Longue Marche 5

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Longue Marche 5
Maquette du lanceur
Maquette du lanceur
Données générales
Pays d’origine Drapeau de la République populaire de Chine Chine
Constructeur Académie chinoise de technologie des lanceurs
Premier vol 3 novembre 2016
Période développement 2007-2015
Statut opérationnelle
Lancements (échecs) 2/1
Hauteur 53,66 m
Diamètre 5 m
Masse au décollage 867 t
Étage(s) 2
Base(s) de lancement Wenchang
Version décrite CZ-5
Autres versions CZ-5B
Charge utile
Orbite basse 23 t
Orbite héliosynchrone 15 t
Transfert géostationnaire (GTO) 13 t
Dimension coiffe 20,5 x 5,2 (dia.) m
Motorisation
Ergols Kérosène / LOX
Hydrogène liquide/LOX
Propulseurs d'appoint 4 x CZ-5-300 : 2xYF-100
1er étage CZ-5-500 : 2xYF-77
2e étage CZ-5-HO : 2xYF-75D
Missions
Station spatiale, sondes spatiales
Les lanceurs Longue Marche 7 et Longue Marche 5 (à droite) : le corps des fusées présentées a un diamètre compris entre 3,35 m et 5 m.

La fusée Longue Marche 5 ou CZ-5 (acronyme de l'appellation chinoise Changzheng 5) est un lanceur lourd chinois capable de placer une charge utile de 25 tonnes en orbite basse et de 13 tonnes en orbite de transfert géostationnaire. Avec la fusée légère Longue Marche 6 et la fusée de moyenne puissance Longue Marche 7 la CZ-5 fait partie de la nouvelle génération de fusées chinoises qui doit progressivement remplacer à la fin des années 2010 la famille des lanceurs Longue Marche 2, 3 et 4 développée au début du programme spatial chinois.

La CZ-5 utilise de nouveaux moteurs performants et brulant un mélange semi-cryogénique kérosène / oxygène liquide. Il constitue une classe de lanceurs, dont la Chine ne disposait pas jusque là. Cette fusée doit permettre à ce pays de mettre en orbite les modules de la version lourde de la station spatiale chinoise Tiangong-3, des missions ambitieuses d'exploration du système solaire ainsi que les versions les plus lourdes de ses satellites de télécommunications.

Le premier vol du lanceur a eu lieu le 3 novembre 2016 et s'est déroulé de manière nominale. La fusée a décollé depuis la nouvelle base de lancement de Wenchang construite notamment pour son usage et située dans l'île de Hainan dans le sud-ouest de la Chine. Le deuxième vol qui a lieu le 2 juillet 2017 est victime d'une défaillance du premier étage et est un échec.

Historique[modifier | modifier le code]

Remplacement de lanceurs obsolètes et d'une capacité limitée[modifier | modifier le code]

Au début des années 2000, la Chine utilise toujours sa première génération des lanceurs (Longue Marche 2, 3 et 4) dérivés du missile balistique intercontinental DF-5. Peu performants par rapport aux lanceurs des autres nations spatiales, ceux-ci utilisent des ergols UDMH/NO2 toxiques et coûteux qui sont en voie de bannissement partout dans le monde[1]. Avec ses lanceurs la Chine peut placer en orbite basse des engins spatiaux d'une masse maximale de 10 tonnes environ : il manque un lanceur lourd capable de répondre aux besoins de son programme spatial en pleine expansion. Celui-ci nécessite désormais de placer en orbite géostationnaire des satellites de télécommunications lourds, de lancer des missions d'exploration du système solaire ambitieuses (mission de retour d'échantillon lunaire, rover martien) et d'assembler des composants de la station spatiale chinoise dont la masse unitaire approche les 20 tonnes. Pour répondre à ces besoins le développement d'une nouvelle famille de lanceurs baptisée Longue Marche 5 et comprenant notamment un lanceur lourd est annoncé par le gouvernement chinois en février 2001 avec comme objectif un premier lancement en 2008. Mais les moyens financiers correspondant ne sont débloqués qu'en 2007.

Construction de l'usine de Tianjin[modifier | modifier le code]

La construction d'une usine dédiée à la fabrication de cette nouvelle famille de lanceurs démarre en octobre 2007. Le site retenu est situé non loin des installations portuaires de la ville côtière de Tianjin pour faciliter le transport des composants des lanceurs jusqu'à la base de lancement de Wenchang dans l'île de Hainan dont la construction est lancée en parallèle. Cette implantation permet d'utiliser la voie maritime pour le transport des étages de 5,2 mètres de diamètre dont l'encombrement est incompatible avec le gabarit autorisé par la voie ferrée. Deux navires de transport d’un déplacement pleine charge de 9 080 tonnes chacun, Yuan Wang-22 et Yuan Wang-23, ont été construits à cet effet[2].

La nouvelle usine, dont le coût est estimé à 650 millions de dollars américains, a une superficie totale de 500 000 m². La première tranche est achevée en 2009[3].

Construction de la base de lancement de Wenchang[modifier | modifier le code]

La construction de la base de lancement de Wenchang qui a débuté en 2009 s'achève en 2014. La base comprend deux pas de tir : l'un est dédié à la Longue Marche 5 et l'autre au lanceur moyen Longue Marche 7. Ce dernier inaugure les installations avec un premier vol réussi qui intervient le 25 juin 2016[4].

Développement du lanceur et vol inaugural[modifier | modifier le code]

Le développement des moteurs du nouveau lanceur débute en 2001 et les tests au banc d'essais lancés en 2005 s'achèvent mi-2007. Le premier lancement de la CZ-5 reporté à plusieurs reprises est finalement fixé à début novembre 2016. Une maquette du lanceur Longue Marche 5 arrive sur la base en septembre 2015 pour mettre au point les installations de lancement. À la fin aout 2016, le premier lanceur prêt pour le vol est acheminé par voie maritime depuis l'usine de Tanjin. Le vol inaugural a lieu le 3 novembre 2016[5].

La deuxième génération des lanceurs Longue Marche[modifier | modifier le code]

Lors du lancement du projet de lanceur Longue Marche 5, celui-ci doit être développé dans plusieurs versions dont la capacité d'emport s'échelonne entre 10 tonnes à 25 tonnes en orbite basse et entre 6 tonnes à 14 tonnes en orbite de transfert géostationnaire. Toutes les versions partagent de nombreux composants communs comme les moteurs ou les étages. Tout en conservant le principe des composants communs les différentes versions de lanceurs de cette famille ont reçu par la suite des désignations différentes et la Longue Marche 5 ne désigne plus désormais que la version lourde de cette deuxième génération de lanceurs Longue Marche. Les autres membres de cette famille sont les lanceurs Longue Marche 6 (lanceur léger) et Longue Marche 7 (lanceur moyen)[6],[7].

Composants communs aux lanceurs de la génération Longue Marche 5[8],[9],[10]
Composant Origine Longue Marche 5 Longue Marche 6 Longue Marche 7
Charge utile orbite basse : 23 tonnes 1,5 tonnes 13,5 tonnes
Moteur YF-100 Nouveau Propulseurs d'appoint 1er étage - Propulseurs d'appoint
- 1er étage
Moteur YF-115 Nouveau - 2e étage étage supérieur
Moteur YF-75 Longue Marche 3 2e étage - -

Versions[modifier | modifier le code]

Le lanceur lourd Longue Marche 5 est décliné en deux versions. La version de base (CZ-5) comporte deux étages centraux et quatre propulseurs d'appoint ; elle sera utilisée pour desservir l'orbite héliosynchrone et les orbites hautes. La version CZ-5B se différencie par l'absence de second étage : elle est utilisée pour placer en orbite basse des charges utiles lourdes pouvant aller jusqu'à 23 tonnes[8]. La fusée est conçue pour un taux de fiabilité de 98 % (les fusées chinoises actuelles ont un taux de 91 %)[11]

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Longue Marche 5 comparé à[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18] ...
Charge utile
Lanceur Masse Hauteur Orbite
basse
Orbite
GTO
Drapeau de la République populaire de Chine Longue Marche 5 867 t 57 m 23 t 13 t
Drapeau de l’Union européenne Ariane 5 ECA 777 t 53 m 21 t 10,5 t
Drapeau des États-Unis Atlas V 551 587 t 62 m 18,5 t 8,7 t
Drapeau des États-Unis Delta IV Heavy 733 t 71 m 29 t 14,2 t
Drapeau des États-Unis Falcon 9 FT 549 t 70 m 23 t 8,3 t
Drapeau de la Russie Proton-M/Briz-M 713 t 58,2 m 22 t 6 t
Drapeau de la Russie Angara A-5/Briz-M 773 t 55,4 m 24,5 t 5,4 t
Drapeau du Japon H-IIB 531 t 56,6 m 19 t 8 t

La version de base CZ-5 comprend 2 étages centraux d'un diamètre de 5,2 mètres et 4 propulseurs d'appoint tandis que la version CZ-5B s'en distingue par l'absence de deuxième étage. Enfin la version de base peut recevoir un troisième étage. La version de base a une hauteur de 57 mètres pour une masse de 867 tonnes. La CZ-5B est haute de 53,7 mètres pour une masse de 837 tonnes.

Premier étage[modifier | modifier le code]

Le premier étage CZ-5-500 est haut de 33,2 mètres et a un diamètre de 5 mètres pour une masse à vide de 20 tonnes. La structure est en alliage d'aluminium. L'étage emporte 175 tonnes d'ergols et est propulsé par deux moteurs YF-77 développés pour cette génération de lanceurs qui fournissant une poussée unitaire de 510 kilonewtons au sol (700 kN dans le vide) en brulant un mélange hydrogène liquide/oxygène liquide. Ces moteurs alimentés par turbopompe sont à combustion étagée et cycle ouvert. La pression dans la chambre de combustion est de 102 bars. Les moteurs ont une impulsion spécifique est de 310 secondes au sol et de 426 secondes dans le vide. Les réservoirs qui ont des fonds séparés sont pressurisés par les gaz produits par les moteurs. La durée de la combustion de l'étage est d'environ 520 secondes[8].

Propulseurs d'appoint[modifier | modifier le code]

Le premier étage est assisté au décollage par quatre propulseurs d'appoint CZ-5-300 qui fournissent l'essentiel de la poussée. Les quatre propulseurs d'appoint ont un diamètre de 3,35 mètres et sont longs de 27,6 mètres. Leur masse à vide est de 14 tonnes et la structure est réalisée en alliage d'aluminium. Les réservoirs ont des fonds séparés. Ils sont propulsés par deux moteurs-fusées YF-100 orientables d'une poussée unitaire de 122 tonnes (environ 1 180 kN) au sol (1340 kN dans le vide) brulant un mélange de kérosène et d'oxygène liquide. Ce moteur dont le développement a démarré en 2010 est basé sur le moteur russe de conception très avancée (combustion étagée) RD-120 dont la Chine a acquis des exemplaires dans les années 1990. La pression dans la chambre de combustion est de 180 bars. Le moteur a une impulsion spécifique au sol de 300 secondes et dans le vide de 335 secondes. La poussée peut être modulée de 65 à 100%. La durée de la combustion est d'environ 170 secondes. Les moteurs peuvent être orientés selon deux axes pour modifier l'axe de la poussée. Les ergols sont mis sous pression par de l'hélium[8].

Deuxième étage[modifier | modifier le code]

Le deuxième étage CZ-5-HO est haut de 11;5 mètres pour un diamètre de 5 mètres. Réalisée en alliage d'aluminium, sa structure avec les moteurs a une masse à vide est de 3,6 tonnes et l'étage emporte 26,5 tonnes d'ergols. Il utilise une version améliorée du moteur YF-75 (YF-75D) utilisé sur les lanceurs existants dont la poussée totale est de 176.52 kN. L'impulsion spécifique est de 442 secondes. Les moteurs peuvent être redémarrés plusieurs fois. Le rapport de section des tuyères est de 80. La durée de combustion totale est de 650 secondes. Les moteurs sont montés sur vérin pour l'orientation de l'étage. Durant les phases non propulsées, l'étage utilise des petits moteurs auxiliaires pour maintenir son orientation. Les réservoirs sont pressurisés par de l'hélium[8].

Troisième étage YZ-2 (optionnel)[modifier | modifier le code]

Pour placer des engins spatiaux sur une orbite haute, le modèle de base pourra utiliser un troisième étage, pouvant être rallumé au moins une fois, dérivé de l'étage Yuanzheng-1 (YZ-1) utilisé par la fusée Longue Marche 3 depuis 2015. L'étage Yuanzheng-2 (YZ-2) utilise une paire de moteurs-fusées YF-50D brulant un mélange hypergolique de UDMH et de peroxyde d'azote. Chaque moteur a une poussée de 6,5 kN et une impulsion spécifique dans le vide de 315,5 secondes[8].

Coiffe[modifier | modifier le code]

Deux coiffes peuvent être utilisées. La version courte du lanceur CZ-5B utilise une version allongée de 20,5 mètres et d'un diamètre interne de 4,5 mètres (diamètre externe 5,2 mètres) qui peut être utilisée par exemple pour le lancement des modules de la future station spatiale chinois. La version de la coiffe utilisée par le modèle de base a une longueur de 12,27 mètres[8].

Caractéristiques techniques du lanceur [8]
Version CZ-5 CZ-5B
Caractéristiques générales
Etages 2,5 1,5
Hauteur 57 m 53,7 m
Diamètre 5,2 m
Masse au lancement 867 t 837 t
Poussée 10 565 kN
Charge utile orbite héliosynchrone : 15 t
orbite de transfert géostationnaire : 13 t
orbite basse : 23 t
Coiffe
Hauteur 12,3 m / 20,5 m
Diamètre 5,2 m
Masse  ?
Propulseurs d'appoint
Désignation CZ-5-300
Nombre 4
Hauteur 27,6 m
Diamètre 3,35 m
Masse totale (dont ergols) K-3-1 : 616 t
(560 t ergols)
Propulsion 2 x YF-100 par propulseur
(poussée totale 4821 kN)
Ergols Kérosène et oxygène liquide
Durée de combustion 170 s
1er étage
Désignation H-5-1
Hauteur 31 m
Diamètre 5 m
Masse au lancement (dont ergols) 173 t (158,6 t ergols)
Propulsion YF-77 x 2 (poussée : 1373 kN x 2)
Ergols Hydrogène et oxygène liquide
Durée de combustion 485 s
2e étage
Désignation H-5-2 -
Hauteur 10 m -
Diamètre 5 m -
Masse au lancement (dont ergols) 29,5 t (27,5 t ergols) -
Propulsion YF-75D (poussée 196 kN) -
Ergols Hydrogène et oxygène liquide -
Durée de la combustion 600 s -

Installations de lancement[modifier | modifier le code]

Le seul complexe de lancement du lanceur Longue Marche 5 se trouve dans la base de Wenchang inaugurée en 2014 et située dans l'île de Hainan dans le sud-ouest de la Chine. Les composants de la fusée sont transportés depuis leur site de fabrication dans des containers à grand gabarit par un cargo qui les décharge dans le petit port de Qinglan situé à Sanya à quelques dizaines de kilomètres de la base. Les différents éléments du lanceur ainsi que la charge utile sont assemblés dans le bâtiment "501" en position verticale à l'aide d'une grue située dans cet édifice. Le bâtiment haut de 99,4 mètres comporte 15 étages dont un en sous-sol pour permettre aux équipes d'intervenir sur le lanceur. La fusée est posée sur une plateforme mobile circulant sur deux voies ferrées écartées de 20 mètres. La plateforme comporte un mat ombilical qui comprend 6 bras d'alimentation en électricité, ergols, ... situés à différentes hauteurs. Une fois l'assemblage achevé, la plateforme transporte en 2-3 heures le lanceur jusqu'au pas de tir 101 situé à 2,8 km du bâtiment d'assemblage[19],[20].

Historique des vols[modifier | modifier le code]

Vol inaugural (3 novembre 2016)[modifier | modifier le code]

Le vol inaugural du lanceur Longue Marche 5 a eu lieu le 3 novembre 2016 : le lanceur a décollé à 12h43 TU et la phase propulsée s'est déroulée de manière nominale. Le lancement a été effectué depuis le pas de tir de la base de lancement de Wenchang dédié au lanceur construit sur la base dans l'île de Hainan dans le sud-ouest de la Chine. Après les fusées Longue Marche 6 (lanceur léger à propulsion liquide), Longue Marche 11 (lanceur léger à propergol solide) et Longue Marche 11 (lanceur moyen) il s'agit du quatrième lanceur chinois effectuant son premier vol sur une période de 14 mois. Cette première mission du lanceur lourd est destinée à tester son fonctionnement. Elle utilise la version à deux étages coiffée de l'étage supérieur YZ-2 et emporte le satellite expérimental Shijian-17 YZ-2. L'ensemble formé par l'étage supérieur et Shijian-17 a une masse évaluée à environ 13 tonnes[5],[19],[21],[19].

Échec du second vol (2 juillet 2017)[modifier | modifier le code]

Pour son deuxième vol qui lieu le 2 juillet 2017, le lanceur Longue Marche 5 doit placer sur une orbite géostationnaire Shijian-18, un satellite de télécommunications expérimental de 7,5 tonnes qui utilise pour la première fois la plateforme DFH-5 qui met en œuvre des techniques les plus avancées et constitue le plus gros satellite lancé par la Chine. 5 minutes et 47 secondes après le décollage, la vidéo retransmise par la fusée montre l'apparition d'un jet de gaz blanc qui semble résulter d'une brèche dans l'ensemble propulsif du premier étage. L'extinction de celui-ci programmée après 465 secondes de vol a lieu à 105 secondes plus tard semblant indiquer que le système de pilotage du lanceur a tenté de compenser une insuffisance de poussée. Le second étage prend le relais mais s'éteint après seulement 3 minutes et 15 secondes, une durée beaucoup plus courte que celle programmée. Dès l'extinction du premier étage, le lanceur dont la vitesse est insuffisante perd de l'altitude. Le satellite ne parvient pas à se placer en orbite[22]. La perte, selon certaines sources, serait chiffrée à 1,8 milliards de yuan (232 millions d’euro) et retardera les missions lunaires prévues[2].

Lancements réalisés et planifiés
Date (UTC) Version lanceur Charge utile Type Masse Orbite Commentaire
1 3 novembre 2016 CZ-5 + YZ-2 Shijian-17... Satellite expérimental Vol inaugural du lanceur
2 2 juillet 2017 CZ-5 + YZ-2 Shijian-18 Satellite de télécommunications > 10 tonnes Orbite géostationnaire Échec défaillance du premier étage
vers 2017/2018 CZ-5 Chang'e 5 Mission de retour d'échantillon lunaire
vers 2019 CZ-5 Chang'e 4 atterrisseur et astromobile lunaires 4 tonnes
vers 2022 CZ-5 Module central Tiangong 3 Station spatiale env. 22 t
vers 2022 CZ-5 Tianhe Laboratoire spatial env. 22 t
vers 2022 CZ-5 Wentian Laboratoire spatial env. 22 t

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Site Bernd-leitenberger Langer Marsch 5 (ChangZheng 5)
  2. a et b Henri Kenhmann, « Longue Marche 5 : Échec du 2ème vol », sur http://www.eastpendulum.com/, (consulté le 3 juillet 2017).
  3. (en) « New carrier rocket series to be built », China Daily
  4. (en) Patric Blau, « China debuts Long March 7 Rocket from new Wenchang Satellite Launch Center »,
  5. a et b (en) Patric Blau, « China’s new Heavy-Lift Rocket rolls to Hainan Island Launch Pad for Shakedown Mission »,
  6. (en) « ChangZheng 5 (Long March 5) Launch Vehicle », SinoDefence.com,‎ (lire en ligne)
  7. « Space Launch Report: CZ-5 Data Sheet »(ArchiveWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?), Geocities.com,
  8. a, b, c, d, e, f, g et h (en) Patric Blau, « Long March 5 Launch Vehicle » (consulté le 18 juin 2016)
  9. (en) Patric Blau, « Long March 6 Launch Vehicle » (consulté le 18 juin 2016)
  10. (en) Patric Blau, « Long March 7 Launch Vehicle » (consulté le 18 juin 2016)
  11. Site Astronautix : la famille de lanceurs Longue Marche 5
  12. (en) Patric Blau, « Long March 5 Launch Vehicle » (consulté le 3 novembre 2016)
  13. (en) Patric Blau, « Proton-M/Briz-M – Launch Vehicle » (consulté le 3 novembre 2016)
  14. (en) Patric Blau, « Falcon 9 FT (Falcon 9 v1.2) » (consulté le 3 novembre 2016)
  15. (en) Patric Blau, « Delta IV Heavy – RS-68A Upgrade » (consulté le 3 novembre 2016)
  16. (en) Patric Blau, « Atlas V 551 » (consulté le 3 novembre 2016)
  17. (en) Patric Blau, « Ariane 5 ECA » (consulté le 3 novembre 2016)
  18. (en) Patric Blau, « H-IIB Launch Vehicle » (consulté le 3 novembre 2016)
  19. a, b et c (en) « Long March 5 to make debut flight in early November », sur Chinaspacereport,
  20. (en) « Wenchang Space Launch Centre », sur chinaspacereport.com (consulté le 3 novembre 2016)
  21. (en) Patric Blau, « China’s Long March 5 Heavy-Lift Rocket achieves full Success in Inaugural Mission »,
  22. (en) Patric Blau, « China’s Long March 5 Fails on Second Orbital Mission, innovative Shijian-18 Satellite lost »,

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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