Qu’est-ce qu’un étage d’injection ?: les quatre étages d’acceleration russes

Un étage Fregat. Image d'archives.

Un étage Fregat. Image d'archives.

Lancer des engins spatiaux sur l'orbite souhaitée est à la fois un grand art et une science complexe. Il est nécessaire non seulement de calculer la date de lancement requis et la trajectoire de vol du lanceur, mais également d'allumer les moteurs aussi précisément que possible en définissant le temps de fonctionnement exact. Tout cela est nécessaire pour que le satellite prenne sa place sur l'orbite souhaitée.

Malheureusement, les étapes d'un lanceur ne peuvent pas donner une précision de bijoux. De plus, dans le cas où plusieurs engins spatiaux sont lancés à la fois, ils n'aideront pas non plus. Pour cela, un étage supérieur est placé comme dernier étage, un "transport spatial" spécial qui fournit une sortie précise de la charge utile.

Ces étages particuliers sont appelés étages accélérateur ou étages d'injection. Voyons cela en détails.

Le lancement d'engins spatiaux sur des orbites terrestres basses jusqu'à 300 km de haut est assuré par des lanceurs grâce à l'utilisation de plusieurs étages. Pour lancer des satellites sur des orbites hautes: héliosynchrones (jusqu'à 1200 km), hautes circulaires de type Glonass (19140 km), hautes elliptiques, géo-transitionnelles et géostationnaires, ainsi que des trajectoires de vol vers d'autres planètes, les fusées utilisent des étages supérieurs d'accélération ou d'injection. Ils sont aussi appelés remorqueurs inter-orbitaux. La tâche principale de l'étage supérieur est de lancer l'engin spatial sur l'orbite cible avec une précision donnée.

Le lancement de l'engin spatial sur l'orbite cible est dû à l'inclusion du système de propulsion de l'étage d'injection, à l'aide duquel l'amplitude et/ou la direction de la vitesse sont modifiées. C'est ce qui vous permet de modifier la hauteur et la forme de l'orbite, son inclinaison par rapport au plan de l'équateur terrestre, son allongement.

Afin d'effectuer de telles manœuvres, tout étage d'injection doit disposer d'un moteur de soutien réutilisable, ainsi que d'un système de propulsion supplémentaire qui assure l'orientation et la stabilisation des mouvements. Le lancement d'engins spatiaux sur des orbites cibles est souvent effectué par plusieurs allumages du moteur de propulsion. Entre ces inclusions se succèdent de longues, parfois de plusieurs heures, sections de vol passif le long d'orbites ou de trajectoires de transfert souvent dénommées "coasting" en anglais.

Il y a des cas où le lanceur amène l'engin spatial sur une orbite inférieure à celle requise. L'étage supérieur devient alors un moyen de dernier recours, un étage supplémentaire capable de "tenir" l'engin spatial à la hauteur souhaitée.

À un moment donné, après l'arrêt des travaux sur la fusée super lourde N-1, des spécialistes soviétiques ont proposé d'utiliser le cinquième étage de la fusée pour des missions interplanétaires (le bloc de la famille D sur le lanceur Proton-K") et cet étage supérieur a grandement aidé les programmes interplanétaires soviétiques. C'est avec son aide que les stations lunaires Luna-15 à Luna-24 ont été lancées, les vénusiennes Venera-9 à Venera-16, les martiennes Mars-2 à Mars-7, ainsi que "Vega" et "Phobos".

Actuellement, pour lancer des engins spatiaux sur des orbites hautes en Russie, des étages supérieurs universels sont utilisés, créés par les entreprises de Roscosmos - la famille Fregat (le développeur est la NPO Lavochkine), la famille D (RKK Energuya), Briz-M et KM (Centre Khrounichev) et Volga (RKTs Progress).

Les étages supérieurs de la famille Fregat du 9 février 2000 au 9 août 2022 ont effectué 109 vols dans la version de base et les modifications Fregat-M, Fregat-MT et Fregat-SB en combinaison avec Soyuz et le lanceur Zenit.

Les étages supérieurs de la famille D du 10 mars 1967 au 27 décembre 2021 ont effectué 334 vols dans la version de base et les modifications D-1, D-2, DM, DM-2, DM-2M, DM1, DM2, DM3, DM4, DM-5, DM-SL, DM-SLB, DM-03 et Perseus en combinaison avec les missiles N-1, Proton, Zenit et Angara.

Du 5 juillet 1999 au 13 décembre 2021, les étages supérieurs Briz-M ont effectué 106 vols en combinaison avec lanceurs Proton et Angara. La version KM (légère) a aussi été lancée sur le lanceur Kosmos.

Les étages supérieurs "Volga" du 28 décembre 2013 au 1er août 2022 ont effectué sept vols en combinaison avec les lanceurs Soyouz.

Source et crédits photographiques: Roscosmos

Un étage DM. Image d'archives.

Un étage DM (en blanc). Image d'archives.

Un étage Briz-M. Image d'archives.

Un étage Briz-M, sous le satellite. Image d'archives.

Un étage Volga. Image d'archives.

Un étage Volga. Image d'archives.