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Zenit (fusée)

La fusĂ©e Zenit est un lanceur de classe intermĂ©diaire dĂ©veloppĂ© par l'Union soviĂ©tique Ă  compter de 1976 et capable de placer en orbite basse des engins spatiaux d'une masse comprise entre 11 et 13 tonnes. Le lanceur sort du bureau d'Ă©tudes IoujnoĂŻe situĂ© sur le territoire de l'Ukraine depuis l'Ă©clatement de l'URSS. Cette fusĂ©e, comportant deux Ă©tages dans sa version de base, reste aujourd'hui le plus moderne des lanceurs issus du monde soviĂ©tique. Un moteur particulièrement performant le RD-171, brulant du kĂ©rosène et de l'oxygène liquide, est mis au point. Le premier lancement a lieu en 1975. Quatre exemplaires du premier Ă©tage de la Zenit sont par ailleurs utilisĂ©s pour servir de premier Ă©tage au lanceur lourd Energia dont la production sera arrĂŞtĂ©e après deux lancements (1987-1988). La Zenit fut exploitĂ©e dans deux versions : la Zenit 3SL commercialisĂ©e par la sociĂ©tĂ© Sea Launch pour la mise en orbite de satellites commerciaux lancĂ©s depuis une plate-forme mobile dans l'OcĂ©an Pacifique et la Zenit 2 lancĂ©e depuis la base de BaĂŻkonour dans diffĂ©rentes configurations Ă  2 ou 3 Ă©tages.

Zenit
Lanceur spatial
Zenit 2 peu avant le décollage
Zenit 2 peu avant le décollage
Données générales
Pays d’origine Drapeau de l'URSS Union soviétique, Drapeau de l'Ukraine Ukraine
Constructeur IoujnoĂŻe
Premier vol 13 avril 1985
Période développement 1976-1984
Statut opérationnel
Lancements (Ă©checs) 84 / 12
Hauteur 59 m
Diamètre 3,9 m
Masse au décollage 478 t.
Étage(s) 3
Poussée au décollage 7 257 kN
Base(s) de lancement BaĂŻkonour / Plateforme Odyssey
Version décrite 3SLB
Autres versions 2, 2M, 3F
Charge utile
Transfert géostationnaire (GTO) 3,8 t.
Dimension coiffe 10,7 x 4,10 (dia) m.
Motorisation
Ergols LOX/Kérosène
1er Ă©tage 1 x RD-171M
2e Ă©tage 1 x RD-120
3e Ă©tage Bloc DM-SL - RD-58
Missions
Satellites de télécommunications
Satellites institutionnels

Historique

Genèse du développement du lanceur

Le premier étage de la Zenit utilisé à quatre exemplaires pour former le premier étage du lanceur lourd Energia.

Au début des années 1970 le bureau d'études Ioujnoïe de l'ingénieur Mikhail Yanguel propose de développer une famille de lanceurs capable de remplacer les fusées existantes. Il est prévu que cette famille comprenne trois versions : une version légère 11K55, une version intermédiaire 11K77 et une version lourde 11K37. Mais les militaires ne sont intéressés que par la version intermédiaire. Les dirigeants soviétiques donnent leur accord pour le développement cette dernière le . Le futur lanceur, baptisé Zenit, doit être mis en service en 1982. On lui assigne le rôle de placer en orbite les satellites d'écoute électronique de la série Tselina-2. Le développement de la Zenit est plus long que prévu car d'une part il nécessite la mise au point d'un nouveau moteur très performant, le RD-171, d'autre part il subit l'essoufflement général de l'économie de l'Union soviétique.

La Zenit 2

Le premier lancement a finalement lieu le . Quatre exemplaires du premier étage de la Zenit sont sélectionnés pour servir de premier étage au lanceur lourd Energia ; celui-ci ne volera qu'à deux reprises en 1987 et 1988. L'éclatement de l'Union soviétique freine l'exploitation du lanceur Zenit car la société qui le produit se trouve désormais en territoire ukrainien : les décideurs russes privilégient les lanceurs fabriqués en Russie. La Zenit 2 reste néanmoins le lanceur attitré des satellites Tselina dont elle lance 23 exemplaires entre 1985 et 2007. La Zenit 2, qui continue à être lancée depuis Baïkonour, n'est pas adaptée au marché en plein essor des satellites de télécommunications car il lui manque un troisième étage.

Sea Launch et la Zenit 3 SL

Lancement d'un satellite depuis la plateforme Ocean Odyssey par une Zenit 3 SL (2009).

Au milieu des annĂ©es 1990 l'industrie spatiale de l'ancienne Union soviĂ©tique recherche dĂ©sespĂ©rĂ©ment des partenaires occidentaux fournissant des dĂ©bouchĂ©s pour compenser l'effondrement des commandes Ă©tatiques. Dans ce contexte la sociĂ©tĂ© Sea Launch est crĂ©Ă©e pour commercialiser des lancements de satellites commerciaux en orbite gĂ©ostationnaire utilisant la fusĂ©e Zenit. Le constructeur ukrainien IoujnoĂŻe dĂ©tient 15 % des parts tandis que la sociĂ©tĂ© russe RKK Energia, qui fournit le troisième Ă©tage Bloc DM utilisĂ© sur le lanceur Proton, en dĂ©tient 25 %. La fusĂ©e doit ĂŞtre tirĂ©e depuis une ancienne plateforme pĂ©trolière mobile qui est basĂ©e Ă  San Diego et remorquĂ©e près de l'Ă©quateur avant chaque lancement pour bĂ©nĂ©ficier pleinement de la vitesse de rotation de la Terre, maximale Ă  cette latitude. Cette version, baptisĂ©e Zenit 3 SL, permet de placer environ 6 tonnes en orbite gĂ©ostationnaire. Les deux autres actionnaires de Sea Launch sont la sociĂ©tĂ© norvĂ©gienne Aker Solutions (20 %) qui fournit la plateforme et le navire d'assistance et la sociĂ©tĂ© amĂ©ricaine Boeing (40 %) qui fournit la coiffe et est l'intĂ©grateur. Le premier lancement a lieu en 1999 et 31 lancements sont effectuĂ©s entre cette date et 2011. Mais l'entreprise, qui connait deux Ă©checs en 2000 et 2007, ne parvient pas Ă  Ă©quilibrer ses comptes et en 2009 la sociĂ©tĂ© est mise en faillite. RKK Energia dĂ©cide en 2011 de la redresser en injectant des capitaux qui en font l'actionnaire principal (85 %).

Land Launch

Sea Launch offre également des lancements depuis Baïkonour, sous l'appellation Land Launch (en). L'entreprise propose 3 versions de Zenit : Zenit 2SLB, une Zenit 2 modernisée, Zenit 3SLB, une Zenit 3SL avec une plus petite coiffe et modifiée pour être lancée depuis un pas de tir conventionnel, et Zenit 3F, une Zenit 3SLB avec un étage Fregat à la place du Bloc DM[1]. Le premier lancement de Land Launch fut Amos-3 (en), le [2].

Fin de vie

Le lancement du satellite météorologique russe Elektro-L réalisé le pourrait être le dernier vol de la fusée Zenit. Le lanceur est victime à la fois des déboires financiers de la société Sea Launch et du conflit larvé entre l'Ukraine, qui assemble la fusée, et la Russie qui fournit des composants essentiels (notamment la propulsion), et est le principal donneur d'ordres et réalise le lancement depuis Baïkonour. Le carnet d'ordres du lanceur à la fin de 2015 se limite à deux satellites : le télescope russe Spektr-RG qui est finalement pris en charge par une Proton et le satellite de télécommunications ukrainien Lybid, construit par une société russe mais qui sera probablement annulé compte tenu des relations très dégradées entre les deux pays[3].

Le , un dernier satellite fut lancé par une Zenit depuis la plateforme Odyssey de Sea Launch, et le lancement se solda par un échec.

Malgré le conflit ukraino-russe, une Zenit a été lancée en , emportant le satellite AngoSat-1. Cette mission pourrait être l'une des dernières du lanceur.

Caractéristiques techniques

La version de base du lanceur, la Zenit-2, est haute de 57 mètres pour un diamètre de 3,9 mètres et une masse de 459 tonnes. Le premier Ă©tage du lanceur est long de 32,9 mètres avec un diamètre de 3,9 mètres et a une masse de 354,3 tonnes (28,6 tonnes Ă  vide). Il est propulsĂ© par un unique moteur-fusĂ©e dĂ©veloppĂ© pour ce lanceur, le RD-171, brulant du kĂ©rosène et de l'oxygène liquide. Ce moteur a une poussĂ©e de 726 tonnes au sol ce qui en fait le moteur Ă  ergols liquides le plus puissant qui ait jamais Ă©tĂ© dĂ©veloppĂ©. Il comprend 4 chambres de combustion et 4 tuyères alimentĂ©es par une turbopompe et une turbine commune. La version du premier Ă©tage propulsant Energia est propulsĂ©e par un moteur RD-170 : cette version dĂ©rivĂ©e du RD-171 peut ĂŞtre rĂ©utilisĂ©e plusieurs fois et la poussĂ©e est orientable mais avec un angle de dĂ©battement plus faible.

Le deuxième Ă©tage du lanceur est long de 11,5 mètres pour un diamètre de 3,9 mètres et a une masse de 90,6 tonnes (9 tonnes Ă  vide). Il est propulsĂ© par un moteur-fusĂ©e RD-120 ayant une poussĂ©e de 91,2 tonnes et brulant du kĂ©rosène et de l'oxygène liquide. Quatre moteurs-fusĂ©es RD-8 (en) brulant les mĂŞmes carburants et d'une poussĂ©e unitaire de 7,84 tonnes sont utilisĂ©s pour contrĂ´ler l'orientation du lanceur.

Exploitation

Le lanceur Zenit a été exploité dans deux versions principales :

  • Zenit 2, dans diffĂ©rentes configurations, est tirĂ© depuis le cosmodrome de BaĂŻkonour au Kazakhstan. Cette version est utilisĂ©e pour lancer des satellites militaires russes et plus rĂ©cemment des satellites scientifiques ainsi que des sondes spatiales.
  • Zenit 3SL, Ă  trois Ă©tages, tirĂ© depuis la plate-forme mobile Odyssey de la sociĂ©tĂ© Sea Launch positionnĂ© dans l'OcĂ©an Pacifique, est utilisĂ©e pour lancer des satellites de tĂ©lĂ©communications en orbite gĂ©ostationnaire.

Spécifications techniques des fusées Zenit

Version Zenit-1 (Booster d'Energia) Zenit-2 Zenit-3SL Zenit-2SLB/Zenit-2M/Zenit-2FG Zenit-3SLB Zenit-3F[4]
Masse au lancement (tonnes) 372,6 460 472 450 - 460 462 - 466 455
Hauteur (m) 39,46 57 59,6 57,4 58,65 54,35[5]
Base de lancement BaĂŻkonour BaĂŻkonour Plateforme Odyssey BaĂŻkonour BaĂŻkonour BaĂŻkonour
Masse utile (Orbite basse 200 km) (t) – 13,7 6,1 (limitĂ© par la rĂ©sistance de la structure) 13,920 5 (limitĂ© par la rĂ©sistance de la structure) –
Masse utile (Orbite de transfert géostationnaire) (t) – – 6,066 – 3,6 3,3
Masse utile (Orbite géostationnaire) (t.) – – 2,9 – ? –
Premier vol
Nombre de lancements/Ă©checs[6] 36/8 36/4 2 (1 M et 1 FG) 6 4
1er Ă©tage
Moteur RD-170 RD-171 RD-171 RD-171 RD-171 RD-171
Longueur (m) 39,46 32,9 32,9 32,9 32,9 32,9
Diamètre (m) 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9
Poids (t) 372,6 (vide 65,6) 355,3 (vide 28,6) 354,58 354,35 (vide 27,564) 354,35 (vide 27,564) –
Poussée (max) (kN) 7,259 (7,908 dans le vide) 7,259 (7,908 dans le vide) 7,259 (7,908 dans le vide) 7,259 (7,908 dans le vide) 7,259 (7,908 dans le vide) –
Durée de fonctionnement (s) ~ 135 ? ~ 144 140 - 150 140 - 150 140 - 150
Carburant LOX/Kérosène LOX/Kérosène LOX/Kérosène LOX/Kérosène LOX/Kérosène LOX/Kérosène
2e Ă©tage
Moteur – RD-120 + RD-8 RD-120 + RD-8 RD-120 + RD-8 RD-120 + RD-8 RD-120 + RD-8
Longueur (m) – 11,5 10,4 10,4 10,4 10,4
Diamètre (m) – 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9
Poids (t.) – 90,6 (vide 9) 90,76 90,85 (vide 8,367) 90,79 (vide 8,307) –
Poussée maximum (kN) – 834 + 78 912 + 79,5 912 + 79,5 912 + 79,5 912 + 79,5
Durée de fonctionnement (s) – ? ~ 360 300 - 1.100 360 - 370 360 - 370
Carburant – LOX/Kérosène LOX/Kérosène LOX/Kérosène LOX/Kérosène LOX/Kérosène
3e Ă©tage
Moteur – – RD-58M (11D58M) – 11D58M Fregat-SB / S5.92
Longueur (m) – – 5,93 – 5,93 2,4
Diamètre (m) – – 3,7 – 3,7 3,875
Poids (t) – – 19,7 – 17,8 (leer 3,2) 8,1
Poussée (max) (kN) – – 79,5 – 79,5 19.6
Durée de fonctionnement (s) – – ~ 700 – ~ 600 ~ 1700
Carburant – – LOX/Kérosène – LOX/Kérosène N2O4/UDMH
Coiffe
Longueur (m) – 13,7 11,39 13,7 10,4 10,7
Diamètre (m) – 3,9 4,15 3,9 4,1 4,1

Notes et références

Références

  1. (en) Space International Services, « Land Launch User's Guide Revision B » [archive du ], (consulté le )
  2. (en) Gunter Dirk Krebs, « AMOS 3 (AMOS 60) », sur space.skyrocket.de (consulté le )
  3. (en) Patrick Blau, « Final (?) Zenit 3 Rocket Thunders off from Baikonur with Elektro-L Weather Satellite », sur spaceflight101,
  4. (en) « Zenit Data Sheet », sur www.spacelaunchreport.com
  5. « Zenit 3 », sur lanceurs.destination-orbite.net
  6. (en) « Zenit family », sur space.skyrocket.de

Voir aussi

Articles connexes

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