Ariane 5 : un semi-échec pour son premier vol de l’année

Le 25 janvier, le premier vol de l’année pour Ariane 5, le VA 241, ne s’est pas passé tout à fait comme prévu.

Le décollage s’est nominalement déclenché à 22h20 UTC en début de fenêtre de tir depuis le Centre Spatial Guyanais.

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Nominal jusqu’à un peu plus de 9 minutes de vol

A T0+ 2 minutes et 30 secondes, la séparation des propulseurs à propergol solide d’Ariane 5 a été effectuée correctement, après avoir brûlé 480 tonnes de carburant.

A T0+3’20 », la séparation de la coiffe protégeant les satellites des couches denses de l’atmosphère a été confirmée.

A T0+9’15 », le moteur Vulcain de l’étage cryogénique principal s’est coupé et le premier étage s’est séparé. Il retombe alors dans l’océan Atlantique dans le golfe de Guinée au large de la côte ouest de l’Afrique.

Le moteur HM7B de l’étage supérieur est alors allumé pour injecter les satellites SES 14 et Al Yah 3 sur orbite.

Absence de télémétries

Mais à 9 minutes et 26 secondes de vol, plus de télémétries visibles sur les écrans de la salle de contrôle Jupiter au CSG, juste après l’allumage du second étage du lanceur. Plus aucune mise à jour sur l’altitude, la distance ou la vélocité de l’Ariane 5. Ces données sont normalement fournies au fur et à mesure que la fusée passe au-dessus des stations de poursuite en aval. Plus aucune indication n’est donnée de la part du Directeur des Opérations du CNES, le DDO, sauf que la station sol Galliot du Centre Spatial Guyanais avait perdu le contact avec la fusée Ariane 5 quelques secondes après l’allumage du deuxième étage. C’est à peu près le moment auquel Ariane 5 aurait dû survoler l’horizon vu de la Guyane française.

Les stations sols mises en oeuvre pour le suivi des Ariane 5 en décollage vers l’est (credit CNES CSG)

Le commentateur du lancement d’Arianespace annonce toutefois la séparation du satellite SES 14, mais le DDO ne fait toujours pas les proclamations habituelles de la coupure du moteur du deuxième étage et de la séparation de la charge utile. Puis c’est l’arrêt des commentaires sur le live.

Un peu plus tard, le PDG d’Arianespace, Stéphane Israel, confirme en direct qu’une anomalie est survenue pendant le lancement VA241.

Les 2 satellites sur orbite…mais une mauvaise orbite

Arianespace a publié rapidement le 25 janvier une déclaration confirmant que « Le décollage du lanceur a eu lieu le 25 janvier 2018 à 7h20 (heure de Guyane française) Quelques secondes après l’allumage de l’étage supérieur, la deuxième station de poursuite située à Natal au Brésil n’a pas acquis la télémétrie du lanceur. Cette absence de télémétrie a duré tout le reste du vol propulsé. Par la suite, les deux satellites ont été confirmés séparés, acquis et ils sont en orbite. SES-14 et Al Yah 3 communiquent avec leurs centres de contrôle respectifs. Les deux missions se poursuivent. « 

Puis une nouvelle déclaration d’Arianespace le 26 janvier : « SES et Yahsat ont confirmé l’acquisition des satellites SES-14 et Al Yah 3 qui fonctionnent en orbite de façon nominale malgré la déviation de trajectoire constatée sur le lancement VA241. Les campagnes de lancement en cours se poursuivent comme prévu depuis le Centre Spatial Guyanais. Arianespace a mis en place une commission d’enquête indépendante en coordination avec l’ESA. »

Selon un scénario de Spaceflight101, une projection des paramètres orbitaux au moment de l’injection orbitale à 22:44:46 UTC le 25 janvier montre qu’Ariane 5 a été mise en orbite environ 600 kilomètres au-dessus du Botswana, en Afrique, soit environ 2 000 kilomètres au sud de l’endroit où l’injection orbitale était prévue. Volant considérablement au sud de sa trajectoire prévue, Ariane 5 a libéré ses deux satellites juste au bord de la zone de visibilité de leurs stations terrestres respectives, expliquant les 2 heures de retard pour confirmer que les deux charges utiles étaient en fonctionnement car elles devaient monter en altitude pour être visibles de leurs stations de contrôle de mission respectives.

L’Ariane 5 VA241 devait suivre un azimut d’environ 92° (en ligne avec les précédentes missions Ariane 5, droit vers l’est à 90 ° selon la zone d’impact EAP) mais l’azimut réel serait de 111°.

Au final, les paramètres orbitaux des 2 satellites (TL, Two-Line Elements) ont montré qu’ils étaient placés sur une orbite de transfert géostationnaire de 230 x 43160 km x 20° au lieu de l’attendu 250 x 45000 x 3°.

Il semble que la trajectoire du lanceur était erronée depuis le début du vol selon cette copie d’écran du lancement :

Copie d’écran de la vidéo du lancement Ariane 5 VA241 et la déviation de trajectoire (credit Cyrille Vanlerberghe )

Des investigations vont être menées par Arianespace, Ariane Group le fabricant du lanceur, et l’ESA afin de déterminer pourquoi il y a eu une erreur d’inclinaison aussi importante, avec des altitudes proches de celles visées. Une erreur de paramètres de vol dans l’ordinateur de vol ? A suivre…

Il s’agit de la première anomalie majeure d’Ariane 5 depuis 15 ans. Le lanceur avait enchaîné jusqu’à présent 82 succès d’affilée.

Les satellites SES 14 et Al Yah 3 seront opérationnels

Les 2 satellites de télécommunications SES 14 et Al Yah 3 à bord de ce vol Ariane 5 VA241 sont donc sur une orbite de transfert géostationnaires à des altitudes correctes mais à une inclinaison élevée.

Al Yah 3, fabriqué par Orbital ATK, est par contre équipé d’une propulsion chimique classique pour sa mise à poste. Du coup, il lui faudra plus de temps pour arriver en orbite GEO que la semaine en principe nécessaire dans le cadre d’une propulsion chimique. Mais comme le satellite embarque une propulsion électrique pour le maintien en orbite GEO, sa durée de vie ne devrait pas non plus être impactée.

Al Yah 3 lors de son installation sur le lanceur Ariane 5 (credit : Arianespace/ESA/CNES/Optique Video du CSG)

SES -14, fabriqué en Europe par Airbus Defence and Space, est doté d’une propulsion électrique et au lieu de mettre environ 3 mois pour accéder à son orbite opérationnelle, le satellite devrait mettre environ 1 mois de plus pour atteindre l’orbite GEO. Cela ne devrait pas réduire sa durée de vie d’au moins 15 ans.

SES 14 avant son départ pour le site de lancement Kourou (credit Airbus DS)

SES 14 emporte une charge utile de la NASA : l’instrument GOLD. GOLD pour Global-scale Observations of the Limb and Disk (observations à l’échelle mondiale du « limbe » et du disque), recueillera des observations en très haute atmosphère au-dessus de l’hémisphère nord, avec une cadence de 30 minutes, beaucoup plus élevée que toute mission qui l’a précédé, soit l’espace proche de la Terre, qui abrite les astronautes, les signaux radio utilisés pour guider les avions et les navires, et les satellites qui fournissent nos systèmes de communication et GPS.

GOLD mesurera la température et la composition des gaz neutres dans la thermosphère terrestre. Cette partie de l’atmosphère se mêle à l’ionosphère constituée de particules chargées. Le Soleil et la météo terrestre peuvent changer les types, les nombres et les caractéristiques des particules trouvées dans cette zone, et GOLD aidera à suivre ces changements. L’activité dans cette région est responsable d’une variété d’événements météorologiques clés dans l’espace. Les scientifiques de GOLD sont particulièrement intéressés par la cause des bulles denses et imprévisibles de gaz chargés qui apparaissent sur l’équateur et les tropiques, causant parfois des problèmes de communication. GOLD sera rejoint fin 2018 par le satellite ICON (Ionospheric Connection Explorer) pour l’étude de la ionosphère.

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