage utilisent un film d'UDMH. Pour le Blue Streak, c'est la pressurisation qui assure la rigidité de la structure. Le pilotage des 3 étages est assuré par une chaine avec séquenceur, block de pilotage, attitude, programmeur qui agissent sur le pivotement des chambres à combustion. Le 4e étage à poudre est lui stabilisé par rotation. Le guidage inertiel, localisé sur l'étage Astris comprend une plateforme inertielle et son électronique, un calculateur, une unité d'interface et l'alimentation. Divers équipements de télémesure et de pilotage sont aussi répartis dans les autres étages. La performance demandée pour le vol F11 est de 360 kg en GTO.
Le programme Europa 2 est financé à 90% par la France et l'Allemagne, le Royaume Uni, l'Italie ayant quitté le projet en 1969. La qualification du lanceur est envisagée avec deux tirs (F11 et F12), les deux tirs suivants devant satelliser les Symphonie 1 et 2.
Europa 2 n' est tirée une seule fois, le 5 novembre 1971 depuis Kourou, la nouvelle base du CNES, avec le tir F11. La fusée décolle à 10 h du matin mais 107 secondes plus tard, il ne répond plus. A 150 secondes, les moteurs s' arrête et l' étage Blue Streack explose entraînant Coralie et la retombée du lanceur 4 mn 44 s après le lancement. L' enquête montre qu' un défaut de fonctionnement de la centrale inertielle est à l'origine de l' échec. Des mesures de correction sont apportées afin de rendre la coiffe moins conductrice d' électricité statique et appliquées au lanceur F12 dont le lancement est prévu le 14 juillet 1973. Le retard de livraison d' équipements du troisième étage le repousse à octobre. Avril 1973 sonne la fin pour Europa. Le 27 avril, lors de la 64 eme session de conseil de l' ELDO, la France, la RFA décide d' abandonner Europa. L' étage F12 Blue Streak est en route pour Kourou depuis 27 jours avec Coralie. Le programme est abandonné au profit du projet Europa-3B, totalement nouveau et beaucoup plus ambitieux. Europa-3B ne voit jamais le jour, mais son premier étage servit de base à celui du lanceur européen Ariane.
Publicité de la SNIAS pour Europa
La dénomination du lanceur de l'ELDO fut de 1960 à 1968 : ELDO-A, ELDO-B (ELDO-C ?) puis devient Europa de 1968 à 1973 : ELDO A devient Europa 1, Europa 2 est un ELDO-A Europa 1 modifié pour l'orbite GEO, ELDO B devient Europa 3, un lanceur à 2 étages avec un étage supérieur hydrolox. ELDO C était un lanceur à 3 étages avec 2 étages supérieur hydrolox. Europa 4 était un lanceur lourd pouvant placer 16 à 20 t en LEO.
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