Les lanceurs chinois prennent leurs marques
La fusée porteuse chinoise Longue Marche 3A (aussi appelée CZ-3A) attend que s’égrène le compte à rebours au Centre de lancement des satellites de Xichang au fin fond des monts Daliang, dans la province sud-ouest du Sichuan. Au signal « zéro », Jiang Jie, conceptrice en chef de la mission, donne l’ordre de l’allumage et du lancement pour le CZ-3A.
« Atteindre une cible à 10 000 km »
Mme Jiang est membre de l’Académie des sciences de Chine et conceptrice en chef de la série CZ-3A de l’Académie chinoise de technologie des lanceurs.
Elle se le répète souvent : « Voici trente ans, mon rêve était d’être une pionnière de l’espace... aujourd’hui c’est ma passion ! »
Jiang Jie a commencé sa carrière au sein de l’Académie chinoise de technologie des lanceurs en 1983, juste après avoir obtenu son diplôme de l’Université nationale des technologies de défense. Depuis, elle a grimpé les échelons, de simple ingénieur à conceptrice en chef de fusée. Pendant ces trois décennies, elle s’est consacrée tout entièrement à la recherche sur le modèle des lanceurs de la série CZ-3A.
Un lanceur, c’est une fusée qui met en orbite les équipements qui doivent quitter la surface de la terre pour s’établir dans l’espace.
La série CZ-3A de lanceurs comprend les modèles suivants : le CZ-3A, CZ-3B et les CZ-3C/YZ-1, ces deux derniers étant des versions plus lourdes du premier. Le lanceur se compose d’une fusée à trois étages qui place en orbite les satellites du système de navigation Beidou, les satellites de télécommunications et les autres satellites commerciaux internationaux. Après toutes sortes de missions en haute orbite, les fusées de la série CZ-3A ont effectué un tiers de tous les lancements spatiaux réalisés en Chine. La capacité d’embarquement d’un lanceur est une donnée capitale pour le succès des vols spatiaux chinois. « Le lanceur est comme le premier coureur dans une course de relais. Nous devons être certains qu’il fasse son travail pour permettre l’exploitation optimale des satellites qu’il transporte », explique Mme Jiang.
Lors du lancement de la sonde lunaire Chang’e-3, qui faisait partie du programme d’exploration lunaire chinois, celui-ci s’est directement placé sur l’orbite de transfert Terre-Lune, une trajectoire elliptique dont le périgée se trouve à 200 km et l’apogée à 380 000 km, avant de se séparer de la fusée de lancement. Un voyage que l’on peut comparer à une montée en ascenseur directement vers l’étage souhaité, approche qui demande une précision sans faille.
« Si l’on compare le lancement d’une fusée à celui d’une flèche, on pourrait dire que les missions d’autrefois cherchaient à frapper à l’intérieur du troisième cercle de la cible ; de nos jours, il nous faut absolument mettre en plein dans le mille », affirme Jiang Jie.
Des défis qui mobilisent toute l’innovation et l’ingéniosité disponibles. Jiang Jie et son équipe ont ainsi pris l’initiative d’opter pour la technologie de guidage composite appelée « plate-forme de navigation satellitaire inertielle à double laser ».
« Cette technologie nous permet de donner deux yeux à la fusée : l’un s’assure que la fusée suit bien l’orbite prévue, l’autre calcule avec précision la meilleure route et modifie automatiquement la trajectoire », explique Mme Jiang.
Le 2 décembre 2013, le lanceur CZ-3C/YZ-1 a emporté avec succès la sonde Chang’e-3 sur la Lune.
Depuis le début de sa carrière, Jiang Jie a participé à des recherches sur une trentaine de lanceurs de la série CZ-3A. Elle a ainsi accumulé une riche expérience et elle a réalisé des percées technologiques majeures, comme celle qui a consisté à concevoir un système de commande stable pour une fusée asymétrique à deux propulseurs, à conduire avec succès la mission de pilotage de cette fusée, puis à poser en douceur le premier satellite d’exploration lunaire sur l’orbite prévue. On peut dire qu’aujourd’hui Jiang Jie est une experte chevronnée de l’espace.
Neuf triomphes de suite en 143 jours
Le coût relativement modeste, la grande adaptabilité et l’excellente fiabilité des fusées de la série CZ-3A leur ont valu la réputation de « lanceurs médaillés d’or ». Ces dernières années, cette série de lanceurs est entrée dans une « nouvelle normalité » de tirs à rythme élevé qui s’est soldée par une suite de neuf réussites en 143 jours.
En 2016, les lanceurs de la série CZ-3A ont accompli avec succès sept missions, ce qui constitue les lancements annuels les plus fréquents. En 2017, il est prévu de procéder à une dizaine de lancements, et durant la période intensive, des tirs se succéderont tous les 15 jours.
Le lancement spatial est une activité à haut risque et toutes les technologies mises en oeuvre ont été développées en Chine de façon indépendante. Comme le moindre problème initial représenterait un risque sérieux pour la mission, la priorité va toujours à la qualité de la recherche et de la production. C’est pourquoi les chercheurs chinois du secteur spatial ont adopté un
système de contrôle qualité particulier pour les éléments et les processus. Ils ont également progressé dans leur travail sur les technologies avancées nécessaires à la gestion et la conception des lanceurs pour arriver à un standard de « zéro défaut avant lancement ».
La série de fusées CZ-3A inspire une grande confiance en raison de sa flexibilité en termes d’altitude de travail et d’adaptabilité à toutes sortes de missions. Ces dernières années, les lanceurs CZ-3A ont fonctionné à un rythme soutenu pour répondre aux demandes du marché. Les lanceurs les mieux adaptés aux besoins des clients se sont également imposés sur le marché du lancement de satellites commerciaux.
« Ces lancements fréquents sont dûs à une demande importante qui elle-même est le fruit du développement rapide des besoins en systèmes satellitaires pour les télécoms, la navigation, la détection à distance, la météorologie, et un grand nombre de missions de lancement commercial international », affirme Jiang Jie.
Comme le système de navigation satellitaire Beidou, le réseau de système global englobant une trentaine de satellites qui
doivent être tous en orbite d’ici à 2020 deviendra une des plus importantes constellations satellitaires de l’histoire de l’espace. Ce nouveau réseau global se place sur trois orbites distinctes, optimisées pour permettre une exploitation parfaite de toutes les fonctions de navigation de Beidou.
Jiang Jie précise en outre que, différent du système local de Beidou qui ne couvre que la région Asie-Pacifique, le réseau de système global nécessite plus de satellites pour couvrir plus de régions. C’est pourquoi il faut procéder à ces nombreux lancements qui permettent de garantir le fonctionnement continu de la constellation de satellites. Depuis peu, les fusées porteuses emmènent les satellites directement sur leur orbite de travail et non sur une orbite basse dite « de transfert ». Cette approche permet de gagner les quelques jours que l’on passait autrefois à faire changer le satellite d’orbite, et cela permet d’éviter d’équiper les satellites de moteurs de manoeuvre.
On sait que la série de lanceurs CZ-3A, la plus employée en Chine pour le lancement de satellites orbitaux, est passée par plusieurs périodes de lancements à haute fréquence. Ces périodes comprennent les 26 missions qui se sont étalées de 2010 à 2012 et qui ont permis d’entretenir un taux de succès exceptionnel digne des standards internationaux les plus élevés. Ces dernières années, le réseau de satellites du système régional Beidou a rempli sa mission qui consistait à placer sur toute une série d’orbites une constellation de 14 satellites. Chang’e-2 et Chang’e-3 ont été placés dans l’espace sans coup férir, et les lanceurs ont expédié directement les sondes lunaires sur l’orbite de transfert TerreLune. Tout cela a posé les fondations d’une capacité chinoise à créer des réseaux satellitaires en constellation et d’entreprendre des missions d’exploration spatiale encore plus lointaine.
D’un grand pays à une puissance spatiale
Jiang Jie le rappelle, « l’histoire de la recherche-développement sur la série de lanceurs CZ-3A est passée par trois étapes : formation, modernisation, expansion ».
Dans la première phase, appelée l’ère 1.0, le CZ-3A pouvait placer des satellites en orbite haute, c’est à dire sur l’orbite géostationnaire de transfert (GTO), mais les satellites nécessitaient plusieurs transferts pour arriver à leur orbite définitive.
Dans la période appelée l’ère 2.0, les fusées porteuses sont parvenues à lancer des satellites sur des orbites synchrones, et aussi à les transporter vers différentes orbites d’altitude haute ou moyenne. Le programme d’exploration lunaire a réalisé dans les faits la possibilité d’une orbite de transfert direct TerreLune. Entre temps, la mise en place du système de navigation par satellite Beidou a rendu possible le lancement de satellites sur l’orbite circulaire intermédiaire et sur l’orbite géosynchrone inclinée.
Aujourd’hui, à l’ère 3.0, la série CZ-3A développe des fusées à quatre étages au lieu de trois, le CZ-3D, dont l’étage supérieur permet le lancement de satellite en orbite moyenne et haute directement sur leur trajectoire définitive. D’autre part, les fusées sont modernisées pour pouvoir s’adapter à toute une variété de missions.
2016 était l’année du 60e anniversaire du programme spatial chinois. Cette année-là, 22 missions ont été accomplies par les fusées de la série Longue Marche, et 40 engins spatiaux ont été placés avec succès dans l’espace. L’épisode des 20 lancements successifs réussis a constitué un nouveau triomphe dans l’histoire de l’exploration spatiale chinoise.
De plus, la Chine a construit sa première base marine cette année, le Centre de lancement de satellites Wenchang, dans la province du Hainan, qui a procédé à son lancement inaugural. Le premier vol Longue Marche 5 a constitué une étape importante dans l’histoire des lanceurs chinois, puisqu’il a porté les capacités de la Chine sur le même pied que celles des ÉtatsUnis et de la Russie. La Chine est passée du rang de grand pays spatial à celui de puissance spatiale forte.
Durant le XIIIe Plan quinquennal, la série de lanceurs Longue Marche devra accomplir plus de 100 missions. D’ici à 2020, la série CZ-3A exécutera entre 8 et 10 lancements par an.
« La mise en orbite par fusée est un projet d’envergure qui requiert la coopération sur divers plans. C’est pourquoi il met à rude épreuve mes capacités à résoudre les problèmes. « Il m’oblige à me concentrer sur le système dans sa globalité », conclut Jiang Jie. Pourtant, quelle que soit la fréquence des missions à venir, nous les accepterons avec confiance. »
Durant le XIIIe Plan quinquennal, la série de lanceurs Longue Marche devra accomplir plus 100 missions. de D’ici à 2020, la série CZ-3A 8 et 10 exécutera entre lancements
par an.