Les lanceurs américains Atlas

Historique

Atlas A

Au lendemain de la Seconde Guerre Mondiale, le Gouvernement américain lance un appel d'offre pour la réalisation de plusieurs missiles capables de transporter les ogives nucléaires en cours de développement. Parmi les projets qui lui sont soumis, on retrouve celui de Consolidated-Vultee Aircraft Corp, plus connu sous le diminutif de Convair. En 1951, l'US Air Force signe le contrat pour la mise au point du MX-1593 d'une portée 10 000 km.

En décembre 1954, l'architecture du missile, rebaptisé depuis Atlas, est fixé. Il mesure environ 23 m de long pour 3,05 m de diamètre. Au décollage, il est propulsé par deux moteurs XLR-89-1 conçu par North American. Pour alléger au maximum le missile et par conséquent améliorer ses performances, Convair applique la technique du ballon initiée par l'ingénieur belge Karel Bossart. La paroi des réservoirs est très fine et des longerons sont nécessaires pour maintenir leur rigidité. Dans le cas d'Atlas, les longerons sont remplacés par une mise sous pression permanente des réservoirs. Sans elle, ils s'effondreraient sous leur propre poids. Au lancement, les ergols sont introduits dans les réservoirs et l'air servant à maintenir la structure est expulsé.

Le premier vol d'essai de l'Atlas a lieu le 11 juin 1957 et se solde par un échec. Il est suivi par un autre en septembre. A la troisième tentative, le vol se déroule parfaitement. Suivront neuf autres lancements dont une partie sera des échecs. Atlas A ne deviendra jamais opérationnel et ne sera jamais utilisé comme lanceur spatial.

Atlas B

En 1958, Atlas B est mise en service. La principale modification concerne la motorisation. Au décollage, Atlas B fonctionne avec 3 moteurs (2 moteurs dit boosters et 1 moteur central dit sustainer) alimentés par les mêmes réservoirs. Après 2 minutes de vol, la partie booster est larguée. Seul reste le sustainer qui pousse le missile pendant encore 2 minutes environ. Ce mode de fonctionnement sera appliqué pour toutes les versions suivantes de la fusée jusqu'à l'Atlas II.

Atlas B effectue 10 lancements d'essai y compris une mise en orbite le 18/12/58 du satellite SCORE (Signal Communications Orbit Relay Equipment). Ce dernier contenait un enregistrement des voeux de nouvel an du président Eisenhower.

Atlas C

Atlas C est une version améliorée de l'Atlas B commandée par l'armée américaine. Entre le 24 décembre 1958 et le 24 août 1959, elle réalise six vols d'essai dont trois se soldent par un échec. Le mois suivant, la NASA affuble l'Atlas C d'un étage Able pour permettre le lancement d'une sonde Pioneer à destination de la Lune. Lors d'un essai statique, un incendie se déclare dans la baie de propulsion et la fusée explose sur son pas de tir, à quelques jours du lancement. Tout comme Atlas A et B, Atlas C se cantonnera aux vols d'essai et ne deviendra jamais un missile opérationnel.

Atlas D

Atlas D est le premier missile de la lignée à être opérationnel. Il intègre de défense américaine et est déployé sur le territoire national. Cent-seize lancements sont effectués entre avril 1959 et novembre 1967 notamment pour la mise au point de système comme les tirs ABRES (Advanced Ballistic Reentry System) ou pour servir de cible au missile anti-missile Nike. Sa portée pouvait atteindre 16 700 km.

La carrière de l'Atlas D ne se limite pas à la seule fonction militaire. Il est également utilisé comme lanceur spatial entre septembre 1959 et juillet 1967. Plusieurs étages supérieurs, développés en parallèle et indépendamment d'Atlas, lui seront ajoutés.

Atlas E/F

Atlas E: Version améliorée de l'Atlas D. Les principales modifications portent sur la motorisation et sur la mise en place d'un système de guidage entièrement inertiel qui augmente sensiblement la précision du missile. Alors qu'avec Atlas D, la précision était de 3 000 mètres, elle passe à 600 m pour Atlas E. Il est spécialement conçu pour être lancé depuis un des silos verticaux que l'on trouve sur les bases de Fairchild à Washington, Forbes dans le Kansas ou encore Warren dans le Wyoming.

Sa mise en service remonte à 1960 mais ce n'est que vingt ans plus tard qu'il est transformé en lanceur spatial par l'adjonction d'étages à propergols solides. Atlas E a surtout servi pour le lancement des plates-formes polaires météorologiques telles que NOAA (organisme météorologique américain) ou encore DMSP (satellite météorologique militaire) et une partie des satellites Navstar du système GPS.

Atlas F: Est ce qu'on l'appelle un missile à « tir rapide ». Stocké en position horizontale dans un abri bétonné, il pouvait être redressé et rempli d'ergols et ainsi prêt à être lancé en dix minutes. Sa carrière comme missile stratégique est brève puisqu'il est remplacé à partir de 1963 par les missiles Minuteman plus adaptés à ce genre de mission. L'US Air Force continue néanmoins à utiliser les Atlas F existants comme véhicule de test ou lanceur spatial.

Atlas G

Atlas G est la première fusée de la famille à être conçue uniquement pour le lancement de satellites sur l'orbite de transfert géostationnaire. Pour remplir cette mission, l'étage Atlas a subi quelques modifications, notamment un allongement de ses réservoirs et une modernisation de son avionique. Il est couplé à l'étage Centaur-D1AR, une version améliorée des étages Centaur qui équipaient l'Atlas D.

Atlas G est le dernier lanceur classique exploité par la NASA avant de céder cette activité à General Dynamics pour Atlas, McDonnell Douglas pour Delta et Martin Marietta pour Titan. De juin 1984 à septembre 1989, Atlas G est lancée à sept reprises pour placer sur orbite les satellites de communications FLTSatcom pour le compte de l'US Navy et Intelsat V de l'organisation internationale Intelsat.

Atlas H

La fusée Atlas H a été conçue spécifiquement pour le lancement des satellites de surveillance océanique NOSS. Elle est constituée de l'étage Atlas emprunté d'Atlas G auquel on a ajouté un étage à propergols solides MSD hérité des Atlas E et F. Les satellites étaient lancés par grappe de trois sur une orbite de 1 050 × 1 150 km inclinée de 63°.

Atlas SLV-3

Le SLV-3 est une version standardisée de l'Atlas E. Tout comme les Atlas, elle est équipée des classiques étages Agena, Burner et autres Centaur. Au fil des années, le SLV-3 va subir des améliorations qui augmenteront les performances orbitales.

  • SLV3: dotée d'un étage Agena
  • SLV3A: SLV3 avec une poussée au décollage augmentée
  • SLV3B: SLV3 allongée et dotée d'un étage Agena et d'une coiffe du même diamètre
  • SLV3C: SLV3B adaptée à l'étage Centaur
  • SLV3D: SLV3A avec une poussée au décollage augmentée et une nouvelle coiffe autorisant le transport de charges utiles plus volumineuses

Les étages supérieurs

L'étage Able est un groupe de 3 étages à poudre montés l'un sur l'autre et directement dérivé du programme Vanguard. Surmontée d'un étage Able, Atlas D pouvait expédier directement vers la Lune une sonde de 120 kg.

L'étage Agena est un étage à ergols stockables développé par Lockheed Corporation pour la mise sur orbite de satellites de reconnaissance à capsule récupérable de l'armée américaine. Plusieurs versions se succèdent de 1959 à 1987. Ses performances séduisent la NASA qui l'adopte pour ses missions d'exploration lunaire et planétaire. Agena est une pièce maîtresse du programme Gemini en servant de cible d'amarrage pour le vaisseau habité.

L'étage Centaur est le premier étage cryogénique dans le monde à voir le jour. Il fonctionne avec un mélange d'hydrogène et d'oxygène liquide, très performant mais difficile à maîtriser. Son développement prend du temps en raison du caractère innovant des technologies employées. Il faut près de dix ans avant d'aboutir à un concept fiable. Aujourd'hui, les descendants des étages Centaur volent toujours sur les fusées Atlas V et Delta IV.

Atlas I

Au début des années 80, la NASA arrête la chaîne de production des fusées classiques Atlas, Titan et Delta au profit de la navette spatiale. Après l'accident de Challenger en janvier 1986, il ne lui restait que quelques exemplaires pour couvrir les besoins nationaux jusqu'à la fin de la décennie. Au-delà, ce sera aux industriels à prendre la relève.

Alors que la navette s'apprête à reprendre le chemin de l'espace, General Dynamics planche sur les prochaines générations de la fusée Atlas qu'elle voudrait utiliser tant pour les missions gouvernementales que commerciales. L'objectif est d'entrer en concurrence avec Ariane, devenu le leader sur le marché des satellites commerciaux.

L'architecture de la nouvelle Atlas ne diffère guère de l'Atlas G Centaur D-1AR si ce n'est les dimensions de la coiffe qui lui permettent de transporter des satellites plus volumineux. Elle devient Atlas I, la version standard que General Dynamics fera évoluer au fil des ans. L'étage Centaur faisant désormais partie intégrante de la fusée, l'avionneur a simplifié la nomenclature d'Atlas. Le nom et le modèle du Centaur ne sont plus mentionnés.

Atlas I entre en service en juillet 1990. Jusqu'à son retrait du service actif en avril 1997, onze exemplaires sont lancés dont huit avec succès. Plusieurs de ces lancements ont permis la mise sur orbite de satellites étrangers.

Atlas II

Atlas II se présente comme une évolution d'Atlas I. Le premier étage est allongé et est équipé de nouveaux moteurs, améliorant la performance du lanceur. Plusieurs jeux de coiffe sont mis à disposition pour s'adapter au mieux à la charge utile transportée. Dans les versions précédentes d'Atlas, l'étage Centaur était recouvert d'une housse isolante qui devait être éjectée en vol. Sur Atlas II, un nouvel isolant a été mis au point. Plus léger, il est collé directement sur la paroi du Centaur, ce qui a permis d'économiser quelques kilos au profit du satellite.

Atlas IIA ne diffère guère d'Atlas II si ce n'est le remplacement du moteur d'origine sur l'étage Centaur par un nouveau à tuyère extensible.

Atlas IIAS est une Atlas II équipée de quatre propulseurs d'appoint Castor IV-A. Au décollage, deux d'entre eux sont allumés. Une fois leur combustion sur le point de s'achever, les deux autres prennent la relève. Dans cette configuration, le gain de masse pour le satellite est de 650 kg environ par rapport à l'Atlas IIA.

Les Atlas de seconde génération totalisent 63 lancements entre décembre 1991 et août 2004 avec un taux de réussite de 100 %. Trente-cinq de ces lancements ont été effectués à titre commercial, dans un premier temps sous la responsabilité de Lockheed Martin avant de céder cette activité au consortium International Launch Services dès 1995.

International Launch Services est une compagnie créée en 1995 par le russe GKNPZ Khrunitchev et l'américain Lockheed Martin et qui propose les lanceurs Proton et Atlas à un prix très compétitif. La collaboration des deux industriels sous la bannière d'ILS se poursuivra jusqu'en 2006, année durant laquelle, Lockheed Martin cède ses parts à Space Transportation qui les revend deux ans plus tard à GKNPZ Khrunitchev.

Atlas III

Atlas III est un lanceur de transition entre l'Atlas II et l'Atlas V. La principale modification apportée à la nouvelle fusée est le remplacement du bloc propulsif du premier étage hérité des années 60 par une baie de propulsion équipée d'un moteur RD-180 de fabrication russe. Cinq exemplaires seront lancés avec succès entre mai 2000 et mai 2005.

Atlas IIIA: Pour alimenter le moteur RD-180 plus gourmand en ergols, les réservoirs du premier étage ont été allongés, passant de 24,91 m sur Atlas II à 28,91 m sur Atlas III. Toute la partie supérieure d'Atlas IIAS est conservée dans cette version du lanceur.

Atlas IIIB: Atlas 3B a permis de tester en conditions réelles la partie haute de l'Atlas V. Deux versions du lanceur ont vu le jour. Elles se distinguent par le nombre de moteurs qui équipe l'étage Centaur. Centaur D-3B SEC en compte un seul tandis que Centaur D-3B DEC en compte deux.

Atlas V

En 1995, l'US Air Force lance le programme EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle) qui vise à remplacer les lanceurs moyens et lourds utilisés jusqu'alors par le gouvernement américain avec pour objectif de réduire les coûts de lancement. Lockheed Martin répond à l'appel d'offre en proposant l'Atlas V qui pourrait être disponible dès 2002.

L'architecture retenue pour la nouvelle Atlas est une rupture fondamentale avec celle des versions précédentes. Seul l'étage Centaur est conservé dans son aspect général.

Le premier étage est équipé d'un moteur RD-180 de fabrication russe. Il est alimenté par un mélange de kérosène et d'oxygène liquide contenus dans des réservoirs plus imposants. Selon la version utilisée, des propulseurs d'appoint à poudre peuvent lui être ajouté. Leur nombre varie entre 0 et 5. Pour protéger les satellites de taille imposante, Lockheed Martin s'est tourné vers le suisse Ruag pour qu'il lui fournisse une coiffe identique à celle d'Ariane 5 en différentes tailles.

En jouant sur la modularité d'Atlas V, on peut obtenir jusqu'à 10 versions différentes. Elles se distinguent selon une nomenclature propre à cette génération de lanceurs. Derrière le générique Atlas V se trouve un code à trois chiffres. Le premier représente le diamètre de la coiffe (4 ou 5 m). Le second indique le nombre de propulseurs accolés à l'étage central (0 à 5). Quand au dernier chiffre, il donne le nombre de moteurs qui équipe l'étage Centaur (1 ou 2). Pour les vols habités, Atlas V n'est pas équipée d'une coiffe, la lettre « N » signifiant « None ». Toutefois, pour des raisons aérodynamiques, une structure est montée au sommet de l'étage Centaur, sous le vaisseau CST-100 Starliner.

Lorsque l'Atlas V entre en service en août 2002, il est prévu qu'elle partage les missions gouvernementales avec la Delta IV de Boeing et qu'elle soit disponible sur le marché commercial sous la responsabilité d'International Launch Services. En 2006, Lockheed Martin se retire du consortium et s'allie à Boeing pour fonder United Launch Alliance avec pour objectif de rationaliser les coûts de production et d'exploitation des deux lanceurs. En parallèle, l'avionneur américain continue de proposer l'Atlas sur le marché commercial. Il est responsable de tous les contrats commerciaux de la fusée, depuis les opérations marketing jusqu'à l'exécution du contrat. Aujourd'hui, la place de l'Atlas V est marginale face à ses concurrents Ariane 5, Proton et Falcon 9.

Atlas V peut être considéré comme une réussite mais son avenir est déjà scellé. Le regain de tension entre la Russie et les Etats-Unis a joué un rôle prépondérant dans le choix de donner un successeur au lanceur à l'horizon 2020. A juste titre, le Congrès Américain n'apprécie pas que le lancement de satellites stratégiques pour la sécurité nationale dépende des moteurs russes RD-180. Qu'adviendrait-il si l'approvisionnement n'était plus possible ? Raison pour laquelle United Launch Alliance s'est lancée dans le développement de Vulcan qui replacera Delta IV et Atlas V.

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Sources

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