Bombe (militaire)
Pour les articles homonymes, voir Bombe.
Une bombe aérienne non guidée
Mk 82.
Une bombe est un engin explosif consistant habituellement en un contenant empli de matériel explosif ayant pour but de causer une destruction lorsque déclenchée. À partir du XXe siècle, le mot est surtout utilisé pour désigner des engins explosifs lancés d'avions.
Fonctionnement
L'explosion d'une bombe est provoquée, habituellement, par une horloge, une télécommande ou une sorte quelconque de capteur (pression, radar, contact, etc.). Si elle est autopropulsée, elle fait partie d'un missile ou d'une roquette. Des bombes peuvent être à sous-munitions, qui peuvent se comporter comme des mines anti-personnel.
Historique
Un aviateur allemand largue une bombe sur le front occidental de la Première Guerre mondiale.
Des bombes ont été utilisées en 1221 en Asie de l'est par l'armée de Jurchen Jin contre une ville Song. Des bombes sont fabriquées à partir de tube de bambou dès le XIe siècle1.
Les bombes sont souvent utilisées lors de guerres, comme lors de raids aériens sur Paris durant la Première Guerre Mondiale et aussi lors d'activités terroristes.
La bombe la plus puissante est la bombe à hydrogène, la Tsar Bomba expérimenté en 1961 avec une charge de 57 mégatonnes fut la plus puissante à avoir jamais explosé, alors que la plus puissante bombe qui ne soit pas nucléaire au début des années 2000 est une bombe russe testée en d'une puissance équivalente estimée à 44 tonnes de TNT2 : le Père de toutes les bombes.
Les militaires utilisent en général des bombes larguées depuis un avion.
Types
De tailles variables et destinées à traiter des objectifs différents, on distingue entre autres :
- Bombe aérienne : larguée par aéronefs.
- Bombe non guidée : bombe aérienne classique
- Bombe guidée : bombe aérienne possédant un système de guidage pour accroître sa précision. Le guidage peut se faire par GPS; avec une centrale inertielle, avec un faisceau laser.
- Bombe classique ou à fragmentation : elle est constituée d'explosifs dans un corps de métal se fragmentant en petit morceaux. Ce type de bombe peu onéreuse est efficace contre les troupes au sol, les véhicules peu blindés et les bâtiments légers.
- Bombe freinée : elle est équipée d'aérofreins, de parachutes ou de ballutes afin d'assurer une chute la plus verticale possible quand elle est larguée. Cela permet notamment au bombardier de mettre un maximum de distance entre lui et le souffle de l'explosion, lorsqu'il effectue son largage à très basse altitude.
- Bombe anti-piste : elle est destinée à rendre inutilisable une piste d'aérodrome. Pénétrant verticalement dans la piste, elle y explose avec retard, soulevant ainsi de larges plaques du revêtement de la piste. Les dégâts occasionnés sont alors plus longs à réparer qu'un simple cratère.
- Bombe à sous-munitions : elle contient un certain nombre de munitions secondaires destinées à détruire différents types de cibles : blindés et navires, par exemple. Les sous munitions sont dispersées au-dessus de l'objectif, attaquant ainsi une surface plutôt qu'un point précis. Lorsque les médias utilisent le terme « bombe à fragmentation », il s'agit le plus souvent d'une bombe à sous-munitions. Certains pays l’on interdit avec la Convention d’Ottawa mais certains grande puissance (État-unis, chine
- Bombe à effet de souffle ou thermobarique, aussi appelée bombe à implosion ou parfois bombe à vide : développée par l'armée allemande à la fin de la Seconde Guerre mondiale, elle vise à créer une onde de pression considérable destinée à détruire les structures et le personnel. La MOAB et la faucheuse de marguerites dites Daisy Cutter font partie de cette catégorie. Arme de type non conventionnel, explosive, qui combine des effets thermiques, d’onde de choc et de dépression. On appelle aussi ce type d’arme armes à surpression thermobarique (high-impulse thermobaric weapons, HITs en anglais), fuel-air explosives (FAE ou FAX), bombes aérosols ou bombes à vide.
- Bombe bunker buster : elle est conçue pour pénétrer des cibles fortifiées ou des cibles enterrées en profondeur.
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- Bombe incendiaire.
- Bombe chimique : utilisée la première fois durant la Première Guerre mondiale, elle contient des substances chimiques (par exemple, napalm, tabun, sarin, ypérite...) destinées le plus souvent à s'attaquer aux personnes. Ces substances chimiques paralysent, brûlent, asphyxient, assourdissent ou aveuglent. Selon la nature de la substance, les personnes atteintes peuvent être diminuées le restant de leur vie ou mourir. Ces bombes, utilisées de manière « artisanale » dès la grande guerre sont maintenant, pour des raisons de sécurité, composées de deux produits qui ne deviennent toxiques qu'une fois mélangés.
- Bombe de marquage : elle contient des substances qui facilitent le travail des troupes de combat. Par exemple, les munitions au phosphore sont utilisées pour éclairer une cible ou pour éblouir les troupes ennemies.
- Bombe nucléaire : elle est une arme de destruction massive qui utilise l'énergie du noyau de l'atome, produite soit par la fission d'atomes lourds (uranium et plutonium dans le cas des bombes A), soit par la fusion d'atomes légers (hydrogène dans le cas des bombes H).
- Bombe radiologique ou Bombe sale : il s'agit de n'importe quelle bombe qui favorise la dissémination de produits toxiques. Par exemple, une bombe classique lardée de plutonium est une telle bombe.
- Bombe à neutrons : type de bombe nucléaire conçu pour émettre principalement des neutrons, visant principalement les êtres vivants. Elle est considérée comme une bombe sale, car elle produit principalement des matériaux radioactifs.
Références
- 1-0@2-3214,36-954080@51-948281,0.html" rel="nofollow" class="external text">Moscou a testé une bombe à effet de souffle, "la plus puissante du monde", Le Monde, 12/09/07 [archive]
Voir aussi
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Articles connexes
Liens externes
Mine terrestre
Pour les articles homonymes, voir Mine.
Une mine terrestre est une charge explosive conçue et placée de façon à être déclenchée, par l'action involontaire de l'ennemi, au passage de personnes (mine antipersonnel) ou de véhicules (mine antichar ou mine antivéhicule).
Mines antipersonnel conçues par la société italienne Valsella Meccanotecnica. Celle du centre est une Valmara 69, celle à gauche un VS-50.
Désamorçage de mines antipersonnel d'origine russe en Irak en 2003
Signalisation de mines en Croatie
Mine terrestre antichars et antivéhicules de la
2de guerre mondiale
Exemple de mine contemporaine antichars et antivéhicules d'origine italienne, modèle VS-2.2, en Irak, en septembre 2004
Historique
Le concept de base qui est à l'origine de la mine est apparu plusieurs fois sous différentes formes au cours de l'histoire. Certaines sources rapportent que Zhuge Liang du Royaume de Shu inventa une sorte de mine au IIIe siècle. L'armée romaine creusait des chausse-trappes, qui prenaient la forme de trous de la taille d'un pied, munis d'un pieu acéré au fond et camouflés. Au Moyen Âge, les pieds de corbeau, consistant en un petit dispositif doté de quatre pointes acérées pouvaient être dispersés sur le sol pour ralentir l'avancée de l'ennemi. Ce concept connaît son pendant civil avec les nombreux pièges qui furent utilisés pour la chasse ou pour se débarrasser des nuisibles.
Aux alentours du XIVe siècle et du XVe siècle, l'arsenal des armées de la dynastie Ming commença à produire des mines modernes primitives contenant de la poudre noire dans des pots en pierre, en céramique ou en fer.
En 1573, à Augsbourg, l'ingénieur militaire Samuel Zimmermann inventa une mine très efficace nommée Fladdermine. Il s'agissait d'une fougasse qui était activée par une platine à silex reliée à un fil tendu à la surface. La fougasse était remplie d'obus de mortier explosifs ressemblant à de grosses grenades à poudre noire. Lorsqu'elle était déclenchée, la Fladdermine projetait les obus de mortier qui explosaient alentour en saturant la zone de shrapnel. Le dispositif était redoutable contre les attaques de masse mais requérait une maintenance importante en raison du risque pour la poudre noire de prendre l'humidité. Elle fut ainsi essentiellement utilisée pour la défense des fortifications importantes, jusqu'aux années 1870.
En Europe, au début du XVIIIe siècle, des mines improvisées et des pièges étaient mis en œuvre sous la forme de bombes enterrées. Affleurant à la surface et couvertes de bouts de métal et/ou de gravier pour faire office de shrapnel. Ces dispositifs étaient connus sous le nom de fougasse française, ce terme est parfois encore utilisé de nos jours pour désigner des dispositifs équivalents. Cette technique fut employée dans plusieurs guerres européennes du XVIIIe siècle, au cours de la révolution américaine et de la guerre de Sécession.
La première mine antipersonnel, hautement explosive et dotée d'un détonateur mécanique moderne fut employée par les troupes confédérées du brigadier général Gabriel J. Raines au cours de la bataille de Yorktown en Virginie en 1862, de façon similaire à son emploi en 1840 des pièges explosifs durant les guerres contre les Séminoles en Floride. Ces « torpilles terrestres » à déclenchement mécanique et électrique furent employées, bien qu'à la fin de la guerre les détonateurs mécaniques montrèrent une meilleure fiabilité. Nombre de ces dispositifs furent improvisés sur le terrain, notamment en ce qui concerne la charge explosive, mais à la fin de la guerre, presque 2 000 dispositifs répondant à la conception de Raines avaient été déployés.
Durant la guerre de Crimée, les Russes créent des « petites machines infernales destinées à éclater sous les pieds de nos soldats » [français]1.
Des mines améliorées furent créées pour l'Empire allemand vers 1912 puis furent copiées et produites par tous les principaux participants à la Première Guerre mondiale. Au cours de ce conflit, les mines terrestres furent notablement utilisées au début de la bataille de Passchendaele. Bien avant la fin de la guerre, les Britanniques produisaient des mines à gaz de combat à la place des explosifs. De telles mines furent produites par l'URSS jusque dans les années 1980. On sait que les États-Unis ont au moins expérimenté le concept durant les années 1950.
Les Allemands mirent au point une bombe bondissante, la mine-S, qui sera utilisée pendant la Seconde Guerre mondiale, une conception toujours actuelle. Elle permet de projeter la charge au-dessus du sol pour assurer une dispersion plus efficace du shrapnel. Durant ce conflit, les mines ont été responsables de 5 % des pertes militaires.
Des mines à charge nucléaire ont été développées durant la guerre froide, en version navale et terrestre, comme la mine britannique Blue Peacock (le paon bleu) ou la Medium Atomic Demolition Munition (Munition moyenne atomique de démolition).
Pendant la guerre du Viêt Nam, l'aviation américaine était incapable de repérer les convois de ravitaillement circulant derrière la frontière cambodgienne, en raison du couvert offert par le feuillage de la forêt. Des mines antivéhicules spécifiques furent mises en œuvre. Il s'agissait de bombes à fragmentation dont le détonateur magnétique réagissait à la masse métallique des camions, elles s'abîmaient en forêt dans les zones où les camions transitaient et se déclenchaient au passage des convois. Leur efficacité fut redoutable dans un premier temps mais les convois furent bientôt précédés d'un camion portant un puissant électro-aimant apte à déclencher prématurément ces mines. Le Viêt Nam vit aussi l'apparition de la claymore, qui envoie des shrapnels à une vitesse phénoménale sur un angle de 120°. Les mines et pièges explosifs sont responsables d'un tiers des pertes du United States Marine Corps durant cette guerre2.
Champs de mines notables
Plusieurs pays ont installé des champs de mines pour protéger leur frontière. Par exemple, le long de la frontière entre la république populaire de Chine et le Viêt Nam, au moins 800 000 mines ont été posées par l'Armée populaire de libération dans la province du Yunnan et la région autonome Zhuang du Guangxi à partir de la fin des années 1980. Elles ont formé un total de 161 champs de mines de différentes tailles d'une superficie de 289 km23. Les opérations de déminage lancées à partir de 1992 sont encore en cours en 20184.
Véhicules poseurs de mines/de minage
Un véhicule de minage/poseur de mines permet de projeter un champ de mines en peu de temps, les versions en véhicules amphibies permettent d'en poser sur les plages pour empêcher ou retarder un débarquement.
Dommages causés par les mines
Une étude5 montre que durant la guerre d'Irak, de à , sur 3 070 morts de la coalition militaire en Irak, 1 257 ont été causés par des engins explosifs improvisés, soit 41 %. C’est-à-dire plus que dans les combats « classiques » (1 027 tués, soit 34 %).
En 2009, ces engins ont tué 1 054 civils afghans et 275 des 520 soldats de la coalition ayant trouvé la mort durant la guerre d'Afghanistan6.
D'après l'Observatoire des mines antipersonnel, en 2015, 6 461 personnes sont mortes victimes des mines ou de restes d'explosifs, alors qu'elles n'étaient que 3 695 à mourir de cette origine en 2014. Ainsi en 2015, 1 310 personnes sont mortes liées à cette cause en Afghanistan, 1 004 personnes en Libye, 988 personnes au Yémen, 864 personnes en Syrie et 589 personnes en Ukraine. 78 % des victimes sont des civils. Une des raisons de cette augmentation est liée au développement de mines artisanales, posées par des organisations de guérillas ou terroristes qui ne sont pas liées par les accords internationaux7.
Caractéristiques
Typologie
Il existe différents types de mines :
- Antichar : visant à la destruction de véhicules - mine antichar 60 , 88
- Antipersonnel : cherchant à mettre un ennemi hors de combat, en le tuant ou, de préférence, en le blessant (un blessé mobilisant au moins une personne pour le secourir) - M18A1 Claymore
- Mine marine : visant à couler ou endommager les bâtiments de surface et les sous-marins ennemis ou pour bloquer l'accès à une zone maritime
- Mine d'attaque par le dessus : visant à déjouer les systèmes de protection actif des véhicules blindés et toucher leur partie la moins blindé - PTKM-1R, M93 Frelon, POM-3
- Engin explosif improvisé : remplis le même rôle qu'une mine antichar ou antipersonnel mais est fabriqué de marnière artisanale avec en général une majorité de composants non militaire.
- Autres
- Mine bondissante : elles sont désigné comme des mines antipersonnel mais elles se démarquent quand même des mines AP classique par son fonctionnement. Lorsque l'engin détecte une cible elle bondit de 1 à 1,5 m et explose au niveau de la partie supérieur du corps. La mine-S a été utilisé de manière intensive par les Allemands pendant la Seconde guerre mondiale et la majorité des grandes puissances ont développé leurs versions de la mine.
- Bombe anti-piste et à sous munitions : Plusieurs pays ont développé des bombes dites anti-piste mais qui sont en général des bombes à sous munitions délivré par voie aérienne capable de larguer des mines :
- Système d'attaque d'aérodrome à basse altitude "LAAS" : Le Royaume-Uni a développé en 1977 la bombe à sous munition JP223 délivré par voie aérienne. Elle largue 30 bombinettes SG-357 mais surtout 215 mines antipersonnel HB-876 sont dispersés sur une large zone lors du bombardement. Sa mission principale est d'endommager et retarder la réparation des aéroports ennemis8,9.
- BLG 66 Belouga : Développé pas Matra en 1979
- KMGU : Développé en URSS elle est capable de délivré entre 100 et 150 mines antipersonnel ou antichar
Le minage défensif vise la protection de zones sensibles. Il peut rendre impossible ou hasardeuse l'exploitation agricole des terrains minés et cet usage est interdit par les conventions internationales selon le droit des conflits armés.
Mise en œuvre
Les mines terrestres sont des armes qui ont initialement été placées manuellement sur le terrain. Elles sont généralement camouflées et placées sur des zones tactiquement intéressantes.
Il existe des semeurs de mines aériens. Il s'agit de conteneurs embarqués sur des avions ou des hélicoptères qui permettent de disperser des milliers de mines (en général antipersonnel) sur une large zone en quelques secondes.
Il existe aussi dans la nomenclature internationale, des bombes à sous-munitions (BASM) produisant des effets proches des mines antipersonnel. Il s'agit de containers d'explosifs, souvent largués par voie aérienne, censés avoir un effet immédiat. De fait, une proportion non négligeable des sous-munitions contenues, dispersées sur plusieurs hectares, n'explosent pas au moment de leur impact (de 5 % à 30 % d'un contenu d'un millier de petites bombes par conteneur), et restent déclenchables ultérieurement dans les mêmes conditions que les mines antipersonnel10.
Composition
Elle peut être en fonte d'acier ou coulée dans un autre métal, en plastique (par exemple en bakélite) ou en bois. Certaines mines ne comportent pas d'enveloppe (explosif moulé). L’élimination des parties métalliques rend leur détection beaucoup plus difficile.
Fonctionnement
Dans le cas d'une mine terrestre explosant au passage d'un véhicule, les matériaux non arrimés sont transformés en projectiles létaux, les personnes non accrochées à leur siège par un harnais, la ceinture de sécurité étant insuffisante, sont projetées violemment contre les parois du véhicule. Les pieds ne doivent pas être en contact direct avec le bas de caisse sinon les jambes seront brutalement projetées causant d'importantes fractures. L'effet de souffle peut également endommager les organes internes dont les oreilles. En cas d'ouverture du bas de caisse, la cabine est envahie de projectiles, de vapeurs, voire d'une boule de feu brûlant tout sur son passage11.
Dans les années 1930, les premiers modèles de mine bondissante apparaissent avec entre autres la Mine-S allemande : une fois actionnée, une fusée faisait sortir l'engin du sol afin qu'il explose à hauteur d'homme la rendant donc potentiellement mortelle (un homme pouvant être littéralement coupé en deux).
Cette technologie a été reprise après la Seconde Guerre mondiale par plusieurs entreprises de l'armement.
Mine d'exercice A.P. M.B. en 1976.
L'armée française, à partir des années 1960, possédait également un modèle de mine fonctionnant selon le même principe : l'A.P.M.B. (mine AntiPersonnel Métallique Bondissante) modèle 1951 (MI AP MB 51) et dérivés12. Un déclencheur primaire (charge de poudre noire de faible puissance) faisait bondir à environ 1,50 m de haut la mine que l'on enfouissait légèrement sous la surface du sol. Un câble, reliant le corps de la mine à son embase et long également de 1,50 m, se tendait lorsque la mine avait atteint cette hauteur et déclenchait l'explosion principale. Celle-ci était générée au moyen d'une charge d'explosif brisant, du type tolite, d'environ 300 grammes et qui projetait sur 360° des fragments de métal. L'A.P.M.B. n'était donc pas destinée à blesser gravement une seule personne en lui arrachant un pied par exemple, mais prévue pour tuer d'un coup plusieurs combattants par projection d'éclats dans les parties supérieures, donc vitales, de leur corps.
Formation d'une charge perforante.
Plusieurs mines antichar depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale permettent de toucher un véhicule à plusieurs dizaines de mètres. Elles utilisant une ogive à effet Misznay-Schardin (ou effet Munroe} pour projeter un puissant fragment autoforgé à charge creuse à une grande vitesse. La mine MIACAH F1 française utilisé des années 1970 a 2001 le projetant a 2 000 m par seconde, perforant 70 mm de blindage sur un diamètre de 10 cm, à une distance maximale de 80 m13, des munitions atteignant 3 000 m/s ont une portée de 100 m. Cela est utilisé par une partie des engins explosifs improvisés des guérillas du XXIe siècle14.
Interdiction des mines antipersonnel
La Campagne internationale pour l'interdiction des mines antipersonnel a débuté en 1992. La Convention sur l'interdiction des mines antipersonnel signée le à Ottawa par 133 pays est entrée en vigueur le .
En 2010, trente-neuf pays15 n'ont pas encore signé le traité d'Ottawa, dont la Chine, l'Inde, le Pakistan, la Russie et les États-Unis, mais la plupart respectent ses dispositions, affirme l'ICBL.
Seuls trois pays produisent encore à cette date des mines antipersonnel, l'Inde, le Pakistan et la Birmanie. La Chine possède le plus important stock de mines antipersonnel au monde avec 110 millions de mines.
Seule la Birmanie utilise encore des mines antipersonnel. Des groupes rebelles posent toutefois encore des mines dans six pays, l'Afghanistan, la Colombie, l'Inde, le Pakistan, le Yémen et la Birmanie16.
En 2022, pendant la guerre d'Ukraine, la Russie et l'Ukraine s'accusent mutuellement de faire usage de mines antipersonnel. Des sources ukrainiennes et américaines affirment que l'armée russe a utilisé des mines à Marioupol et Kharkiv17,18, et des sources russes et séparatistes affirment que l'armée ukrainienne a largué des mines PFM-1 sur le centre-ville de Donetsk19,20,21.
Parties du monde minées
Une mine antipersonnel PMN-2, au Cambodge.
L'Afghanistan a entre 5 et 7 millions de mines pour 20 millions d'habitants, l’Angola 6 millions de mines pour 11 millions d'habitants, la Bosnie-Herzégovine 750 000 et 1 million de mines pour 3,5 millions d'habitants et le Cambodge 4 à 6 millions de mines pour 10 millions d'habitants[Quand ?].
En Asie, le Sri Lanka et les Philippines sont aussi considérés comme étant fortement infestés, soit du fait des forces rebelles seules (Philippines), soit du fait de ces forces rebelles et des actions gouvernementales (Sri Lanka). Le déminage de la frontière entre la République populaire de Chine et le Viêt Nam commencé à la fin des années 1990 est toujours en cours en 201822 avec d'importants moyens4.
En Afrique, les pays les plus minés sont le Soudan, l'Angola et le Mozambique23. Au Sahara occidental, l'armée marocaine a mis en place des batteries d'artillerie et déployé des champs de mine terrestres. Les estimations vont de 200 000 à 10 millions24,25 implantées tout au long du Mur des sables. L’ONU a comptabilisé trente-cinq types de mines antipersonnel et vingt-et-un types de mines antichars. Fabriquées dans douze pays différents, dont l’Italie, l’Espagne, la Russie ou encore Israël26, les mines sont en acier ou en plastique afin d’éviter leur détection.
En Colombie, les mines ont beaucoup été utilisées par les FARC27. Il s'agit en 2018 du deuxième pays le plus miné du monde après l'Afghanistan27.
En Europe, l'ex-Yougoslavie est largement infestée par les mines - nombre estimé à environ 1 million - tandis que les mines situées à la frontière gréco-turque entraînent annuellement[Quand ?] la mort de dizaines d'immigrants clandestins essayant de franchir la frontière.
Les mines antipersonnel constituent une menace des décennies après la fin d'un conflit. Les mines terrestres et les restes d'explosifs de guerre auraient tué ou blessé plus de 82 000 personnes dans 117 pays et régions entre 1999 et 2010, selon l'International Campaign to Ban Landmines (ICBL, Campagne internationale pour l'interdiction des mines). Même dans des zones qui ont été considérées comme sûres après un conflit, les éléments naturels peuvent à nouveau provoquer du danger, près de 20 ans plus tard, comme cela s'est passé en Bosnie-Herzégovine, en , lors des fortes précipitations qui se sont abattues sur ce pays et qui provoquèrent des inondations qui ont déplacé des mines sur des zones d'habitations ou dans des territoires qui avaient déjà été déminés. Depuis la fin de la guerre de Bosnie-Herzégovine en 1995, plus de 120 000 mines restent disséminées sur 2 % du territoire en 201428.
Cambodge
Pendant la guerre du Vietnam le Cambodge pays frontalier servait un temps de base arrière au Vietcong, les Américain décidèrent alors d'une campagne aérienne massive au Cambodge et au Laos. En 4 ans plus de 550 tonnes de bombes ont été largué sur le pays, une partie de ces bombes avait subis des problèmes et n'avait donc pas explosé à l'impact, elle restait donc la en attendant d'exploser. En 1970 le général Lon Nol fait un coup d’État et est soutenu par les États-Unis car anti-communiste, il se lança donc dans une campagne massive de minage de la frontière Cambo-Vietnamienne. La guerre civile qui vit les Khmers rouge au pouvoir fût encore pire, pendant la guerre des mines ont été utilisé et quand le gouvernement de Pol Pot s'oppose à son ancien allié Vietnamien la frontière entre les deux pays devient encore plus minés. Quand les communistes sont chassé du pouvoir en 1979 il se lance dans une campagne de guérilla à la frontière Thaïlandaise. A un rythme effréné, toute la frontière avec la Thaïlande est elle aussi minée. C’est le projet du « mur de bambous ». Les provinces frontalières, composées de jungle dense, sont parsemées de mines. En quelques années, cette zone deviendra l’une des régions les plus dangereuses au monde29.
Les mines antipersonnel posent un problème éthique car elles font beaucoup de victimes civiles parfois plusieurs années après la fin d'un conflit. Au Cambodge, ces armes ont donné lieu à 35 000 amputations après la fin des hostilités. Elles posent aussi un problème économique, leur dissémination s'opposant à la reprise de l'agriculture une fois passée la période de conflit. À la suite de la guerre du Vietnam et de la guerre civile on estime que ce sont 4 à 6 millions d'engins explosifs laissés à l'abandon pour une population d'un peu plus de 15 millions30.
Ukraine
L'Ukraine est devenu un des pays les plus minés au monde à la suite de la guerre du Donbass et la guerre russo-ukrainienne de 2022 empire la situation de jour en jour. Des mines dites intelligentes ont fait leurs apparition dans ce conflit, en particulier des mines d'attaques par le dessus comme la PTKM-1R ou la POM-331. L'Ukraine et la Russie s'accusent mutuellement d'avoir posé des mines antipersonnel bien que celles-ci soit interdites par le traité d’Ottawa (Russie non signataire). Malgré sa signature à la convention l'Ukraine avait avoué en 2016 avoir encore 5 millions de mines en stock mais qu'elle continuait à les utiliser comme leurs belligérants ne respectaient pas l'interdiction32,33.
Entre 2014 et 2018, plus de 1 000 personnes sont mortes dont 43% de civils en 201834.
Campagnes de déminage
À partir de 1992, un groupement d'organisations non gouvernementales a lancé une campagne internationale pour l'interdiction des mines antipersonnel, les remettant en cause essentiellement pour le nombre de victimes civiles qu'elles causaient et ce bien après la fin des conflits. Cette campagne déboucha en 1997 sur la Convention sur l'interdiction des mines antipersonnel.
En 2008, le rapport de l'Observatoire des mines a confirmé l'efficacité de l'interdiction des mines antipersonnel : le nombre de victimes recensées en 2007 était de 5 426, soit près de cinq fois moins que dix années auparavant35,36.
En 2008, le nombre de victimes s'est élevé à environ 5 500 et en 2009, 3 956 victimes ont été recensées, soit 28 % de moins que l’année précédente.
Pour la seule année 2009, quelque 198 km2 de zones minées ont été dépollués, avec la destruction de 255 000 mines antipersonnel et 37 000 mines anti-véhicules.
Les principales opérations de dépollution (80 % environ) se sont déroulées en Afghanistan, au Cambodge, en Croatie, en Irak et au Sri Lanka. 66 États demeurent concernés par la présence de mines sur leur territoire16. Le Cambodge espère avoir libéré son pays des mines antipersonnel d'ici 202530. Entre 1992 et 2021 le pays s'est débarrassé de 1 118 693 mines antipersonnel, 25 918 mines antichars et 2 977 267 REG, cette grand campagne a permis de faire passer le nombre de morts par mine de 4 320 en 1996 à 44 en 202137.
La lutte antimine
De nombreuses personnalités telles que Lady Diana Spencer, Adriana Karembeu ou Heather McCartney ont pris fait et cause pour l'élimination des mines antipersonnel, appuyant les efforts de nombreuses organisations telles que HAMAP, Handicap International, l’ONU38, le CICR.
Ces actions visent à l’interdiction des mines antipersonnel, au niveau national ou international, l’identification des pays et populations touchées, la prévention et le déminage, la réparation et les soins aux victimes.
Cas des États-Unis
Les États-Unis refusent de signer la Convention sur l'interdiction des mines antipersonnel, car celle-ci n'envisage pas d'« exception coréenne », alors que les champs de mines sont un composant crucial de la stratégie américaine de protection de la Corée du Sud contre la Corée du Nord.
En 1992, les États-Unis ont interdit l'exportation de toutes les mines antipersonnel américaines.
En 1999, ils ont supprimé leur dernier champ de mines permanent qui entourait leur base navale de Guantanamo, à Cuba, et ont ratifié la modification du protocole II de la convention sur certaines armes classiques, première convention mondiale sur les mines terrestres portant sur les mines antipersonnel et antivéhicule et qui interdit aussi les pièges.
En 2004, ils se sont engagés à ne plus jamais employer des mines persistantes après 2010 et à les remplacer au besoin par des mines qui deviennent inutilisables en quelques heures ou en quelques jours après leur pose.
En 2006, ils ont adhéré à la déclaration de la troisième conférence d'examen de la Convention sur certaines armes classiques39.
Le , les États-Unis annoncent qu'ils ne fabriqueraient plus de mines antipersonnel, et qu'ils chercheraient à adhérer au traité international d'Ottawa les interdisant, à l'occasion d'une conférence sur le sujet à Maputo au Mozambique40. À cette date, leur stock est de 3 millions de mines contre 10 millions en 200241. Ces munitions ont une durée de vie de 10 ans et seront donc inopérantes en 2024. Les champs de mines de la zone coréenne démilitarisée sont sous la responsabilité de la Corée du Sud42.
Culture populaire
Certains films ont utilisé le thème des mines terrestres et de leurs ravages comme élément principal de leur scénario :
- Les oubliés : Des prisonniers de guerre allemands envoyés au Danemark après la Seconde Guerre mondiale pour déminer et éliminer les plus de deux millions de mines que les Allemands ont placées dans le sable le long de la côte.
- En terrain miné : L'intrigue est basée sur l'incident du barrage de Kajaki, impliquant Mark Wright et une petite unité de soldats britanniques positionnés près du barrage de Kajaki se retrouvent au milieu d'un champ de mines.
- Piégé : Après avoir survécu à une attaque éclair, le sergent Denis Quillard pose le pied sur une mine russe à double détente. Seul rescapé de sa patrouille, coincé au milieu du désert afghan, il doit faire face à cette situation et affronter ses doutes comme ses peurs.
- Mine : Un sniper d'élite, Mike Stevens, est traqué par l'ennemi et doit traverser un champ de mines dans le désert saharien. Après avoir assisté à la mort de son équipier qui explose sous ses yeux et entendu un déclencheur sous ses pieds, il comprend qu'il est piégé sur une mine.
- No Man's Land : Durant la guerre de Bosnie, en 1993, Tchiki et Nino, deux soldats ennemis, l'un bosniaque et l'autre serbe, échouent dans un no man's land ou un des deux soldats s'allonge sur une mine bondissante.
- Démineurs : Le lieutenant James est à la tête de la meilleure unité de déminage de l'US Army. Leur mission : désamorcer des bombes dans des quartiers civils ou des théâtres de guerre, au péril de leur vie.
Notes et références
- Pierre de la Gorce, Histoire du Second Empire, Paris, Plon, 1894, volume I, page 397.
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Bibliographie
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Voir aussi
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Articles connexes
Liens externes
Missile
Un missile est un projectile autopropulsé et guidé (sinon il s'agit d'une roquettea), constitué :
- d'un propulseur : moteur-fusée, réacteur (généralement statoréacteur), voire les deux (une fusée donnant l'impulsion de départ, avant d'être relayée par un statoréacteur) ;
- d'un système de guidage, qu'il soit externe (téléguidage) ou indépendant (autoguidage) ;
- d'une charge utile, qui peut être une charge militaire (explosive, incendiaire, chimique, biologique, etc), un système électronique (drone de reconnaissance, missile scientifique ou expérimental) voire un simple poids pour équilibrer l'engin (missile cible) ou une masse inerte (missile de propagande transportant des tracts).
Origine du terme
Le terme missile désignait initialement une arme de trait avant de désigner un engin autopropulsé1. La règle généralement utilisée de nos jours veut que :
- les engins possédant un guidage soient nommés missiles, quel que soit le système de propulsion ;
- mis à part quelques prototypes datant des environs de la Seconde Guerre mondiale, tous ces engins aient un système de guidage ;
- Contrairement aux missiles, les roquettes ne sont propulsées qu'en début de course (elles peuvent cependant être guidées, généralement au moyen d'un empennage ou d'ailettes) ;
- les projectiles (guidés ou non) se déplaçant sous la surface de l'eau soient nommés torpilles.
Il existe cependant des exceptions, tels que les projectiles des lance-roquettes multiples, qui sont actuellement le plus souvent autoguidés tout en conservant le nom de roquettes, ou des prototypes datant d'une période où les systèmes électroniques étaient bien plus coûteux, fragiles et volumineux qu'actuellement. Une telle utilisation de ce terme est exceptionnelle et, en général, due à un contexte historique particulier (prototype ancien, dénomination qui perdure bien qu'elle soit devenue impropre).
Historique
Missile V-1 allemand de la Seconde Guerre mondiale.
Dès le VIe siècle des fusées récréatives ou de guerre semblent attestées en Chine. Des lanceurs de fusées multiples à main (et transportés dans des paniers) étaient également utilisés par les chinois ou avec des chariots appelés hwacha chez les coréens dès 1377. Le hwacha a été créé par Choi Mu-seon, qui innova dans la production de la poudre à fusée et fut l'auteur de la première fusée coréenne, sous la dynastie Choeson.
À la fin du XVIIIe siècle et au début du XIXe siècle, des fusées à têtes explosives ou incendiaires sont testées dans les armées régulières européennes[réf. nécessaire]. Le modèle le plus connu fut sans doute celui dit « de Congreve », inspiré par les fusées du royaume de Mysore (dans l'actuelle Inde), utilisé par les armées anglaises. Le perfectionnement des canons durant la seconde partie du XIXe siècle entraîna l'abandon des fusées à tête explosive. Toutefois, des modèles éclairants et/ou incendiaires semblent avoir été utilisés, et le sont toujours de nos jours.
En , durant la Première Guerre mondiale, l'armée allemande commença à développer un biplan armé de torpilles qui fut lancé depuis un zeppelin. Les essais en vol eurent lieu en avril 1917 mais cette arme ne fut jamais déployée. Durant cette même guerre, plusieurs ballons d'observation français furent abattus par des fusées incendiaires (ce qui poussa à l'adoption du parachute par les aérostiers). L'armée française utilisa aussi des fusées à poudre lancées par avion pour abattre des ballons d'observation allemands.
Coupe d'un missile antichar français
ENTAC de
1re génération, entré en service dans les années 1950.
Les premiers missiles opérationnels de l'Histoire furent utilisés par le Troisième Reich durant la Seconde Guerre mondiale. Leur mise au point avait commencé en 1932, dans un laboratoire de Kummersdorf. La première victime de ces armes fut l'escorteur Egret de la Royal Navy. Moins de deux semaines plus tard, en , lorsque l'Italie fit volte-face et épousa la cause des Alliés, une bombe planante radiocommandée Fritz X, larguée depuis un bombardier, coula le navire de ligne de 35 000 t Roma de la marine militaire italienne. L'efficacité de ces bombes guidées a été évaluée à 40 %.
Puis vinrent les V1 et V2 allemands mis au point en 1944 et utilisés pour bombarder Londres et Anvers. Ils avaient été conçus par Werner von Braun. Cet ingénieur se rendit aux forces américaines avec son équipe. C'est lui qui, après les échecs répétés des fusées Vanguard de la marine américaine construites sans son concours, allait devenir dans les années 1960 le père technique du Programme spatial des États-Unis (voir Opération Paperclip). Deux autres missiles furent mis au point par l'Allemagne pendant la Seconde Guerre mondiale : le missile antinavire Henschel Hs 293 A et le missile air-air Kramer X4, tandis que plusieurs autres projets dont quatre de missile sol-air et un missile antichar étaient en cours.
Les Alliés étaient très en retard dans ce domaine, seuls les États-Unis ayant mis en service en 1945 une bombe planante autoguidée (Bat) qui fut utilisée à quelques reprises durant les campagnes du Pacifique. Après la guerre furent développés les premiers missiles air-air, sol-air et sol-sol. On peut citer quelques dates :
Propulsions
Différents types de propulsions ont été ou sont utilisés. Ce sont principalement des fusées, des réacteurs ou des engins mixtes.
- Fusées :
- À carburant solide : c'est encore le propulseur le plus courant pour les petits missiles. En particulier les missiles individuels anti-char.
- À carburant liquide : la dangerosité des carburants et comburants (propergols, ergols) employés a été la cause de leur abandon progressif. Ce type de propulsion est cependant extrêmement efficace pour l'envoi de « gros » missiles utilisant une technologie moyenne voire faible. Le premier missile réussi utilisant cette propulsion a été le V2 allemand de la Seconde Guerre mondiale.
- Réacteurs :
- Simple flux : des essais ont été effectués après la Première Guerre mondiale, abandonnés à cause du prix de revient de tels missiles.
- Éventuellement double-flux ou turbo-fan ou modèle plus moderne que le simple flux.
- Statoréacteur : le propulseur actuellement le plus courant sur les missiles. Bon marché, faciles à fabriquer et solides, les statoréacteurs sont devenus le principal mode de propulsion des missiles non semi-balistiques (une fusée est nécessaire pour la sortie de l'atmosphère)
- Statoréacteur « classique » à carburant liquide :
- Statoréacteur à carburant gazeux : le carburant est stocké sous forme de gaz comprimé (rare car le container est lourd), ou de produits solides, se décomposant en gaz inflammables lorsqu'ils sont chauffés. Les carburants gazeux se mélangeant mieux au comburant (air) que les carburants liquides, ce systèmes est plus efficace à très grande vitesse (Mach 5 et plus). Ce type de stato-réacteur extrêmement rapide est souvent nommé scramJet.
- Statofusée : les statofusées sont des stato-réacteurs à carburant solide. Le carburant est déposé sur la paroi interne du réacteur. L'alimentation en comburant se fait par une prise d'air, identique à celle d'un stato-réacteur « classique ». Les stato-fusées sont extrêmement économiques en entretien. Cela entraîne des économies d'argent, de personnel qualifié ainsi qu'une fiabilité accrue après de longues périodes de stockage. Sont aussi parfois nommés stato-fusée des stato-réacteurs dont les prises d'air peuvent être fermées, et où un comburant (généralement de l'oxygène stocké sous forme liquide) peut être injecté. Cela permet au moteur de se comporter comme un statoréacteur en atmosphère, ou en fusée. En 2007, ce type de moteur en est, généralement, au stade expérimental.
- Fusée/statoréacteur : ce couple de propulseurs est classique pour les missiles sol-air, sol-mer et sol-sol. La fusée donne au statoréacteur la vitesse qui lui est nécessaire pour fonctionner, puis il est éjecté. À contrario, de nombreux missiles air-air, air-mer, air-sol ne sont propulsés que par un statoréacteur, la vitesse initiale permettant l'ignition du statoréacteur étant la vitesse de l'avion tirant le missile.
Classification
Les missiles peuvent être catégorisés en fonction de nombreux critères.
En fonction de leur profil de mission (plate-forme de tir et objectif) :
Uniquement en fonction de leur cible :
En fonction de leur portée :
- très courte portée : quelques kilomètres maximum ;
- courte portée : quelques dizaines de kilomètres maximum ;
- longue portée : jusqu'à une centaine de kilomètres ;
voire, dans le cas des missiles nucléaires ;
- tactique : quelques centaines de kilomètres ;
- stratégique : plusieurs milliers de kilomètres.
En fonction de leur type de vol :
En fonction de leur système de guidage : voir ci-dessous.
Ces différentes catégorisations se recoupent partiellement et rendent une classification des différents missiles relativement complexe : ainsi, par exemple, un missile mer-sol peut être soit un missile balistique soit un missile de croisière, et un missile anti-char n'est qu'une version spécialisée du missile air-sol.
Guidage
D’un point de vue technique, il existe de nombreux systèmes de guidage différents. Ils dépendent des caractéristiques de la cible et du degré de précision que la mission et la munition rendent nécessaires.
- Guidage inertiel : tout d'abord utilisé sur les missiles à longue portée (missiles stratégiques et missiles de croisière) ; il utilise une centrale inertielle associant trois gyroscopes (un pour chaque axe), ce qui leur permet de maintenir un cap de façon prolongée. Cependant, les gyroscopes étant victimes d’une certaine dérive sur les longues distances, on tend à leur adjoindre aujourd’hui un système de guidage par GPS pour recaler leur positionnement. Des bombes et missiles de dernière génération mis en œuvre par l'armée américaine fonctionnent ainsi.
- Guidage topographique : certains missiles de croisière comparent en permanence la topographie du terrain survolé à une carte préalablement établie qu’ils gardent en mémoire, repérant ainsi toute variation par rapport à l’itinéraire fixé.
- Guidage laser : lorsqu’une grande précision est requise (missile anti-char ou anti-bunker), on utilise généralement un guidage laser. La cible est « illuminée » par un laser dont la tache est perçue par le système d'autoguidage du missile qui s'aligne dessus pour assurer l'impact.
- Guidage vidéo : une caméra permettant généralement une vision nocturne est installée dans le nez du missile et permet de guider le missile à distance.
- Guidage infrarouge : essentiellement utilisé par les missiles sol-air et air-air de courte portée, un autodirecteur infrarouge permet de se caler sur le rayonnement infrarouge émis par les tuyères du turboréacteur ou du turbomoteur de l'appareil ennemi. L’avantage de ce genre de système est son autonomie et son fonctionnement passif (il ne produit que peu de signaux détectables). La portée du détecteur d'infrarouges n’excède toutefois guère une vingtaine de kilomètres.
- Guidage radio : avec le filoguidage et l'autoguidage inertiel, c'est le système le plus anciennement utilisé. Il a cependant été abandonné pour des applications militaires, sa sensibilité aux contre-mesures électroniques (brouillage, prise de contrôle) le rendant peu fiable.
- Guidage optique/astral : certains missiles semi-balistiques sont dotés d'un télescope leur permettant de repérer des étoiles servant de repère de navigation. Ce système n'est utilisable qu'hors atmosphère ou à très haute altitude, faute de quoi il ne serait possible de tirer les missiles que par des nuits sans nuages. Note: ce système est toujours associé à d'autres systèmes.
- Guidage par variation de pesanteur : certains missiles semi-balistiques ont été équipés de systèmes détectant les variations de pesanteur. La croûte terrestre n'étant pas homogène, la pesanteur varie légèrement suivant l'endroit où l'on se trouve, et non uniquement suivant l'altitude. L’étude de ces variations est une technique traditionnelle de l'étude du sous-sol. À partir du moment où il a été possible de miniaturiser suffisamment un système d'évaluation de la pesanteur, il a été possible de se servir de cette information pour guider un missile. Une des difficultés rencontrées a été la constitution de cartes recensant ces variations. Les éventuelles cibles rechignant à laisser un ennemi potentiel avoir accès à de telles informations. De tels systèmes de mesure de pesanteur utilisent l'atténuation de la pesanteur entre 2 points superposés, et non le calcul de la pesanteur associé à la connaissance de l'altitude. Nota: ce système est toujours associé à d'autres systèmes.
- Guidage par détection des anomalies magnétiques : la cause de ces anomalies est, là aussi, les variations de composition et d'épaisseur de la croûte terrestre. Nota : ce système est toujours associé à d'autres systèmes.
Tir d'un missile antichar TOW filoguidé.
- Filoguidage : certains missiles à courte portée (comme les missiles anti-char) utilisent un guidage par fibre optique ou par câble électrique. Ils dévident derrière eux, durant leur vol, un long fil grâce auquel un opérateur leur expédie des informations depuis la station de tir, souvent afin de les guider. Le poste de tir est généralement constitué d'un système de pointage optique opéré par un tireur.
- Guidage radar : tout d'abord employé sur les missiles sol-air et air-air de moyenne et longue portée, qui ont généralement recours à un guidage radar actif (le missile possède alors son propre radar) ou bien semi-actif (dans ce cas, le missile utilise le radar de l’avion lanceur). Le guidage radar semi-actif est utilisé par le AH-64 Apache de dernière génération pour guider ses missiles antichar, à la place du filoguidage utilisé jusqu'à présent.
Certains missiles, souvent anti-navires, utilisent successivement plusieurs types de guidage: inertiel juste après leur lancement, puis radar lorsqu’ils ont localisé leur cible. D'autres se calent sur les ondes électromagnétiques émises par leurs cibles (cas des missiles anti-radar).
De nos jours, tous les missiles devant parcourir de grandes distances (balistique, semi-balistique, croisière) associent différentes techniques, complémentaires les unes des autres.
Démantèlement
S'il n'a pas été utilisé, le missile désuet reste un objet dangereux, notamment les armes à sous-munitions telles que les roquettes MLRS. Le rejet en mer ou en lac des munitions non explosées n'est plus une solution acceptable, tout comme leur destruction par explosifs dans la nature, source de pollutions et de risque.
Des unités spéciales de démantèlement avec traitement thermique des matériaux qui peuvent l'être et recyclage possible de certains éléments ou métaux précieux se mettent en place, dont en France en 2014 à Bourges-Le Subdray (Cher) où a été inauguré le missilier MBDA3, dans un site classé « Seveso 2 seuil haut » cerné d’arbres un premier site français de « démantèlement de munitions complexes » (capacité : 6 missiles/jour, soit 2 500 t/an. ce qui ne permettra que d'essentiellement traiter les missiles produits par ce fabricant pour le compte des services interarmées des munitions de l’armée française et peut être quelques stocks d'autres pays européens ayant ratifié la Convention d'Oslo sur les armes à sous-munitions) ; les propulseurs et allumeurs seront brûlés à 600-800 degrés dans un four blindé, mais la charge militaire envoyée chez l’industriel norvégien Nammo4
Bibliographie
- La saga des missiles européens (1945-2005), Guillaume Belan, Patrick Mercillon, Paris, éditions TTU-Certes, 2005
Notes et références
Notes
Références
- MBDA boucle le cycle de vie des missiles ; Les missiles aussi se cachent pour mourir. Article de Environnement magazine, 1er juillet 2014.
Voir aussi
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Articles connexes
Liens externes
Missile balistique
| Missile balistique |
Trois phases de la trajectoire du missile balistique |
| Présentation |
|---|
| Type de missile |
Type de missile guidé, armé d'une tête conventionnelle ou nucléaire, lancé du sol, de la mer ou des airs, à une distance pouvant dépasser 10 000 km |
|---|
| Déploiement |
Premier missile déployé : V2 en 1944
Premier ICBM en 1959 |
|---|
| Caractéristiques |
|---|
| Nombre d'étages |
1, 2 ou 3 étages |
|---|
| Ergols |
Propergol liquide ou solide |
|---|
| Vitesse |
SRBM : mach 2
ICBM : mach 23 (28 400 km/h ou 7,8 km/s) en fin de parcours |
|---|
| Portée |
De quelques dizaines de km (SRBM) à plus de 10 000 km (ICBM) |
|---|
| Apogée |
ICBM : > 1 000 km |
|---|
| Charge utile |
Une ou plusieurs ogives (Mirvage)
Puissance courante entre 100 Kt et 1 Mt |
|---|
modifier  |
Tir d'un missile
Titan II depuis son silo ; cet engin fut opérationnel à partir de 1962.
Un missile balistique est un engin qui lance une ou plusieurs armes en leur donnant une trajectoire essentiellement balistique, c'est-à-dire influencée uniquement par la gravité et la vitesse acquise par l'impulsion fournie lors de la propulsion. La phase balistique est précédée par une phase de propulsion sous l’effet d’un moteur-fusée, le missile proprement dit, donnant à l'arme (ou aux armes) la vitesse nécessaire pour atteindre la cible après une trajectoire essentiellement spatiale.
La phase d'accélération n'est pas balistique puisque soumise essentiellement à la force propulsive des moteurs. Elle est courte : moins de trois minutes. Vient ensuite le parcours balistique, celui de l'arme qui, une fois lancée et donc dotée d’une vitesse suffisante, n'est plus soumise dans l'espace qu'à la seule gravité de la Terre. Il dure plus longtemps, de dix minutes à une demi-heure selon la poussée fournie par le missile. Il précède une très brève phase de rentrée dans l’atmosphère de l'ordre de quelques secondes qui, parce que soumise au frottement de l’air, n’est pas balistique.
Comme, finalement, l'essentiel du temps de parcours de l'arme est de nature balistique, c'est ce nom qui a été donné aux missiles qui la lancent.
Définitions et catégories
Définitions
Un missile est une arme propulsée et guidée conçue pour emporter une charge militaire. Les quatre catégories principales de missiles sont :
- les missiles balistiques, dont la portée va de quelques dizaines de kilomètres à plusieurs milliers de kilomètres, propulsés par un moteur-fusée durant leur phase initiale de vol, atteignant des vitesses très élevées de plusieurs kilomètres par seconde (entre Mach 5 et Mach 20) lorsque la gravité ramène l'ogive balistique sur Terre et armés d'ogives militaires conventionnelles ou nucléaires. Ces missiles contiennent une forme de mécanisme de guidage et de contrôle durant la phase terminale de leur vol afin d'obtenir une bonne précision de tir. Les roquettes sont une variante non guidée de ces missiles ;
- les missiles tactiques, à très courte portée, soit de quelques centaines de mètres à quelques dizaines de kilomètres sauf exception, utilisés sur le champ de bataille pour détruire des cibles précises, telles que des engins blindés ou des avions. Ces missiles anti-char, anti-aéronef ou anti-navire ont une trajectoire tendue et non balistique parce que l'influence de la gravité sur leur parcours est mineure : beaucoup de ces missiles sont propulsés durant la totalité ou au moins la plus grande partie de leur vol, qui se déroule le plus souvent dans l'atmosphère et donc rarement dans l'espace exo-atmosphérique ;
- les missiles de croisière, dont la portée est rarement supérieure à quelques centaines de kilomètres, propulsés durant tout leur vol mais lents puisque subsoniques le plus souvent, qui peuvent être armés comme les missiles balistiques d'ogives conventionnelles ou nucléaires. Ils volent à très basse altitude, ce qui constitue leur principale protection pour échapper à la détection1.
- les missiles ou planeurs hypersoniques, propulsés par un moteur-fusée ou un statoréacteurs pendant une partie de leur vol leur permettant d'atteindre une très grande vitesse, supérieure à Mach 5 et d'adopter un profil de vol à plus basse altitude que les missiles balistiques. La combinaison de ces deux caractéristiques les rend très difficiles à détecter et à intercepter2.
Missiles et lanceurs
Lancement par une fusée Atlas d'une capsule Mercury emportant à son bord l'
astronaute John Glenn, premier astronaute américain à orbiter autour de la Terre.
Les missiles balistiques développés depuis la Seconde Guerre mondiale répondent à des besoins opérationnels sur les théâtres d'opérations comme à des besoins stratégiques dans le cadre de la dissuasion nucléaire. Durant les années 1950, certains projets ont une double finalité, militaire et civile. Dans ce deuxième domaine d'application, le terme « missile » est remplacé par « lanceur » ou « fusée ». Ainsi, Atlas, le premier missile intercontinental (ICBM) développé aux États-Unis, est aussi utilisé comme lanceur pour Mercury, le premier véhicule spatial américain3. De même, le missile R-7 Semiorka (code OTAN SS-6 Sapwood) est le premier missile balistique intercontinental développé par l'Union soviétique ainsi que la première fusée à avoir placé un satellite artificiel, Spoutnik 1, en orbite autour de la Terre, premier vol orbital réussi de l'ère spatiale4. Contrairement aux missiles conçus pour envoyer leur charge utile sur une cible prédéterminée, les lanceurs ont pour vocation de placer leur charge utile en orbite terrestre pour des applications qui peuvent aussi être des satellites militaires5.
De nos jours, la Russie, les États-Unis, le Japon, la Chine, les pays européens par le biais de l'Agence spatiale européenne, Israël, l'Inde, l'Iran et la Corée du Nord et la Corée du Sud disposent de leur propre capacité de lancement spatial. D'autres pays aspirent à une telle capacité, comme le Brésil et le Pakistan. Le caractère potentiellement dual, civil et militaire, des lanceurs spatiaux développés au XXIe siècle par une dizaine de pays est un enjeu de sécurité, la prolifération des missiles nourrissant la prolifération nucléaire.
Le traité de l'espace, entré en vigueur en 1967, définit les principes régissant les activités des États en matière d'exploration et d'utilisation de l'espace extra-atmosphérique. En particulier, il interdit la mise en orbite d'armes nucléaires. Il n'interdit en revanche pas le lancement de missiles balistiques dont l'essentiel de la trajectoire se situe dans l'espace extra-atmosphérique.
Typologie
Il n'existe pas de typologie internationale officielle des missiles balistiques. La typologie suivante selon la portée des missiles a été adoptée par l'usage pour les missiles lancés depuis le sol :
- missile à courte portée (SRBM : Short Range Ballistic Missile), de portée inférieure à 1 000 kilomètres. Exemples : Iskander-E, Pluton, Scud, MGM-31 Pershing ;
- Missile à moyenne portée (MRBM : Medium Range Ballistic Missile), qui ont une portée comprise entre 1 000 et 3 000 kilomètres. Exemples : Shahab-3, Nodong-1, Jericho II ;
- Missile à portée intermédiaire (IRBM : Intermediate Range Ballistic Missile), qui ont une portée comprise entre 3 000 et 5 500 kilomètres. Exemples : S3, SS-20 ;
- Missile intercontinental (ICBM : InterContinental Ballistic Missile, qui ont une portée supérieure à 5 500 kilomètres. Exemples : Topol-M, Peacekeeper, SS-18.
Le Traité sur les forces nucléaires à portée intermédiaire, signé en 1987 par les États-Unis et l'Union soviétique, définit deux catégories : les missiles de portée intermédiaire, d'une portée comprise entre 1 000 et 5 500 km, et les missiles à plus courte portée, dont la portée se situe entre 500 et 1 000 km6.
Un missile américain Trident II tiré depuis un sous-marin perce la surface de l'eau.
Pour les missiles qui ne sont pas lancés depuis le sol, la classification distingue leur milieu de lancement :
Place dans les forces armées
Les missiles balistiques acquièrent durant la guerre froide une place considérable parmi les équipements des forces armées. La guerre froide stimule le développement de missiles balistiques toujours plus performants, auxquels des moyens humains, industriels et financiers sont consacrés afin d'augmenter leur portée, d'en réduire les délais de lancement et de les protéger contre les frappes ennemies, d'améliorer leur précision ou d'augmenter les performances de leur charge utile. En URSS, en 1958, les achats de missiles représentent 6 % du budget d'équipement des forces armées, tandis qu'en 1965, ils en représentent 53 %.
Les missiles sont le plus souvent associés à la notion d'arme de destruction massive, terme qui désigne les armes nucléaires, radiologiques, bactériologiques et chimiques. Ils peuvent aussi emporter des ogives explosives dites conventionnelles. Leur développement durant les années de la guerre froide est fondamentalement lié à l'arme et à la dissuasion nucléaires. Toutefois, à fin 2019, des missiles ont été utilisés dans plus d'une douzaine de conflits pour lancer des ogives conventionnelles ou chimiques, mais jamais d'ogive nucléaire.
Les neuf pays dotés de l'arme nucléaire distinguent :
- les forces nucléaires stratégiques, toujours équipées de missiles intercontinentaux (ICBM) ou à portée intermédiaire (IRBM), et de missiles mer-sol stratégiques. Ces forces relèvent typiquement de commandements séparés ; en Russie par exemple, la Force des fusées stratégiques, créée fin 1959, est un commandement séparé des trois grands services, Terre, Air et Mer ; de même aux États-Unis, le United States Strategic Command est l'un des onze Unified Combatant Command au sein du Département de la Défense des États-Unis (DoD). Ces forces sont le bras armé des politiques de dissuasion nucléaire de ces neuf États. Malgré l'existence de systèmes de défense antimissile, ces missiles et les systèmes d'armes auxquels ils sont associés sont considérés au XXIe siècle comme quasiment invulnérables. Les bombardiers stratégiques n'occupent plus au XXIe siècle qu'une place marginale ;
- les forces nucléaires tactiques, équipées de missiles balistiques à plus courte portée et d'avions de combat armés de bombes nucléaires ou de missiles air-sol dotés d'une tête nucléaire. Ces forces sont très nombreuses durant la guerre froide en Europe où tant l'Otan que le pacte de Varsovie ont développé l'emploi d'armes nucléaires dites tactiques sur le théâtre européen.
Histoire
L’histoire du missile balistique commence au début du XXe siècle. Engin complexe, seuls les États très avancés sur le plan scientifique et technologique peuvent initialement en entreprendre la construction. À partir des années 1990, le savoir-faire s'est répandu dans le monde et le commerce des composants entrant dans la fabrication d'un missile balistique n'est pas interdit par traité. En conséquence, si seules les puissances nucléaires durant les années de la guerre froide se lancent dans la fabrication de missiles balistiques, plus d'une vingtaine d'États en ont depuis acquis ou développé dont certains sont dotés d'ogives nucléaires ou pourraient l'être.
Découverte et validation du concept de missile balistique
Les précurseurs
L’histoire de la conquête spatiale et du missile a retenu les noms de quatre pionniers : le Russe Constantin Tsiolkovski, le Français Robert Esnault-Pelterie, l'Américain Robert Goddard et l'Austro-hongrois Hermann Oberth.
En Russie, Tsiolkovsky est le premier au début du XXe siècle à poser les principes physiques à la base du fonctionnement des fusées et du vol orbital qui démontrent notamment la nécessité de construire des fusées à étages séparés pour atteindre la vitesse orbitale7,8.
Robert Esnault-Pelterie, inventeur talentueux, pionnier de l’aviation, propose de caractériser la navigation à venir dans le ciel et les astres par le mot « astronautique », universellement adopté depuis. il s’intéresse dès 1907 à la théorie de la propulsion par réaction et aux possibilités offertes par la fusée pour les voyages interplanétaires, dont il devient un ardent promoteur. Mais il échoue à intéresser l'État-major français à la construction de fusées9,10.
Aux États-Unis, Goddard est le premier à construire des fusées expérimentales à carburant liquide : sa première fusée, lancée le s'élève à 12,5 mètres de hauteur et parcourt 56 mètres depuis son lieu de lancement11.
En Allemagne, Hermann Oberth soutient en 1923 la première thèse de doctorat en astronautique qu'il publie sous le titre La fusée dans l'espace. Il préside à partir de 1928 une société savante La société pour la navigation spatiale (en allemand Verein für Raumschiffahrt). Ses convictions deviennent rapidement partagées, contrairement à ce qui se passe côté français. Il attire de jeunes talents comme Wernher von Braun12,13.
Les premiers missiles opérationnels
V2 au décollage en 1943 lors d'un test à Peenemünde.
En Allemagne, l'armée crée un département Balistique au sein de la direction des Armements que von Braun rejoint en 1932. Au sein de cette institution militaire, il prend la tête d'un programme de recherche sur les fusées à propulsion à ergols liquides, qui bénéficie d'un soutien financier croissant des dirigeants militaires allemands dans le contexte d'une politique de réarmement de l'Allemagne portée par l'arrivée au pouvoir d'Adolf Hitler en janvier 1933.
Des tests de missiles à ergols liquides sont effectués à partir de 1932. Les équipes s'installent en 1937 sur le site secret de Peenemünde sur la Baltique où 5 000 personnes travaillent en 1942. La conception du missile A-4, le futur V2, est finalisée en 1941 et le premier essai en vol réussi a lieu le . Les premiers V2 sont tirés sur Paris et Londres le . Le missile est publiquement identifié par le ministre de la Propagande nazie, Joseph Goebbels, comme l'« arme de représailles 2 » (en allemand : Vergeltungswaffe 2), soit en forme courte V214,15,16.
Développements durant la guerre froide
Les années 1945-1949 : prolifération de projets et expérimentations
La Seconde Guerre mondiale finie, il poursuit ses essais au Nouveau-Mexique avec une grande partie de son équipe et beaucoup de matériel que les américains ont récupéré17. Mais là, de 1945 jusqu’à la fin des années 1950, il n’y a plus de volonté politique, plus d’intérêt de la part des États-Unis pour le dossier spatial. L’USAF favorise les bombardiers à très long rayon d’action de son Strategic Air Command (B-36, B-47, B-50 puis B-52). Le , le secrétaire d’État américain John Foster Dulles formule le concept de « représailles massives » exécutable par la flotte des bombardiers stratégiques et eux seuls qui ne laisse pas sa place à une arme nucléaire lancée à très longue portée qui arriverait beaucoup plus vite que les avions. Seuls des engins dits plus tard de portée intermédiaire sont réalisés pour prendre place aux portes de l’Union soviétique, les missiles Thor et Jupiter.
Le missile balistique est donc alors confiné dans un petit rôle dont on ne cherche pas à le faire sortir. Il ne devient de nature essentiellement stratégique qu’avec la vision politique des Soviétiques et le lancement de Spoutnik 1, le . La guerre finie, et cette fois en Union soviétique, se rencontrent un autre homme de génie et la volonté politique qui fera finalement basculer le monde de la guerre froide puis celui d’aujourd’hui dans le concept de la dissuasion nucléaire créé par les missiles balistiques de longue portéenote 1.
Cet homme, c'est Sergueï Korolev. Envoyé en 1936 au Goulag où vont mourir sa femme et sa fille, il exerçait dans un laboratoire de recherche dédié aux applications militaires des fusées, créé à la suite des travaux de Constantin Tsiolkovski qui, le premier en 1924, avait mis en évidence le paramètre fondamental de la conquête de l’espace. C’est la vitesse à donner à l’arme ou au satellite19.
Staline sort Korolev du Goulag en 1945 pour qu’il examine le matériel balistique et interroge les ingénieurs allemands que les Américains n’avaient pu prendre. Les travaux qu’il va de lui-même mener ensuite sur des évolutions successives du V2 de plus en plus performantes (modèles dits successivement R1, 2, 3…), son puissant génie et celui de ses équipes au début pour partie allemandes et très vite entièrement nationales, mais aussi la perspicacité des dirigeants russes, tout cela conduit en 1953 au lancement dans le plus grand secret, du programme de construction d’un missile balistique dit R-7 et appelé intercontinental20, c’est-à-dire de très longue portée et capable d’atteindre les États-Unis depuis le territoire soviétique.
Les années 1950 : premiers déploiements opérationnels de missiles nucléaires
Le
Atlas I, premier missile balistique intercontinental américain, 1958.
Le , lancé par une fusée R-7, le satellite artificiel Spoutnik 1 orbite autour de la Terre. Ceci n’intéresse que les journalistes et le grand public. Ce qui intéresse les militaires américains, au fait des progrès soviétiques depuis plusieurs mois déjà, ce n’est pas le satellite mais le fait d’avoir été capable de le satelliser. Une fusée qui a pu fournir une vitesse de 8 km/s aux quelques kilos d’un satellite pourrait lancer une charge plus lourde à une vitesse moindre. À 7 km/s par exemple la charge retomberait sur la Terre à 10 000 km de son point de lancement tandis qu’on aurait remplacé le satellite par une arme nucléaire (cf. ci-dessous). Les Soviétiques n’en sont pas encore là, mais ils viennent de montrer qu’ils allaient y arriver.
Le président et ex-général Dwight D. Eisenhower prend la mesure du danger et du retard des États-Unis avec une inquiétude mesurée que ne partage pas le camp opposé, celui du futur président John F. Kennedy, beaucoup plus décidé à combler le déficit technique que la satellisation vient de démontrer (le « missile gap »). Deux décisions capitales pour l’avenir du missile balistique s’ensuivent :
- l’une par Eisenhower avec la création de la NASA en , regroupant les efforts civils et militaires. Wernher von Braun en sera le premier président ;
- l’autre par Kennedy en décidant, le , d’envoyer des hommes sur la Lune avec le programme Apollo.
Une telle décision a fait l’objet de nombreuses analyses historiques. Elle est prise après le premier vol d’un Homme dans l’espace, le , qui caractérise à nouveau l’infériorité américaine dont l’avenir montrera qu’elle n’est pas si importante. Quoi qu’il en soit, elle a donné un énorme élan au complexe militaro-industriel américain en lui fournissant d’immenses crédits de recherche et de développement. Parce que le missile balistique est un objet complexe il faudra aux États-Unis comme à l'URSS puis à la France ultérieurement, deux ou trois générations de missiles avant d’en arriver aux portées les plus longues. Pour soutenir cet effort au but uniquement militaire qui aurait pu être difficilement acceptée par les citoyens américains, l’idée de proposer d’aller sur la Lune a été d’une excellente politique.
Les années 1960 : développement et déploiement tous azimuts
En , la crise des missiles de Cuba théorise définitivement l’emploi du missile balistique sous sa forme actuelle. Portée très grande, emploi d’ogives nucléaires, délai de tir très court et protection extrême dans des bunkers ou, plus sûrement encore, à bord de sous-marins.
Les Américains avaient placé en Turquie et en Italie, depuis 1959, une génération intermédiaire de missiles balistiques (les Jupiter) qui n’avaient encore que quelques milliers de kilomètres de portée et donc ne pouvaient être tirés trop loin de Moscou, d’où leur positionnement. L’Union soviétique souhaita manifester sa capacité de rééquilibrage stratégique en plaçant ses missiles balistiques (R-12), qui, pour les mêmes raisons de développement technique, avaient les mêmes portées, dans l’île de Cuba où ils étaient alors à portée de Washington. Dans les deux cas les deux pays détruisaient leur capitales en un quart d’heure, le temps de parcours des armes des missiles balistiques de portée intermédiaire.
La crise s’est soldée par le retrait de ces missiles balistiques : ceux des Russes ne sont jamais arrivés à Cuba et ceux des Américains ont été retirés de Turquie et d'Italie parce qu’ils étaient devenus inutiles. Les deux grands mettaient alors en service leur dernière génération de missiles balistiques capables d'assurer la destruction des capitales et autres cibles majeures en passant au-dessus du pôle Nord en trente minutes. Le missile balistique de dernière génération — et rien de tel avant lui — ne donnait plus le temps de déclarer la guerre. Probablement ces deux présidents ont-ils été les premiers à en prendre pleinement conscience. Ils ont alors mis en place un moyen spécifique de s’entretenir directement et rapidement en cas de crise ou d'urgence : le téléphone rouge.
La lettre envoyée au premier secrétaire du PCUS Khrouchtchev par Madame Kennedy peut probablement conclure à ce jour (2017) l’histoire des missiles balistiques stratégiques aboutis, ces armes effroyables « dans la main de grands hommes » selon elle22 : « Cher Président, (…) je sais combien mon époux tenait à la paix, et combien la relation que vous aviez était centrale dans ce souci qui occupait son esprit. Il avait l’habitude de vous citer dans certains de ses discours : « Dans la prochaine guerre, les survivants envieront les morts ». (…) Le danger qui hantait mon mari était que la guerre puisse être déclarée, non par des grands hommes mais par des petits. Les grands hommes savent qu’il est nécessaire de se contrôler et de se restreindre… ».
Dans les années 1960, la France et la Chine se lancent à leur tour dans le développement de missiles balistiques. La France disposait en 1958 d’un savoir-faire balistique et surtout nucléaire mais sans volonté de réaliser un missile balistique. Dès qu’elle s’est manifestée par décision du général De Gaulle devenu président de la République, la construction en a été actée dans la deuxième loi programme 1965-197023.
Garantir l’effet dissuasif, c’est empêcher l’adversaire de détruire le missile balistique en tirant le premier. L’histoire a montré trois dispositions possibles pour les missiles balistiques en attente de tir : sur des wagons ou des camions déplacés continûment. Il faut disposer de vastes espaces très peu habités ; dans des silos de plus en plus protégés au fur et à mesure que la précision des missiles balistique adverses croît ; dans des sous-marins dissimulés par les immensités océaniques.
La disposition dans des sous-marins lanceurs de missiles balistiques est aujourd’hui considérée comme la plus sûre25. Les trois seuls pays à détenir sous la mer leurs propres missiles de très longue portée sont les États-Unis, la Russie et la Francenote 2.
Les années 1970 et 1980 : vers la fin de la course au nombre et à la technologie
À partir du début des années 1970, les Américains et les Soviétiques s'entendent pour limiter puis réduire par étape le nombre de leurs armes stratégiques en fixant des plafonds qui concernent à la fois le nombre d'ogives nucléaires et le nombre vecteurs stratégiques, c'est-à-dire de missiles balistiques lancés du sol ou lancés depuis un sous-marin.
La signature du traité sur les forces nucléaires intermédiaires en 1987 complète ces dispositions. Il se traduit par le démantèlement complet de tous les missiles balistiques (et de croisière) d'une portée supérieure à 500 km.
Il en résulte un moindre engouement pour les missiles balistiques durant la fin du XXe siècle dans un contexte géopolitique marqué par la fin de la guerre froide et, pour un temps seulement, une baisse générale des tensions internationales.
Cependant les puissances régionales continuent de voir l'intérêt du missile balistique pour s'imposer vis-à-vis de leurs voisins et se lancent, notamment au Moyen-Orient et en Asie dans des programmes d'acquisition de missiles à courte ou moyenne portée. Ces programmes sont pour plusieurs pays directement couplés avec leurs efforts pour devenir une puissance nucléaire.
Prolifération des missiles balistiques au XXIe siècle
En 2010, le Conseil de l'Atlantique nord estime qu’en dehors de l’OTAN, de la Russie et de la Chine, 5 550 à 6 250 missiles balistiques sont en service dans le monde, dont 500 à 700 d’une portée de 2 000 à 3 000 km et une quarantaine pouvant atteindre de 3 000 à 5 500 km. L'inventaire des missiles balistiques dans le monde publié fin 2017 par l'Arms Control Association fait état de 32 pays en possédant. Neuf d'entre eux sont aussi des puissances nucléaires26.
Durant les années de la guerre froide, l'Union soviétique fournit à de nombreux pays « amis » des missiles à courte portée, Scud-B et SS-21, créant ainsi des conditions favorables à la prolifération des missiles balistiques au XXIe siècle. De nos jours, la moitié des États qui possèdent des missiles balistiques sont équipés de ces missiles ou de modèles qui en sont directement dérivés.
D’autres pays, tels la Chine, le Pakistan, l'Inde, Israël et l'Iran continuent aujourd'hui à développer des missiles balistiques à portée intermédiaire dont le rôle stratégique leur convient puisque les adversaires sont géographiquement proches. Le cas de la Corée du Nord est différent : l’objectif politique de menacer les États-Unis ne peut être atteint que par un missile balistique de très longue portée. En 2019, avec l'abandon du traité sur les forces nucléaires à portée intermédiaire, la situation concernant la Russie et les États-Unis est devenue confuse pour l'avenir.
Depuis la Seconde Guerre mondiale, des missiles balistiques sont utilisés pour la première fois en 1973 durant la guerre du Kippour. Depuis, ils ont été utilisés dans une quinzaine de conflits. Les pertes les plus importantes dues à des missiles sont celles résultant des attaques massives de Scud lancés par l'Irak contre l'Iran durant le conflit qui les oppose de 1980 à 1988 qui font des milliers de morts parmi la population civile27.
Les missiles balistiques des puissances nucléaires
Toutes les puissances nucléaires équipent leurs forces nucléaires stratégiques de missiles équipés d'ogives nucléaires. Le tableau montre la ou les catégories de missiles stratégiques que ces pays possèdent et le nom du modèle le plus performant en service à la fin des années 201029. Les armes stratégiques possédées par les États-Unis et la Russie sont plafonnées par le traité New Start de 2010, ce qui n'interdit pas leur modernisation. La Chine, qui n'est liée par aucun traité de cette nature, poursuit le développement de son arsenal. Elle procède notamment depuis 2014 aux essais du DF-41, un nouvel ICBM dont la mise en service est prévue en 2019 ou 2020. Sa portée estimée de 12 000 à 15 000 km en ferait le missile intercontinental de plus longue portée, capable d'atteindre les États-Unis en 30 minutes ; il peut être lancé depuis un silo ou depuis un système mobile et emporter soit une tête nucléaire unique de 1 Mt ou jusqu'à 10 ogives mirvées d'une puissance unitaire comprise entre 20 et 150 kt30.
La Corée du Nord procède à de nombreux essais de missiles de tous types, ICBM, IRBM et SLBM. De façon générale, il est impossible de connaître précisément le stade de développement atteint par ces missiles et si certains d'entre eux sont réellement opérationnels.
En 1988, le traité américano-soviétique sur les forces nucléaires à portée intermédiaire interdit la possession de missiles sol-sol nucléaires ou conventionnels de portées comprise entre 500 km et 5 500 km. Le développement de missiles balistiques tactiques est alors définitivement arrêté dans ces deux pays mais ils n’en avaient plus besoin. D’autres pays, tels la Chine, le Pakistan, l'Inde, Israël et l'Iran continuent aujourd'hui à développer des missiles balistiques à portée intermédiaire dont le rôle stratégique leur convient puisque les adversaires sont géographiquement proches. Le cas de la Corée du Nord est différent : l’objectif politique de menacer les États-Unis ne peut être atteint que par un missile balistique de très longue portée. En 2019, avec l'abandon du traité sur les forces nucléaires à portée intermédiaire, la situation concernant la Russie et les États-Unis est devenue confuse pour l'avenir.
Le développement de missiles par l'Iran
L'Iran mène depuis la guerre avec l'Irak dans les années 1980 de nombreux projets de développement de missiles, initialement avec l'aide de la Corée du Nord. Ses missiles sont placés sous le contrôle de la Force aérospatiale de l'armée des Gardiens de la révolution islamique. La communauté internationale s'inquiète du développement de missiles par l'Iran en raison principalement des craintes qu'il finisse par se doter de l'arme nucléaire. En 2019, l'Iran est le pays du Moyen-Orient qui possède le plus grand nombre de missiles balistiques31.
Les missiles balistiques des puissances non nucléaires
La possession de missiles balistiques augmente à la fois la capacité de frappe militaire d'un pays et sa capacité de dissuasion, même lorsqu'elle n'est pas associée à la possession d'armes nucléaires. Le missile a une probabilité d'atteinte de sa cible très supérieure à celle d'un avion de combat, car les technologies d'interception d'avions sont beaucoup plus avancées que celles de défense antimissile.
Durant la guerre du Golfe en 1991, l'aviation irakienne est clouée au sol en raison de la supériorité aérienne des Alliés, mais les Irakiens peuvent lancer avec un taux de succès important des missiles Scud sur des cibles civiles en Israël et sur un camp militaire américain en Arabie saoudite, malgré le déploiement de missiles Patriot de défense antimissile.
L'augmentation de la capacité de dissuasion résulte du fait que les missiles de génération ancienne, encore les plus répandus, relativement peu précis et donc peu adaptés à viser des cibles militaires précises, sont davantage utilisables contre des cibles civiles devenant ainsi une arme de terreur à l'instar de l'arme nucléaire. Les missiles modernes et précis ont en outre grâce à leur vitesse la capacité à frapper de manière préventive des cibles militaires, détruisant ainsi une partie du potentiel offensif d'un pays par surprise27.
Les missiles balistiques non dotés d’armes nucléaires servent :
- s’ils sont « rustiques », peu chers et donc nombreux, à prolonger l’artillerie et/ou obtenir un petit effet stratégique (menace sur les villes ou les emplacements des troupes au sol). C'est le cas des Scud et de tous leurs successeurs ;
- s’ils sont dotés d’une capacité terminale de précision (ogive pilotée disposant de gouvernes), à obtenir un effet militaire dans des cas très spécifiques, par exemple en appui de forces spéciales (temps de réaction plus courts à très grande distance que celui des avions) ou pour des destructions qu’ils seraient les seuls à pouvoir provoquer compte tenu de la protection de la cible (porte-avions protégé par une force navale).
Caractéristiques techniques
Concept
Le concept du missile balistique est simple : c’est celui du lancer du javelot. Plus on lance vite, plus le javelot va loin. Pour lancer le plus vite possible l’athlète court puis transmet toute sa vitesse à son arme, encore accrue par un violent mouvement du bras. Les armes de guerre — les boulets puis les obus — sont bien plus lourdes que le javelot ; on veut aussi les lancer plus loin, d'où le trébuchet de l'artillerie médiévale et la baliste puis, en utilisant la poudre, la bombarde, le mortier, l’obusier, etc., qui donnent à l’arme lancée de plus grandes vitesses.
L’obus est petit. La résistance de l’air n’affecte guère sa trajectoire quasi déterminée par la vitesse acquise au lancement, d’une part, et l’influence de la gravité terrestre (son poids) d’autre part. La mathématiquenote 3 de la trajectoire parcourue a retenu le nom de « baliste » pour la caractériser. Cette trajectoire est dite « balistique »32. C’est une ellipse33, assimilable sur de petites distances à une parabole.
Les progrès de l’artillerie ne donnent toutefois aux obus les plus récents que des portées ne dépassant guère quelques dizaines de kilomètres, d'où leur trajectoire dite parabolique, comme pour le camion équipé d’un système d’artillerie français. Pour aller plus loin, la fusée doit prendre le relais.
Les vitesses fournies à leurs armes par les fusées s’expriment en plusieurs kilomètres par secondenote 4. Les trajectoires deviennent elliptiques et le centre de la Terre est l’un des foyers de l’ellipse. Les portées sont de plusieurs milliers de kilomètres, jusqu’à 10 000 km et plus. On pourrait même aller deux fois plus loin, mais lancé à 20 000 km l’obus raterait la Terre (20 000 km, c’est sa demi-circonférence) et se satelliserait (voir ci-dessous).
Quand la fusée satellise, et donc sans arme nucléairenote 5, on l’appelle « Lanceur » pour lanceur de satellites, comme Ariane par exemple. En revanche si l’objectif de la fusée est bien de faire retomber sur la terre une arme nucléaire, on l’appelle « missile balistique »34.
Seules les trajectoires des missiles balistiques sont traitées dans cet article.
Le missile balistique
Acquisition de la vitesse
Avant la fusée, seuls les obusiers fournissent les vitesses les plus grandes pour aller loin. La « Grosse Bertha » ou Pariser Kanonen pour les Allemands lançait à 120 km en 1918. Les fusées vont donner accès à des vitesses supérieures par la mise à feu d'un mélange de comburant et de combustible, dits pour chacun ergol ou propergol (ergol de propulsion).
Coupe de la partie propulsive d’un réservoir de propergol solide (schéma approximatif).
Dans un engin (un canon, une fusée), si l’on projette d’un côté une masse (l’obus pour le canon, les gaz de combustion pour la fusée) avec une vitesse (celle des gaz au sortir de la tuyère est énormément plus grande que celle de l’obus), alors l’engin est mis en mouvement de l’autre côté. Le canon recule mais il est fixé au sol ; la fusée avance et rien ne l'empêche d'avancer encore. La fusée va de plus en plus vite parce qu'on éjecte longtemps et toujours très vite de très grandes quantités de gaz :
- pour les propergols liquides, au moyen de pompes qui puisent dans de très grands réservoirs et font se mélanger devant la tuyère le comburant et le combustible ;
- pour les propergols solides, par l’emploi de très gros blocs de poudre constitués d'un mélange stable de comburant et de combustible.
Les premiers propergols liquides, ceux qu'il est le plus facile de se procurer, sont souvent très agressifs pour les structures qui les contiennent. Aussi le remplissage doit-il se faire juste avant le tir, d’où une médiocre capacité militaire.
Propulsion d'un missile balistique à un seul étage.
La génération suivante pallie cet inconvénient majeur. Les ergols sont alors dits « stockables » car ils peuvent rester un temps significatif dans les réservoirs. Ils n’en présentent pas moins un réel danger, surtout quand ils sont embarqués dans des sous-marins. Ainsi le sous-marin soviétique K-219 a sombré au large des Bermudes à la suite d’un incendie causé par une fuite d’ergols liquides.
Les missiles balistiques sont aujourd'hui propulsés par des ergols solides35. Le bloc de propergol est mis à feu par un allumeur. La surface d’allumage est conçue pour provoquer un dégagement de gaz relativement constant et donc une poussée uniforme. Le propergol qui n’a pas encore brûlé sert de protection thermique au réservoir.
Constitution de l’étage
S'il peut paraître plus simple de n'avoir qu'un seul étage de propulsion, cette configuration n’est pas réalisable en l’état actuel et prévisible de la technologie (voir ci-dessous).
Coupe d’un étage de missile balistique (figure approximative).
Un missile balistique est composé de plusieurs étages même si chaque étage doit disposer d’un allumeur, d’une tuyère et d’autres équipements connexes et que cela augmente le poids au décollage (équation de Tsiolkovski). Chaque étage est essentiellement constitué par le réservoir de propergol conçu en fibre de verre, de kevlar ou de carbone pour alléger au maximum la masse du missile balistique36, et d'éléments structuraux qui se placent de chaque côté du réservoir de propergol.
On y ajoute ce qui est nécessaire à l'étage et qui ne servira donc plus quand il sera vide : des équipements électroniques et des piles de puissance. Celles-ci alimentent des vérins électriques fixés à la tuyère ou une petite station d'huile s'ils fonctionnent à l'huile. Leurs mouvements dévient le jet de gaz et permettent le pilotage du missile balistique.
La réalisation de butées flexibles qui assurent l’étanchéité, la tenue à la chaleur de la flamme et la reprise des efforts mécaniques créés par la tuyère est le point délicat des propulseurs à poudre36. Dans les missiles balistiques de technologie moins avancée on utilise pour dévier le jet des injections de gaz dans la tuyère fixe percée, des trous judicieusement disposés. Ou bien on fait tourner la tuyère, un joint rotatif étant plus accessible qu'un joint souple. Avec ce dernier, capable de résister à des températures de quelques milliers de degrés Celsius tout en conservant des caractéristiques mécaniques convenables et la mobilité nécessaire, la tuyère devient orientable dans tous les sens37.
Constitution du missile
Accéder à de très grandes vitesses requiert de concentrer la propulsion sur la masse utile, donc l'arme. Il faut alléger continûment le missile balistique de toute masse devenue inutile, notamment celle des réservoirs quand ils sont vides.
On ne peut alléger un missile balistique à un seul étage, dont la structure en fin de combustion sera trop lourde. Un tel engin n'atteindra jamais une très grande vitesse. Le calcul de l'accroissement de vitesse fourni par la force de propulsion38 montre que l'on ne peut accéder à des vitesses élevées qu'en construisant une fusée à plusieurs étages. Elle se déleste de masses à vide des étages qui ont consommé leurs ergols et qu'il est inutile de continuer à accélérer. Seule la partie restante est accélérée, ce qui permet d'arriver aux vitesses requises.
La masse du missile décroit donc au fur et à mesure que le propergol est consommé et l'étage séparé. Dans un missile à plusieurs étages, chaque étage fonctionne jusqu'à ce qu'il ne contienne plus de propergol. En fin de parcours propulsé, il n'y a plus d'étages et donc plus de missile balistique.
Comportement du missile pendant son vol
Fonctionnement successif des trois étages d’un missile balistique à propergol solide après l’allumage du premier étage, étape non représentée) (schéma approximatif).
C'est ce que montre le schéma ci-contre qui présente la « vie » du missile balistique tout au long de son vol, qui dure environ trois minutes pour les très longue portée, une minute et demie à deux minutes pour les portées intermédiaires et autour d'une minute pour les courtes portées. À la fin de ces quelques minutes il n'y a plus qu'une arme (ou des armes) dans l'espace.
On distingue ainsi, après la mise à feu du premier étage :
- la fin de la combustion du premier étage ;
- l'allumage du second étage et la séparation du premier étage, vide ;
- le largage de la coiffe : à mi-parcours du second étage l’atmosphère devient suffisamment raréfiée pour que les frottements de l’air n’apportent plus de perturbations significatives sur la partie supérieure du missile balistique. On se débarrasse donc de la coiffe qui n'a plus de rôle de protection ;
- la fin de combustion du second étage ;
- l'allumage du troisième étage et la séparation du second, vide ;
- la presque fin de combustion du troisième étage ;
- la séparation de l’arme décidée par le programme de vol quand elle atteint la vitesse ad hoc de façon tangentielle à l’ellipse, ad hoc elle aussi qui interceptera la Terre à l'endroit exact où se situe la cible. Le troisième étage finit sa combustion peu après.
Si les missiles balistiques de courte portée peuvent être constitués d’un seul étage, ceux de portée intermédiaire en ont deux. Les longues portée en demandent trois ou quatre, de taille décroissante. Tous les derniers étages (ou le premier s’il est seul) se terminent par une « case à équipements », contenant les équipements qui servent au fonctionnement du missile balistique tout au long du vol dont ceux dédiés à l'exécution du programme de vol ou le viseur d'étoiles qui permet un recalage au dernier moment : pilotage, guidage, alimentation électrique, gestion de la charge utile, etc., le tout géré par un ordinateur embarqué.
À priori, rien n'oblige les étages à être superposés. Toutefois, les missiles balistiques sont quasiment tous à étages superposés. La forme allongée de cette configuration est de beaucoup plus compatible avec leur installation dans des silos blindés, sur des trains ou des camions, ou à bord de sous-marins. Le missile R-7 Semiorka (URSS, 1957), qui est l'ancêtre des fusées Soyouz actuelles, a été une exception à ce principe.
La trajectoire propulsée (parcours du missile)
À partir de son site de lancement (ici appelé A) le missile balistique doit placer son arme sur un point dit d'injection (B) où la valeur et la direction de la vitesse la conduira mathématiquement (trajectoire elliptique et mécanique de Newton, voir ci-dessous) sur la cible choisie (D) après sa rentrée dans l'atmosphère (C).
Vol du missile balistique.
Pour aller de A à B plusieurs trajectoires sont possibles. Pendant la traversée des couches basses de l'atmosphère le missile balistique subit l'effet du vent, voire des rafales. La trajectoire qu'il va suivre est définie par le besoin d'une incidence aérodynamique faible (l'axe de la poussée et l'axe du missile sont très proches) pour ne pas en venir à des mouvements de tuyère excessifs pour corriger la trajectoire. Ce qui ne fait pas aller de façon optimale vers B.
Mais à 50 km d'altitude environ les forces aérodynamiques deviennent négligeables. La trajectoire peut alors s'incurver et s'optimiser sous la direction du programme de vol. Cette optimisation n'a qu'un seul objectif : atteindre la vitesse requise en consommant le moins d'ergols possible39.
L’arme est lancée au point B après environ 3 minutes40 d'accélération à une altitude d’environ 500 km (pour une portée sur Terre de l'ordre de 10 000 km).
La trajectoire balistique dans l’espace (parcours de l'arme)
Le parcours balistique de cette arme lancée à 500 km de la Terre c'est, dans l’espace, une ellipse dont la Terre est l’un des foyers.
Une flèche ne va pas très loin. La Terre peut être assimilée comme plate sur tout son parcours. La force de gravité (l'attraction de la Terre) agit sur elle en restant quasiment parallèle à elle-même le long de son parcours. Sa trajectoire est alors une parabole (dans un champ d'attraction parallèle). Le meilleur angle de tir pour aller le plus loin possible est alors de 45° : cela ressort de l'équation de la parabole.
Une ogive avec trajectoire balistique va beaucoup plus loin. La rotondité de la Terre ne peut plus être négligée. La force de gravité reste pointée sur le centre de la Terre. Sa trajectoire est une ellipse (attraction centrée). Le meilleur angle de tir pour aller loin n'est plus de 45° mais autour de 35° : cela ressort de l'équation de l'ellipse.
Parabole et ellipses ont des similitudes. Beaucoup de ce qui vaut pour la flèche vaut pour l'ogive. Plus l'arc est puissant (ou le missile balistique), plus la flèche (ou l'ogive) part vite et plus elle va loin. Ou : il y a toujours deux façons d'atteindre la cible. Par un tir direct ou par un tir vers le ciel qui revient sur la cible (trajectoires tendue et plongeante). Avec la flèche (ou l'ogive) on couvre toute la distance entre soi (sauf ses pieds !, portée minimum) et une portée maximum. La flèche tombe partout avec la même vitesse, celle qu'elle avait en quittant l’arc. Idem pour l’ogive…
Trajectoire elliptique
C’est l’une des trajectoires de tout objet dans l’espace (l’arme comme la Lune, la Terre, etc.)41 quand l’objet est doté d’une vitesse et qu’il est soumis à une force de gravitation (celle du Soleil pour la Terre, celle de la Terre pour la Lune et pour l’arme).
S’agissant de la Terre, la première découverte de sa trajectoire elliptique42 autour du soleil est due à Johannes Kepler. Il l’a définie par trois lois41(les lois de Kepler) après l’étude qu’il avait faite des observations astronomiques de Tycho Brahe. C’est à Isaac Newton que l’on doit la première compréhension mathématique de la trajectoire de la Terre dans l’espace avec l’équation de la « conique » dont fait partie l’ellipse. C’est enfin à Constantin Tsiolkowski que l’on doit une observation majeure : le choix de la conique ne dépend que d’un seul paramètre, la vitesse au lancement. À plus de 11 km/s c’est une hyperbole et l’objet quitte la Terre ; entre 8 et 11 c’est une ellipse et l’objet se satellise ; à moins de 8 km/s c’est toujours une ellipse mais l’objet revient sur terre34.
Vitesses et trajectoires.
D’où il ressort, pour le missile balistiquenote 6 :
- lorsque l’angle de tir confère la portée maximum — l’équivalent de 45° pour le javelot, une valeur inférieure pour l'ellipse — plus la vitesse croît, plus l’ellipse augmente de taille, et plus le point où l’ellipse rencontre la Terre s’éloigne du point de lancement (ci-contre, figure 1) ;
- la vitesse donnée à l'arme connait une limite (figure 2). Elle doit être inférieurs à 8 km/s sous peine de la satelliser. Si la satellisation d'une arme nucléaire est interdite par un traité de Nations unies43, ce traité [3] [archive] dit traité de l'espace n’interdit pas à l’arme un parcours bref dans l’espace ;
Trajectoires et limites de portée.
- il s’en déduit une portée maximum du missile balistique (ci-contre, figure 2). En effet, trop près de la vitesse de satellisation, l’arme rentre dans l’atmosphère presque parallèlement à la Terre (figure 3). Le parcours atmosphérique, très long, conduit à des échauffements excessifs44 qui ne seraient combattus que par de protections très lourdes. Conséquence d’armes très lourdes : le missile balistique peinerait à les lancer aussi loin, sauf à accroître considérablement sa puissance et donc sa taille (un problème pour les sous-marins) et donc son coût. Au bilan les pays dotés de missiles balistiques de dernière génération, ceux qui donnent à leurs armes une vitesse de l’ordre de 7 km/s, atteignent des portées de 10 000 km et un peu plus, largement suffisantes parce qu’elles correspondent à leur besoin stratégique compte tenu de leur géographie ;
- il existe toujours deux angles de tir (figure 1) qui, pour une même vitesse, permettent d’atteindre le même point de la Terre (il y a deux foyers et donc deux positions du centre de la Terre). La trajectoire la plus courte est dite « tendue » et n’est jamais utilisée dès que les vitesses (et donc les portées) s’accroissent. En effet l’axe de rentrée dans l’atmosphère conduit à une trajectoire plus longue dans l’atmosphère, d’où un très grand échauffement, d’où une surcharge de protection, et etc. comme on vient de le voir ;
Caractéristiques de la portée.
- il n’existe pas d'angle de tir qui permette, dès que la vitesse est importante, un tir extrêmement proche. Les missiles balistiques ont une portée minimum45 imposée par leur type trajectoire. Environ 500 km pour des vitesses de l’ordre de 4 km/s et 1 000 km pour 7 km/s (figure 2) ;
- en revanche tous les angles de tir existent qui, pour une même vitesse, permettent de délivrer l'arme entre sa portée minimum et sa portée maximum45. Il se déduit que les missiles balistiques aux portées les plus longues (vitesse au lancement de 7 km/s) peuvent délivrer leur arme de 1 000 à 10 000 km avec la même vitesse à l’arrivée dans l’atmosphère, soit 7 km/s ou 25 000 km/h ou encore Mach 20 (chiffres approximatifs, figure 1). Même après le freinage dû au parcours atmosphérique (10 secondes environ, voir plus bas) la vitesse de l'arme alors qu'elle va exploser interdit à tout missile de défense anti-aérienne quel qu’il soit de l’intercepter et de la détruirenote 7.
La classification toujours adoptée aujourd’hui selon les portées maximum (voir plus haut : Typologie) peut induire en erreur. Les missiles de génération intermédiaire ne sont que des avatars, appelés puisqu’on les met en service, de courte, de moyenne portée, ou de portée intermédiaire. On va décrire ci-dessous la trajectoire d’un missile balistique abouti (7 km/s) avec, plus bas, le cas particulier des vitesses plus faibles.
Mouvement dans l’espace
Une conséquence essentielle du trajet dans l’espace relève du principe d’inertie. Un javelot lancé dans l’espace pointera toujours dans la même direction du ciel, quelle que soit la trajectoire de son centre de gravité (figure 1, expérience de pensée d'un javelot lancé dans l'espace). Il conserve une direction fixe dans le référentiel galiléen quel que soit le mouvement de son centre de gravité. L’arme nucléaire aboutie est constituée de l’arme proprement dite et de ses équipements couverts par un bouclier thermique dont on attend le meilleur profil pour qu'il soit le moins freiné possible à la rentrée pour garder une très grande vitesse avant l'explosion. Il est en forme de cône, revêtu de matériaux ablatifs. Ce cône garde donc une direction fixe.
Pour optimiser sa rentrée dans l’atmosphère il faut le pré-pointer46 (figure 2). Sans cette action il pourrait voir sa trajectoire de rentrée très perturbée, ou même se détruire. Sa séparation implique un mouvement ad hoc du troisième étage avant le lancement. Un mouvement complexe dont la connaissance ne s'acquiert que progressivement. Tous les missiles balistiques aboutis, dits intercontinentaux ou de très longue portée, sont munis d'un dernier étage qui place l'arme (ou les armes) sur une (ou des) ellipse(s) successive(s), chacune associée à un objectif, avec une position dans l'espace convenable47.
Au bilan des deux premières phases de vol, la trajectoire propulsée et la trajectoire balistique le parcours de l’arme aura duré approximativement40 3 minutes, liée au missile balistique, puis 30 minutes seule dans l’espace. Son altitude à l’apogée de l’ellipse sera de 2 à 3 000 km et sa vitesse à la rentrée dans l’atmosphère de 30 000 km/h.
Cas particulier des armes lancées à vitesses faibles
Trajectoires première génération.
Ces armes sont celles des missiles balistiques des premières générations. La caractéristique principale de la toute première est de fournir une vitesse très faible (autour de 2 km/s) à une arme qui fait corps avec eux car on n’a pas encore appris à les séparer : le V2 et le Scud en sont de bons exemples.
Dans le cas du V2 l’altitude atteinte aux premiers lancements est proche de la limite généralement adoptée pour l’atmosphère, soit environ 120 km48. À cette altitude les molécules d’air sont très rares. Leur faible effet est pourtant suffisant pour agir sur les aileronsnote 8, initialement placés au bas du V2 pour le stabiliser dans les premières secondes après mise à feu. L’axe du missile balistique vide et qui ne propulse plus est rapidement affecté par l’écoulement de l’air sur les ailerons, ce qui le « rapproche » de la trajectoire dont l’apogée est d’ailleurs proche de l’altitude de lancement (figure 1).
Très vite les V2 ont gagné en portée et donc en vitesse.
Le parcours balistique devient plus important et l’axe du V2 reste fixe par rapport au ciel. Mal orienté à l’arrivée dans l’atmosphère, le missile balistique peut se casser en morceaux (figure 2)49. Des études en soufflerie permettent de corriger le dessin des structures et de les renforcer.
Trajectoires génération suivante.
Aussi la première modification apportée par la génération suivante est-elle la séparation de l'arme dans des conditions techniquement simples et imparfaites, mais suffisantes pour assurer la rentrée de l'arme malgré la destruction possible du missile balistique à un seul étage (figure 1).
La génération suivante comporte deux étages et une arme séparée lancée à une vitesse intermédiaire entre 2 km/s (V2) et 7 km/s (missile balistique abouti), soit environ 4 à 5 km/s (portée de 4 000 km environ).
L’arme fait encore corps avec la coiffe qui est son bouclier thermique. L’axe de cette dernière restant fixe dans l’espace, sa bonne rentrée dans l’atmosphère doit être facilitée.
Aussi on la munit d'ailerons bien visibles sur la photographie du missile balistique indien Agni II ci-contre. Le mouvement de basculement permis par ces ailerons fera prendre rapidement une direction telle que la pointe du bouclier thermique sera rapidement la plus efficace possible (figure 2)note 9.
La trajectoire de rentrée dans l’atmosphère (fin du parcours de l'arme)
La rentrée dans l’atmosphère provoque un freinage très important qui :
- pour un véhicule habité va diminuer sa vitesse et permettre l’ouverture des parachutes, ou l'atterrissage de la navette ;
- pour une arme nucléaire doit être combattu pour obtenir la vitesse la plus grande possible avant l’explosion.
La rentrée dans l’atmosphère peut aussi, comme il en est pour les avions avec leur portance, rendre possible une correction de trajectoire.
Rentrée d’une arme nucléaire
Rentrée de huit armes atteignant des objectifs tous placés le long d'un même axe.
La précision obtenue au moment de la séparation des armes des missiles balistiques de dernière génération est au regard de leur puissance destructrice largement suffisante compte tenu des faibles erreurs propres au mode de largage (centrale à inertie du missile très élaborée et recalage optique avec les étoiles). Aussi peut-on laisser l'arme suivre librement sa trajectoire et, à la rentrée dans l'atmosphère, parcourir une ligne qui sera quasi droite à la façon d’une météorite. Les photographies de ces rentrées sont celle d’étoiles filantes arrivant au sol (ci-contre).
Ogives coniques
W78 et leur véhicule de rentrée MK12-A LGM-30G d'un Minuteman III.
Pour être le moins freinée possible, l'arme est enfermée dans une protection de forme conique très allongée. L’échauffement est extrême car l’onde de choc colle au sommet du véhicule de rentrée50. Le corps du cône est revêtu d’un matériau de protection thermique qui se transforme en se détruisant tout en absorbant une très grande quantité de chaleur50. Il diminue donc d’épaisseur pendant la rentrée, laquelle est calculée pour qu’il en reste quelques millimètres avant l’explosion, l’objectif étant de ne pas en mettre trop pour ne pas l’alourdir inutilement. La chaleur sera très forte à l’intérieur et les équipements sont prévus pour y résister.
Aucun document disponible ne donne la vitesse de ce type d’arme à l’explosion. En revanche, on lit que des missiles balistiques intermédiaires (vitesses de 4 à 5 km/s) sont dotés d’armes de vitesse finale de l’ordre de Mach 4 à Mach 646. Les armes les plus avancées arrivent certainement beaucoup plus vite.
Rentrée d’une capsule habitée
Pour mémoire, les rentrées d'une arme nucléaire et d'une capsule habitée diffèrent totalement51.
La difficulté principale posée par la rentrée atmosphérique des engins habités est l’échauffement interne qu’il faut limiter drastiquement pour qu’il puisse être supporté par l’équipage. Pour cela, on détache l’onde de choc de la structure par une forme en bouclier arrondi.
Rentrée d'un véhicule Apollo.
Les matériaux sont choisis pour leur fort pouvoir d’émissivité50 qui les rend capables de renvoyer la chaleur à l’extérieur par rayonnement. Seule une petite partie de la chaleur parvient alors à pénétrer dans les structures suivantes tandis que la trajectoire de rentrée (ci-contre) est choisie pour limiter l’intensité du freinage, ce qui diminue aussi la décélération44. Le contrôle de la trajectoire reste très délicat. L'angle de rentrée est déterminant pour la suite de la rentrée. S'il est trop faible le véhicule n'est pas capté par l'atmosphère, rebondit et va se perdre dans l'espace. S'il est trop grand, il est soumis à des décélérations fortes, insupportables par l'équipage52.
Utilisation de l’atmosphère pendant la rentrée
Le cône de rentrée est muni de dispositifs (des ailerons par exemple) contrôlés par un moyen interne de recalage de navigation (un radar, toujours à titre d’exemple) qui guide l’arme sur l’objectif. On parle d’ogive manœuvrante. Elle permet une amélioration significative de la précision.
Accroître la capacité de tir précis est nécessaire :
- tant que l’on n'a pas su faire une centrale de guidage du missile balistique convenablement précise alors que la charge nucléaire n’est pas particulièrement puissante. C’était le cas du Pershing II ;
- si l’on souhaite une précision très grande avec un explosif classique pour atteindre une cible fixe ou mobile, comme un porte-avions dont la destruction pourrait être assurée par une ogive à précision décamétrique et dont la vitesse interdirait toute interception défensive.
Le lancement depuis un sous-marin en plongée
Construire un missile balistique est complexe. Le lancer sous l’eau ajoute une autre complexité53.
À l’évidence, le missile balistique ne s’allume pas au départ du tube dans lequel il a été placé : il détruirait le sous-marin. Il en est donc éjecté par une forte pression de gaz à la façon d’une cartouche de fusil de chasse qui propulse ses plombs (le missile balistique) hors du canon (le tube). La partie propulsive de la « cartouche » est appelée « générateur de gaz ».
L’immersion du sous-marin à laquelle il va lancer en allumant le générateur de gaz est définie par deux contraintes :
a/ tiré verticalement, le missile balistique subit de plein fouet l’écoulement transversal de l’eau le long du sous-marin (schéma ci-contre). Pour que l'écoulement soit le plus faible possible le sous-marin doit avoir une vitesse presque nulle. Or un sous-marin à vitesse très faible se pilote difficilement. D’autant plus difficilement qu’il est proche de la surface où les effets de la houle sont perturbateurs et importants. Le sous-marin a donc intérêt à naviguer à une immersion la plus éloignée possible de la surface de la mer.
b/ mais plus il est tiré loin de la surface, plus le missile balistique dont la vitesse verticale est faible même avec un générateur de gaz très puissant est perturbé dans son parcours sous marin. L’écoulement de l’eau, même très faible, commence à le faire pencher. Sous l’effet de la houle il perd son équilibre et va sortir de l’eau avec une forte inclinaison. Corriger cette inclinaison doit se faire dès que possible. Il faudra avoir allumé le premier étage pour provoquer le redressement avec un très grand débattement de la tuyère. La consommation de propergol pour redresser le missile balistique ne pourra pas servir pour porter plus loin. On souhaite donc que le redressement ne soit pas trop important. Il faut allumer le premier étage le plus tôt possible.
On peut procéder de la façon suivante.
Le tube est obturé par une membrane en caoutchouc, prédécoupée pour être convenablement déchirée par le missile balistique quand il sortira du tube.
La porte étanche vient fermer par-dessus. Elle est résistante à la pression de la mer (schéma ci-contre, a).
Tube lance missile balistique.
Avant le lancement : on met en pression en même temps :
- avec un gaz neutre la partie du tube située sous la membrane (et donc le missile balistique) ;
- avec l’eau de la mer, la partie supérieure de la membrane.
Ces deux pressions (schéma b) sont calculées pour être égales et correspondent à la pression de la mer à l’immersion où se situe le sous-marin. La membrane est donc équilibrée (pression de la mer au-dessus, pression de gaz égale en dessous). Elle interdit à l’eau de mer d’envahir le missile.
Au moment du lancement, sous la pression des gaz du générateur de gaz, le missile balistique monte et déchire la membrane. Il quitte le tube et va vers la surface.
La mise à feu du premier étage se fait sous la mer après avoir vérifié que la tuyère débat correctement et, surtout, que le missile balistique s’est suffisamment éloigné du sous-marin, ce que calcule sa centrale à inertie. Ainsi peut-on corriger la verticalité du missile balistique vers la fin du parcours sous-marinnote 10
Liste des principaux missiles balistiques
Les tables suivantes indiquent les principaux types de missiles balistiques qui sont ou ont été en service dans le monde. Les différents modèles pour un même type d'engin ne sont pas indiqués. Les caractéristiques indiquées s'appliquent au premier modèle mis en service.
Pour chaque missile, les données suivantes sont incluses :
- Pays : le pays où l'engin a été développé.
- Dépl. : l'année de mise en service (déploiement) du premier modèle pour ce type d'engin.
- Ogives : le nombre d'ogives séparées transportées par le missile.
- Charge : la puissance explosive d'une ogive transportée. Pour les armes nucléaires, elle est mesurée en milliers de tonnes d'équivalent TNT (kt) ou en million de tonnes (Mt).
- Masse : la masse du missile au lancement, y compris son carburant.
- Propulsion : le nombre d'étages de propulsion et leur type. Pour chaque étage, on indique en fonction du combustible soit kér. (kérosène et oxygène liquide), soit hyp. (ergols hypergoliques), soit sol. (ergols solides). Certains missiles disposent d'un moteur supplémentaire pour l'insertion des ogives dans l'atmosphère qui n'est pas mentionné dans la table.
- Portée : la distance maximale que le missile peut parcourir.
- Précision : le rayon d'un cercle centré sur la cible à l'intérieur duquel la moitié des missiles de ce type atterriront.
- Tir : le type de pas de tir utilisé; mobile signifie sur camion ou sur rail. Pour les missiles navals, si le missile est tiré en surface ou depuis un sous-marin submergé.
En raison de la nature sensible des informations sur la plupart de ces engins, les valeurs ci-dessous sont sujettes à des imprécisions importantes.
Ces missiles sol-sol ont une portée supérieure à 5 500 km. Ils sont usuellement qualifiés de missiles stratégiques. Ils répondent au besoin des puissances mondiales durant la guerre froide (États-Unis, Union soviétique et, dans une moindre mesure, Chine), de pouvoir délivrer une frappe nucléaire dans le monde entier. Les puissances régionales peuvent se contenter de missiles de moindre portée, capables d'atteindre les autres pays de leur région ; ces missiles (MRBM ou IRBM) ont alors la même valeur stratégique de dissuasion que les ICBM. C'est le cas d'Israël qui développe depuis 1986 le missile IRBM Jéricho II de 3 500 km de portée. La France, afin de ne pas mettre en péril un territoire exigu, fait très tôt le choix de ne pas développer d'ICBM et de faire reposer sa force de dissuasion nucléaire sur les SLBM lancés de sous-marins nucléaires et sur les avions.
|
| R-7 |
SS-6 Sapwood |
 URSS |
1957 |
1 |
2,9 Mt |
265 t |
kér. et kér. |
8 000 km |
3 700 m |
tour |
| SM-65 Atlas |
 USA |
1959 |
1 |
1,4 Mt |
121 t |
kér. |
11 000 km |
3 700 m |
tour et silo |
| R-16 |
SS-7 Saddler |
URSS |
1961 |
1 |
5 Mt |
140 t |
hyp. et hyp. |
11 000 km |
2 700 m |
tour et silo |
| SM-68 Titan |
USA |
1961 |
1 |
4 Mt |
100 t |
kér. et kér. |
10 000 km |
1 400 m |
silo |
| LGM-30 Minuteman |
1962 |
1 |
1,2 Mt |
29 t |
sol., sol. et sol. |
10 000 km |
2 400 m |
silo |
| LGM-25C Titan II |
1963 |
1 |
9 Mt |
154 t |
hyp. et hyp. |
16 000 km |
1 300 m |
silo |
| R-9 |
SS-8 Sasin |
URSS |
1964 |
1 |
2,3 Mt |
81 t |
kér. et kér. |
11 000 km |
2 000 m |
tour et silo |
| R-36 |
SS-9 Scarp |
1966 |
1 |
18–25 Mt |
210 t |
hyp. et hyp. |
15 500 km |
920 m |
silo |
| UR-100 |
SS-11 Sego |
1967 |
1 |
500 kt |
42 t |
hyp. et hyp. |
11 000 km |
1 400 m |
silo |
| RT-2 |
SS-13 Savage |
1968 |
1 |
1,5 Mt |
50 t |
sol., sol. et sol. |
9 500 km |
2 000 m |
silo |
| RT-20P |
SS-15 Scrooge |
1969 |
1 |
500 kt |
30 t |
sol. et hyp. |
11 000 km |
600 m |
mobile |
| R-36 |
SS-9 Scarp MRV |
1970 |
3 |
2 Mt |
180 t |
hyp. et hyp. |
12 000 km |
1 800 m |
silo |
| LGM-30F Minuteman III |
USA |
1971 |
3 |
170 kt |
35 t |
sol., sol. et sol. |
13 000 km |
280 m |
silo |
| RS-20 |
SS-18 Satan |
URSS |
1974 |
1 à 10 |
11 Mt (ogive unique) |
210 t |
hyp. et hyp. |
11 200 km |
400 m |
silo |
| UR-100MR |
SS-17 Spanker |
1975 |
1 |
3,5–6 Mt |
71 t |
hyp. et hyp. |
10 100 km |
420 m |
silo |
| UR-100N |
SS-19 Stiletto |
1975 |
6 |
650 kt |
105 t |
hyp., hyp. et hyp. |
9 700 km |
350 m |
silo |
| RT-21 |
SS-16 Sinner |
1976 |
1 |
1–1,5 Mt |
44 t |
sol., sol. et sol. |
10 500 km |
450 m |
mobile |
| DF-5 |
CSS-4 |
 Chine |
1981 |
1 |
2 Mt |
183 t |
hyp., hyp. et hyp. |
12 000 km |
500 m |
silo |
| RT-2PM |
SS-25 Sickle |
URSS |
1985 |
1 |
550 kt |
45 t |
sol., sol. et sol. |
10 500 km |
150 m |
mobile et silo |
| LGM-118A Peacekeeper |
USA |
1986 |
10 |
300 kt |
88 t |
sol., sol., sol. |
9 600 km |
100 m |
silo |
| RT-23 |
SS-24 Scalpel |
URSS |
1987 |
10 |
400 kt |
104 t |
sol., sol. et sol. |
10 000 km |
150 m |
mobile et silo |
| RT-2UTTH |
SS-27 Topol-M |
 Russie |
1997 |
1 |
550 kt |
47 t |
sol., sol. et sol. |
11 000 km |
350 m |
mobile et silo |
| DF-31 |
CSS-9 |
Chine |
2000 |
1 |
1 Mt |
42 t |
sol., sol. et sol. |
8 000 km |
300 m |
mobile |
Ce type de missile est sauf exception lancé depuis un sous-marin nucléaire lance-engins (SNLE). Les plus modernes ont une portée comparable à celle des ICBMs. Beaucoup ont une portée plus faible, du même ordre que les IRBM, tout en ayant une vocation stratégique car les sous-marins peuvent se rapprocher des côtes. À génération équivalente, leur précision est inférieure à celle des ICBMs en raison de leurs conditions de lancement. De ce fait, ils sont davantage considérés comme des armes anti-cité que des armes anti-forces, ce qui accentue leur vocation de vecteur entrant dans la stratégie de dissuasion.
Missiles à moyenne portée (MRBM), et à portée intermédiaire (IRBM)
Il n’aura fallu qu’une cinquantaine d’années pour qu’avec des portées environ 50 fois supérieures, la précision des tirs soit devenue au moins 50 fois meilleure, les écarts probables ne se chiffrant plus qu’en décamètres : ces écarts sont tout théoriques s’agissant de « coup au but ».
Les États-Unis ont démantelé tous les missiles entrant dans ces catégories ainsi que leurs missiles à courte portée après la conclusion du traité sur les forces nucléaires à portée intermédiaire interdisant la possession de missiles d'une portée comprises entre 500 et 5 500 kilomètres qu'ils ont signé le avec l'Union soviétique après la crise des euromissiles.
|
| S2 |
 France |
1971 |
1 |
130 kt |
40 t |
sol. et sol. |
3 500 km |
n.d. |
silo |
| Jericho I |
 Israël |
1971 |
n.d. |
n.d. |
6,5 t |
sol. et sol. |
500 km |
1 000 m |
tour |
| DF-3A |
CSS-2 |
Chine |
1973 |
1-3 |
3 Mt
(ogive unique) |
64 t |
hyp. |
2 800 km |
1 000 m |
silo |
| S3 |
France |
1980 |
|
1,2 Mt |
25 t |
sol. et sol. |
3 500 km |
n.d. |
silo |
| Pershing II |
USA |
1983 |
|
5-50 kt |
|
sol. |
150-1 800 |
20-45 |
mobile |
| Jericho II |
Israël |
1986 |
n.d. |
n.d. |
26 t |
sol. et sol. |
3 500 km |
n.d. |
tour |
Missiles à courte portée (SRBM)
Ces missiles à courte portée ont vocation à être utilisés dans le cadre d'opérations militaires, en appui des forces conventionnelles.
Notes
- En décembre 1966 le Président Johnson et le secrétaire d’État Mac Namara annoncent leur « choix stratégique » : « dissuader une attaque nucléaire » et, pour ce faire, « maintenir une capacité claire et convaincante d’absorber une première attaque » en vue de « pouvoir détruire l’attaquant », qui n’a donc aucun intérêt à attaquer (dans Le duel USA-URSS cité par ailleurs, page 27).
- Le Royaume Uni n’a jamais construit de missiles balistiques mer-sol propres. Ceux de ses sous-marins sont loués aux États-Unis. La Chine dispose de missiles balistiques lancés par sous-marin mais ils sont encore de portée intermédiaire en 2017.
- C’est à Isaac Newton que l’on doit la détermination des trajectoires. On rapporte (probablement à tort) que le savant se demandait pourquoi la pomme tombe alors que Lune ne tombe pas. La pomme est « lancée » sans vitesse (elle se détache de l’arbre). La Lune s’est (probablement) détachée de la terre dans un chaos cataclysmique qui lui a donné une vitesse. Aussi elle tombe (comme la pomme) mais elle avance grâce à sa vitesse ; elle tombe encore mais avance encore. Au bilan elle tourne. La pomme et la Lune suivent des trajectoires entièrement caractérisées par une vitesse initiale et la gravité. Newton les calcule (Mouvements à accélération centrale). Ce sont des coniques à savoir des ellipses (la Lune), des paraboles ou des hyperboles qui se réduisent à une droite quand la vitesse est nulle (la pomme).
- À titre de comparaison on pourra retenir que la balle d’une carabine de chasse sort de la bouche du canon à une vitesse proche de 1 km/s.
- La résolution de l'ONU no 1884 (XVIII) du 17 octobre 1963, adoptée à l’unanimité, engage les États à s’abstenir de mettre sur orbite autour de la Terre tout objet porteur d’armes nucléaires [1] [archive]. Il n'est pas interdit de faire parcourir dans l'espace un moment (et non continûment) des armes nucléaires, ce que fait tout missile balistique.
- Attention : tous les chiffres cités sont donnés à titre indicatif et doivent être compris comme des ordres de grandeur.
- Les missiles tactiques destinés à la destruction des avions (vitesse d’environ Mach 2) peuvent être améliorés pour détruire des cibles plus rapides (Mach 3 à 4) qui correspondent aux vitesses fournies par les missiles balistiques lents. Dans l’état actuel de la technologie, ils sont incapables de détruire une arme de vitesse bien plus grande lancée par un missile balistique abouti (voir plus bas : défense anti missiles balistiques).
- On ne sait pas encore faire tourner la tuyère. Les dispositifs mis en place dans cette tuyère pour dévier le jet de gaz et donc piloter la missile balistique sont de peu d’efficacité et insuffisants pour satisfaire les corrections sévères qui s’imposent alors que la vitesse est très faible au départ du sol. Aussi de grands ailerons utilisent leur déplacement dans l’air pour stabiliser à la verticale. Ces ailerons disparaissent avec les progrès techniques des générations successives de missiles balistique.
- On observe que la séparation des deux étages se fait par des boulons explosifs placés sur un treillis métallique bien visible entre les deux étages. La séparation par cordeau détonnant inséré dans une virole qui lie de très près les étages, disposition prise sur les générations suivantes, est beaucoup plus difficile à réaliser. Elle s’impose dans le cas du sous-marin où l’on cherche de placer le maximum de propergol dans les étages d’un missile de longueur contrainte par la dimension de la coque. Or le treillis implique un espace vide, donc une perte de portée à longueur égale.
- Pour aller encore plus loin, les missiles américains utilisent un propergol (la nitralane) dont la probabilité — extrêmement faible mais non nulle — qu’il explose l’a fait interdire en France. Aussi leurs missiles balistiques ne s’allument-ils pas sous l’eau car une explosion à ce moment-là détruirait le sous-marin. Conséquence: ils sortent de l’eau assez couchés et utilisent une importante quantité de propergol à la seule fin de se redresser [2] [archive], une quantité qui ne servira pas à augmenter la vitesse et donc la portée. Mais la nitralane étant particulièrement énergétique, ils peuvent se permettre d’en « perdre » un peu. Ce qui n’est pas le cas de la France dont le propergol est un peu moins énergétique. Voilà deux réponses différentes à un même problème (aller le plus vite possible) de la part des ingénieurs français et américains.
Sources
Références
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Bibliographie
Ouvrages
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- « L’arme nucléaire et ses vecteurs. Stratégies, armes et parades » [archive], sur Institut de Stratégie Comparée (ISC), .
Autres documents
Voir aussi
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Articles connexes
Liens externes
Missile M51
Déroulement du programme M5 puis M51
Le programme de développement du missile M51 s'inscrit dans l'évolution de la force de dissuasion française, initiée par le missile M1 entré en service en 1971. Le missile M51 est destiné à succéder au M45.
Choix techniques
De nombreux travaux exploratoires ont été menés depuis la mise au point du missile M4 (et sa variante le M45), prédécesseur du M5, portant sur les différentes évolutions prévues pour le nouveau vecteur : utilisation du carbone pour l'enveloppe de tous les étages qui avaient jusque là recours à l'acier, plus lourd, méthode de chargement du propergol, butée flexible de tuyère à armature composite. Le nouveau missile beaucoup plus lourd (la masse passe de 35 à 54 tonnes) et volumineux (le diamètre passe de 1,93 à 2,3 m.) peut être adapté à la coque des Triomphant en modifiant le système de suspension latérale. Mais cette modification modifie fortement le devis de masse du sous-marin et impose un investissement important. L'alternative est d'opter pour un nouveau propergol, le nitralane, beaucoup plus énergétique qui permet de conserver les mêmes dimensions et masse en améliorant fortement les performances. C'est le choix fait par les Américains lors du passage de leur missile Poseidon C3 au missile Trident 1 C4. L'utilisation du nitralane permet de conserver la masse embarquée sur le sous-marin et d'améliorer le M4 de manière incrémentale. Mais la mise au point par les Américains du lanceur utilisant le nitralane a été difficile, avec notamment une explosion des 50 tonnes du propergol du missile (l'équivalent de 90 tonnes de TNT) lors d'un tir. Pour trancher, un groupe de travail est créé, réunissant tous les acteurs concernés. Une méthode d'analyse de la valeur prenant en compte à la fois les conséquences sur les infrastructures opérationnelles et industrielles et les conséquences au niveau des capacités des missiles et de leur évolution conclue sans ambiguïté en faveur de l'accroissement de la masse et de la taille du missile et ne retient pas le recours au nitralane7.
Lancement des développements
Lancé en 1992, le projet M-5 intégrait un 3e étage manœuvrant permettant au missile une meilleure précision. Mais en février 1996, Jacques Chirac renonce au développement de cet étage pour des raisons budgétaires et le M-5 devient le M-51. Le programme de missile M-51 est alors lancé en le destinant à remplacer à l’horizon 2010 le M-45, version la plus performante du M-48. La précision du M-51 sera moindre que son équivalent américain, le Trident 29. Ce projet de développement d'une nouvelle génération de missiles balistiques a nécessité une phase de développement ayant mobilisé près d'un millier d'ingénieurs et de techniciens pendant 4 ans. Sa durée de développement a été réduite de manière à pouvoir équiper directement les sous-marins nucléaires lanceurs d'engins de SNLE de nouvelle génération (SNLE NG) de la force océanique stratégique française (FOST) à compter de 2010, cet aménagement du calendrier permettant une économie globale de plus de 800 millions d'euros sur le développement de l'ensemble des programmes SNLE-NG, M45 et M51[réf. nécessaire].
Le développement du système de mise en œuvre du M51 à la base opérationnelle de l’Île Longue a débuté en 1999. À Guenvénez sont concernés les bâtiments qui doivent accueillir la partie propulsion du futur missile, répondre aux contraintes pyrotechniques, satisfaire le besoin de protection contre la foudre et assurer la protection de l’environnement — le tout dans une chronologie serrée de réalisation. À l’Île Longue, il s'agit de l’érection du bâtiment de jonctionnement des nouveaux missiles et de la construction d’une voie ferrée hautement sécurisée pour le transport à l’horizontale du missile jusqu’aux abords du sous marin où le missile est verticalisé10.
Le projet a employé 6 000 ingénieurs, techniciens et compagnons de plus de 900 industriels français, dont 140 fournisseurs directs et 40 maîtres d’œuvre de sous-systèmes dont plus de 40 % sont des PME et environ 15 % sont des entreprises de taille intermédiaire. Les activités liées au M51 se situent sur les sites protégés du groupe autour de Bordeaux en Aquitaine, des Mureaux en région parisienne et sur le site de la Marine Nationale de l’Ile Longue où ArianeGroup assure une présence continue de 250 personnes11,12.
Campagne d'essais
Une première campagne de huit essais de lancement de maquettes « Jonas » (Virginie et Magali) instrumentées, à l'échelle 1 du M51 a commencé le 27 novembre 2003 et s'est achevée 17 octobre 2005 à Toulon[réf. nécessaire]. Tous les essais ont été un succès.
Un premier vol expérimental du missile stratégique M51 (sans arme) est effectué le 9 novembre 2006 malgré la présence d'opposants sur le site du Centre d’essais des Landes. Lancé vers 9 h 45 à Biscarrosse, il atteint environ un quart d'heure plus tard son point d’impact dans l'Atlantique nord, au large des côtes américaines, après une rentrée dans l’atmosphère à Mach 25. Avant même ce tir, le ministère des Affaires étrangères canadien émet une protestation auprès de la France et lui demande même de l'annuler en raison de risques pour le transport aérien (chute de débris). Le gouvernement canadien réitère ses demandes à l'occasion du deuxième tir, qui a lieu avec succès le à 10 h 14 avec amerrissage dans l'espace aérien américain, mais proche de celui du Canada13. Un troisième tir sous-marin a lieu avec succès le à 10 h 0514.
Version M51.1
Le quatrième tir est le premier effectué à partir d'un sous-marin en plongée depuis Le Terrible (S619), immergé en baie d'Audierne le 27 janvier 2010 à 9 h 2516. Le missile a parcouru environ 4 500 kilomètres en 20 minutes17.
Après les cinq premiers tirs tous effectués avec succès la mise en service du missile est prononcée le . Trois lots de 16 missiles M51 ont été commandés. Le premier lot de 16 missiles au standard M51.1 a été livré en 2010 et sa mise en service a eu lieu en même temps que celle du quatrième SNLE NG Le Terrible. La force de frappe du Terrible atteint 96 têtes nucléaires furtives et indépendantes TN75 de 110 kt chacune pour une puissance globale équivalente à 700 fois (7,3 fois chacune) la bombe utilisé à Hiroshima (15 kilotonnes). Le deuxième SNLE NG Le Vigilant a été mis à niveau à Brest entre 2010 et 2012 pour pouvoir lancer les M51.1 après 30 mois de travaux et 4 millions d’heures de travail effectuées par 1 100 personnes et livré en 20136.
Un tir d'essai effectué le depuis le SNLE Le Vigilant est un échec18,19. Le ministère de la Défense affirme que « la sortie du missile à partir du sous-marin s’est déroulée normalement et en toute sécurité pour le sous-marin et son équipage » mais que lors de la première phase du vol, un incident s’est produit et a entraîné l’autodestruction du missile20.
Versions M51.2
Pour 2015, Astrium Space Transportation prépare une version M51.2 lui permettant d'exploiter la nouvelle tête nucléaire océanique (TNO), plus furtive, dotée de meilleures aides à la pénétration, et d'une puissance estimée de 100 kt, qui est développée par le CEA/DAM, pour une puissance globale équivalente à 1000 fois (7 fois par tête × 10 têtes × 16 missiles) la bombe utilisée à Hiroshima (15 kilotonnes)6. Un nouveau tir d'essai du missile balistique a été couronné de succès le à 10 h 2821. Il pourrait s'agir de la version M51.2, qui a survolé l'Atlantique nord sans sa charge nucléaire. Cette nouvelle version doit être déployée en 201622. Le coût total du projet est de 3,5 milliards d'euros.
Le huitième tir d'essai du M51.2 a lieu avec succès le depuis le sous-marin Le Triomphant23, dont la mise à niveau a débuté en 201324. À cette date, trois des quatre sous-marins nucléaires lanceurs d’engins en service en sont équipés. Le dernier à recevoir le M51 est Le Téméraire qui peut lancer des M51.2 depuis 201825 et effectue un tir d'essai le 26.
Versions M51.3
Une version améliorée M51.3 du missile est en cours de recherche et développement depuis 201427,22 et devrait être livrée en 202528. Ce missile permettrait d'augmenter la portée de plusieurs centaines de kilomètres et équipera les futurs SNLE 3G en cours de développement, pour une mise en service en 203029. Cette version reprendrait les caractéristiques du M51.2 avec un troisième étage amélioré, dans le but d'augmenter la portée maximale, mais également de garantir la pénétration de futures défenses antimissiles adverses30,31.
Contractants
Le service des programmes nucléaires et de missile de la direction générale de l'Armement (DGA), qui est chargé de la direction du programme, a notifié fin 2004 à EADS — devenue ArianeGroup depuis 2016 — une commande d’un montant de 3 milliards d’euros pour la production du missile balistique M51[réf. nécessaire].
Dans la continuité des systèmes de missiles balistiques de la force de dissuasion française, développés initialement par Aérospatiale, y compris les études initiales, ArianeGroup, après la reprise de cette activité à partir de 1998, est responsable du développement et de la production des missiles M51 ainsi que de leur système de mise en œuvre à la base opérationnelle de l’Île Longue et à bord des SNLE, en association avec Naval Group (anciennement DCNS). Pendant toute la durée de vie des systèmes elle sera responsable de leur maintien en condition opérationnelle.
Le GIE G2P a quant à lui assuré la maîtrise d’œuvre du développement de la propulsion du missile, en coordonnant les activités de ses deux sociétés mères (Snecma Propulsion Solide et SNPE Matériaux Énergétiques) jusqu'à la fusion de celles-ci en 2012 dans la société Herakles, filiale de Safran.
Le , les activités des groupes Airbus et Safran sur le M51 et les lanceurs sont regroupées au sein de la coentreprise Airbus Safran Launchers renommée ArianeGroup en 32.
Environ 4 000 ingénieurs, techniciens et compagnons sont engagés dans ce projet; ils proviennent majoritairement du groupe ArianeGroup suivi des principaux autres partenaires - DCNS, Thales, Sodern, Souriau, Zodiac Aerospace - et de sous-traitants issus de nombreuses petites et moyennes entreprises. La filière industrielle complète du M51 représente plus de 450 industriels français, dont 140 fournisseurs directs et 40 maîtres d’œuvre de sous-systèmes - 25 % d’entre eux sont des PME ou TPE33.
Caractéristiques
Le M51 est un missile à trois étages, d'une hauteur de 12 mètres, d'une masse totale supérieure à 50 tonnes (54 maximum, contre 36 tonnes pour le missile M45) qui a été conçu afin de pouvoir être lancé depuis un sous-marin en plongée. Éjecté par un système de chasse à poudre, le missile jaillit de l’eau puis allume son moteur à quelques dizaines de mètres de la surface.
Ses étages sont dotés de propulseurs équipés de tuyères à butées flexibles, développant 180 tonnes de poussée, ce qui lui permet d'atteindre la vitesse de Mach 15 (19 000 km/h). Les structures sont réalisées en fibre de carbone/ époxy bobinée. Sa propulsion est de technologie voisine de celle des propulseurs d'appoint de la fusée civile Ariane 5. Le carburant utilisé est un propergol solide (perchlorate d’ammonium), qui se présente sous la forme d’une gomme grisâtre[réf. nécessaire].
De par leurs dimensions — plus de deux mètres de diamètre pour près de six mètres de haut —, les corps de propulseurs actuellement en fabrication qui sont destinés au premier étage du missile sont aujourd'hui les plus grandes structures composites jamais réalisées en Europe pour un étage à poudre, et les deuxièmes au niveau mondial, derrière celles de Thiokol Propulsion aux États-Unis[réf. nécessaire].
Le M51 diffère de son prédécesseur, le M45, non seulement en termes de dimensions, mais également d'interface avec les tubes de lancement. Il présente également de nombreuses améliorations.
Comparaison des systèmes d'armes : à gauche, SNLE équipé du
M4. À droite, SNLE-NG équipé du
M45, et le futur M51.1.
Le missile M51 dispose d’une capacité d’emport accrue (le nombre maximum de têtes passe de 6 à 1034), pouvant aller jusqu'à près du double de celle du M45, et ce outre son plus grand diamètre grâce à l'adoption d'un profil de coiffe hydrodynamique trapu complété par un pare-vent télescopique, réducteur de traînée aérodynamique.
La première version dite M51.1 est armée pour emporter les ogives furtives TN 75 de 110 kt qui équipent l'actuel M45.
À partir de 201635 une version améliorée dite M51.2 sera équipée de nouvelles TNO de 100 kt36,37,38. Il est également doté d'une capacité multi-objectifs lui permettant de frapper plusieurs objectifs éloignés sur une zone de 220 × 60 km2 (13 200 km2) grâce à un système d'espacement des têtes intégré à la partie haute du missile39.
Alors que les missiles M45 avaient une portée de l'ordre de 6 000 km, ce nouveau vecteur nucléaire a des performances balistiques qui lui confèrent une portée supérieure. Pour la version M51.1 la portée maximale bien que tenue secrète, et dépendante du nombre d'ogives embarquées, est estimée à 6 000 km avec une charge de 1 400 kg correspondant à 6 charges TN75, et 14 000 km avec une seule charge TN75. Le missile est capable d'assurer un vol pouvant dépasser 1 000 km d’altitude40,41 avec une précision améliorée par rapport aux missiles actuels M45. Avec la version M51.2 la portée est estimée à 9 000 km42 avec 6 charges TNO et la partie haute possède une meilleure aptitude à pénétrer les défenses adverses. Ces caractéristiques permettent aux sous-marins de restreindre leurs zones de patrouille en évitant le goulet du détroit de Gibraltar : l'ouest du golfe du Bengale ou l'Amérique du Nord sont ainsi accessibles depuis la zone de patrouille Atlantique et le continent euro-asiatique depuis l'océan Indien43. Chaque sous-marin embarque seize missiles stratégiques.
Enfin, selon certains critiques, la « perfection »44 des 6 tirs de la TN 75 effectués à Moruroa et Fangataufa entre le 5 septembre 1995 et le 27 janvier 1996 et l'accord de coopération franco-américain du 17 juin 1996 laisseraient augurer du succès de « la mise au point d'armes à capacité variable, l'ultra-miniaturisation pour objectifs ponctuels (la mise en place de systèmes de guidage à précision métrique) et les armes de troisième génération destinées à générer de puissantes impulsions électromagnétiques »45.
Contestations
En 2003, dans un ouvrage46 puis dans différentes interviews, le général (en 2e section) Étienne Copel conteste l'intérêt du remplacement du M45 par le M5147 ainsi que celui du format de la FOST à 4 SNLE48. Selon Copel, « remplacer les M45 par les M51 [...] n'est pas un progrès. C'est une régression. Qui nous coûtera environ 15 milliards d'euros »49. Il justifie cette critique par des motifs économiques (« défense civile, modernisation des Armées et réduction du déficit de l'État ») et stratégiques. Cependant il signera plus tard une tribune50 libre intitulée « N'abandonnons pas la dissuasion nucléaire » dans laquelle il se prononcera pour ce qui sera finalement réalisé, l'étalement du programme de missiles M51, la limitation des patrouilles de sous-marins en mer, et la diminution du nombre de Rafale nucléaires.
Sur le nombre de sous-marins, il est à noter que durant la guerre froide trois SNLE patrouillaient en permanence, et que le format a déjà été réduit en 1999 de 5 à 4 SNLE (dont 1 en patrouille, 1 disponible à quai, à la mer ou en entraînement, 2 en entretien de longue et de courte durée). Le nombre d'escadrons pilotés nucléaires passe aussi de 3 à 2. Concernant le coût, un rapport du Sénat de 200451 montre « qu'en monnaie constante, le budget de la dissuasion nucléaire a été divisé par deux entre 1990 et 2005 » et devrait avoisiner « moins de 18 % de l'effort d'équipement militaire en 2008 ».
Depuis 2006, le missile M51 fait l'objet d'une campagne de contestation52, « non au missile M51 », initiée par le collectif du même nom, composé de 13 organisations antinucléaires et pacifistes dont le Réseau Sortir du nucléaire et le Mouvement de la Paix. Selon eux, le M51 constitue un encouragement à la prolifération nucléaire contrevenant aux dispositions de l'article VI du Traité de non-prolifération nucléaire (TNP). Le 23 septembre 2006, quelque temps avant la période (supposée par les manifestants) choisie par le ministère de la Défense (DGA EM) pour le premier tir d'essai du missile M51, une manifestation a rassemblé 1 500 personnes à Biscarrosse53. Le collectif « non au missile M51 » annonce avoir bloqué le un deuxième vol expérimental grâce à la présence d'opposants54 réalisant ce qu'ils appellent une inspection citoyenne55,56. L'année suivante, le 21 mars 2008, le président de la République annonce une réduction du nombre de têtes nucléaires embarquées sur SNLE57 : « Après cette réduction, notre arsenal comprendra moins de 300 têtes nucléaires » contre 348 aujourd'hui.
Le premier procès des opposants aux tirs d'essai du M51 s'est tenu le à Mont de Marsan. Les 7 activistes du collectif ont comparu pour l'occupation d'un radar au Centre d'Essai de Lancement de Missile (CELM) de Biscarrosse, le , jour de l'ouverture du créneau de tir du 4e tir d'essai du missile M51. Ils ont été reconnus coupables avec dispense de peine, alors qu'ils avaient dans un premier temps été condamnés sans débats contradictoires à 150 euros de contraventions. Cependant malgré l'action de ces opposants, les cinq tirs prévus seront finalement conduits avec succès jusqu'au tir d’acceptation à partir du SNLE NG Le Terrible en 58.
Liste des tirs d'essai
Notes et références
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Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
Missile surface-air
Un missile surface-air, ou missile anti-aérien, est un missile destiné à atteindre une cible aérienne en étant tiré depuis le sol (missiles sol-air) ou la mer (missiles mer-air), essentiellement dans un but de défense antiaérienne. Techniquement, les missiles mer-air et les missiles sol-air ont connu de telles évolutions convergentes que désormais ils ne forment quasiment plus qu'une seule et même classe.
Historique
Conçus à l’origine pour combattre les bombardiers évoluant à haute altitude, les missiles sol-air sont apparus pendant la Seconde Guerre mondiale. L'Allemagne lança plusieurs programmes à partir de 1941 mais qui ne purent aboutir à temps, bien que certains comme le Fliegerfaust furent brièvement essayés. Le seul programme allié pour un engin autopropulsé de ce type, le Brakemine britannique, ne fit guère mieux.
L’apparition, au début des années 1950, de bombardiers stratégiques capables de voler à des altitudes de 13 à 15 000 mètres (B-52, B-58, Tupolev Tu-16, Tupolev Tu-22) fit apparaître une menace contre laquelle les canons anti-aériens même de gros calibre ne pouvaient plus rien. On vit alors apparaître :
La première utilisation et victoire au combat de cette nouvelle catégorie d'armements a lieu lorsqu'un avion de reconnaissance RB-57 Canberra de la force aérienne taïwanaise est abattu le par une salve de 3 S-75 Dvina (terminologie OTAN : SA-2 Guideline) de l'armée populaire de libération2.
Mais tous ces systèmes étaient fixes, semi-mobiles, parfois enterrés, et étaient plus particulièrement destinés à une défense stratégique contre les bombardiers. Vers 1955, l’US Army mis en chantier un missile de défense de zone et de théâtre : le système d'armes Hawk, qui devait être aussi mobile que les batteries de 90 mm en leur temps et être capable de suivre les armées sur leurs arrières immédiats. Il revient à l’URSS d’avoir donné une plus grande mobilité tactique aux missiles sol-air de défense de zone à travers les SA-4 Ganef et SA-6 Gainful, tous deux sur affût chenillé.
Dans les années 1960, apparurent les missiles sol-air à courte portée qui doublèrent (avant de les faire quasiment disparaître, sauf dans les forces navales) les canons de moyen calibre comme le 40 mm Bofors et le 30 mm bitube montés sur châssis AMX-13 en France :
Des unités de la Garde nationale des États-Unis furent un moment dotées du Roland monté sur châssis chenillé Chaffee.
À la même époque apparurent les missiles sol-air à très courte portée comme le Redeye portatif américain, le SA-7 soviétique, le RBS 70 suédois, le Mistral français et le Blowpipe britannique.
La guerre du Viêt Nam, qui vit le premier avion abattu par un missile tiré d'un navire le lorsqu’un RIM-8 Talos tiré de l'USS Long Beach (CGN-9) abat un MiG nord-vietnamien à près de 105 km3, puis la guerre du Kippour en 1973, prouvèrent l’efficacité de ces missiles contre tous les aéronefs, de la très haute à la très basse altitude et ont obligé les armées de l'air à mettre en œuvre des stratégies spécifiques pour les éliminer (Wild Weasel pour l'USAF).
Durant la guerre des Malouines, les missiles anti-aériens embarqués et au sol britanniques furent une part importante de la défense contre l'aviation argentine avec des résultats mitigés.
Lors de l'intervention militaire israélienne au Liban de 1982, les batteries sol-air syriennes furent détruites par l'aviation israélienne dominant son adversaire au niveau de la guerre électronique4.
Au début des années 1980, l’OTAN engagea une réflexion sur la capacité des missiles sol-air à devenir multicibles face aux nouvelles menaces (drone, arme stand-off, missile mer-mer, missile sol-sol tactiques de type Scud). La guerre du Golfe de 1991 valida cette réflexion, qui s’enrichit de la notion de projection des systèmes sol-air pour la protection des forces.
Le MIM-104 Patriot dans sa version originale n'était pas destiné à une fonction antimissile. Ses performances contre les missiles balistiques Scud Irakiens pendant la guerre du Golfe de 1991 furent largement exagérées pour des raisons politiques.
Le Patriot, très modulaire fut depuis profondément modifié (Pac 2 & 3) pour assurer également une mission antimissile.
Durant la guerre d'Irak de 2003, il fut la cause de tir ami abattant un Tornado de la RAF et un F/A-18 de l'US Navy.
Les missiles développés depuis comme le MEADS américano-germano-italien, les Aster franco-italiens et les S-300, S-400 et S-500 russes sont omnidirectionnels et multimenaces, les avions n’étant plus leur unique cible.
Typologie
Selon la portée
Les missiles à très courte portée
Soldats se préparant à tirer un missile
Mistral
Ce sont des missiles légers (15 à 20 kg pour la munition), tirables à l'épaule, mis en œuvre par deux hommes, comme le Mistral, le FIM-92 Stinger ou le 9K32 Strela-2 par exemple. Leur portée n'excède pas 5 km. Ils sont très rapides (Mach 3 environ). Ils possèdent généralement un système de guidage infrarouge. Certains utilisent un guidage laser, comme le RBS 70 suédois par exemple.
Ce type de missile commença à se répandre au cours des années 1980 à l'initiative des États-Unis qui équipèrent les résistants afghans de missiles Stinger pour contrer l'utilisation intensive des hélicoptères par les troupes d'invasion de l'URSS. Ils prouvèrent leur efficacité en rendant le vol à basse altitude particulièrement dangereux. Mais ces missiles circulant désormais sur le marché noir font craindre une utilisation terroriste contre des avions de ligne.
Les missiles à courte portée
Exemples : Roland, Crotale. Leur portée atteint une quinzaine de kilomètres. Leur guidage se fait le plus souvent par radar (à part pour le Short Javelin britannique qui utilise un guidage infrarouge).
Les missiles à moyenne portée
Exemples : HAWK, SA-6. Leur portée atteint une cinquantaine de kilomètres. Leur guidage se fait exclusivement par radar.
Les missiles à longue portée
Leur portée est supérieure à 100 km et leur guidage se fait exclusivement par radar. Exemple : S300/400 russe, le MIM-104 Patriot américain ou l'Aster européen.
On peut faire le distinguo dans cette dernière catégorie avec les missiles antibalistiques tel le RIM-161 Standard Missile 3.
Selon la charge militaire
On distingue plusieurs types d'ogives sur ce type d'armement :
- charge à fragmentation classique, billes ;
- charges à tiges métalliques (simples ou « liées »), technique répandue sur les missiles russes ;
- charge pré-fragmentée à gerbe focalisée (comme sur le Crotale qui explose juste après avoir croisé sa cible en lançant environ 75 % des éclats vers l'arrière).
Selon le lanceur
Missile
Sea Wolf tiré par une frégate
type 23 HMS Portland de la
Royal Navy
Les missiles surface-air peuvent être employés par plusieurs types de lanceurs.
Dans les années 2010, des réflexions sont menées pour équiper les sous marins de missiles anti-aériens, afin de se défendre contre les hélicoptères de lutte anti-sous-marine ou les avions de patrouille maritime5.
Liste
US Air Force
US Army
US Navy
Notes et références
- Guillaume Steuer, « Menaces aériennes : les sous-marins ripostent », Air & Cosmos,
Voir aussi
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Articles connexes
Missile de croisière
Pour les articles homonymes, voir MDC.
Un missile de croisière (MDC) est un missile à longue portée (quelques centaines à quelques milliers de kilomètres), tiré vers une cible terrestre ou navale désignée à l'avance qu'il atteint en volant dans l’atmosphère, contrairement aux missiles balistiques dont la plus grande partie de la trajectoire s’effectue en dehors de l’atmosphère.
Histoire
Le premier missile de croisière est le V1, lancé en masse par les Allemands en direction de l'Angleterre et de l'Europe de l'Ouest libérée à partir du .
En , les États-Unis développent des « drones d'assaut ». L'Interstate TDR-1, téléguidé depuis un Grumman TBF Avenger, est le premier modèle utilisé au combat à une quarantaine d'unités1,2,3. Sa première mission de combat a lieu le contre des navires marchands japonais à l'ancre lors de la campagne de Bougainville. Il est retiré du service au bout de deux mois4,5.
Après la Seconde Guerre mondiale, les deux principaux acteurs de la guerre froide (URSS et États-Unis) développent leurs propres programmes de missiles de croisière, certains capables d'emporter une charge nucléaire. Le premier système américain, le missile MGM-1 Matador, est déployé à partir de 1954.
En , les nations les ayant officiellement utilisés au combat sont les États-Unis, à partir du , le Royaume-Uni à partir de 1999, la France à partir du 6 et la Russie le 7.
Caractéristiques
Les missiles de croisière peuvent être lancés depuis une infrastructure fixe au sol, d'un véhicule terrestre, d'un navire de guerre, d'un sous-marin ou d'un bombardier.
Leur propulsion est assurée par un turboréacteur, un statoréacteur ou un moteur-fusée. Leur vitesse est généralement entre 800 km/h et 1 000 km/h. L'URSS a développé plusieurs missiles supersoniques. Leur portée peut dépasser 3 000 km pour les plus gros.
Une fois le missile tiré, il est généralement totalement autonome, il rejoint sa cible grâce à un système de guidage inertiel, topographique ou satellite.
Les missiles de croisière destinés à l'exportation sont soumis au régime de contrôle de la technologie des missiles limitant leur portée à 300 km.
Liste des missiles de croisière
Chine
Corée du Sud
États-Unis
France/Europe
Inde
- BrahMos (développé en association avec la Russie)
- BrahMos-II (développé en association avec la Russie)
Pakistan
Allemagne (1933)
Taïwan
Turquie
Notes et références
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- (en) « TDR-1 Edna III » [archive], sur National Museum of Naval Aviation, (consulté le ).
- (en) « TDR-1 First Operational US Navy Drone......Successful in Combat in 1944! » [archive] [PDF], sur Newport News Shipbuilding Apprentice School Organizations (consulté le )
- David J. Blair et Nick Helms, « La nuée, le nuage et l’importance d’arriver le premier », Air and Space Power Journal, , p. 37 (lire en ligne [archive] [PDF])
- (en) « Lagoon Airfield (Nissan Airfield, Green Island Airfield) » [archive], sur http://www.pacificwrecks.com [archive], (consulté le )
- Jean-Dominique Merchet, « La guerre en Libye coutera entre 300 et 350 millions d'euros » [archive], sur https://www.marianne.net/blogsecretdefense/ [archive], Marianne,
Voir aussi
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Missile antibalistique
Un missile antibalistique (en anglais : « Anti-Ballistic Missile », ABM) est un missile conçu pour intercepter un missile balistique ou une roquette. Le terme est cependant principalement utilisé pour désigner les systèmes conçus pour contrer des missiles balistiques intercontinentaux.
Histoire
Ce type de missile fait son apparition dans les années 1950, dans le contexte de la guerre froide et de la course aux armements opposant les États-Unis à l'URSS. En 1972, est signé le « traité ABM » ; chaque pays s'engage alors à ne pas déployer plus de 100 missiles antibalistiques et à ne défendre que deux sites, puis un seul après 1974. L'URSS choisit Moscou et les États-Unis choisissent une base de missiles balistiques intercontinentaux. Toutefois, en 2002, les États-Unis se retirent du traité.
Un réseau, comprenant actuellement quatre bases avec une centaine d'intercepteurs, protège Moscou d'une attaque limitée par missile balistique intercontinentaux depuis les années 19701 et, depuis 2004, quelques dizaines de Ground-Based Interceptors sont installés principalement à Fort Greely, côté américain. La Chine commence à travailler sur ces engins à partir de 1963, avec le programme Fan Ji. Les engins précités, destinés à contrer des missiles intercontinentaux, ont une masse supérieure à la dizaine de tonnes.
Depuis la première guerre du Golfe, en 1991, des missiles balistiques dits de courte ou moyenne portée, popularisés sous le nom générique de Scud, sont interceptés par des versions de missiles antiaériens ou missiles spécialisés dans ce rôle d'un gabarit similaire, tel le MIM-104 Patriot.
Missiles destructeurs des armes des missiles balistiques
Les missiles dits « anti missiles balistiques » diffèrent selon la nature de l'arme qu'ils ont à intercepter. Elle a été lancée par un missile balistique qui, plus ou moins performant, lui a donné une vitesse plus ou moins grandenote 1.
La difficulté de l'interception vient essentiellement de la vitesse de l'arme à intercepternote 2. À cette vitesse, est lié obligatoirement un parcours dans l'espace plus ou moins prononcé (cf.missile balistique, trajectoire elliptique).
On distingue ainsi2 :
- Les armes des missiles balistiques de première génération qui, soit ne s'en séparent pas (Scud…) soit s'en séparent (génération qui suit), mais ne leur donnent pas une vitesse très grande. Elles peuvent accroître leur portée en utilisant l'atmosphère par un rebond (qui modifie la trajectoire3), ce que faisait le français Hadès et fait le SS26 Iskander russe.
- Ce qui les caractérise toutes, c'est bien d'arriver sur leur cible dans l'atmosphère à une vitesse de l'ordre ou un peu supérieure celle des avions de combat les plus rapides. (armes des Scud, des No-Dong et des premiers missiles balistiques à deux étages…) ;
- Les armes des missiles balistiques des dernières générations, extrêmement rapides, qui arrivent sur leurs cibles telles des étoiles filantes.
- Ce qui les caractérise, c'est un temps de parcours dans l'espace très important ;
- Les armes des missiles balistiques de portées et de vitesses intermédiaires.
- Ce qui les caractérise, c'est un parcours spatial qui n'est pas important et une vitesse trop grande à l'arrivée pour être traitées comme des avions.
Différentes modalités d'interception
A. Endo-atmosphérique
L'intercepteur des armes lentes (2 à 3 km/s) est un missile de défense anti aérienne initialement prévu pour la destruction des avions (Patriot, SM3 de base, SAMP/T)4 dont il convient quand même de développer des versions plus performantes dérivées de la défense antiaérienne5. On parle alors de « défense aérienne élargie »6 et d'interception « atmosphérique » ou « endo-atmosphérique », c'est-à-dire dans les deux cas : dans l'atmosphère.
Les missiles (tactiques) intercepteurs utilisent l'air pour se mouvoir. Fortement améliorés pour traiter des armes assaillantes plus petites et un peu plus rapides que les avions, ils deviennent alors redoutables pour ces derniers (le russe S-400 Triumph par exemple).
Les armes lentes ont une portée maximum de quelques centaines de kilomètres. Elles sont donc utilisées contre des cibles proches du point de lancement ou, surtout, contre des troupes au sol dans un théâtre d'opération qui, lui aussi, leur est proche. C'est ce qui a fait appeler les missiles anti-balistiques chargés de les intercepter : « missiles de théâtre »7.
B. Exo-atmosphérique
Les armes très rapides (6 à 7 km/s) ont une portée minimum de l'ordre de 500 à 1 000 km et maximum de 10 000 km. Elles peuvent aller très loin mais, aussi très prèsnote 3 et être donc lancées quasiment aux mêmes faibles portées que les armes lentes. Ils peuvent ainsi avoir pour cible un très grand territoire où, dans tous les cas, leur vitesse d'arrivée (autour de Mach 8) les rend imparables.
Ce qui les caractérise, c'est d'avoir un très long parcours prévisible8 dans l'espace au cours duquel on peut les intercepter. L'intercepteur est un objet assez complexe, dit « Kill Vehicle » (KV). Il intercepte dans l'espace, sur le parcours spatial de l'arme en étant lancé par un missile balistique sur une trajectoire définie par le système d'alerte et d'interception spatiale. On parle de « défense de territoire » et d'interception « exo-atmosphérique », c'est-à-dire : dans l'espace, très loin de l'atmosphère7.
C. Haut endo-atmosphérique
Les armes de la troisième catégorie, ni lentes ni très rapides (4 à 5 km/s) posent un problème particulier. Leur trajet dans l'espace est trop court pour y être interceptées, mais leur vitesse d'arrivée interdit de les traiter par un missile de défense aérienne élargie. L'intercepteur est un missile proche du missile balistique parce qu'extrêmement véloce tout au long de son parcours assez long (plusieurs dizaines de kilomètres) qui intercepte lui-même au moyen d'une détection infrarouge propre à l'interception spatiale. Ce sont ces conditions d'emploi dans l'espace alors qu'il reste encore de l'air d'une atmosphère raréfiée qui font parler d'interception « haut endo atmosphérique » c'est-à-dire : dans la partie finale de l'atmosphère. À la fin de l'atmosphère et début de l'espace alors qu'il reste encore des molécules d'air significatives qui compliquent la détection infrarouge (voir plus loin : détection infrarouge).
D. Cas particulier de l'emploi d'armes nucléaires
Tant que la technologie n'a pas permis la réalisation de satellites de surveillance (avec leur détection infrarouge) et d'énormes radars (avec leur capacité de trajectographie lointaine d'objets très petits), seuls des tirs nucléaires peuvent détruire les armes nucléaires balistiques assaillantes.
Américains et russes, seuls à pouvoir se doter de telles capacités, sont convenus par le traité ABM de 1972 d'en limiter l'implantation à deux sites.
Les américains ont construit des intercepteurs tels les Sprint (armement), LIM-49A Spartan, MIM-14 Nike-Hercules dotés d'armes nucléaires, certaines privilégiant l'émission de neutrons pour détruire les composants électroniques des armes nucléaires assaillantes et en interdire l'explosion. Pour autant ils en ont abandonné le principe, même si le traité ABM le leur permettait. Le premier et le seul système qu'ils ont déployé (à Grand Forks dans le Dakota du Nord) a été fermé par décision du Congrès six mois après sa mise en service9.
Les russes aujourd'hui conservent une défense de Moscou par armes nucléaires qui ont succédé à leur Galosh initial10.
La dénonciation par les américains du traité ABM en 2002 est due à leur supériorité technologique à ce moment-là. Elle résulte des travaux lancés par l'Initiative de défense stratégique. Ils commençaient à disposer des moyens (satellites, radars, moyens de calcul temps réel) qui leur permettaient de réaliser et de positionner dans le monde là où cela leur était utile les effecteurs (désormais non nucléaires) à venir (SM3 blockII B, THAAD, GBI), ce que le traité ABM leur aurait interdit. Bien d'autres raisons ont été aussi avancées11.
Différentes façons d'intercepter
A. Dans l'atmosphère
L'interception dans l'atmosphère est commune à tous les missiles anti-aériens. Elle est connue et n'est pas décrite ici.
B. Dans l'espace
Le détecteur infrarouge est le moyen privilégié pour repérer une arme assaillante dans l'espace. Dans l'espace, le fond du ciel est froidnote 4. L'arme assaillante a été chauffée pendant le parcours propulsé sous l'effet de la résistance de l'air. Elle est facilement détectable sur fond de ciel froid en infrarouge.
Un détecteur infrarouge nécessite un très fort refroidissement. Le milieu spatial lui est favorable parce que très froid, ce qui nécessite moins d'efforts pour refroidir. Par ailleurs, dans l'espace, les trajectoires (cf. missile balistique) sont mathématiquement déterminées12. La connaissance du début de la trajectoire de l'arme suffit pour déterminer où cette arme va se trouver ensuite, tout au long de son parcours à venirnote 5,13 et l'intercepter. Mais attention : les vitesses sont très importantes. La vitesse de rapprochement de l'arme14 (qui va à environ 7 km/s) et de l'intercepteur qui va environ à la même vitesse est de l'ordre de 10 (14 au plus) km/s soit 1 mètre en un dixième de milliseconde.
Aucun système de destruction par radar déterminant la distance et ordonnant la mise à feu d'un explosif qui projette des débris qui vont détruire la cible ne peut calculer la destruction à provoquer dans ces laps de temps incroyablement court15. Seule solution : aller à la rencontre - et donc au choc de l'arme par l'intercepteur - en faisant se croiser les trajectoires. Si elles pouvaient être parfaitement déterminées, un intercepteur fait d'une masse d'acier lancée par un missile balistique sur une trajectoire ad hoc conviendrait. Or cette trajectoire (qu'il va falloir déterminer, voir ci-dessous) sera toujours imparfaite. Il faut que l'objet intercepteur puisse réaliser les petites et dernières corrections de trajectoire qui s'imposeront pour aller au choc. D'où son appellation de « Kill Vehicle » (KV) ou « véhicule tueur » qui apporte sa contribution avec son détecteur infrarouge et ses moteurs16 (figure b ci-contre) juste avant le choc.
L'interception se déroule de la façon suivante :
La trajectoire de l'arme assaillante est déterminée par les observations successives d'un satellite puis d'un radar17 (dans les schémas la Terre est représentée plate).
- Le satellite d'alerte observe en infrarouge l'allumage du missile balistique assaillant (image 1 en 1) et le suit jusqu'à la fin du parcours propulsé et la séparation de l'arme (en 2). Cette phase, très brève, dure au plus trois minutes. Après trois minutes (pour les plus longues portées, la moitié dans le cas de ce schéma) le missile balistique s'est totalement détruit (séparations successives des étages et arrêt de propulsion du dernier étage). Le satellite ne reçoit plus les informations venant de la combustion des étages.
- Il donne alors les informations qu'il vient de recevoir au radar d'alerte (image 2). À cause de la rotondité de la terre le radar doit attendre que l'arme soit visible (en 3). Il est placé au plus près de la menace, là où c'est possible, pour ne pas perdre trop de temps dans la détermination de la trajectoire. Quand l'arme est en 4, le radar considère avoir eu suffisamment d'information pour déterminer la trajectoire de l'arme (ellipse1) et calculer le point futur de rencontre (en 6). D'ailleurs, il ne faut pas qu'il perde trop de temps dans le déclenchement de la riposte. Aussi, connaissant les caractéristiques du missile balistique qui va envoyer le KV au contact de l'arme, il lui transmet sa trajectoire à venir lui et ordonne son lancement (image 3).
- Le KV est lancé quelques minutes après sur la trajectoire calculée (ellipse2, en pointillé) pour que le choc se produise en 6. Mais la trajectoire calculée par le radar ne peut être parfaite. Doté d'une capacité de détection infrarouge, le KV dès qu'il est « en vue » de l'arme assaillante (image 4) recalcule de façon fine la trajectoire de collision et corrige les erreurs en se déplaçant un peu selon quatre axes à l'aide de ses quatre moteurs fusées tout en poursuivant sa trajectoire (image 4 agrandie en 5) ce qui conduit à la collision prévue en 6.
Les grands équipements
Radar de détection des armes balistiques très rapides et de très longue portée.
Plusieurs satellites de détection en infrarouge sont nécessaires18 dont l'un se trouvera bien placé pour saisir l'instant même d'allumage du missile balistique assaillant, en donner les caractéristiques (analyse de la lumière émise propre à des catégories de missiles) et informer le radar de la trajectoire ce qui lui permettra de se mettre en position d'attente.
Ce qui est demandé au radar, la trajectographie de l'arme, en fait un outil d'une remarquable complexité. Il doit "voir" à plusieurs milliers de kilomètres un objet conique qui s'est séparé du missile balistique (l'ogive) de toute petite dimension (diamètre de la base de l'ordre de 50 cm, hauteur de l'ordre de 150 cm). Une raison pour le placer au plus près de la menace, l'autre étant la rotondité de la Terre et donc le besoin de voir l'objet au-dessus de l'horizon du radar le plus tôt possible. Selon la géographie le radar sera implanté au sol, ou en mer comme le Sea-based X-band Radar américain.
Les missiles anti-missiles balistiques sont, pour la première génération, des missiles balistiques dont l'arme nucléaire est remplacée par un Kill Vehicle. C'est le cas du Ground-Based Interceptor (GBI) en Alaska. On cherche ensuite à les améliorer pour qu'ils aillent encore plus vite, le temps dévolu à l'interception étant très court. Il faut un missile balistique qui atteigne la vitesse de 6 km/s en une minute et non pas en trois minutes comme le GBI19.
C. À la limite de l'atmosphère
L'interception est effectuée par un missile (tactique) de très forte puissance propulsive pour gagner très rapidement la haute atmosphère et dirigé vers la cible par son détecteur infrarouge.
La complexité de ce type d'interception vient de ce que le détecteur infrarouge doit rester à une température très faible alors qu'il est échauffé par le frottement de l'air résiduel ce qui complexifie sa technologie. Par ailleurs, c'est tout le missile qu'il faut conduire vers la cible pour la détruire par collision et non pas un (petit) Kill Vehicle, comme il en est pour l'interception dans l'espace. Aussi la capacité de ces intercepteurs est-elle limitée à des armes pas trop rapides ce qui correspond à une portée maximum de 3 000 km20.
Exemples d'interceptions
A. Exo-atmosphériques (dans l'espace)
Les américains ont conduit de nombreuses interceptions dans la partie spatiale (dite par eux midcourse) de la trajectoire de l'arme assaillante avec le programme Ground-Based Midcourse Defense. L'article Wikipédia qui y est consacré est riche d'enseignements sur les difficultés rencontrées. On voit (essai IFT5) que dans les premiers essais la maquette de l'arme assaillante émettait sa position GPS pour faciliter l'interception.
La Chine n'a pas fait de même. Elle a choisi pour première cible le 21 un de ses vieux satellites, ce qui, incidemment, a créé plus de mille débris dans un espace proche qui en a déjà trop22. L'idée est la même : faciliter l'action du missile balistique qui va lancer le KV par une connaissance sûre de la trajectoire de l'objet à détruire. Celle de tous les satellites est évidemment parfaitement connue, longtemps avant le tir du KV ce qui facilite les choses.
La première difficulté étant résolue - lancer le KV et lui faire rencontrer sa cible - il reste à valider la seconde : disposer d'un système d'alerte capable de fournir le plus tôt possible la trajectoire de la cible, l'arme assaillante, au missile balistique qui va lancer le KV.
La Chine a fait sa première interception complète le montrant ainsi au monde le seuil technologique qu'elle avait atteint23, tant dans la destruction (assez facile) des satellites que celle (plus difficile) des armes balistiques.
Des voix se sont élevés contre la maîtrise militaire de l'espace, dite « arsenalisation de l'espace »24 mais d'autres l'estiment inéluctable et observent le retard de l'Europe17.
B. Haut-endo atmosphériques (atmosphère raréfiée)
Dans le cadre de la Terminal High Altitude Area Defense les américains ont réalisé de nombreux essais avec le THAAD25. Ces essais sont détaillés dans l'article qui lui est consacré.
Missiles anti-balistiques par pays
Historique
En service
Missile antibalistique européen
ASTER.
Missile antimissile mobile
Galosh en
URSS1.
Historique
- V-1000 (prototype) ;
- A-350 ABM-1 Galosh (en service de 1971 à 1977) composant du système A-35 ;
- A-350R ABM-1B (en service de 1978 à 1995) composant du système A-35M ;
- ABM-4 Gorgon, (en service de 1995 à 2006) composant « couche haute » du système A-135 ;
En service
Voir aussi
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Articles connexes
Notes et références
Notes
- On peut envisager de détruire non pas l'arme mais le missile balistique lui-même avant qu'il ne s'en sépare et donc pendant les quelques minutes de sa phase propulsée. Ceci se ferait avec un puissant laser embarqué dans un avion. Outre la question de la permanence en vol se pose celle de la technologie qui relève d'un immense challenge industriel. Aussi les Américains ont-ils abandonné le programme dont le Boeing YAL-1 Airborne Laser était le démonstrateur, en n'en conservant que le principe pour faire avancer la technologie [1] [archive].
- Contrairement à ce qui est souvent dit, les intercepteurs ne sont pas liés à la zone défendue (théâtre ou territoire), mais à la nature de la menace, et en particulier à la vitesse de rentrée de cette menace (Extrait de la page 64 du rapport du Sénat déjà cité).
- En effet un théâtre comme un territoire peuvent être agressés par des missiles balistiques de vitesses très variées, y compris des missiles à haute vitesse tirés à portée très inférieure à leur portée maximale, mais conservant à la rentrée leur vitesse initiale (Extrait de la page 64 du rapport du Sénat déjà cité).
- C'est la découverte faite en 1965 du rayonnement à 2,7 kelvin [2] par Penzias et Wilson, prix Nobel
- La sonde Rosetta, par exemple, a été placée en 2004 sur une trajectoire calculée pour lui faire rencontrer une comète dont la trajectoire est connue... en 2014, soit 10 ans après.
Références
- (en) Galosh (SH-01/ABM-1) [archive], Missile Threat
- Encyclopédie des sous marins français, Rédaction collective sous la direction de Thierry d'Arbonneau, Tome 6, Éditions SPE Barthélémy, 2013, (ISBN 2-912838-57-6). Cet ouvrage traite de la défense anti-missiles balistiques dans les pages 244 à 251.
- ibd. p. 17
- Rapport d'information du Sénat no 733 fait au nom de la commission des affaires étrangères, de la défense et des forces armées sur la défense antimissile balistique. Session extraordinaire 2010-2011. Enregistré à la Présidence du Sénat le 6 juillet 2011. p. 46 et 200.
- ibd. p. 68
- ibd. p. 46
- ibd. p. 45
- ibd. p. 64
- Le duel États-Unis-URSS dans l'Espace. Jean-Pierre Clerc et Paul Iorcète, Autrement Éditions, 1986 p. 28
- ABM-1 (en)
- lesechos.fr [archive]
- Rapport du Sénat déjà cité, p. 47
- Encyclopédie des sous-marins français, Tome 6, p. 247
- Rapport du Sénat déjà cité p. 67
- Encyclopédie des sous-marins français, Tome 6, p. 248 et Rapport du Sénat déjà cité p. 70
- ibd. p. 249
- Une défense anti missile européenne, Alain Charmeau, Revue de Défense nationale, no 702, novembre 2007
- Rapport du Sénat déjà cité p. 53
- Air & Cosmos no 2085 du 6 juillet 2007, p. 19.
- Rapport du Sénat déjà cité, p. 67
- Magazine « Aviation Week and Space technology » du 11 janvier 2007
- À la conquête de l'espace, Jacques Villain, Éditions Vuibert Ciel &Espace, 2007, p. 210
- secretdefense.blogs.liberation.fr [archive]
- assemblee-nationale.fr [archive]
Missile balistique intercontinental
Un missile balistique peut porter
plusieurs ogives permettant de frapper des objectifs différents dans une même zone
Un missile balistique intercontinental (en anglais : intercontinental ballistic missile ou ICBM) est un missile balistique d'une portée supérieure à 5 500 km (par convention de traités)1.
Historique
Le complexe militaro-industriel allemand lança durant la Seconde Guerre mondiale les premières études pour un lanceur pouvant emporter des charges militaires sur un autre continent, la cible spécifique étant les États-Unis, mais la chute du Troisième Reich interrompit les recherches et les Alliés se partagèrent ses travaux.
Le premier missile balistique intercontinental fut le soviétique R-7 Semiorka (R-7 numéro 7) qui parcourut 6 000 km le 2. Le succès du second essai du dans sa trajectoire ascendante poussa l'Union Soviétique à l'utiliser comme lanceur de satellite, ce qu'elle fit avec la 8K71PS ou R-7 numéro 9, qui emporta le Spoutnik 1 le . Deux suivirent en novembre de la même année, qui envoyèrent en orbite Spoutnik 2 et 3.
Le premier tir d'un ICBM aux États-Unis a eu lieu avec un SM-65 Atlas le .
Charge utile
Les missiles balistiques intercontinentaux sont généralement conçus pour porter une ou plusieurs ogives nucléaires.
Cependant, l'URSS avait durant la guerre froide des armes biologiques embarquées à bord de certains missiles3 et les États-Unis avaient jusqu'en 1992 quelques missiles pouvant emporter des satellites de télécommunication d'urgence en cas de destruction de leur réseau de télécommunications militaires.
Depuis les années 2000, des responsables des forces armées des États-Unis étudient la possibilité d'installer des ogives conventionnelles ou inertes (l'énergie cinétique due à la grande vitesse d’impact causant d'importants dégâts) à la place des armes nucléaires sur plusieurs de leurs missiles balistiques dans les années 2010–2020 dans le cadre du programme Prompt Global Strike4. Un premier essai avec un missile mer-sol balistique stratégique Trident II aurait dû avoir lieu en 5 mais ce programme a été abandonné. L'utilisation de telles charges comporte des problèmes d'identification par les autres pays qui, en cas de tir, ne peuvent savoir s'il s'agit d'un bombardement nucléaire ou conventionnel6.
La république populaire de Chine a en revanche développé des versions du DF-21 emportant des charges conventionnelles.
Catégories
Un
R-36MUTTH,
code OTAN SS-18 mod. 5, au musée. Cet engin soviétique est le plus lourd missile conçu jusqu’à présent avec sa masse de 210
t.
Les ICBM se différencient des autres missiles balistiques par leur vitesse et leur portée :
- les missiles balistiques à courte portée pour champ de bataille "Tactical Ballistic Missile" (TBM) ou également "Battlefield Range Ballistic Missile" (BRBM) ;
- les missiles balistiques de courte portée SRBM : portée maximale de 1 000 km selon le Missile Defense Agency des États-Unis ;
- les missiles balistiques de portée moyenne MRBM : portée entre 1 000 et 3 000 km selon la Missile Defense Agency des États-Unis ;
- les missiles balistiques de portée intermédiaire IRBM : portée entre 3 000 et 5 500 km selon la Missile Defense Agency des États-Unis.
En 2017, tous les membres permanents du conseil de sécurité de l’Organisation des Nations unies disposent de systèmes opérationnels permettant de lancer des ICBM : tous possèdent des sous-marins nucléaires lanceurs d'engins (SNLE) et la Russie, les États-Unis et la Chine ont des bases terrestres permettant de lancer des missiles balistiques intercontinentaux. De plus, la Chine et la Russie possèdent des systèmes terrestres mobiles.
En plus des membres du conseil permanent de l'ONU, l’Inde développe une variante de son missile Agni, appelé Agni 4, qui aurait une portée de 6 000 km. Certaines agences de renseignements soupçonnent la Corée du Nord de vouloir en développer ; deux tests de différents prototypes de missiles en 1998 et 2006 n’ont pas été concluants.
En 1991, les États-Unis et la Russie ont conclu un traité de réduction des armes stratégiques afin de réduire leurs déploiements d’ICBM et les ogives attribuées.
Phases de vol
Vol balistique
Les phases suivantes de vol balistique peuvent être distinguées :
- Phase de poussée : de 3 à 4 minutes ; l'altitude à la fin de cette phase est entre 150 et 200 kilomètres, la vitesse moyenne est de 7 km/s (la vitesse de satellisation minimale d'un objet de la surface de la Terre est de 7,9 km/s) ;
- Phase intermédiaire : environ 25 minutes pour une cible à 12 000 km — vol suborbital sur une orbite elliptique, c'est-à-dire l'orbite fait partie d'une ellipse avec l'axe principal vertical ; l'apogée est à une altitude d'environ 1 200 km ; l'axe semi-principal vaut entre 1 fois et 1⁄2 le rayon de la Terre ; la projection de l'orbite sur la surface de la terre est un grand cercle ;
- Phase de rentrée : environ 2 minutes. Le missile peut libérer quelques ogives, chacune ayant une trajectoire propre, ainsi qu'un grand nombre de leurres pour dérouter la défense antimissile.
Vol planant
Envisagé depuis la conception des premiers missiles balistiques et testé en 1959 avec Alpha Draco (en), reporté dans les années 1960/70 pour éviter une course à l’armement et testé à partir des années 1980 par les États-Unis7,8 puis par la Chine et la Russie depuis les années 2000, les spécialistes recherchent une trajectoire de « croisière » extrêmement rapide (entre 10 000 et 20 000 km/h), tout en maintenant la manœuvrabilité des MIRV à charge conventionnelle ou nucléaire potentiellement « satellisable »9.
Une des solutions est une ogive de type planeur hypersonique (Hypersonic Glide Vehicle) qui rebondit sur l’atmosphère (entre 80 et 100 km d’altitude). En général, toute l'énergie est fournie dans la phase balistique initiale, puis l'engin avance sur son élan, étant essentiellement piloté lorsqu'il replonge dans les hautes couches de l’atmosphère pour rebondir10.
Liste de missiles balistiques intercontinentaux
|
| R-7 |
SS-6 Sapwood |
Union soviétique |
1957 |
1 |
2,9 Mt |
265 t |
kér. et kér. |
8 000 km |
3 700 m |
tour |
| SM-65 Atlas |
États-Unis |
1959 |
1 |
1,4 Mt |
121 t |
kér. |
11 000 km |
3 700 m |
tour et silo |
| R-16 |
SS-7 Saddler |
Union soviétique |
1961 |
1 |
5 Mt |
140 t |
hyp. et hyp. |
11 000 km |
2 700 m |
tour et silo |
| SM-68 Titan |
États-Unis |
1961 |
1 |
4 Mt |
100 t |
kér. et kér. |
10 000 km |
1 400 m |
silo |
| LGM-30 Minuteman |
États-Unis |
1962 |
1 |
1,2 Mt |
29 t |
sol., sol. et sol. |
10 000 km |
2 400 m |
silo |
| Titan II |
États-Unis |
1962 |
1 |
9 Mt |
154 t |
sol., sol. et sol. |
10 000 km |
n.d. |
silo |
| R-9 |
SS-8 Sasin |
Union soviétique |
1964 |
1 |
2,3 Mt |
81 t |
kér. et kér. |
11 000 km |
2 000 m |
tour et silo |
| R-36 |
SS-9 Scarp |
Union soviétique |
1966 |
1 |
18–25 Mt |
210 t |
hyp. et hyp. |
15 500 km |
920 m |
silo |
| UR-100 |
SS-11 Sego |
Union soviétique |
1967 |
1 |
500 kt |
42 t |
hyp. et hyp. |
11 000 km |
1 400 m |
silo |
| RT-2 |
SS-13 Savage |
Union soviétique |
1968 |
1 |
1,5 Mt |
50 t |
sol., sol. et sol. |
9 500 km |
2 000 m |
silo |
| LGM-30 Minuteman II |
États-Unis |
1967 |
1 |
1,2 Mt |
33 t |
sol., sol. et sol. |
12 500 km |
1 000 m |
silo |
| RT-20P |
SS-15 Scrooge |
Union soviétique |
1969 |
1 |
500 kt |
30 t |
sol. et hyp. |
11 000 km |
600 m |
mobile |
| LGM-30F Minuteman III |
États-Unis |
1971 |
3 |
170 kt |
35 t |
sol., sol. et sol. |
13 000 km |
280 m |
silo |
| R-29 |
SS-N-8 Sawfly |
Union soviétique |
1974 |
1 à 7 |
100-500 kt |
33 t |
mer., sol. |
6 500-9 000 km |
n.d. |
SNLE |
| R-36M |
SS-18 Satan |
Union soviétique |
1974 |
1 à 10 |
11 Mt (ogive unique) |
210 t |
hyp. et hyp. |
11 200 km |
400 m |
silo |
| MR-UR-100 |
SS-17 Spanker |
Union soviétique |
1975 |
1 |
3,5–6 Mt |
71 t |
hyp. et hyp. |
10 100 km |
420 m |
silo |
| UR-100N |
SS-19 Stiletto |
Union soviétique |
1975 |
6 |
650 kt |
105 t |
hyp., hyp. et hyp. |
9 700 km |
350 m |
silo |
| RT-21 |
SS-16 Sinner |
Union soviétique |
1976 |
1 |
1–1,5 Mt |
44 t |
sol., sol. et sol. |
10 500 km |
450 m |
mobile |
| Trident I |
États-Unis |
1979 |
8 |
100 kt |
33 t |
mer., sol. |
6 400 km |
380 m |
SNLE |
| DF-4 |
CSS-3 |
Chine |
1980 |
1 à 3 |
3,3 Mt |
82 t |
sol., sol. et sol. |
7 000 km |
1 500 m |
silo |
| DF-5 |
CSS-4 |
Chine |
1981 |
1 |
2 Mt |
183 t |
hyp., hyp. et hyp. |
12 000 km |
500 m |
silo |
| R-39 Rif |
SS-N-20 Sturgeon |
Union soviétique |
1983 |
10 |
100-200 kt |
84 t |
mer., sol. |
8 300 km |
n.d. |
SNLE |
| RT-2PM |
SS-25 Sickle |
Union soviétique |
1985 |
1 |
550 kt |
45 t |
sol., sol. et sol. |
10 500 km |
150 m |
mobile et silo |
| LGM-118A Peacekeeper |
États-Unis |
1986 |
10 |
300 kt |
88 t |
sol., sol., sol. |
9 600 km |
100 m |
silo |
| Jericho III |
Israël |
1986 |
n.d. |
26 t |
sol. et sol. |
3 500-11 000 km |
n.d. |
tour |
| RT-23 |
SS-24 Scalpel |
Union soviétique |
1987 |
10 |
400 kt |
104 t |
sol., sol. et sol. |
10 000 km |
150 m |
mobile et silo |
| Trident II |
États-Unis |
1990 |
1 à 8 |
100-475 kt |
58 t |
mer., sol. |
11 300 km |
90 m |
SNLE |
| M45 |
France |
1996 |
6 |
150 kt |
35 t |
mer., sol. |
6 000 km |
200 m |
SNLE |
| RT-2PM2 Topol-M |
SS-27 Sickle-B |
Russie |
1997 |
1 |
550 kt |
47 t |
sol., sol. et sol. |
11 000 km |
350 m |
mobile et silo |
| DF-31 |
CSS-9 |
Chine |
2000 |
1 |
1 Mt |
42 t |
sol., sol. et sol. |
8 000 km |
300 m |
mobile |
| Jericho III |
Israël |
2008 |
n.d. |
|
|
6 500 km |
1 000 m |
silo |
| M51 |
France |
2010 |
6 à 10 |
100-110 kt |
54 t |
mer., sol. |
9 000 km |
200 m |
SNLE |
| RS-24 Iars |
SS-29 |
Russie |
2010 |
3 |
150-200 kt |
50 t |
sol., sol., sol. |
10 500 km |
250 m |
silo, mobile |
| Julang 2 |
CSS-N-4 |
Chine |
2015 |
3 à 10 |
250-1 000 kt |
23 t |
mer., sol |
8 600-14 000 km |
n.d. |
SNLE |
| Hwasong-14 |
 Corée du Nord |
2017 |
1 |
n.d. |
34 t |
|
10 000 km |
n.d. |
tour |
| Hwasong-15 |
Corée du Nord |
2017 |
1 |
n.d. |
72 t |
|
13 000 km |
n.d. |
mobile |
| RS-28 Sarmat |
SS-30 Satan-2 |
Russie |
2020 |
15 |
n.d. |
>100 t |
sol., sol. et sol. |
17 000 km |
10 m |
silo, mobile |
| R-30 Boulava |
SS-N-32 |
Russie |
|
6 à 10 |
100-150 kt |
37 t |
mer., sol. |
8 000 km |
|
SNLE |
Notes et références
- Joseph Henrotin (Centre des études de sécurité), « Armes hypersoniques : quels enjeux pour les armées ? », Briefings de l'IFRI, (lire en ligne [archive], consulté le ).
- (en) « Rocket R-7 » [archive], energia.ru
- référence nécessaire
- Défense et Sécurité internationale no 35, mars 2008
- « L’US Navy prévoit de tester en aout prochain des technologies liées au missile Trident conventionnel [archive] », Le portail des sous-marins, 23 mai 2009
- (en) US 'Prompt Global Strike' Capability: A New Destabilising Sub-State Deterrent in the Making? [archive], British American Security Concil, juin 2006
- (en) « Strategic Nuclear Strike Hypersonic Glide Vehicles » [archive], sur Dreamland Resort, (consulté le )
- (en) « Lockheed HGV » [archive], sur Designation Systems, (consulté le )
- (en) Bill Gertz, « Hypersonic arms race: China tests high-speed missile to beat U.S. defenses » [archive], sur The Washington Times, (consulté le )
Voir aussi
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Articles connexes
Liens externes
v
Missile de croisière naval
Avant le missile de croisière naval, la France ne pouvait utiliser des missiles de croisières que depuis des avions de combat. Seuls quelques pays comme les États-Unis, le Royaume-Uni ou la Russie possèdent la capacité de lancer des missiles de croisière depuis la mer5.
Le contrat de développement et de production du missile de croisière naval est notifié par la direction générale de l'Armement à MBDA en 6.
Le premier tir d’essai du MdCN, dans sa version à décollage vertical a été effectué avec succès le 7 depuis le centre d’essais de missiles de la direction générale de l’Armement (DGA EM) de Biscarrosse. Le premier tir sous-marin a eu lieu, lui, le 8, depuis une plateforme immergée simulant un lancement depuis un sous-marin, au large de l’île du Levant (DGA EM Méditerranée), l’un des deux autres sites d’expérimentations de la DGA.
Le premier tir complet d’un MdCN a été effectué avec succès le , depuis le centre DGA EM de Biscarrosse. Lors de ce troisième tir de développement, tous les objectifs ont été atteints, notamment la validation de la phase terminale avec guidage autonome par reconnaissance de scène infrarouge, qui assure une très grande précision d'impact9. Un quatrième tir de développement a été réalisé avec succès le depuis le centre DGA EM Méditerranée, à l’Île du Levant, en configuration sous-marine10. Le dernier tir de qualification a été effectué le 2,11 depuis le site de Biscarrosse, permettant de valider définitivement toutes les capacités du missile, et plus particulièrement sa portée opérationnelle11.
Le , la frégate multimissions Aquitaine a procédé avec succès au tir d’un MdCN au large de l’île du Levant. Selon la DGA, c'est la première fois qu’un bâtiment de surface européen tire un missile de croisière (des missiles Tomahawk ont déjà été tirés par le Royaume-Uni dans le passé, mais à partir de sous-marins)12.
Le , le SNA Suffren effectue un premier tir13.
Caractéristiques
Le missile de croisière naval reprend une grande partie de l’architecture fonctionnelle du SCALP-EG. Il a nécessité un certain nombre d’adaptations pour pouvoir être lancé depuis des plateformes navales, parmi lesquelles une structure cylindrique lui permettant d'être lancé par le système de lancement vertical Sylver A-70 ou un tube lance-torpilles de 533 mm, ainsi que l'ajout d’un accélérateur à carburant solide lui faisant acquérir rapidement sa vitesse de croisière après le lancementNote 1. La phase de vol est assurée par un turboréacteur à simple flux Microturbo TR 5014 qui lui assure une portée supérieure à 1 000 km, double de celle du SCALP-EG, soit une allonge se rapprochant de celle du BGM-109 Tomahawk américainNote 2.
Pour être transformé en missile à changement de milieu pouvant être lancé depuis un sous-marin de classe Suffren (mis en service à partir de ), il est enfermé à l’intérieur d’une capsule hydrodynamique solide qui se brise dès l’instant où le missile fait surface.
La navigation repose sur un système de navigation inertielle (Thales Avionics), recalé en croisière par corrélation altimétrique (semblable au système TERCOM américain), et sur la réception d’un signal GPS. Le guidage final se fait grâce à un autodirecteur infrarouge (SELEX (en)).
Le MdCN est assemblé à l’usine de Selles-Saint-Denis de MBDA15.
Mise en service
Initialement, les frégates de la classe La Fayette devaient être équipées du système de lancement vertical Sylver A-70 leur permettant de lancer indifféremment des MdCN ou des missiles ASTER, mais le projet fut abandonné pour des raisons budgétaires, bien que l'emplacement soit resté disponible.
Le MdCN est opérationnel depuis 2015 sur les frégates de classe Aquitaine16 et le sera en principe en 2018 pour les sous-marins nucléaires d’attaque de la classe Suffren 2,11.
Le , la DGA a passé une première commande de 50 unités de la version « surface » à MBDA17, pour un montant de 560 millions d'euros, pour une livraison en 2012. Une deuxième commande a été passée en 2009 pour 150 exemplairesNote 3,18, 100 destinés aux frégates de la classe Aquitaine et 50 aux SNA de la classe Suffren. Le coût du programme pour ces 200 missiles est de 1,153 milliards d'euros, avec un prix unitaire (hors développement) de 2,86 millions d'euros1. La livraison des 60 premiers exemplaires a été reportée à 2015 en raison du décalage causé par le retard pris par la qualification opérationnelle du missile1.
Doctrine d'emploi (Marine Nationale)
Sur les bâtiments de la Marine Nationale française, c'est le commandant qui a le contrôle des différents systèmes d'arme (Missiles Exocet, missiles Aster, torpilles, artillerie...). Ce n'est pas le cas du MDCN, puisqu'il est considéré comme une arme dite "stratégique". La décision de l'emploi d'un MDCN est donc prise au plus haut sommet de l’État19.
Première utilisation en condition de guerre
Dans la nuit du 13 au , lors de l'Opération Hamilton, la France utilise pour la première fois des missiles de croisière navals pour frapper des « sites de production et de stockage d'armes chimiques » en Syrie par décision commune avec les États-Unis et le Royaume-Uni20. Selon Jean-Dominique Merchet, six missiles auraient dû être tirés. Trois d'abord par la frégate Aquitaine, puis trois par la frégate Languedoc. Un problème technique semblerait avoir empêché le tir des trois premiers. Quand le problème a été résolu, le créneau de tir donné par la coalition était clos, les trois autres missiles n'ont donc pas été tirés 21. À la date du , la Marine et les industriels concernés (Naval Group et MBDA) n'ont pas d'explications au fait que certains missiles ne sont pas partis à la suite d'« aléas techniques »21,22.
Exportation
En 2015, le MdCN n’a pas fait l’objet de commandes à l’exportation. Le Royaume-Uni, qui avait collaboré avec la France pour le programme SCALP-EG, a choisi de commander 65 Tomahawk américains15.
La Grèce, qui avait indiqué en 2010 son intérêt pour l’achat de six frégates FREMM dotées de 16 missiles de croisière navals23, a abandonné son projet en raison de ses difficultés économiques majeures.
Toutefois, la Pologne, qui veut acquérir de nouveaux sous-marins pour remplacer sa flotte vieillissante, exige que tout remplacement potentiel soit armé des missiles de croisière navals tels que le MdCN. Naval-Group a répondu avec son offre des sous-marins de la classe Scorpène avec des MdCN24.
Notes et références
Notes
- Le SCALP-EG est aéroporté, et n’a donc pas besoin d’aide pour atteindre sa vitesse de croisière.
- La portée d'un missile Tomahawk est comprise entre 1250 et 2 500 km.
- Au lieu des 200 initialement prévus.
Références
- Xavier Pintat, Daniel Reiner et Jacques Gautier, « Projet de loi de finances pour 2015 : Défense : équipement des forces : A. 1. Le Missile de croisière naval (MDCN) » [archive], sur www.senat.fr, Sénat, (consulté le ).
- « Actus en images : 27/10 MdCN », Cols bleus, Marine Nationale, no 3034, , p. 12 (ISSN 0010-1834).
- « Premier tir réussi pour le missile de croisière Scalp Naval » [archive], Mer et Marine, (consulté le ) « Du Scalp Naval au MdCN » [archive], Fauteuil de Colbert, (consulté le ) .
- « Toutes les FREMM françaises seront équipées de missiles de croisière » [archive] (consulté le ).
- « Des missiles russes tirés sur la Syrie depuis la mer Caspienne » [archive], sur www.rfi.fr, .
- (en) « MdCN Press Information » [archive] [PDF], sur www.mbda-systems.com, (consulté le ).
- (en) Jean Dupont, « Successful first firing of MBDA's SCALP Naval missile » [archive], sur mbda-systems.com, (consulté le ).
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- Bertrand Guy, « Succès du premier tir complet d'un missile de croisière naval » [archive], sur www.defense.gouv.fr/dga, (consulté le ).
- Bertrand Guy, « Succès du premier tir complet du missile de croisière naval en configuration sous-marine » [archive], sur www.defense.gouv.fr/dga, (consulté le ).
- (en) Jean Dupont, « Successful final qualification firing for MdCN » [archive], sur www.mbda-systems.com, MBDA, (consulté le ).
- Laurent Lagneau, « La frégate multimissions Aquitaine a tiré son premier missile de croisière naval » [archive], sur Opex360.com, .
- http://www.opex360.com/2020/10/20/succes-du-premier-tir-dun-missile-de-croisiere-naval-par-le-sous-marin-nucleaire-dattaque-suffren/?unapproved=675128&moderation-hash=adc493c0b67b82ff16fc8d2d39d38a10#comment-675128 [archive]
- « Le missile de croisière naval (MdCN) » [archive], sur www.defense.gouv.fr, (consulté le ).
- Véronique Guillermard, « MBDA assemble le futur missile de croisière naval français » [archive], sur www.lefigaro.fr, (consulté le ).
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- (en) Carol Reed, « MBDA receives notification of SCALP Naval contract » [archive], sur mbda-systems.com, (consulté le ).
- Xavier Pintat et Daniel Reiner, « Projet de loi de finances pour 2010 : Défense, équipement des forces » [archive], sur www.senat.fr, Sénat, (consulté le ).
- https://www.youtube.com/watch?v=HMtfv8kimUo [archive]
- « Frappes en Syrie : la France a lancé pour la première fois des missiles de croisière navals », Franceinfo, (lire en ligne [archive], consulté le ).
- « La Marine a rencontré des « aléas technique » lors du tir des missiles de croisière (actualisé) » [archive], L'Opinion, (consulté le ).
- « Couacs inexpliqués pour les missiles de MBDA au large des côtes syriennes » [archive]
, La Lettre A, (consulté le ).
- « La Grèce est toujours intéressée par les frégates de type FREMM » [archive], sur www.meretmarine.com, Mer et Marine, (consulté le ).
Annexes
Articles connexes
Liens externes
Missile antinavire
Tir d'un missile antinavire
Harpoon depuis un bâtiment américain.
Un missile antinavire est un missile destiné à attaquer et détruire un navire.
Cette arme peut être tirée par :
En général, un même missile antinavire existe en deux ou trois versions, chacune correspondant à un des types indiqués ci-dessus. Par exemple, le missile Exocet français est disponible en versions AM39 (air-mer), MM38 (mer-mer) ou SM39 (lançable depuis un sous-marin en plongée), la version améliorée MM40 pouvant également être tirée depuis une batterie côtière.
Historique
Tir d'un missile SS-N-2 Styx par une vedette de
classe Komar.
À la suite des travaux allemands durant la Seconde Guerre mondiale, les premiers missiles anti-navire tirés depuis des aéronefs furent opérationnels dès 1943. Le premier navire coulé le fut en août, avec la destruction de la frégate HMS Egret par un Henschel Hs 293 A. Ces engins étaient filoguidés.
La première attaque de missiles anti-navire autoguidés a eu lieu le vers 17 h 30 lorsque deux missiles P-15 Termit (code OTAN : SS-N-2 Styx) tirés par une vedette lance-missiles de classe Komar de la marine égyptienne opérant depuis le port de Port-Saïd touchèrent le destroyer Eilat de la marine israélienne à 14,5 milles marins de distance. Une autre salve de deux missiles tirée par une seconde vedette acheva le destroyer une heure et quart après le premier tir.
Le système de guidage optique fut mis au point par le physicien Georges Penciolelli.
Description
Il s'agit de missiles relativement gros, allant de 350 kg pour le Penguin norvégien à 4 500 kg pour le SS-N-3 soviétique. Ils possèdent généralement un système de guidage inertiel, relayé par un radar en fin de course. Par ailleurs, un radar altimétrique permet au missile de voler à quelques mètres seulement de la surface de l'eau afin d'être détecté le plus tard possible par le navire cible.
Les missiles antinavires possèdent une puissante charge explosive brisante (150 kg pour l'Exocet à une tonne pour certains missiles de conception soviétique), ce qui permet de mettre n'importe quel bâtiment hors de combat.
Leurs portées varient énormément selon les modèles, de 40 km à plus de 200 km. Les développements récents montrent deux tendances :
- les missiles de conception occidentale, subsoniques, attestent d'une recherche de la polyvalence de frappe par l'adoption de systèmes de guidage complexes (combinant GPS, radars ou guidage infrarouge). L'ensemble permet aussi bien de diversifier les cibles (bâtiments en mer, à quai ou installations terrestres) que de disposer, pour certains, d'une capacité de maraudage et de réattaque ;
- les missiles de conception sino-russe sont supersoniques, voire hypersoniques permettant de combiner vitesse et nombre afin de percer les défenses adverses1.
La République populaire de Chine développe entre autres un missile balistique antinavire, il s'agit d'une version du DF-21, d'une portée maximale de 3 000 km.
Missiles antinavires
- Ikara (arme anti-sous-marine)
missile anti-navire
Nasr-1 iranien
Missile antinavire Bazalt
- Gezgin (missile en projet avec portée de 300 km, basé sur le SOM)2
Notes
Références
Voir aussi
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Liens externes
Missile antichar
Un missile antichar est un missile destiné à détruire un char. Ces missiles peuvent être tirés :
- depuis un système léger porté par des fantassins
- depuis un véhicule blindé
- depuis un hélicoptère de combat ou un avion
Il est fréquent que le même missile puisse être au choix mis en œuvre d'une des trois façons indiquées ci-dessus.
Historique
Coupe d'un missile antichar français
ENTAC de première génération, entré en service dans les années 1950
Les missiles antichar font leur apparition dans les années 1950, avant de se généraliser dans la décennie suivante avec la miniaturisation des systèmes de guidage.
Ce fut en 1955 qu'entra en service le premier missile antichar opérationnel, il s'agit du SS.10 français à téléguidage manuel. Les missiles à téléguidage automatique entrent en service en 1970 avec le missile TOW américain. Dans les années 2000, des missiles à capacité « tire et oublie » sont développés mais leur coût est bien plus important que les précédents1.
Comme les roquettes antichar, leur charge offensive est une charge creuse ; ils diffèrent néanmoins des roquettes par leur guidage en cours de vol et une phase de propulsion souvent plus longue. Leur système de guidage leur permet d'engager des cibles à des distances bien supérieures à celles des roquettes. Les premiers produits massivement le sont par les Soviétiques avec le 9M14M Malutka.
Typologie
Caractéristiques des différentes générations de missiles
De nombreuses armées se sont dotées de cette arme, qui se décline en plusieurs types :
- Les missiles courte portée — comme l'Eryx français — ou moyenne portée (Milan français) traquent leur cible par un guidage infrarouge, dont le faisceau est émis par le lanceur ;
- Le missile moyenne portée de nouvelle génération à trajectoire oblique tel le Javelin américain sont plus gros et verrouillent leur cible par radar. Ils prennent ensuite de l'altitude et percutent le blindé par le toit, généralement beaucoup moins protégé que les côtés (voir blindage réactif).
- Les missiles longue portée filoguidés tels le HOT franco-allemand de 2e génération, plus lourd que les précédents et ; la France, le Royaume-Uni et l'Allemagne avaient commencé dans les années 1980 le développement d'un missile antichar de 3e génération tire et oublie appelé AC3G en français, Trigat en anglais, PARS3 en allemand. Prévu pour être décliné en deux versions (moyenne et longue portée), il devait équiper respectivement des véhicules terrestres et l'hélicoptère Tigre d'EADS. En , seule la version PARS3 LR (Long Range ou Lange Reichweite) a été commandée par le BWB au consortium réunissant MBDA et la société allemande DBD (Diehl BGT Defence).
On considère aujourd'hui les catégories de missiles aujourd'hui surtout selon leur masse, s'ils peuvent être maniés par des fantassins, ou devant être utilisés depuis un porteur terrestre ou un aéronef.
Par pays
Tigre allemand armé avec un Trigat-LR
Lanceur Hongjian Red Arrow-12 (missile HJ-12 en arrière plan)
- MILAN (1972) (retiré du service)
- HOT (1978)
Notes et références
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Rayon
Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom.
Le mot rayon est employé dans plusieurs domaines :
- en mathématiques,
- en géométrie, un rayon est un segment qui relie le centre d'un cercle ou d'une sphère à un point du pourtour de ce cercle ou de cette sphère. « Rayon » désigne également la longueur de ce segment ;
- en théorie des graphes, un rayon est l'excentricité minimale des sommets ;
- en apiculture, un rayon de miel correspond à une économie optimale de cire ;
- en astrophysique,
- le rayon solaire est une unité de longueur pour les étoiles
- un rayon cosmique est une particule très énergétique se déplaçant à une vitesse très proche de celle de la lumière ;
- le rayon de Schwarzschild délimite la taille physique d'un trou noir ;
- le rayon de marée délimite l'extension maximale d'un objet céleste situé à proximité d'un objet plus massif susceptible de le distordre par effets de marée ;
- le rayon de cœur donne l'échelle physique où la luminosité d'un amas globulaire décroît d'un facteur 2 par rapport à sa valeur au centre ;
- en géographie, un rayon ou raion est une subdivision administrative des ex-républiques soviétiques ;
- en mécanique, les rayons d'une roue non pleine sont les tiges reliant le moyeu à la jante ;
- en optique, un rayon est une courbe représentant le trajet de la lumière ;
- en théosophie, le rayon représente un des sept courants de force ;
- dans les magasins, les rayons sont les étagères sur lesquelles sont disposés les articles ;
- en botanique, un rayon est, dans une ombelle, un pédoncule se terminant par une fleur.
Voir aussi
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Rayonnement ionisant
Nouveau pictogramme de risque contre les rayonnements ionisants, transféré le
par l'
AIEA à
ISO. Il doit remplacer le pictogramme jaune classique, uniquement «
dans certaines circonstances, spécifiques et limitées ».
Un rayonnement ionisant est un rayonnement électromagnétique ou corpusculaire capable de produire directement ou indirectement des ions1 lors de son passage à travers la matière2. Ces rayonnements peuvent être produits par la radioactivité d'atomes tels que l'uranium ou le plutonium. Ils ont des applications dans les domaines de la défense, de la santé, de la production d'électricité, etc.
Pour les organismes vivants, les rayonnements ionisants peuvent être nocifs, voire mortels en cas de dose élevée. Les rayons ionisants sont de natures et de sources variées. Leurs propriétés dépendent de la nature des particules constitutives du rayonnement et de leur énergie.
Principaux rayonnements ionisants
Les rayonnements les plus énergétiques transfèrent assez d’énergie aux électrons de la matière pour les arracher de leur atome. Les atomes ainsi privés de certains de leurs électrons sont alors chargés positivement. Les atomes voisins qui accueillent les électrons se chargent négativement.
Les atomes chargés positivement ou négativement sont appelés « ions ». Les atomes qui ont perdu au moins un électron sont devenus des ions positifs (cations), tandis que les atomes qui ont reçu au moins un électron sont devenus des ions négatifs (anions).
Les rayonnements capables de provoquer de telles réactions sont dits « ionisants ».
Par leur énergie, les rayonnements ionisants sont pénétrants, c’est-à-dire qu’ils peuvent traverser la matière. Le pouvoir de pénétration dépend du type de rayonnement et du pouvoir d'arrêt de la matière. Cela définit des épaisseurs différentes de matériaux pour s'en protéger, si nécessaire et si possible.
Particules alpha : noyaux d'hélium
Pénétration faible. Les particules α sont émises à une vitesse avoisinant les 16 000 km/s. Cependant étant lourdes et chargées électriquement, elles sont arrêtées très facilement et rapidement par les champs électromagnétiques et les atomes composant la matière environnante. Une simple feuille de papier suffit à arrêter ces particules. Pour se protéger, il importe avant tout que le corps émetteur du rayonnement alpha ne soit pas ingurgité ou inhalé.
Particules bêta
Particules β− : électrons
Pénétration moyenne. Les particules β− sont des électrons. Ces derniers sont émis avec des énergies variant de quelques keV à quelques MeV. Ils peuvent donc atteindre des vitesses élevées souvent relativistes. Cependant, chargés électriquement, ils vont être arrêtés par la matière et les champs électromagnétiques environnants. Une feuille d’aluminium de quelques millimètres peut arrêter les électrons. Un écran d'un centimètre de plexiglas arrête toutes les particules bêta d'énergie inférieure à 2 MeV. Pour se protéger, il importe avant tout que le corps émetteur du rayonnement bêta ne soit pas ingurgité.
Particules β+ : positons
La pénétration est semblable à celle des électrons. Mais à la fin de son parcours, un positon s’annihile avec un électron rencontré sur son passage en formant deux photons gamma de 511 keV chacun, émis à 180° l'un de l'autre, ce qui ramène le problème au cas du rayonnement gamma.
Rayonnements X et gamma
Pénétration très grande, fonction de l’énergie du rayonnement et de la nature du milieu traversé.
Chaque matériau est ainsi caractérisé par une couche de demi-atténuation qui dépend de sa nature, du type de rayonnement et de l'énergie du rayonnement. La couche de demi-atténuation (ou épaisseur moitié) est l'épaisseur nécessaire pour réduire de moitié la valeur du débit de dose de rayonnements X ou γ. On définit selon le même principe une épaisseur dixième, qui ne laisse passer que 10 % du débit de dose ; par exemple, en radioprotection, un écran dixième en plomb (matière très utilisée car très efficace) a une épaisseur de 50 mm[à vérifier].
Au-delà de la dizaine de keV, l'air n'a plus d'absorption significative des rayonnements X et γ. Le plomb est généralement utilisé comme élément de radioprotection dans le domaine médical. En effet, il a une épaisseur de demi-absorption de l'ordre de 100 µm à 100 keV. Une épaisseur de 1 mm de plomb réduit la dose d'un rayonnement X de 100 keV d'un facteur 1 000. L'épaisseur de demi-absorption du plomb passe néanmoins à 1 mm vers 250 keV, ce qui signifie qu'une épaisseur de 10 mm de plomb serait alors nécessaire pour réduire la dose d'un facteur équivalent. En conséquence, dans les environnements industriels, où l'énergie peut parfois atteindre plusieurs MeV, on utilise des murs en béton (moins absorbants que le plomb, mais pratiquement plus épais) dans le contexte de la radioprotection. Dans certains cas, ceux-ci sont barités (ajout d'une charge très dense) pour en augmenter l'efficacité.
À épaisseur d'écran identique, le rayonnement gamma est atténué par : le plomb, l'acier, le béton, l’eau (par ordre d'efficacité décroissante).
Neutrons
Le neutron n'étant pas chargé, il ne produit pas d'ionisations en traversant la matière. Les neutrons libres ne forment donc pas un rayonnement ionisant, mais en provoquant des fissions nucléaires, ils peuvent générer des rayonnements ionisants.
Les neutrons libres sont surtout présents dans les réacteurs nucléaires ; ils sont émis, par exemple, lors de la fission d’atomes d’uranium 235. Ils sont indirectement ionisants car c’est leur capture par les noyaux ou leur interaction avec ceux-ci qui génère des rayonnements gamma et/ou diverses particules. Les neutrons sont aussi présents aux altitudes de vol des avions long-courrier et subsoniques : ils participent à 30 % de la dose reçue par le personnel navigant.
Pénétration dépendante de leur énergie.
Le bore et le cadmium, neutrophages, absorbent (capturent) les neutrons.
Une forte épaisseur d’eau ou de paraffine modère (réduit la vitesse) les neutrons.
Source
Les rayonnements ionisants sont présents sur la Terre depuis sa création. Les progrès scientifiques ont amené les hommes à se servir de rayonnements ionisants produits artificiellement. Ces rayonnements ont donc aujourd'hui des origines très diverses.
Les rayonnements cosmiques sont des rayonnements ionisants d'origine naturelle. Ils peuvent provenir du Soleil mais également d'autres sources galactiques et extra-galactiques. Ils sont constitués de noyaux atomiques, de particules de haute énergie et de rayonnements électromagnétiques. Leur interaction dans l'atmosphère produit des éléments radioactifs, dits d'origine cosmogénique, ainsi que des pions se désintégrant en produisant des muons.
La radioactivité produit différents types de rayonnements ionisants : les particules α, les particules β (β− : électrons, β+ : positons), les protons, les neutrons et les rayons γ. Les radionucléides responsables de cette radioactivité ont eux-mêmes plusieurs origines :
- les radionucléides d'origine cosmogénique sont produits dans l'atmosphère par les rayonnements cosmiques avant de retomber sur Terre. Parmi eux, on peut citer le carbone 14 (14C) ou encore le tritium (3H) ;
- les radionucléides d'origine tellurique sont présents sur la Terre depuis sa formation. Certains, possédant une période radioactive courte par rapport à l'âge de la Terre ont pratiquement disparu. D'autres, ayant une longue période radioactive, sont les plus abondants mais ne présentent pas une forte activité. Ce sont les radioéléments ayant une période radioactive de l'ordre de grandeur de l'âge de la Terre qui sont responsables de la majeure partie de la radioactivité tellurique : le potassium 40 (40K), l'uranium 238 (238U) ;
- les radioéléments d'origine artificielle sont souvent produits de manière contrôlée dans des cyclotrons ou dans des réacteurs nucléaires. Elle est aujourd'hui présente dans l'environnement essentiellement du fait des essais nucléaires atmosphériques, des catastrophes nucléaires et des différents rejets de radioéléments utilisés en médecine ou dans les centrales nucléaires. L'iode 131 (131I) et le césium 137 (137Cs) sont des radioéléments d'origine artificielle.
Certains rayonnements électromagnétiques sont également des rayonnements ionisants. De manière classique, on considère que c'est à des longueurs d'onde inférieures à 0,1 µm qu'un rayonnement électromagnétique est ionisant. Parmi le spectre électromagnétique, sont donc considérés comme ionisants les rayons gamma, les rayons X et certains ultraviolets. Les rayons gamma sont issus de la désexcitation nucléaire faisant suite à une désintégration radioactive. Les rayons X et les rayonnements ultraviolets sont issus des processus électromagnétiques comme la transition électronique ou le Bremsstrahlung. Ils font partie des rayonnements cosmiques mais sont aussi produits de manière artificielle pour servir dans divers domaines tels que la recherche scientifique, la radiologie médicale ou l'industrie.
Certains rayonnements particulaires sont aussi considérés comme des rayonnements ionisants. Ils proviennent des diverses sources naturelles ci-dessus mais peuvent aussi être directement créés de façon artificielle et utilisés dans des accélérateurs de particules : électrons, protons, ions.
Effets sur l'organisme
Un rayonnement qui pénètre dans la matière interagit avec les éléments du milieu et transfère de l’énergie. Un rayonnement ionisant possède assez d'énergie pour créer des dommages dans la matière qu'il traverse. Dans un organisme vivant, il peut endommager certains constituants cellulaires (ADN, organites notamment). Le corps est quotidiennement naturellement exposé à une faible dose de rayonnement, mais dans ces conditions, des mécanismes intra-cellulaires réparent la plupart des lésions produites. En cas d'exposition à de fortes doses, ces mécanismes sont dépassés et peut alors apparaître un dysfonctionnement de l'organisme, une pathologie, voire la mort.
C'est pourquoi, idéalement, l'exposition aux rayonnements ionisants, lorsqu'elle est nécessaire ou inévitable, doit rester la plus faible possible en vertu des principes de radioprotection.
La recherche sur les effets des rayonnements a connu un pic d'activité après les explosions des bombes de Nagasaki et d'Hiroshima, puis après la catastrophe de Tchernobyl. Et dernièrement après l'accident de Fukushima, le Comité scientifique des Nations unies pour l'étude des effets des rayonnements ionisants (UNSCEAR) a publié un rapport 20133, plusieurs mises à jour4,5,6, et un autre rapport de synthèse des informations acquises de 2013 à 20197,4,8.
Exposition de l'homme aux rayonnements ionisants
Pour apprécier à leur juste valeur les risques liés aux rayonnements ionisants, il est nécessaire de s'intéresser à ceux d'origine naturelle auxquels l'homme a toujours été exposé. Tous les organismes vivants y sont adaptés et semblent capables de corriger, jusqu’à un certain degré, les dégâts dus à cette irradiation naturelle.
En France, l’exposition annuelle moyenne de l’homme aux rayonnements ionisants est d’environ 2 mSv. À cette radioactivité naturelle s'ajoutent des rayonnements de sources artificielles. Ces rayonnements sont du même type que ceux émis par des sources naturelles et leurs effets sur la matière vivante sont, à dose égale, identiques. Ce sont essentiellement les radiographies médicales ou dentaires, et moindrement des rayonnements provenant de radionucléides ingérés ou inhalés (avec la fumée de cigarette par exemple). En France, le Système d'information de la surveillance de l'exposition aux rayonnements ionisants (SISERI) collecte les données des mesures de radioprotection des travailleurs soumis aux rayonnements ionisants.
Seulement 1,5 % provient d’autres sources comme les retombées des essais aériens des armes nucléaires et les retombées de la catastrophe de Tchernobyl, mais leur effet peut être très aggravé lorsque la contamination est interne, à la suite d'une inhalation ou d'une absorption (cas les plus courants) de radionucléides dans les aliments.
L'exposition à la radioactivité naturelle reste largement inférieure à une exposition directe aux rayonnements ionisants dus, par exemple, à des incidents ou accidents de centrales atomiques, où l'on est confronté à des valeurs de 100 à plus de 10 000 mSv.
Modes d'exposition
Selon la manière dont les rayonnements atteignent l’organisme, on distingue deux modes d’exposition : externe ou interne.
Exposition externe
Elle a lieu lorsque le sujet se trouve exposé à des sources de rayonnements qui lui sont extérieures (substances radioactives sous forme de nuage ou de dépôt sur le sol, sources à usage industriel ou médical…). Elle peut concerner tout l’organisme ou une partie seulement de celui-ci. Elle cesse dès que l’on n’est plus sur la trajectoire des rayonnements (cas par exemple d’une radiographie du thorax).
Exposition interne (due à une contamination interne)
Elle survient quand des substances radioactives (contenant des radionucléides) se trouvent à l’intérieur de l’organisme. Ces dernières provoquent une irradiation interne.
Elles ont pu pénétrer par inhalation, par ingestion, par une plaie ou par voie transcutanée, avant de se distribuer dans l’organisme dans des organes-cibles (ex. : la thyroïde pour l'iode radioactif). On parle alors de « contamination interne ». Celle-ci ne cesse que lorsque les substances radioactives ont entièrement disparu de l’organisme après un temps plus ou moins long par élimination naturelle, décroissance radioactive, et/ou traitement.
Valeurs de quelques périodes radioactives :
Tous les radioisotopes ne sont pas éliminés naturellement (urines…) à la même vitesse. Certains peuvent s’accumuler dans des organes spécifiques (os, foie…) avant d’être évacués du corps.
Pour chacun des éléments radioactifs, on définit, en plus de sa période radioactive, une période biologique.
Vocabulaire et définitions réglementaires
Une réglementation a défini depuis 2006 plusieurs modes d'exposition :
- exposition externe sans contact (à distance) : irradiation ;
- exposition externe avec contact : contamination externe ;
- exposition interne : contamination interne.
La contamination peut être surfacique, ou volumique (atmosphérique).
Exposition naturelle
On[Qui ?] n'a pas démontré de conséquences sanitaires au rayonnement naturel, sauf pour des sujets présentant une hypersensibilité telle l'ataxie télangiectasie. Selon une hypothèse controversée (hormèse), il y aurait peut-être même au contraire des effets bénéfiques aux faibles doses d'irradiation. En effet, dans certaines régions du monde (Ramsar (Iran), Kerala (Inde)), les doses reçues par les habitants dépassent 240 fois les doses généralement conseillées par les normes internationales. De plus, certaines études montrent que ces populations ne sont pas plus affectées que celles des régions avoisinantes, et il semble avoir plutôt un effet positif9. D'autres études montrent par contre un nombre élevé d'aberrations génétiques, des perturbations de l'immunité (taux élevé d'allergies) et une élévation de la stérilité chez les femmes[réf. nécessaire].
Les rayonnements ionisants que nous recevons de sources naturelles ont des origines diverses et se répartissent en trois principaux types :
Rayonnements cosmiques
On appelle rayonnement cosmique un flux de particules (principalement des protons) dotées d’une énergie très élevée, de l’ordre du gigaélectron-volt (GeV). Il est d’origine solaire ou galactique. Ces protons de haute énergie entrent en collision avec les noyaux des atomes de l’atmosphère et créent des fragments eux-mêmes dotés d’une énergie élevée (protons, neutrons, muons, neutrinos, mésons, etc.).
Le débit d’équivalent de dose dû aux rayonnements cosmiques est en moyenne de 0,3 mSv/an au niveau de la mer. Mais il varie considérablement en fonction de l’altitude et de la latitude (voir le tableau ci-dessous).
Variation du débit d’équivalent de dose absorbée (mSv/an) en fonction de l’altitude et de la latitude
Altitude
(km) |
0°
(équateur) |
30° |
50° |
| 0 |
0,35 |
0,4 |
0,5 |
| 1 |
0,60 |
0,7 |
0,9 |
| 2 |
1,0 |
1,3 |
1,7 |
| 3 |
1,7 |
2,2 |
3,0 |
| 4 |
2,6 |
3,6 |
5,0 |
| 5 |
4,0 |
5,8 |
8,0 |
| 10 |
14,0 |
23,0 |
45,0 |
| 15 |
30,0 |
50,0 |
110,0 |
| 20 |
35,0 |
60,0 |
140,0 |
Cela a pour conséquence que certaines populations subissent une exposition plus importante que la moyenne. Le tableau ci-dessous donne les équivalents de dose reçus par les populations de villes situées en altitude.
Éléments radioactifs contenus dans le sol
Nous sommes exposés aux rayonnements dus aux radioéléments présents dans la croûte terrestre. Il existe une cinquantaine de radioéléments naturels dont la plupart font partie des trois familles naturelles du thorium, de l’uranium et de l’actinium.
C’est le thorium qui existe en quantité la plus importante (10 ppm en moyenne). On trouve ensuite l’uranium (2 à 3 ppm), puis l’actinium.
Un autre radioélément contribue de façon notable : le potassium 40 (40K), isotope naturel du potassium (0,01167 %). Sa concentration est de l’ordre de 100 à 1 000 Bq/kg de sol.
Le débit de dose radioactive absorbée moyen dû à l’ensemble de ces isotopes est d’environ 0,3 mSv/an en France. Il varie cependant largement en fonction de la composition du sol. L’équivalent de dose reçu en Bretagne ou les Vosges est de deux à trois fois supérieur à celui reçu dans le Bassin parisien. Dans certaines régions, comme l’État de Kerala sur la côte Sud-Ouest de l’Inde, il atteint 30 mSv/an.
La chaleur interne de la Terre provient, selon une proportion d'environ 80 %, de celle produite par la radioactivité naturelle du sol. Voir l'article Géothermie.
Éléments radioactifs naturels absorbés par inhalation ou ingestion
Des émanations gazeuses de certains produits issus de la désintégration de l’uranium contenu dans le sol tels que le radon, ou le potassium des aliments dont nous retenons une partie dans notre organisme (élément dont nous maintenons en permanence un stock d'environ 165 g par personne), provoquent chez chacun d’entre nous, en moyenne, une irradiation de 1,55 mSv par an. La principale source d’irradiation naturelle est le 222Rn, gaz naturel radioactif. Elle représente environ un tiers de l’irradiation reçue et augmente dans les régions granitiques.
Toutes les familles naturelles ont dans leur chaîne de désintégration un isotope du radon (222Rn engendré par le 226Ra, et le 220Rn appelé également « thoron », engendré par le 224Ra). Ces gaz émanent du sol, des eaux et des matériaux de construction. Les valeurs moyennes des concentrations ont été évaluées à 2 Bq/m3 en plein air et 20 Bq/m3 dans les habitations pour le plus important d’entre eux : le 222Rn. Ces gaz et leurs descendants solides irradient les poumons.
Le potassium étant un élément important de notre constitution et vital au bon fonctionnement de nos cellules (environ 165 g par personne), l’isotope 40K de cet élément contribue à une activité intérieure constante d'environ 5 000 Bq, auxquels viennent s'ajouter une part similaire due à l'activité de l'ensemble des autres isotopes instables de notre corps.
Exemple : radioactivité de différents milieux naturels :
- eau de pluie : 0,3 à 1 Bq/L ;
- eau de rivière : 0,07 Bq/L (226Ra et descendants) ; 0,07 Bq/L (40K) ; 11 Bq/L (3H) ;
- eau de mer : 14 Bq/L (40K essentiellement) ;
- eau minérale : 1 à 2 Bq/L (226Ra, 222Rn) ;
- lait : 60 Bq/L ;
- sol sédimentaire : 400 Bq/kg ;
- sol granitique : 8 000 Bq/kg ;
- corps humain : 8 000 à 10 000 Bq (dont 5 000 dus au 40K).
Le tableau suivant résume la contribution des diverses composantes de la radioactivité naturelle. Il faut toutefois se souvenir que ce sont des valeurs moyennes susceptibles de variations importantes en fonction de l’altitude, de la latitude et de la composition du sous-sol.
| Source naturelle |
Exposition (mSv/an) |
| Rayonnement cosmique |
0,3 |
| Rayonnement tellurique |
0,32 |
| Isotopes cosmiques |
0,01 |
| 40K |
0,17 |
| 222Rn + descendants |
0,55 |
| 220Rn + descendants |
0,15 |
| Divers |
0,06 |
| Total |
1,56 |
Exposition artificielle
Pour chaque habitant, l’exposition annuelle moyenne aux sources artificielles d’irradiation est d’environ 1 mSv. Celles-ci sont principalement les irradiations médicales et les applications industrielles des rayonnements.
Les centrales nucléaires, les usines de traitement du combustible nucléaire usé, les retombées des anciens essais nucléaires atmosphériques et de la catastrophe de Tchernobyl, etc., exposent chaque homme en moyenne à 0,002 mSv par an.
Irradiations médicales
Il s’agit principalement des radiographies médicales et dentaires qui provoquent une irradiation externe proche de 1 mSv par an (moyenne en France).
L’essor du radiodiagnostic a été un des facteurs essentiels du progrès médical au cours du XXe siècle. Les équivalents de dose délivrés par les différents types d’examens varient considérablement en fonction de la profondeur des organes étudiés et de la dimension du segment de l’organisme concerné. À côté des appareils classiques, sont apparus progressivement des appareils plus perfectionnés (« scanners ») qui, associés à des ordinateurs, permettent de réaliser des images en coupe (tomographies) de l’organisme.
Doses délivrées lors des examens les plus courants en radiodiagnostic
| Examen médical |
Dose (mGy) |
| Radiographie pulmonaire |
0,7 |
| Radiographie du crâne |
2 |
| Radiographie de l’abdomen |
3 |
| Scanner du crâne |
27 |
| Urographie |
20 |
| Scanner du corps entier |
160 |
| Transit œsogastroduodénal |
90 |
La radiothérapie externe est un des traitements de base des cancers. On utilise généralement des rayonnements de haute énergie émis par des sources de cobalt radioactif 60Co ou par des accélérateurs de particules.
Dans certains traitements dits de curiethérapie, un corps radioactif est placé, soit au contact immédiat des tissus à irradier, soit implanté sous forme d’aiguilles radioactives (iridium, césium). Les doses classiquement administrées sont élevées (40 à 80 Gy) et espacées dans le temps pour permettre aux tissus sains de se régénérer. Les techniques d'implantation définitive de grains radioactifs (iode, palladium) sont en expansion.
La médecine nucléaire utilise des isotopes radioactifs pour l’exploration de l’organisme humain. Elle consiste à injecter un isotope radioactif qui se fixe dans la partie à explorer et de réaliser une image à l’aide d’une caméra à scintillation (scintigraphie).
Les isotopes utilisés sont l'iode 131 (131I) pour l’exploration fonctionnelle de la thyroïde et surtout le technétium 99m (99mTc) dont l’intérêt est sa courte période radioactive (T = 6,02 h) ce qui minimise les équivalents de dose administrés. Il peut être obtenu à partir de molybdène 99mMo par un appareil à élution.
L'exploration fonctionnelle d'organes tels que le cerveau utilise la tomographie à émission de positons. L'isotope utilisé est souvent le 18F (T = 2 h), injecté sous une forme liée à un sucre : l'activité cérébrale consomme du glucose et les zones les plus actives lors d'une tâche cognitive seront visualisées par une gamma-caméra.
Équivalents de dose après injection de 99mTc pour différentes explorations
| Exploration |
Équivalent de dose (mSv par mCi de 99mTc injecté) |
| Vessie |
0,85 |
| Estomac |
0,51 |
| Intestin |
2,3 |
| Thyroïde |
1,3 |
| Ovaires |
0,3 |
| Testicules |
0,09 |
| Moelle osseuse |
0,17 |
| Corps entier |
0,11 |
Synthèse
Voici une vue synthétique des principales sources d'exposition de l'homme avec les équivalents de dose correspondants.
Il ne faut pas perdre de vue qu'il s'agit de valeurs moyennes et que certains groupes d'individus (tels les travailleurs de l'énergie nucléaire et les populations habitant dans certaines régions) sont exposés à des équivalents de dose plus importants.
Inventaire général des engagements de dose (mSv/an) pour un individu moyen
| Radioactivité |
Exposition interne |
Exposition totale |
| Radioactivité naturelle |
0,94 |
1,64 |
| Irradiation à des fins médicales |
0,015 |
0,8 |
| Essais nucléaires |
0,02 |
0,04 |
| Énergie d’origine nucléaire |
0,015 |
0,02 |
| Total |
0,99 |
2,5 |
Exemples d'usage
- Les rayonnements ionisants sont utilisés pour les bombes radiologiques.
- Les rayons X ont d'abord été utilisés pour la radiographie, et les UV pour traiter le rachitisme. Et la médecine nucléaire utilise de plus en plus l'ionisation externe et/ou interne de tissus par une source radioactive pour traiter certains cancers.
- Depuis les années 1980, l'industrie agroalimentaire utilise l'« ionisation alimentaire » (parfois aussi dénommée pasteurisation à froid)10, notamment dans certains pays (États-Unis, Australie, France, Belgique, République tchèque, Italie, Pays-Bas, Pologne, Royaume-Uni, etc.), principalement pour prévenir les risques d'intoxication alimentaire et/ou de parasitose. La technique permet de stériliser dans leur masse la totalité du produit exposé et d'allonger le temps de conservation de divers aliments. Les rayons gamma, le faisceau d'électrons ou les rayons X sont aujourd'hui autorisés et utilisés dans plus de soixante pays pour traiter des graines, épices, fruits et légumes (importés notamment), viandes rouges et blanches, œufs en coquille, poissons, amphibiens (cuisses de grenouilles importées), crustacés, mollusques (huitres par exemple) et des aliments industriels (ex. : nugget de poulet)11. Bactéries et parasites y sont tués en quelques secondes à quelques dizaines de minutes par destruction de leur ADN et/ou ARN. L'irradiation en deçà d'une certaine dose délivrée est considérée comme sûre, mais elle peut altérer le goût (rancissement), elle altère la composition et la qualité des aliments gras (forte perte de vitamine E et de vitamine C notamment, et apparition de sous-produits issus de la radiolyse, dont divers hydrocarbones volatils12 et des molécules de la famille des alkylcyclobutanones (ou 2-alkylcyclobutanones ou 2-ACB). On connait au moins 33 composés volatils (hydrocarbures, aldéhydes, cétones) issus de la radiolyse des lipides. Leur teneur croît avec la dose/durée d'irradiation, à des degrés divers selon le composé12. Parmi le plus importants de ces composés, figurent six molécules : tridécane, 1-tétradécène, tétradécane, 1-pentadécène, pentadécane et 2-DCB, qui toutes ont une concentration croissant linéairement en fonction de la dose d'irradiation (cinétique d'ordre zéro, sauf pour le tridécane et le tétradécane issus de l'acide gras tripalmitine caractérisé, lui par un taux de croissance de premier ordre). Le traitement semble moins efficace contre les virus mais en 2011, mais l'EFSA considère qu'il est utile pour diminuer la charge virale portée par certains aliments13.
- Le même traitement sert à supprimer la germination de tubercules (ex. : pomme de terre) et de bulbes (ex. : ail, oignons)14.
Comme l'irradiation de certains aliments évite (dérogatoirement) leur mise en quarantaine et certains contrôles dans les ports ou aéroports, cette technique a été encouragée11.
Notes et références
- Une ionisation consiste à créer des atomes ou des molécules de charge électrique positive ou négative.
- Glossaire de la radioprotection : Rayonnement ionisant [archive].
- (en) UNSCEAR, Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation. Volume I: Report to the General Assembly and Scientific Annex A. UNSCEAR 2013 Report, United Nations sales publication E.14.IX.1, United Nations, New York, 2014.
- (en) « Report of the united nations scientific committee on the effects of atomic radiation to the general assembly », United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) Reports, (ISSN 2412-1428, DOI 10.18356/78a5ff52-en).
- UNSCEAR, Developments since the 2013 UNSCEAR Report on the Levels and Effects of Radiation Exposure due to the Nuclear Accident following the Great East-Japan Earthquake and Tsunami. A 2016 white paper to guide the Scientific Committee's future programme of work, United Nations, New York, 2016.
- UNSCEAR, Developments since the 2013 UNSCEAR Report on the Levels and Effects of Radiation Exposure due to the Nuclear Accident following the Great East-Japan Earthquake and Tsunami. A 2017 white paper to guide the Scientific Committee's future programme of work, United Nations, New York, 2017.
- UNSCEAR, Power calculations for epidemiological studies that underpin the commentary on health implications in the 2013 Fukushima Report (Attachment 1) [archive], février 2016.
- Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation, UNSCEAR 2020 Report, Annex B: Levels and effects of radiation exposure due to the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station: implications of information published since the UNSCEAR 2013 Report (Advance Copy), février 2021.
- J. de Kervasdoué, Les prêcheurs de l'apocalypse, p. 98.
- Beena Paradin Migotto, Atlas des épices, Flammarion, (ISBN 978-2-08-025054-4, lire en ligne [archive]), p. 6.
- Aliments irradiés, mauvaises ondes dans nos assiettes [archive], documentaire (51 min) d'Aude Rouaux, 2015, diffusé sur France 5 le 15 mars 2015, sur YouTube [archive] [vidéo].
- (en) Mostafa Taghvaei, Bade Tonyali, Christopher Sommers et Olgica Ceric, « Formation kinetics of radiolytic lipid products in model food–lipid systems with gamma irradiation », J. Am. Oil Chem.' Soc., vol. 98, no 7, , p. 737–746 (ISSN 1558-9331, DOI 10.1002/aocs.12513, lire en ligne [archive], consulté le ).
- « Scientific Opinion on the efficacy and microbiological safety of irradiation of food », EFSA Journal, vol. 9, no 4, , p. 2103 (ISSN 1831-4732, DOI 10.2903/j.efsa.2011.2103).
- (en) Rayna Stefanova, Nikola V. Vasilev et Stefan L. Spassov, « Irradiation of Food, Current Legislation Framework, and Detection of Irradiated Foods », Food Analytical Methods, vol. 3, no 3, , p. 225–252 (ISSN 1936-9751 et 1936-976X, DOI 10.1007/s12161-009-9118-8, lire en ligne [archive], consulté le ).
Voir aussi
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Articles connexes
Bibliographie
- Remy, E. et Estades J., 2006, Déconfiner l’expertise sur les faibles doses de rayonnements ionisants, Hydroécol. Appl., t. 15, 123-137.
- (en) Biological and Epidemiological Information on Health Risks Attributable to Ionising Radiation: A Summary of Judgements for the Purposes of Radiological Protection of Humans [archive] [PDF], Annals of the ICRP, 2007.
- (en) ARC, Monographie, vol. 75, 2000, Ionizing Radiation, Part 1: X- and Gamma (g)-Radiation, and NeutronsRadionuclides [archive].
- (en) ARC, Monographie, vol. 78, 2001, Ionizing Radiation, Part 2: Some Internally Deposited Ionizing Radiation [archive].
- Lynn, M., 1967, Ionizing radiations in forests and forestry (excluding the use of radio-active tracers), Forestry Abstracts, 28 (1), Comm. For. Bureau Oxford.
Liens externes
Rayon gamma
« Rayon gamma » redirige ici. Pour les autres significations, voir Rayon et Gamma.
Des rayons gamma sont produits par des processus nucléaires énergétiques au cœur des
noyaux atomiques.
Un rayon gamma (ou rayon γ) est un rayonnement électromagnétique à haute fréquence émis lors de la désexcitation d'un noyau atomique résultant d'une désintégration. Les photons émis sont caractérisés par des énergies allant de quelques keV1 à plusieurs centaines de GeV voire jusqu'à 450 TeV pour le plus énergétique jamais observé2. La découverte des rayons gamma en 1900 est due à Paul Villard, chimiste français.
Caractéristiques
Les rayons gamma sont plus pénétrants que les particules alpha et bêta, mais sont moins ionisants. Ils sont de même nature que les rayons X mais sont d'origine et de fréquence différentes.
Les rayons gamma sont produits par des transitions nucléaires, tandis que les rayons X sont produits par des transitions électroniques provoquées en général par la collision à haute vitesse d'un électron avec un atome. La fréquence de leurs ondes est de l'ordre de 1017 à 1019 Hz. Comme il est possible pour certaines transitions électroniques d'être plus énergétiques que des transitions nucléaires, il existe un certain chevauchement entre les rayons X de haute énergie et les rayons gamma de faible énergie.
Les observations de rayons gamma émis dans des orages s'accumulent3,4,5,6,7 et ils semblent liés aux courants électriques dont les éclairs sont les manifestations les plus visibles. La prise en compte de l'effet de courants électriques « ordinaires » au niveau nucléaire est actuellement en cours d'étude pour tenter d'expliquer certaines manifestations accidentelles violentes apparaissant parfois dans les batteries électriques[à vérifier]8 et accompagnées de production de neutrons et d'autres particules[à vérifier].
Sources cosmiques du rayonnement gamma
Les sources de rayonnement gamma dans l'Univers sont connues depuis 1948 mais n'ont été observées que depuis le début des années 1960. En effet, les photons gamma sont presque complètement arrêtés par l'atmosphère terrestre. Les premières observations astronomiques ont été faites à partir de ballons-sondes, de fusées-sondes (temps d'observations très courts). Ils sont aujourd'hui observés par des télescopes spatiaux spécialisés. Les rayonnements gamma les plus énergétiques peuvent être indirectement observés par des observatoires terrestres qui captent la cascade électromagnétique générée par l'effet Vavilov-Tcherenkov. Le rayonnement gamma de source cosmique résulte des événements les plus violents de l'Univers : jets relativistes produits par des trous noirs supermassifs (blazars), sursauts gamma, etc. L'énergie des photons gamma émis peut atteindre des centaines de GeV.
Interaction avec la matière
Illustration de la crête de
Tavernier qui se caractérise par l'accroissement de la dose d'irradiation de certains rayonnements dans l'organisme, dont les rayons gamma, avant sa décroissance exponentielle. Voir aussi
transfert linéique d'énergie et effet de
build-up.
En pénétrant une substance, telle la matière vivante, la dose d'irradiation par les rayons gamma passe d'abord par un maximum ou « crête de Tavernier », du nom du physicien belge Guy Tavernier qui découvrit ce phénomène en 1948, avant de décroître exponentiellement avec la profondeur. Ce maximum se situe à environ 1 cm de profondeur pour les rayons gamma et l'intensité de ce rayonnement gamma est fort dépendante de la longueur de diffusion valable pour la substance pénétrée. On a ainsi :
- I ( d ) = I 0 e − μ d {\displaystyle \displaystyle I(d)=I_{0}e^{-\mu d}}
où
- µ = nσ est le coefficient d'absorption, mesuré en cm−1 ;
- n le nombre d'atomes par centimètre cube dans la matière ;
- σ la section efficace d'absorption en centimètres carrés, donnée pour un couple rayonnement-matière caractérisé par l'énergie du faisceau incident et la nature chimique du matériau cible (son numéro atomique Z, au premier ordre) ;
- et d l'épaisseur du matériau en centimètres.
Ainsi, on constate que le blindage contre les rayons gamma requiert de grandes quantités de matière et qu'il n'est pas possible de stopper 100 % du rayonnement. Par exemple, un blindage qui réduit de 50 % l'intensité de rayons gamma de 1 MeV nécessite 1 cm de plomb, 6 cm de béton ou 9 cm de terre. Plus le numéro atomique (Z) est élevé, plus l'atténuation est forte. En inversant la relation ci-dessus, l'épaisseur nécessaire pour atténuer le rayonnement d'un facteur X=I0/I est donnée par d=[Ln(1/1-X)]/µ. Avec un blindage en plomb, de numéro atomique Z=82 et de coefficient d'absorption µ=0,693147 cm−1, il faut 6,6 cm pour éliminer 99 %, 13 cm pour éliminer 99,99 % et 19,9 cm pour éliminer 99,9999 % (ce qui atténue l'énergie du rayonnement d'un facteur 106). Avec un blindage en béton, de coefficient d'absorption µ=0,1155, il faut 19,9 cm pour éliminer 90 % des radiations gamma, 99,6 cm pour éliminer 99,999 %, 1,20 m pour 99,9999 % et 1,30 m pour 99,99999 % (radiations gamma divisées par 107).
Le coefficient d'absorption total de l'aluminium pour les rayons gamma et les contributions des trois effets. Ici, l'
effet Compton domine.
Les rayons gamma interagissent avec la matière via trois mécanismes principaux :
Effet photoélectrique
Dans l'effet photoélectrique, un photon gamma interagit avec la matière en transférant l'intégralité de son énergie à un électron occupant une orbitale donnée qui est alors éjecté de l'atome auquel il était lié. L'énergie cinétique de ce photo-électron est égale à l'énergie du photon gamma moins l'énergie de liaison de l'électron. L'effet photoélectrique est considéré comme le mécanisme principal de transfert d'énergie des rayons X et des rayons gamma d'énergie inférieure à 50 keV, mais est beaucoup moins important aux plus hautes énergies. Sa plage d'énergie est fonction du numéro atomique de l'élément avec lequel le photon X ou gamma interagit. L'effet photoélectrique dépend donc directement de la densité de l'élément et augmente considérablement avec celle-ci (densité à la puissance six). Cela explique la forte atténuation des rayons X et gamma par le plomb et le choix de ce matériaux facile à mettre en œuvre pour les blindages de protection.
Diffusion Compton
Dans le cas de la diffusion Compton, le photon gamma possède une énergie plus que suffisante pour arracher un électron d'orbitale ; l'énergie restante est réémise sous forme d'un nouveau photon gamma de moindre énergie et dont la direction d'émission est différente de la direction incidente du photon gamma d'origine. L'efficacité de la diffusion Compton diminue avec l'augmentation de l'énergie des photons ; on pense que c'est le principal mécanisme d'absorption des rayons gamma dans la gamme d'énergie entre 100 keV et 10 MeV, qui est celle qui inclut la plus grande part de radiations gamma provenant d'une explosion nucléaire. La diffusion Compton est relativement indépendante du numéro atomique de la matière absorbant les photons gamma.
Production de paires
En interagissant avec la force de Coulomb au voisinage d'un noyau atomique, l'énergie du photon gamma incident peut spontanément être convertie en masse (équivalence masse-énergie : E = mc2) sous la forme d'une paire électron-positon. La production d'une telle paire (matière-antimatière) nécessite une énergie supérieure à la masse au repos des particules qui la composent (2 × 0,511 MeV), soit 1,022 MeV : l'énergie excédentaire est transférée sous forme d'énergie cinétique à la paire formée ainsi qu'au noyau de l'atome. L'électron produit, qui est souvent appelé électron secondaire, est hautement ionisant. Quant au positon, très ionisant aussi, il possède une très courte durée de vie dans la matière : 10−8 s, car dès qu'il est à peu près arrêté, il s'annihile avec un autre électron de la matière ; l'énergie équivalente à la masse totale de ces deux particules est alors transformée (à nouveau E = mc2) en deux photons gamma de 0,511 MeV émis en direction diamétralement opposée (c.-à-d. formant un angle de 180° entre elles).
Les positons (antiélectrons, particules d'antimatière) provoquent beaucoup d'ionisation tout le long de leurs trajectoires. Cela les ralentit jusqu'à la fin de leur parcours, où ils s'annihilent très rapidement avec les électrons de la matière.
Utilisation
Spectrométrie Mössbauer
Il s'agit d'une spectrométrie d'absorption gamma qui a valu le prix Nobel à son découvreur Rudolf Mössbauer à l'age de 28 ans.
L'échantillon est excité par un rayonnement gamma (photon) dont on fait varier l'énergie de façon infinitésimale autour d'une énergie de transition nucléaire. Pour cela, on dispose d'une source émettant un rayonnement gamma et on applique à celle-ci un mouvement d'oscillation (à l'aide d'un simple mécanisme ressemblant au vibreur d'une sonnette) ; c'est l'effet Doppler-Fizeau qui produit la variation de l'énergie.
Un détecteur est placé derrière l'échantillon. Lorsque l'énergie du rayonnement incident correspond exactement à l'énergie de transition nucléaire, le rayonnement gamma est absorbé, et donc l'intensité transmise mesurée est plus faible.
Le spectre Mössbauer est constitué d'un ensemble de pics multiplets symétriques dont la position et forme (déplacement isomérique et éclatement quadripolaire ) sont à la fois caractéristiques de l'état d'oxydation de l'élément étudié, mais aussi de la nature et de la géométrie des atomes voisins les plus proches de ceux de l'élément chimique étudié.
Danger
Les rayons gamma émis par les radionucléides contenus dans les retombées radioactives représentent le principal danger liés aux contaminations résultant d'une guerre nucléaire. Si les rayons gamma sont moins ionisants que les rayons α ou β, ils demandent des épaisseurs de blindage plus importantes pour s'en protéger (de l'ordre d'un ou deux mètres d'épaisseur de béton, de roche ou de terre, en fonction de l'intensité initiale des rayonnements). Ils peuvent produire des dégâts similaires à ceux produits par les rayons X et les autres rayonnements ionisants, tels que brûlures (effet déterministe), cancers et mutations génétiques (effets stochastiques, c.-à-d. aléatoires).
Répartition géographique en France
En France, le Réseau national de mesures de la radioactivité de l'environnement (RNM) diffuse des mesures de rayons gamma en divers points du territoire9. Ci-dessous, les ordres de grandeur (exprimés en nanosieverts par heure, symbole nSv/h) de ces rayonnements mesurés par différents organismes de 2009 à 2012 :
Mesures d'EDF :
Mesures de l'IRSN de sites à forte radioactivité naturelle :
Mesures de l'IRSN :
Mesures du CEA :
Autres mesures :
Notes et références
- « Fiche radionucléide - Iode 129 et environnement » [archive] [PDF], Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire.
- (en) M. Amenomori et al., « First detection of photons with energy beyond 100 TeV from an astrophysical source », Physical Review Letters, (lire en ligne [archive] [PDF]).
- (en) Alexandra Witze, « Space-station cameras reveal how thunderstorms trigger gamma-ray bursts », Nature, (DOI 10.1038/d41586-019-02181-8, lire en ligne [archive], consulté le ).
- (en) Davide Castelvecchi, « Rogue antimatter found in thunderclouds », Nature News, vol. 521, no 7551, , p. 135 (DOI 10.1038/521135a, lire en ligne [archive], consulté le ).
- (en) Harufumi Tsuchiya, Daigo Umemoto, Toshio Nakano et Yousuke Sato, « Photonuclear reactions triggered by lightning discharge », Nature, vol. 551, no 7681, , p. 481–484 (ISSN 1476-4687, DOI 10.1038/nature24630, lire en ligne [archive], consulté le ).
- (en) Q. M. Ali, C. L. Bhat, H. Razdan et G. N. Shah, « Neutron generation in lightning bolts », Nature, vol. 313, no 6005, , p. 773–775 (ISSN 1476-4687, DOI 10.1038/313773a0, lire en ligne [archive], consulté le ).
- A. V. Gurevich, V. P. Antonova, A. P. Chubenko et A. N. Karashtin, « Strong Flux of Low-Energy Neutrons Produced by Thunderstorms », Physical Review Letters, vol. 108, no 12, , p. 125001 (DOI 10.1103/PhysRevLett.108.125001, lire en ligne [archive], consulté le ).
- A. Widom, Y. Srivastava, J. Swain et Georges de Montmollin, « Reaction products from electrode fracture and Coulomb explosions in batteries », Engineering Fracture Mechanics, vol. 184, , p. 88–100 (ISSN 0013-7944, DOI 10.1016/j.engfracmech.2017.08.030, lire en ligne [archive], consulté le ).
Voir aussi
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Articles connexes
Liens externes
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Rayonnement électromagnétique
Le rayonnement électromagnétique est une forme de transfert d'énergie linéaire. La lumière visible est un rayonnement électromagnétique, mais ne constitue qu'une petite tranche du large spectre électromagnétique1. La propagation de ce rayonnement, d'une ou plusieurs particules, donne lieu à de nombreux phénomènes comme l'atténuation, l'absorption, la diffraction et la réfraction, le décalage vers le rouge, les interférences, les échos, les parasites électromagnétiques et les effets biologiques2.
Le rayonnement électromagnétique peut être décrit de manière corpusculaire comme la propagation de photons (boson vecteur de l'interaction électromagnétique), ou de manière ondulatoire comme une onde électromagnétique. Il se manifeste sous la forme d'un champ électrique couplé à un champ magnétique.
L'onde électromagnétique et le photon
La lumière est un rayonnement électromagnétique visible par l'œil humain. Les ondes radio, les rayons X et γ sont également des rayonnements électromagnétiques3.
Du fait de la dualité onde-corpuscule, les rayonnements électromagnétiques peuvent se modéliser de deux manières complémentaires :
- onde électromagnétique : le rayonnement est la propagation d'une variation des champs électriques et magnétiques ; un spectrographe permet de décomposer cette onde en ondes monochromatiques de longueurs d'onde λ {\displaystyle \lambda }
et fréquences différentes ν {\displaystyle \nu } 
que l'on peut analyser ensuite ;
- photon : la mécanique quantique associe aux modes normaux de la radiation électromagnétique monochromatique un corpuscule de masse nulle et de spin 1 nommé photon dont l'énergie est E = h ν {\displaystyle E=h\nu \,}
où h {\displaystyle h} 
est la constante de Planck.
L'impulsion p {\displaystyle p} 
du photon est égale à p = E c = h ν c {\displaystyle p={\frac {E}{c}}={\frac {h\nu }{c}}} 
.
L'énergie des photons d'une onde électromagnétique se conserve lors de la traversée de différents milieux transparents (par contre, une certaine proportion de photons peut être absorbée).
Dans le vide, le rayonnement électromagnétique, en particulier la lumière, se déplace à la vitesse de 299 792 458 mètres par seconde. Cette vitesse, appelée vitesse de la lumière et notée c, est une des constantes physiques fondamentales.
La longueur d'onde est alors égale à :
- λ = c ν ν {\displaystyle \lambda ={\frac {c_{\nu }}{\nu }}}
c ν {\displaystyle c_{\nu }} 
étant la vitesse de la lumière dans le milieu considéré pour la fréquence ν {\displaystyle \nu } , avec c ν = c / n ν {\displaystyle c_{\nu }=c/n_{\nu }} 
( n ν {\displaystyle n_{\nu }} 
étant l'indice de réfraction de la lumière monochromatique de fréquence ν {\displaystyle \nu } dans le milieu considéré).
La constatation, à la fin du XIXe siècle, que la vitesse de la lumière dans le vide ne dépend pas du référentiel a conduit à l'élaboration de la théorie de la relativité restreinte.
Propriétés
- Tout corps à une température supérieure au zéro absolu, soit −273,15 °C ou 0 K ou −459,67 °F, émet un rayonnement électromagnétique appelé rayonnement thermique ou rayonnement du corps noir.
- Un corps qui reçoit un rayonnement électromagnétique peut en réfléchir une partie et absorber le reste. L'énergie absorbée est convertie en énergie thermique et contribue à l'augmentation de la température de ce corps.
- Une particule chargée de forte énergie émet un rayonnement électromagnétique :
- quand elle est déviée par un champ magnétique : c'est le rayonnement synchrotron ; ce rayonnement synchrotron est utilisé comme source de rayons X pour de nombreuses expériences de physique et de biologie (lignes de lumières autour d'un synchrotron) ;
- lorsqu'elle pénètre dans un milieu différent : c'est le « rayonnement continu de freinage ».
- L'absorption d'un photon peut provoquer des transitions atomiques, c'est-à-dire exciter un atome dont l'énergie augmente par la modification de l'orbitale d'un de ses électrons.
- Lorsqu'un atome excité revient à son état d'énergie fondamental, il émet un photon dont l'énergie (et donc la fréquence) correspond à une différence entre deux états d'énergie de l'atome.
- Certains rayonnements électromagnétiques transportent suffisamment d'énergie pour arracher des électrons à la matière, ce sont des rayonnements ionisants.
- Dans le même domaine du spectre électromagnétique, les photons sont capables de former des paires électron-trous dans les semi-conducteurs (principe utilisé dans les capteurs photographiques CCD). En se recombinant, l'électron et le trou émettent de la lumière (principe exploité dans les diodes électroluminescentes).
- Les réactions nucléaires, comme celles de fission, de fusion et de désintégration, s'accompagnent souvent d'une émission de photons de grande énergie appelés rayons γ (rayons gamma).
Spectre électromagnétique
Un spectre électromagnétique est la décomposition d'un rayonnement électromagnétique en fonction de sa longueur d'onde, ou, de manière équivalente, de sa fréquence (via l'équation de propagation) ou de l'énergie de ses photons.
Classement des ondes électromagnétiques par longueur d'onde, fréquence et énergie des photons.
Pour des raisons historiques, les ondes électromagnétiques sont désignées par différents termes, en fonction des gammes de fréquence (ou de longueur d'onde). Par longueur d'onde décroissante, ce sont :
- les ondes radio et les ondes radar sont produites par des courants électriques de basse fréquence ;
- les ondes infrarouges, la lumière visible et le rayonnement ultraviolet sont produits par des transitions électroniques dans les atomes, concernant les électrons périphériques, ainsi que par le rayonnement thermique ; les ondes ultraviolettes ont des effets sur la peau (bronzage, coups de soleil, cancer de la peau) ;
- les rayons X peuvent être également produits lors des transitions électroniques de haute énergie. Ils sont par exemple générés par radioactivité (photons de fluorescence émis lors de la réorganisation du cortège électronique d'un atome). Leur génération contrôlée est le plus souvent effectuée par freinage d'électrons (tube à rayons X) ou par rayonnement synchrotron (déviation de faisceau d'électrons relativistes). Du fait de leur longueur d'onde sub-nanométrique, ils permettent l'étude des cristaux et molécules par diffraction ; les rayons X durs correspondent à des photons de plus haute énergie, et les rayons X mous à des photons de plus faible énergie ;
- le rayonnement γ est produit par la radioactivité lors de la désexcitation d'un noyau. Ils sont donc en particulier émis par les matériaux radioactifs et les réacteurs nucléaires. Leur énergie est donc en moyenne supérieure aux photons X.
Les ondes électromagnétiques peuvent aussi être divisées en deux grandes catégories4 :
- les rayonnements non-ionisants
- les rayonnements ionisants
Un rayonnement ionisant est un rayonnement électromagnétique capable de produire des ions lors de son passage à travers la matière. Ces rayonnements peuvent être produits par la radioactivité d'atomes tels que l'uranium ou le plutonium.
Les rayonnements ionisants peuvent être nocifs pour les êtres vivants, voire mortels dans certains cas à doses élevées.
Les principaux rayons ionisants sont :
- les rayons X
- les rayons γ (gamma)
La limite entre rayonnements non-ionisants et rayonnements ionisants est située à 849,481 THz soit 849 481 GHz (le début des rayons ultraviolets).
Notes et références
Voir aussi
Articles connexes
Phénomènes physiques
Applications
Liens externes
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Pare-feu
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Un pare-feu est un terme qui désigne plusieurs objets :
- à destination de pare-étincelles :
- à destination de coupe-feu :
- Autres domaines
Voir aussi
Catégorie :
are-feu (informatique)
Un pare-feu, représenté par un mur de briques, pour cloisonner le réseau privé.
Un pare-feu1,2 (de l'anglais firewall3) est un logiciel et/ou un matériel permettant de faire respecter la politique de sécurité du réseau, celle-ci définissant quels sont les types de communications autorisés sur ce réseau informatique. Il surveille et contrôle les applications et les flux de données (paquets).
Terminologie
Un pare-feu est parfois appelé coupe-feu, garde-barrière, barrière de sécurité, ou encore firewall. Traduction littérale : pare-feu.
Dans un environnement Unix BSD (Berkeley Software Distribution), un pare-feu est aussi appelé packet filter.
Origine du terme
Selon le contexte, le terme peut revêtir différentes significations :
- dans le domaine de la lutte contre les incendies de forêt, il se réfère aux allées pare-feu destinées à contenir l'extension des feux de forêts ;
- au théâtre, le déclenchement d'un mécanisme pare-feu (ou coupe-feu) permet d'éviter la propagation du feu de la salle vers la scène ;
- dans le domaine de l'architecture, il fait référence aux portes coupe-feu ou à tout autre dispositif constructif destiné à contenir l'extension d'un incendie ;
- en informatique, l'usage du terme pare-feu est donc métaphorique. Il représente un mur virtuel qui bloque tout ce qui tente d'entrer avec l'intention malveillante de nuire dans une machine ou un réseau (particulièrement les virus informatiques). Il établit une barrière de protection contre les intrusions et les contaminations venant de l’extérieur.
Fonctionnement général
Pare-feu passerelle entre LAN et WAN.
Pare-feu routeur, avec une zone DMZ.
Le pare-feu est jusqu'à ces dernières années considéré comme une des pierres angulaires de la sécurité d'un réseau informatique (il perd en importance au fur et à mesure que les communications basculent vers le HTTP sur TLS, court-circuitant tout filtrage). Il permet d'appliquer une politique d'accès aux ressources réseau (serveurs).
Il a pour principale tâche de contrôler le trafic entre différentes zones de confiance, en filtrant les flux de données qui y transitent. Généralement, les zones de confiance incluent Internet (une zone dont la confiance est nulle) et au moins un réseau interne (une zone dont la confiance est plus importante).
Le but est de fournir une connectivité contrôlée et maîtrisée entre des zones de différents niveaux de confiance, grâce à l'application de la politique de sécurité et d'un modèle de connexion basé sur le principe du moindre privilège.
Le filtrage se fait selon divers critères. Les plus courants sont :
- l'origine ou la destination des paquets (adresse IP, ports TCP ou UDP, interface réseau, etc.) ;
- les options contenues dans les données (fragmentation, validité, etc.) ;
- les données elles-mêmes (taille, correspondance à un motif, etc.) ;
- les utilisateurs pour les plus récents.
Un pare-feu fait souvent office de routeur et permet ainsi d'isoler le réseau en plusieurs zones de sécurité appelées zones démilitarisées ou DMZ. Ces zones sont séparées suivant le niveau de confiance qu'on leur porte.
Enfin, le pare-feu est également souvent situé à l'extrémité de tunnel IPsec ou TLS. L'intégration du filtrage de flux et de la gestion du tunnel est en effet nécessaire pour pouvoir à la fois protéger le trafic en confidentialité et intégrité et filtrer ce qui passe dans le tunnel. C'est le cas notamment de plusieurs produits du commerce nommés dans la liste ci-dessous.
Catégories de pare-feu
Les pare-feux sont un des plus vieux équipements de sécurité informatique et, en tant que tel, ont subi de nombreuses évolutions. Suivant la génération du pare-feu ou son rôle précis, on peut les classer en différentes catégories.
Pare-feu sans état (stateless firewall)
C'est le plus vieux dispositif de filtrage réseau, introduit sur les routeurs. Il regarde chaque paquet indépendamment des autres et le compare à une liste de règles préconfigurées.
Ces règles peuvent avoir des noms très différents en fonction du pare-feu :
- « ACL » pour Access Control List (certains pare-feux Cisco),
- politique ou policy (pare-feu Juniper/Netscreen),
- filtres,
- règles ou rules,
- etc.
La configuration de ces dispositifs est souvent complexe et l'absence de prise en compte des machines à états des protocoles réseaux ne permet pas d'obtenir une finesse du filtrage très évoluée. Ces pare-feux ont donc tendance à tomber en désuétude mais restent présents sur certains routeurs ou systèmes d'exploitation.
Pare-feu à états (stateful firewall)
Certains protocoles dits « à états » comme TCP introduisent une notion de connexion. Les pare-feux à états vérifient la conformité des paquets à une connexion en cours. C’est-à-dire qu'ils vérifient que chaque paquet d'une connexion est bien la suite du précédent paquet et la réponse à un paquet dans l'autre sens. Ils savent aussi filtrer intelligemment les paquets ICMP qui servent à la signalisation des flux IP.
Enfin, si les ACL autorisent un paquet UDP caractérisé par un quadruplet (ip_src, port_src, ip_dst, port_dst) à passer, un tel pare-feu autorisera la réponse caractérisée par un quadruplet inversé, sans avoir à écrire une ACL inverse. Ceci est fondamental pour le bon fonctionnement de tous les protocoles fondés sur l'UDP, comme DNS par exemple. Ce mécanisme apporte en fiabilité puisqu'il est plus sélectif quant à la nature du trafic autorisé. Cependant dans le cas d'UDP, cette caractéristique peut être utilisée pour établir des connexions directes (P2P) entre deux machines (comme le fait Skype par exemple).
Pare-feu applicatif
Dernière génération de pare-feu, ils vérifient la complète conformité du paquet à un protocole attendu. Par exemple, ce type de pare-feu permet de vérifier que seul le protocole HTTP passe par le port TCP 80. Ce traitement est très gourmand en temps de calcul dès que le débit devient très important. Il est justifié par le fait que de plus en plus de protocoles réseaux utilisent un tunnel TCP afin de contourner le filtrage par ports.
Une autre raison de l'inspection applicative est l'ouverture de ports dynamique. Certains protocoles comme FTP, en mode passif, échangent entre le client et le serveur des adresses IP ou des ports TCP/UDP. Ces protocoles sont dits « à contenu sale » ou passant difficilement les pare-feux, car ils échangent au niveau applicatif (FTP) des informations du niveau IP (échange d'adresses) ou du niveau TCP (échange de ports). Ce qui transgresse le principe de la séparation des couches réseaux. Pour cette raison, les protocoles à contenu sale passent difficilement, voire pas du tout, les règles de NAT dynamiques, à moins qu'une inspection applicative ne soit faite sur ce protocole.
Chaque type de pare-feu sait inspecter un nombre limité d'applications. Chaque application est gérée par un module différent pour pouvoir les activer ou les désactiver. La terminologie pour le concept de module est différente pour chaque type de pare-feu : par exemple : Le protocole HTTP permet d'accéder en lecture sur un serveur par une commande GET, et en écriture par une commande PUT. Un pare-feu applicatif va être en mesure d'analyser une connexion HTTP et de n'autoriser les commandes PUT qu'à un nombre restreint de machines.
- Firewall as a Service (filtrage en fonction de l'origine et de la destination de chaque paquet) sur
- Conntrack (suivi de connexion) et l7 Filter (filtrage applicatif) sur Linux Netfilter
- CBAC sur Cisco IOS
- Fixup puis inspect sur Cisco PIX
- ApplicationLayerGateway sur Proventia M,
- Predefined Services sur Juniper ScreenOS
- Stateful Inspection sur Check Point FireWall-1
Pare-feu identifiant
Un pare-feu réalise l’identification des connexions passant à travers le filtre IP. L'administrateur peut ainsi définir les règles de filtrage par utilisateur et non plus par adresse IP ou adresse MAC, et ainsi suivre l'activité réseau par utilisateur.
Plusieurs méthodes différentes existent qui reposent sur des associations entre IP et utilisateurs réalisées par des moyens variés. On peut par exemple citer authpf4 (sous OpenBSD) qui utilise ssh pour faire l'association. Une autre méthode est l'identification connexion par connexion (sans avoir cette association IP = utilisateur et donc sans compromis sur la sécurité), réalisée par exemple par la suite NuFW, qui permet d'identifier également sur des machines multi-utilisateurs.
On pourra également citer Cyberoam qui fournit un pare-feu entièrement basé sur l'identité (en réalité en réalisant des associations adresse MAC = utilisateur) ou Check Point avec l'option NAC Blade qui permet de créer des règles dynamiques basée sur l'authentification Kerberos d'un utilisateur, l'identité de son poste ainsi que son niveau de sécurité (présence d'antivirus, de patchs particuliers).
Pare-feu personnel
Les pare-feux personnels, généralement installés sur une machine de travail, agissent comme un pare-feu à états. Bien souvent, ils vérifient aussi quel programme est à l'origine des données. Le but est de lutter contre les virus informatiques et les logiciels espions.
Portail captif
Les portails captifs sont des pare-feux dont le but est d'intercepter les usagers d'un réseau de consultation afin de leur présenter une page web spéciale (par exemple : avertissement, charte d'utilisation, demande d'authentification, etc.) avant de les laisser accéder à Internet. Ils sont utilisés pour assurer la traçabilité des connexions et/ou limiter l'utilisation abusive des moyens d'accès. On les déploie essentiellement dans le cadre de réseaux de consultation Internet mutualisés filaires ou Wi-Fi.
Pare-feu virtuel
Un pare-feu virtuel (de l'anglais virtual firewall) est un service de pare-feu réseau ou appareil (de l'anglais appliance) fonctionnant complètement en environnement virtuel et qui fournit les fonctions de filtrage de paquet et de surveillance (monitoring en anglais) habituellement apportées par les pare-feu réseau physique. Le pare-feu virtuel peut être vu comme un logiciel de pare-feu traditionnel installé sur une machine virtuelle, un appareil virtuel de sécurité conçu spécifiquement pour la sécurité des réseaux virtuels, un commutateur virtuel avec des capacités de sécurité additionnelles ou encore un processus contrôlé à distance du noyau qui tourne sur l’hyperviseur hôte.
Technologies utilisées
Les pare-feux récents embarquent de plus en plus de fonctionnalités, parmi lesquelles on peut citer :
- Filtrage sur adresses IP / protocole,
- Inspection stateful5 et applicative,
- Intelligence artificielle pour détecter le trafic anormal,
- Filtrage applicatif :
- Traduction d'adresse réseau,
- Tunnels IPsec, PPTP, L2TP,
- Identification des connexions,
- Serveurs de protocoles de connexion (telnet, SSH), de protocoles de transfert de fichier (SCP),
- Clients de protocoles de transfert de fichier (TFTP),
- Serveur Web pour offrir une interface de configuration agréable,
- Serveur mandataire (« proxy » en anglais),
- Système de détection d'intrusion (« IDS » en anglais)
- Système de prévention d'intrusion (« IPS » en anglais)
Notes et références
Voir aussi
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Articles connexes
Liens externes
Torpille
Torpille Mk 44 au musée Kanoya (Japon).
Une torpille est un engin automoteur, se déplaçant dans l'eau et destiné à la destruction de navires ou de sous-marins. Elle peut être lancée depuis un navire, un sous-marin, un avion de patrouille maritime, un hélicoptère ou encore portée par un missile.
Historique
Torpille dormante (mine).
La première torpille fut inventée au XIIIe siècle par Hasan al-Rammah, chimiste arabe originaire de Syrie. L'engin volait et flottait au-dessus de l'eau en utilisant l'effet de sol vers le navire visé par son servant. Une explosion incendiaire résultait de l'impact avec l'objectif, juste au-dessus de la ligne de flottaison (voir aussi Exocet). L'anglais Richard Windley a reproduit un modèle de cette torpille du XIIIe siècle pour le documentaire Les inventions venues d'Orient diffusé en 20091.
Jusque vers la fin du XIXe siècle, le terme torpille désigna indistinctement des mines sous-marines passives posées ou ancrées sur des hauts-fonds dites « dormantes » ou « vigilantes », et des charges explosives mobilesnote 1 qu’on essayait d’amener contre la coque des vaisseaux ennemis par les divers moyens disponibles à l’époque. C’est ce dernier sens qui prévalut après la généralisation des torpilles automobiles.
Les torpilles les plus modernes du monde sont en 2016 la torpille lourde F21 et la torpille légère MU90 Impact2,3[source insuffisante].
Torpilles portées
Torpille avec lance harpon
La torpille moderne fut inventée en 1776 par David Bushnell. Durant la guerre d’indépendance des États-Unis, celui-ci invente le premier sous-marin, le Turtle, afin de couler le HMS Eagle, un navire britannique de 64 canons mouillé en baie de New York, à l’aide d’une charge explosive qu’il espérait arriver à visser sur sa coque. L’aventure échoue mais David Buschnell continuera cependant ses recherches sur les armes sous-marines4.
L’idée fut reprise par Robert Fulton qui, en 1812, décrivit5 une expérience, réalisée en Angleterre les 14 et , consistant à approcher d’un navire, à l'aide de chaloupes, des charges explosives maintenues entre deux eaux et à les faire glisser sous le bâtiment visé en s’aidant du courant de la marée. La charge de 180 livres de poudre était mise à feu par une minuterie. L’entreprise ayant été un succès, il la renouvela dans le port de New York en 1807. Fulton eut aussi l’idée d’attacher des charges avec un cordage à un harpon qu’un petit canon monté sur une barque envoyait se planter dans la coque en bois des bateaux de l’époque6.
À partir de 1825, de nombreuses armes sous-marines sont mises au point7.
Les premières utilisations militaires des torpilles apparurent au cours de la guerre de Sécession des États-Unis (1861-1865). Elles pouvaient être ancrées sur le fondnote 2, comme au cours de la bataille de Mobile, soit être portées par une embarcation au bout d'une hampe. Le , une première attaque est faite contre le cuirassé New-Ironsides par une chaloupe à vapeur, repoussée au canon. La seconde, le , toujours contre le New-Ironsides est effectuée par le semi-submersible CSS David avec une charge de torpille insuffisante.
-
Manœuvre d'une torpille portée
-
En 1864, un sous-marin confédéré CSS H. L. Hunley coule le USS Housatonic. Des navires de surface furent également employés telle la chaloupe nordiste qui attaquera ainsi, le , le cuirassé sudiste CSS Albemarle sur la rivière Roanoke. Le sudiste est coulé, entraînant avec lui la chaloupe.
Les torpilles portées de la seconde moitié du XIXe siècle sont également nommées torpilles à hampe (spar torpedo en anglais) il s'agit d'une charge explosive (une douzaine de kilos de Fulmicoton , avec un déclencheur électrique installée au bout d'un espar (ou tangon) monté à l'avant d'une chaloupe à vapeur , parfois équipée d'un léger blindage contre les feux de mousqueterie, ou encore d'un proto sous-marin comme le CSS H. L. Hunley de la Guerre de Sécession.
Typiquement le mode d'attaque avec cette arme impose d'aller au contact du navire ennemi (qui peut mitrailler l'assaillant à bout portant ou presque) et d'apiquer l'espar au dernier moment pour amener la charge explosive au contact du navire attaqué, sous la ligne de flottaison : ce sera le type d'attaque décisif mené lors de la bataille navale de Fou Tchéou par les chaloupes porte-torpilles du Lieutenant de Vaisseau Douzans appartenant à l'escadre d'extrême orient de l'Amiral Courbet....il va sans dire que ce genre d'attaque imposait une importante prise de risque et ne pouvait être pratiquée que sur des bâtiments quasi immobiles , ancrés dans une rade ou amarrés à quai.
Durant la guerre russo-turque de 1877-1878, le monitor turc Hivzi-Rahman fut coulé le à neuf kilomètres en amont de la ville de Bräila, sur le Danube, par les chaloupes Czarewitch et Xenia, munies d'une torpille fixée à leur proue8.
En 1885, à Shei-Poo, deux torpilleurs français coulent deux bâtiments chinois à l'aide de leurs torpilles portées.
Torpilles automobiles
Chargement d'une torpille à bord de l'
USS Adder, l'un des premiers sous-marins américains mis en service en 1903.
Vers 1280, le savant d'origine Syrienne Ahdab al-Rammāḥ, qui fut le premier chimiste arabe à fabriquer des substances explosives, décrit dans son ouvrage Kitâb al-Furūsīyah wa-al-manāṣib al-ḥarbīyahnote 3, une torpille auto-propulsée à poudre, ressemblant à une sorte d'œuf ou de poire, prolongé à l'arrière par deux baguettes stabilisatrices. L'engin, bourré de poudre, se déplaçait à la surface de l'eau sur une distance pouvant atteindre un kilomètre et explosait dès qu'il touchait sa cible. Son efficacité destructrice contre la marine adverse demeure inconnue. Il semble que cet engin soit la première arme auto-propulsée utilisable pour le combat naval9.
Au milieu du XIXe siècle, un officier d'artillerie navale autrichien anonyme conçoit le projet d'un petit canot rempli d'explosif, propulsé par un moteur à vapeur ou à air comprimé et dirigé à distance par des filins afin d'aller frapper les navires ennemis.
L’idée est reprise et développée par le capitaine de frégate autrichien Giovanni Biagio Luppis qui est considéré comme l’inventeur de cette arme. En 1860, il fait une démonstration à l’empereur François-Joseph du « salvacoste », un prototype de surface de six mètres propulsé par un ressort et dirigé depuis la terre par des câbles.
En 1864, par l'entremise du maire de Fiume (aujourd’hui Rijeka en Croatie), il rencontre l'ingénieur anglais Robert Whitehead, directeur de la Stabilimento Tecnico Fiumano avec lequel il passe un accord pour le développement du « salvacoste ». Whitehead prépare un nouveau prototype, mais conclut assez rapidement que l'idée n'est pas viable. De son point de vue il ne faut plus se concentrer sur une action en surface mais chercher une solution plus efficace pour attaquer les navires sous la ligne de flottaison. Son nouveau modèle, doté d'un guidage automatique en profondeur et direction, va naviguer sous l'eau, propulsé par un moteur à air comprimé.
Le , la première torpille automobile est officiellement présentée aux autorités austro-hongroises pour une évaluation. Le modèle a un diamètre de 355 mm (14"), une longueur de 3,35 mètres et un poids de 146 kg dont 8 kg d'explosif. La commission navale impressionnée valide les tests et dès le le gouvernement autrichien passe une première commande. La Royal Navy, qui a entendu parler des démonstrations de ses torpilles, l'invite en 1869 à une campagne d'essais en Angleterre. Il présente les modèles 14" (355 mm) et 16" (406 mm) de diamètre. Il obtient un gros contrat et la fabrication sous licence en Angleterre à partir de 187210.
En 1891, l’amiral américain Howell perfectionna la torpille Whitehead en remplaçant la propulsion à air comprimé par l’énergie accumulée dans un volant d’inertie lancé à 10 000 tours par minute avant l’envoi de la torpille. Outre une discrétion considérablement accrue en matière visuelle et sonore, l’effet gyroscopique du volant garantissait à l’engin une trajectoire rigoureusement rectiligne. Au cours d’essais comparatifs menée par l’US Navy, la torpille Howell construite par la société Hotchkiss obtint 95 % de tirs au but contre 37 % pour le modèle Withehead11.
À l'époque, ces engins manquent de précision et de fiabilité. Durant la guerre russo-japonaise, les Japonais lancèrent 180 torpilles contre le cuirassé russe Sébastopol mouillé en rade de Port-Arthur au cours des cinq nuits du 12 au ; une seule explosa à l'arrière du bâtiment12. La généralisation de l'emploi de gyroscopes pour maintenir une trajectoire rectiligne améliora grandement la précision par la suite.
Les torpilles ont été très utilisées lors des deux conflits mondiaux, comme lors de raids aériens sur Paris durant la Première Guerre Mondiale, et le sont toujours actuellement (2013). Elles sont l'arme principale des sous-marins et de certains navires de guerre. Le lancement des torpilles s'effectue au moyen de tubes lance-torpilles (TLT) ou de rampes de lancement. L’aéronautique navale les utilise également pour la lutte anti-sous-marine (ASM) (le bombardier-torpilleur spécialisé a disparu après la fin de la Seconde Guerre mondiale).
Les Japonais, de leur côté, utilisèrent des torpilles humaine Kaiten (« refait le monde ») dérivé de la torpille Type 93 dont le type 2 fut construit à 400 exemplaires dont 100 furent utilisés dans des missions suicides contre les navires de la flotte des États-Unis dans la période 1944-1945.
Le développement après la Seconde Guerre mondiale de torpilles guidées a permis de les employer également contre les sous-marins. Les torpilles sont alors généralement acheminées par un aéronef (hélicoptère ou avion de patrouille maritime) et larguées dans la zone où le sous-marin est détecté. Les navires de surface possèdent également des torpilles montées au bout de missiles qui permettent de projeter très rapidement une torpille dans la zone où le sous-marin est détecté.
Description
Les torpilles ont une forme allongée et cylindrique, mesurent typiquement aujourd'hui environ 6 m de long pour 30 à 70 cm de diamètre, pesant une tonne environ. Elles contiennent à l'avant plusieurs centaines de kilogrammes d'explosifs, ainsi qu'un système pyrotechnique incluant un détonateur. Il existe même des torpilles à charge nucléaire (attesté notamment depuis 2001 par l'opération Kamas[réf. souhaitée]).
À l'arrière la torpille contient un système de guidage, ainsi que le moteur (turbine à vapeur ou moteur électrique). Un jeu de pièces de plomb peut être disposé dans le corps de la torpille pour l'équilibrer. À l'extérieur de la partie arrière, se trouvent les gouvernails et le système propulsif (hélices ou propulseur caréné).
Dans les torpilles d'exercice, l'explosif est remplacé par un poids équivalent : enregistreur de données et système de trajectographie.
Fonctionnement
On peut distinguer deux modes opératoires :
- par contact ou proximité (l'eau étant incompressible, les effets sont quasiment identiques), où la torpille percute le flanc de la cible et détone. La cible est alors détruite à la suite d'une voie d'eau, explosion des réserves de munitions ou du carburant. Grâce aux progrès en matière de compartimentage des navires de guerre, ceux de plus grande taille nécessitent la plupart du temps plusieurs impacts afin d'être coulés. En revanche, un seul tir s'avère fatal contre un sous-marin.
- par dislocation ; ce mode n'est utilisable que contre les bâtiments de surface et est de loin le plus efficace. Il s'agit de faire exploser la torpille sous le navire ennemi, ce qui requiert un bon ajustement de la profondeur de la torpille, qui doit passer à quelques mètres seulement sous celui-ci. L'explosion soulève alors le navire, et les gaz résultants forment une bulle sous ce dernier. Ce « vide » sera comblé par une colonne d'eau montante qui percutera la quille du navire en train de retomber, ce qui aura pour effet de littéralement « couper » le navire en deux et permet de détruire efficacement les bâtiments les plus gros et résistants.
Les torpilles modernes sont les armes marines les plus efficaces mais elles bénéficient d'une portée bien plus faible que les missiles antinavires. Par ailleurs leur lenteur et leur niveau sonore réduisent leur portée efficace à des niveaux biens moindres que leur endurance théorique.
Propulsion
Les systèmes de propulsion sont l'objet de secrets technologiques stratégiques, et les détails de réalisation sont difficiles à obtenir. Ces systèmes se caractérisent par :
- la vitesse procurée à la torpille (le milieu liquide pose des problèmes de pénétration à grande vitesse) ;
- la signature sonore de l’engin (propulsion à poudre très bruyante, permettant la détection de la torpille).
Les différents systèmes sont :
- la propulsion à hélice, habituellement deux hélices tournant en sens contraire (pour éviter la dérive de la torpille) ;
- la propulsion à réaction (fusées à poudre). En outre, en ménageant une sortie de gaz à partir de sa tête, il est possible d'envelopper la torpille d'une bulle de vapeur, ayant pour effet de minimiser les frottements avec l'eau et d'augmenter considérablement la vitesse (facteur 3 à 5, officiellement) : c'est ce qu'on appelle la supercavitation. Ce mode de propulsion, mis au point par l'URSS dans les années 1970, équipe aujourd'hui les torpilles de type Shkval pouvant atteindre 400 km/h. Cependant la portée est limitée à 10 km et le guidage quasi inexistant, ce qui en fait plutôt des roquettes sous-marines destinées à l'autodéfense des sous-marins ;
- la propulsion magnétohydrodynamique, induisant dans le fluide (l'eau) des forces permettant de contrôler l'écoulement, réduire la pression en tête et la dépression en queue, ainsi qu'éventuellement par réaction une poussée ; ce type de propulsion serait à l'étude ou déjà actif et relève du secret stratégique qu'établissent les États sur leurs recherches militaires ;
- des torpilles transportées par missiles ou roquettes équipent certains navires depuis les années 1960.
Guidage
Guidage primitif
Les premières torpilles, possédant un système de stabilisation gyroscopique, n'avançaient qu'en ligne droite à profondeur et vitesse constantes. Le lancement devait donc être orienté dans la bonne direction, et à un moment précis. Des calculateurs analogiques très ingénieux furent développés à ces fins, ce qui ne dispensait pas les officiers d'armes de longues années de formation, afin d'évaluer une solution de tir de façon rapide et dans des conditions météo souvent défavorables.
Guidage autonome
La plupart des torpilles modernes peuvent être complètement autonomes. Elles possèdent un sonar actif et/ou passif et sont capables de se diriger elles-mêmes vers la cible qu'on leur a désignée avant le lancement. D'autres types de torpilles autonomes possédaient par exemple, et surtout pendant la seconde moitié de la Seconde Guerre mondiale, un capteur acoustique (un sonar passif) qui leur permettait de se diriger vers le bruit émis par les moteurs de la cible. Cependant, il arrivait que ce genre de torpille se verrouille sur le bruit des moteurs du sous-marin lanceur, c'est pourquoi la procédure standard consistait à plonger à vitesse réduite après un tel tir.
Il existe également des torpilles à détection de sillage.
Guidage par filoguidage
Une torpille tirée d'un sous-marin peut être filoguidée. Dans ce cas elle déroule derrière elle un câble qui permet à l'équipage du sous-marin de la diriger. Le sous-marin utilise les informations de ses propres hydrophones pour guider l'arme vers son but.
Cette technique de guidage est largement utilisée, car elle est plus fiable et plus flexible que le guidage totalement autonome et robotisé. En effet, les capteurs d'un sous marin sont plus performants. De plus une torpille autonome, si elle est dirigée contre une cible silencieuse (un autre sous-marin ou un navire à l'arrêt) devra utiliser son sonar actif, ce qui la rend immédiatement repérable et pourra laisser à sa cible le temps de lancer les contre-mesures adéquates. Les torpilles filoguidées des sous-marins modernes sont aussi capables d'être autonomes (pour le cas où le câble casse ou doive être coupé, mais aussi afin d'atteindre avec précision la cible en fin de course).
Modèles
Torpilles portées sur missile
On trouve des torpilles portées par un missile le missile anti-sous-marin, aussi nommé « missile lance-torpille », qui se dirige vers l'endroit présumé du sous-marin et libère ensuite sa torpille depuis l'air, comme le malafon.
Torpilles anti-torpilles
On rencontre désormais des torpilles anti-torpilles comme la Sea Spider d'Atlas Elektronik qui détruisent les torpilles lancées13.
Torpille et robot sous-marin de reconnaissance
Certaines torpilles sont utilisables en tant que robot sous-marin pour la reconnaissance militaire comme la DM2A4 d'Atlas Elektronik.
Torpilles dans le monde
Torpilles utilisées par la Marine nationale française
Types de torpilles utilisées par la Marine nationale française depuis la Seconde Guerre mondiale14,15
| Type | Année | Emploi | Propulsion | Diamètre | Poids | Longueur | Vitesse | Portée | Immersion | Vecteur |
|---|
| 24 Q |
1924 |
Surface |
air comprimé/alcool |
550 mm |
1 720 kg |
7,12 m |
35 nœuds |
15 000 m |
|
Navires |
| K2 |
1956 |
ASM |
turbine à gaz |
550 mm |
1 104 kg |
4,40 m |
50 nœuds |
1 500 m |
300 m |
Navires |
| L3 |
1961 |
ASM / surface |
moteur électrique |
550 mm |
910 kg |
4,30 m |
25 nœuds |
5 000 m |
300 m |
Navires |
| L4note 4 |
|
ASM / surface |
moteur électrique |
533 mm |
540 kg |
3,13 m |
30 nœuds |
5 000 m |
300 m |
Aéronefs |
| L5 mod 1 |
|
ASM / surface |
moteur électrique |
533 mm |
1 000 kg |
4,40 m |
35 nœuds |
?m |
?m |
Sous-marins |
| L5 mod 3 |
|
ASM / surface |
moteur électrique |
533 mm |
1 300 kg |
4,40 m |
35 nœuds |
9 500 m |
550 m |
Sous-marins |
| L5 mod 4 |
1976 |
ASM |
moteur électrique |
533 mm |
935 kg |
4,40 m |
35 nœuds |
7 000 m |
500 m |
Navires |
| F17 |
1988 |
surface |
moteur électrique |
533 mm |
1 300 kg |
5,38 m |
35 nœuds |
?m |
?m |
Sous-marins |
| F17 mod 2 |
1998 |
ASM / surface |
moteur électrique |
533 mm |
1 410 kg |
5,38 m |
40 nœuds |
20 000 m |
600 m |
Sous-marins |
| Mk 46 |
1967 |
ASM |
monergol |
324 mm |
232 kg |
2,59 m |
45 nœuds |
11 000 m |
400 m |
Aéronefs |
| MU 90 impact |
2008 |
ASM/surface |
moteur électrique |
324 mm |
304 kg |
2,96 m |
55 nœuds |
14 000 m |
>1 000 m |
Navires/Aéronefs |
| F21 |
2017 |
ASM/surface |
moteur électrique |
533 mm |
1 500 kg |
±6,00 m |
> 50 nœuds |
> 50 000 m |
> 500 m |
SNLE-SNA |
Lancement des torpilles
Lancement sous la surface de l’eau
- Tubes lance-torpilles de sous-marins
-
-
Salle des torpilles avant d'un sous-marin soviétique de la classe Foxtrot transformé en navire-musée
Lancement par navire de surface
- Lancement d'une torpille L3 d'exercice par l’escorteur d'escadre Kersaint en 1970.
-
Préparation du tube lance-torpille
-
Orientation de la plateforme
-
Largage par aéronef d'une torpille aérienne
Tube lance-torpille de défense côtière
-
-
-
Rampe de lancement de torpille de défense côtière de la ville de Londres
Le tube lance-torpille aérienne de défense côtière, a été en usage durant la deuxième guerre mondiale, surtout pour défendre les détroits. Parmi ses hauts-faits, l'épisode le plus connu est le cas du navire allemand Blücher (1937) coulé le 9 avril 1940 lors de la bataille du détroit de Drøbak en Norvège. Son usage est désormais rendu partiellement obsolète à la suite de la généralisation des missiles anti-navires, y compris de défense côtière. Son usage reste toutefois pertinent dans la défense côtière d'iles ou de détroits. Dans la technologie récente, le fabricant de la torpille DM2A4 a également développé des batteries lance-torpille mobiles (tractées sur remorque par un véhicule)16 pour elle, elle est alors équipée d'un mat/antenne de guidage sans fil17 car elle est normalement filoguidée.
Récupération des torpilles d'exercice
La récupération des torpilles d'exercice, qui ont une bonbonne d'air à la place de la charge explosive, ce qui fait qu'elle flotte sur l'eau, se fait au moyen d'un navire repêcheur de torpille.
-
USNSCS Grayfox (TWR-825) de l'US Navy
-
-
Classe Astravahini de la marine indienne
Notes et références
Notes
- Souvent de simples tonneaux de bois emplis de poudre.
- Elles étaient alors appelées « torpilles dormantes », nous dirions de nos jours « mines flottantes ».
- Titre que l'on peut traduire par : « De la cavalerie militaire et d'ingénieux dispositifs de guerre ».
- Elle équipait aussi le missile Malafon.
Références
- dans ce documentaire, la Grèce est considérée comme faisant partie de l'Orient, ce qui permet d'y inclure la machine d'Anticythère.
- « Artémis : une révolution dans le domaine de la torpille lourde » [archive], sur www.defense.gouv.fr (consulté le )
- « La nouvelle torpille lourde F21 en essais », Mer et Marine, (lire en ligne [archive], consulté le )
- « inconnu », L’intermédiaire des chercheurs et des curieux, no 221, , p. 447
- Robert Fulton, De la Machine infernale maritime, ou de la Tactique offensive et défensive de la torpille..., Demonville, Magimel, Paris, 1812
- AJ Gouin, « La torpille de Fulton », La Nature, no 1070, , p. 55-57.
- Amiral Henri Darrieus et Capitaine de vaisseau Jean Quéguiner, Historique de la Marine française (1815 – 1918), Saint-Malo, L’Ancre de Marine, , 241 p.
- Paul Bourde, Russes et turcs : la guerre d'Orient, vol. 1, Paris, Librairie de la société, , 568 p. (présentation en ligne [archive]).
- « Les Inventions venues d'Orient » [archive], Planète+ [vidéo]
- « Les torpilles automobiles », La Nature, no 966, , p. 261-62
- H Nohalat, « La torpille automobile Howell », La Nature, no 1609, , p. 261-62
- Commandant René Daveluy, Les leçons de la guerre russo-japonaise, A Challamel, , p. 163.
- https://www.seaspider.info/ [archive]
- « Les torpilles françaises » [archive], sur Net marine
- Jean Moulin et Robert Dumas, Les Escorteurs d'escadre, Nantes, Marines, , 280 p. (ISBN 2-909675-29-7), p. 42
- https://laststandonzombieisland.com/tag/shore-based-torpedo/ [archive]
Annexes
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Articles connexes
Liens externes
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-
Bouclier
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Domaine militaire
- Un bouclier, arme défensive portée par un combattant pour se protéger des traits ou des coups.
- Le Bouclier, torpilleur utilisé par les Forces navales françaises libres durant la Seconde Guerre mondiale.
Sciences et techniques
- bouclier, partie de la carrosserie d'une automobile ;
- bouclier, formation géologique d'origine magmatique de grande dimension très ancienne datant du Précambien.
- Le Bouclier ou Écu de Sobieski, petite constellation du ciel boréal.
Voir aussi :
- Un bouclier thermique, en astronautique, est un dispositif destiné à protéger une partie d'un engin spatial contre l'échauffement cinétique.
Arts
- Bouclier ou Le Bouclier, abréviation courante du titre du poème Le Bouclier d'Héraclès du Pseudo-Hésiode.
- Le Bouclier, épisode de la première saison de la série télévisée américaine Au-delà du réel.
Divers
- Le Bouclier, association de lutte contre la pédophilie sur Internet ;
- Le terme bouclier peut également être utilisé en science-fiction comme synonyme de champ de force ;
- Bouclier, enseigne de cartes à jouer, l'une des quatre enseignes suisses avec le gland, le grelot et la rose.
Nom de famille
Bouclier est un nom de famille notamment porté par :
Voir aussi
- The Shield (Le Bouclier en anglais).
- SHIELD sont les initiales de Supreme Headquarters, International Espionage, Law Enforcement Division, modifié par la suite en Strategic Hazard Intervention, Espionage and Logistics Directorate, une agence de renseignement dans l'univers des Marvel Comics.
-
Boucliers sacrés
Représentation d'un bouclier (
aspis) en forme de 8 sur une fresque à
Mycènes
Les boucliers sacrés ou anciles (en latin ancilia) sont des objets sacrés, voués par Numa Pompilius1 au culte de Mars dans la religion romaine traditionnelle.
Tradition romaine
Le roi Numa Pompilius avait trouvé dans sa demeure un bouclier d'airain surgi de nulle part, et de forme particulière, ovale avec des échancrures latérales au milieu (en termes modernes, on dirait qu'il était en forme de 8). Affirmant que ce bouclier avait une origine céleste et divine, Numa lui organisa un culte2,3.
Il en fit d'abord confectionner onze copies parfaitement identiques et dissimula l'original parmi elles, pour le prémunir de toute action malveillante. Les douze boucliers furent conservés dans la Regia, résidence officielle royale sur le Forum Romain. Un collège de prêtres, les Saliens, fut constitué pour en assurer la garde et les exhiber deux fois l'an lors des fêtes religieuses romaines marquant le début et la fin de la période guerrière2,3. Festus ajoute qu'une voix aurait annoncé au moment de l'arrivée du bouclier que Rome serait le plus puissant des états tant qu'elle conserverait ce bouclier4.
Héliogabale (218-222) décida de transporter les boucliers sacrés et d'autres objets du culte traditionnel romain dans le temple qu'il fait construire sur le mont Palatin5.
Au début du IVe siècle, le polémiste chrétien Lactance dénigre les prêtres saliens porteurs des « boucliers sacrés que le temps a presque réduits en poussière », indiquant ainsi qu'ils existaient encore à cette époque6.
Données historiques
Les archéologues notent que la forme de bouclier en 8, identifiée comme bouclier thrace à cause de son échancrure des deux côtés par Denys d'Halicarnasse et Varron7, ressemble plutôt à l'ancien bouclier égéen, et renvoie à une origine de la Grèce de l'Époque géométrique. L'archéologie a trouvé en plusieurs lieux d'Italie la trace de boucliers à double échancrure, datés des années 700 av. J.-C. Cette indication historique donne un recoupement intéressant à la tradition romaine8.
Notes et références
- Florus, Histoire romaine, livre I, 2
- Denys d'Halicarnasse, Les origines de Rome (livre II, 71), 1990, Les Belles Lettres
- Plutarque, Vie de Numa, 13
- Festus, De la signification des noms, fragment sur Mamurus Veturus
- Histoire Auguste, Vie d'Héliogable, III
- Lactance, Institutions divines, II
- Varron, De lingua latina, VII, 43
Articles annexes
-
Satellite artificiel
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Le satellite météorologique GOES-O avant son lancement en orbite géostationnaire.
Un satellite artificiel est un objet fabriqué par l'être humain, envoyé dans l'espace à l'aide d'un lanceur et gravitant autour d'une planète ou d'un satellite naturel comme la Lune. La vitesse imprimée par le lanceur au satellite lui permet de se maintenir pratiquement indéfiniment dans l'espace en décrivant une orbite autour du corps céleste. Celle-ci, définie en fonction de la mission du satellite, peut prendre différentes formes — héliosynchrone, géostationnaire, elliptique, circulaire — et se situer à des altitudes plus ou moins élevées, classées en orbite basse, moyenne ou haute.
Le premier satellite artificiel, Spoutnik 1, est lancé par l'URSS en 1957. Depuis cette époque, environ 11 500 satellites artificiels ont été placés en orbite (courant 2021). Les satellites jouent désormais un rôle important à la fois sur les plans économique (télécommunications, positionnement, prévision météorologique), militaire (renseignement) et scientifique (observation astronomique, microgravité, observation de la Terre, océanographie, altimétrie). Ils sont devenus des instruments incontournables pour notre compréhension de l'univers physique, la modélisation des changements climatiques et le fonctionnement de la société de l'information.
Un satellite artificiel est composé d'une charge utile, définie spécifiquement pour la mission qu'il doit remplir, et d'une plate-forme souvent standardisée assurant les fonctions de support comme la fourniture d'énergie, la propulsion, le contrôle thermique, le maintien de l'orientation et les communications. Le satellite est suivi par un centre de contrôle au sol, qui envoie des instructions et recueille les données collectées grâce à un réseau de stations terriennes. Pour remplir sa mission, le satellite doit se maintenir sur une orbite de référence en orientant ses instruments de manière précise : des interventions sont nécessaires à intervalles réguliers pour corriger les perturbations naturelles de l'orbite générées, dans le cas d'un satellite terrestre, par les irrégularités du champ de gravité, l'influence du Soleil et de la Lune ainsi que la traînée créée par l'atmosphère qui subsiste en orbite basse.
Les progrès techniques permettent aujourd'hui de mettre en orbite des satellites plus lourds (jusqu'à six tonnes et demie pour les satellites de télécommunications), capables de remplir des missions toujours plus sophistiquées (satellites scientifiques), avec une grande autonomie. La durée de vie d'un satellite, variable selon le type de mission, peut atteindre quinze ans. Les progrès de l'électronique permettent également de concevoir des microsatellites capables d'effectuer des missions élaborées.
La construction de satellites donne naissance à une industrie très spécialisée, mais les instruments les plus complexes sont encore souvent réalisés par des laboratoires de recherche. La conception d'un satellite, difficilement reproductible lorsqu'il ne s'agit pas d'un satellite de télécommunications, est un processus qui peut prendre une dizaine d'années dans le cas d'un satellite scientifique. Les coûts de fabrication qui peuvent monter à plusieurs centaines de millions d'euros et ceux de lancement (de l'ordre de 10 000 à 20 000 dollars américains par kilogramme) limitent aujourd'hui le développement de cette activité qui, hormis le secteur des télécommunications très rentable pour les opérateurs, est subventionnée pour l'essentiel par les budgets publics.
Principes physiques
Mise en orbite
Le « canon de Newton » : au-delà d'une certaine vitesse le boulet ne retombe plus au sol.
Un objet lancé de la surface de la Terre décrit une trajectoire parabolique qui le ramène au sol sous l'influence de la gravité terrestre (cas A sur le schéma). Plus la vitesse initiale de l'objet est importante, plus le point de chute est éloigné (cas B). Lorsqu'une certaine vitesse est atteinte, l'objet chute mais sans jamais atteindre le sol du fait de la courbure de la Terre (cas C). Pour que l'objet conserve indéfiniment sa vitesse, il faut toutefois que celui-ci se déplace dans le vide au-dessus de l'atmosphère, là où aucune force de traînée (frottement) ne s'exerce : à cette altitude, en application du principe d'inertie, aucune énergie n'est en effet nécessaire pour maintenir son mouvement.
Pour qu'un objet soit satellisé autour de la Terre, il faut que sa vitesse radiale par rapport au centre de la Terre (la vitesse d'injection) soit de 7 700 mètres par seconde pour une orbite circulaire à 200 km au-dessus de la Terre (au-dessous de cette altitude la traînée est trop importante). Si on communique une vitesse supérieure à un satellite circulant à la même altitude, l'orbite devient elliptique (cas D sur le schéma) : le point de l'ellipse le plus rapproché de la Terre est le périgée et le point le plus éloigné est l'apogée. Si la vitesse dépasse 11 kilomètres par seconde (cas E), le satellite échappe à l'attraction terrestre : c'est la vitesse de libération de la Terre qu'il est nécessaire de communiquer à une sonde spatiale pour qu'elle puisse être envoyée vers d'autres planètes du Système solaire.
La vitesse de satellisation minimale est proportionnelle à la gravité — et donc à la masse — du corps céleste autour duquel le satellite doit orbiter : un objet qui décolle du sol lunaire a besoin d'une vitesse horizontale beaucoup plus faible pour être satellisé (4 fois plus faible que pour la Terre : 1,7 km/s).
Relation entre vitesse d'injection et orbite (apogée) pour un périgée fixé à 200 km1
Périgée
(km)
Vitesse d'injection
(km/s)
Remarque
Apogée atteint
(km)
Type d'orbite
200
7,78
Vitesse minimale de satellisation
200
Basse (orbite circulaire)
200
8
1 000
Basse
200
9,2
10 000
Moyenne
200
10,2
36 000
Géosynchrone
200
10,8
380 000
Lune
200
11
Vitesse de libération
Infini
Interplanétaire
Les trois lois de Kepler
Article détaillé : Lois de Kepler.
La Terre se trouve à l'emplacement d'un foyer de l'orbite elliptique du satellite dont la vitesse croît d'autant plus que la Terre est proche.
La trajectoire d'un satellite artificiel ou naturel est régie par les trois lois formulées par Johannes Kepler s'appliquant au déplacement d'un objet gravitant autour d'un corps céleste :
loi I : l’orbite du satellite a la forme d’une ellipse dont un des deux foyers se trouve au centre du corps céleste (par exemple la Terre) autour duquel il gravite ; une orbite circulaire est un cas particulier de l’ellipse dont les deux foyers sont confondus au centre de la Terre. La forme de l'ellipse peut être définie par :la distance rp du point de l'orbite le plus proche de la Terre (le périgée) au centre de la Terre,
la distance ra du point de l'orbite le plus éloigné de la Terre (l'apogée) au centre de la Terre.
On utilise généralement à leur place :
le demi-axe a défini par la formule 2 a = rp + ra ,
l'excentricité e qui définit l'allongement de l'ellipse et peut être calculée par la formule e = 1 - rp/a. Elle prend une valeur comprise entre 0 et 1 : 0 correspond à une orbite circulaire et plus la valeur est proche de 1, plus l'orbite est allongée ;
loi II : le satellite se déplace d’autant plus vite qu’il est proche du corps céleste ; plus précisément la droite qui joint le centre du corps céleste au satellite balaie toujours une aire égale dans un intervalle de temps donné ;
loi III : le carré de la période de rotation du satellite autour du corps céleste varie comme le cube de la longueur du grand axe de l’ellipse. Si l’orbite est circulaire, le grand axe est alors le rayon du cercle.
Période et vitesse orbitale d'un satellite artificiel terrestre
Articles détaillés : période orbitale et vitesse orbitale.
Les lois de Kepler permettent de calculer à partir des caractéristiques de son orbite la période de révolution, qui est l'intervalle de temps compris entre deux passages consécutifs d'un satellite par un point de son orbite, ainsi que la vitesse orbitale, qui correspond à la vitesse du satellite par rapport au centre de la planète (le référentiel utilisé garde une orientation fixe dans l'espace) :
Type d'orbite
Type d'orbite
Apogée
Périgée
Période
Vitesse
apogée
Vitesse
périgée
Orbite basse
(GOCE)
270 km
270 km
90 min
7,7 km/s
7,7 km/s
Orbite héliosynchrone
(Spot 1)
832 km
832 km
102 min
7,4 km/s
7,4 km/s
Orbite de Molnia
39 900 km
500 km
12 h
1,49 km/s
10 km/s
Orbite géostationnaire
35 786 km
35 786 km
23 h 56 min
3,1 km/s
3,1 km/s
Période orbitale P du satellite (en secondes)
P = 2 π a 3 μ , {\displaystyle P=2\pi {\sqrt {\frac {a^{3}}{\mu }}},} avec μ = 398600 , 4418 km 3 ⋅ s − 2 {\displaystyle \mu =398600,\!4418\;{\mbox{km}}^{3}\cdot {\mbox{s}}^{-2}} (paramètre gravitationnel standard pour la Terre)
pour une orbite elliptique de 36 000 km (42 378 km d'apogée depuis le centre de la Terre) sur 200 km (6 578 km de périgée depuis le centre de la Terre), le demi-axe a est égal à 24 478 km et la période P est d'environ 38 113 secondes ;
la formule fonctionne également pour une orbite circulaire, a étant alors remplacé par le rayon de l'orbite. Pour une orbite de 200 km le rayon est égal à 6 578 km (arrondi) ce qui donne une périodicité de 5 310 secondes soit environ 89 minutes ;
la période augmente au fur et à mesure que l'orbite s'élève ;
un satellite en orbite géostationnaire, c'est-à-dire qui semble rester immobile à la verticale de l'équateur, a une période égale à 24 heures.
Vitesse à l'apogée et au périgée
V a = μ ⋅ ( 2 r a − 1 a ) {\displaystyle V_{a}={\sqrt {\mu \cdot \left({\frac {2}{r_{\rm {a}}}}-{\frac {1}{a}}\right)}}}
pour une orbite elliptique de 36 000 km sur 200 km, ra = 36 000 + 6 378 (rayon de la Terre) km et la formule permet de calculer que la vitesse à l'apogée est de 1,59 km/s ;
la formule est la même pour le périgée (on remplace ra par rp). On obtient dans le cas ci-dessus une vitesse de 10,24 km/s ;
pour une orbite circulaire la vitesse est constante (on remplace ra par le rayon de l'orbite). Pour une orbite de 200 km, la vitesse est égale à 7,784 km/s ;
un satellite en orbite géostationnaire, c'est-à-dire qui semble rester immobile à la verticale de l'équateur, a une vitesse d'environ 3 km/s ;
il ne faut pas confondre cette vitesse avec celle qu'il est nécessaire d'imprimer au satellite pour atteindre son orbite : cette dernière est en partie transformée en énergie potentielle gravitationnelle.
Paramètres de l'orbite d'un satellite
Articles détaillés : Orbite et Orbitographie.
Paramètres orbitaux d'un satellite artificiel : ascension droite du nœud ascendant ☊, inclinaison i, argument du périgée ω.
Paramètres orbitaux : demi-grand axe a, argument du périgée ω, anomalie vraie ν.
Six paramètres sont utilisés pour fournir la position et la trajectoire d'un satellite dans l'espace2 :
l'orbite d'un satellite est un plan. Si l'on ne tient pas compte des perturbations naturelles auxquelles elle est soumise et en l'absence de manœuvres du satellite, le plan d'orbite est fixe dans l'espace. Ce plan peut être défini par deux paramètres : l'inclinaison i et la longitude (ou ascension droite) du nœud ascendant ☊ ;
trois paramètres – l'excentricité e et le demi-grand axe a de l'ellipse ainsi que l'argument du périgée ω – permettent de décrire la trajectoire en forme d'ellipse dans le plan d'orbite ;
un dernier paramètre permet de situer le satellite sur son orbite : on peut par exemple prendre le temps t écoulé depuis le passage au périgée.
Plans et droites de référence
Les paramètres de l'orbite sont définis dans un référentiel constitué de plusieurs plans et de droites :
la trajectoire de la Terre autour du Soleil s'inscrit dans un plan, dit plan de l'écliptique, passant par le centre du Soleil ;
le plan de l'équateur terrestre est le plan passant à la latitude de l'équateur ;
à l'équinoxe de printemps, le 21 mars, le plan de l'équateur terrestre coupe le plan de l'écliptique selon une ligne dite ligne des équinoxes passant par le Soleil. Cette droite qui désigne à l'infini le point vernal est fixe dans le Système solaire ;
l'orbite d'un satellite coupe le plan de l'équateur en deux points appelés nœud ascendant lorsque le satellite passe de l'hémisphère sud à l'hémisphère nord et nœud descendant. La ligne reliant les deux points est appelée ligne des nœuds.
Orientation du plan de l'orbite
L'inclinaison i du plan de l'orbite du satellite (entre 0 et 180 degrés) est l'angle que fait le plan de l'orbite avec le plan de l'équateur. Lorsque i = 90° l'orbite du satellite survole les pôles (orbite polaire) ; si i = 0, le plan de l'orbite se situe dans le plan de l'équateur. L'orbite est dite directe lorsque i est inférieur à 90° et rétrograde sinon.
La longitude du nœud ascendant ☊ (ou ascension droite du nœud ascendant) est l'angle entre la direction du point vernal et la ligne des nœuds, dans le plan de l'écliptique. Si le plan de l'orbite coïncide avec la droite des équinoxes, la longitude du nœud ascendant est nulle.
Caractéristiques de la trajectoire dans le plan d'orbite
Dans le plan défini par les paramètres précédents, l'orbite est décrite par trois paramètres. La forme de l'ellipse que parcourt le satellite est fournie par deux informations :
le demi-grand axe a, c'est-à-dire la moitié de la distance qui sépare le périgée de l'apogée ;
l'excentricité e de l'ellipse décrite par le satellite. Si e = 0, le satellite a une orbite circulaire.
L'argument du périgée ω est l'angle formé par la ligne des nœuds et la direction du périgée (la droite passant par la Terre et le périgée de la trajectoire du satellite), dans le plan orbital. La longitude du périgée est la somme de la longitude du nœud ascendant et de l'argument du périgée.
Position du satellite sur son orbite
La position du satellite sur sa trajectoire peut être fournie de deux manières :
en spécifiant le temps t écoulé depuis son passage au périgée. t = 0 indique que le satellite est à son périgée ;
en indiquant l'angle ν (dit anomalie vraie) formé par les droites allant du centre de la Terre vers d'une part le périgée et d'autre part la position du satellite. ν = 0° indique que le satellite se trouve à son périgée.
Perturbations naturelles de l'orbite
Les satellites d'observation de la Terre comme CALIPSO utilisent la déformation de l'orbite engendrée par l'aplatissement du globe terrestre.
La trajectoire d'un satellite artificiel autour d'un corps céleste n'est pas complètement stable. Elle est modifiée par plusieurs phénomènes naturels dont l'influence est variable selon le corps céleste et la position du satellite. Si celui-ci tourne autour de la Terre, les phénomènes perturbateurs sont dans l'ordre décroissant d'influence3 :
l'aplatissement du corps céleste à ses pôles et le renflement équatorial ;
les autres irrégularités du champ de gravité ;
la résistance de l'atmosphère (en orbite basse) ;
l'attraction de la Lune ;
l'attraction du Soleil ;
la pression de rayonnement.
Ces forces sont faibles par rapport à la force d'attraction de la planète. Leur ordre de grandeur par rapport à cette dernière est de 10-3 (1000 fois plus faible) pour l’aplatissement de la Terre et 10-4 en orbite basse (150 km) pour les forces de frottement de l'atmosphère, 10-6 pour les autres irrégularités du champ de gravité, 10-7 pour l'attraction de la Lune, 10-8 pour l'attraction du Soleil et 10-9 pour la pression de rayonnement3.
Aplatissement du corps céleste à ses pôles
La Terre n'a pas une forme parfaitement sphérique : ses pôles sont légèrement aplatis, tandis que l'équateur présente un renflement. Ces déformations induisent des modifications du plan de l’orbite. Ce mouvement, la précession nodale, est d'autant plus important que l'inclinaison de l'orbite est différente de 90° et proche de la Terre4.
Cette perturbation, la plus importante que subit le satellite, modifie à la fois l'ascension droite du nœud ascendant Ω et l'argument du périgée ω. Pour maintenir l'orbite, il est nécessaire de consommer beaucoup de carburant. Aussi les satellites en orbite basse, plutôt que de les corriger, soit exploitent les modifications d'orbite induites (satellite en orbite héliosynchrone) soit sont placés sur des orbites ayant des inclinaisons pour lesquelles cette perturbation est nulle (i = 90° et 63°26').
Autres irrégularités du champ de gravité
Le champ de gravité terrestre présente d'autres irrégularités que celles dues aux déformations au pôle et à l'équateur : elles sont liées à des variations de densité (réplétions) du sous-sol terrestre (croûte et manteau). Celles-ci sont particulièrement nombreuses sur la Lune. Pour les satellites terrestres, les variations du champ de gravité finissent par perturber l'orbite avec un ordre de grandeur beaucoup moins important que celui dû à l'aplatissement du globe terrestre.
Résistance de l'atmosphère
Si le corps céleste autour duquel gravite le satellite possède une atmosphère (Terre, Mars, Vénus), celle-ci exerce une force de traînée proportionnelle au carré de la vitesse du satellite5 et à la densité de l'atmosphère : la vitesse du satellite est progressivement réduite. Si l'orbite est elliptique, le premier effet de la résistance de l'atmosphère est de la rendre circulaire (l'apogée est modifié et le périgée reste invariant), puis l'orbite circulaire est elle-même progressivement abaissée6. Le satellite finit par être détruit en rentrant dans les couches les plus denses de l'atmosphère. Dans le cas d'un satellite tournant autour de la Terre sur une orbite circulaire, sa durée de vie moyenne est égale (compte tenu de l'effet d'un vent solaire moyen détaillé plus loin) à :
quelques jours pour une orbite de 200 km ;
quelques semaines à 300 km ;
quelques années à 600 km ;
un siècle à 800 km (c'est l'orbite des satellites de télédétection, comme la famille SPOT) ;
plusieurs siècles à 1 000 km (ce sont les orbites des constellations des satellites de télécommunications, comme ceux de Globalstar et d'Iridium) ;
un million d'années à 36 000 km (ce sont les satellites géostationnaires, ou ceux qui terminent leur service opérationnel et sont désorbités, vers une orbite de rebut).
L'orbite des satellites artificiels circulant sur une orbite basse est généralement maintenue au-dessus de 300 km pour que leur durée de vie ne soit pas trop brève. Pour certaines applications (satellite de renseignement, application scientifique), une orbite plus basse peut être choisie de manière temporaire ou permanente pour améliorer la précision de l'observation : le satellite doit alors emporter une grande quantité de carburant pour conserver cette orbite sinon sa durée de vie est particulièrement brève. Les satellites espions américains KH-9 construits dans les années 1980 peuvent ainsi descendre à une altitude de 118 kmN 1,7. On peut réduire la traînée des satellites orbitant à basse altitude en leur donnant une forme aérodynamique, comme dans le cas du satellite GOCE qui, pour affiner notre connaissance du champ de gravité, parcourt une orbite circulaire de 250 km8.
Articles détaillés : Vent solaire et Météorologie de l'espace#Effets sur les satellites et les lanceurs.
Le vent solaire, qui est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons éjectés de la haute atmosphère du Soleil, peut augmenter temporairement la traînée. Ce flux varie en vitesse et en température au cours du temps en fonction de l'activité solaire. Celle-ci suit un cycle de 11 ans. Lors des éruptions solaires, le réchauffement de l'ionosphère entraîne la dilatation vers le haut des couches supérieures de l'atmosphère. Entre 300 et 500 km, la densité peut être multipliée par 109 : la force de traînée augmente en proportion et certains satellites peuvent ainsi perdre plus de 10 km en quelques jours. Ces effets sont particulièrement gênants pour les satellites d’observation de la Terre tels que Spot, dont la position doit être connue avec une grande précision.
Attraction de la Lune et du Soleil
Les deux astres ont une influence sur la trajectoire d'un satellite artificiel. Le Soleil, malgré sa masse, a une influence plus faible que la Lune du fait de son éloignement. La perturbation est d'autant plus forte que l'altitude de l'apogée est élevée : elle est nulle pour les satellites en orbite basse et faible pour les satellites géostationnaires3.
Pression de radiation
Article détaillé : Pression de radiation.
Les photons émis par le Soleil exercent une pression faible — de l'ordre de 10−5 Pa autour de la Terre — mais continue sur les objets qu'ils rencontrent. La force exercée est proportionnelle à la surface exposée (l'incidence et le caractère réfléchissant de la surface exposée ont une incidence sur cette force)3.
Types d'orbite des satellites artificiels terrestres
Article détaillé : Liste d'orbites.
Le plan d'une orbite héliosynchrone présente toujours le même angle par rapport à la direction du Soleil.
Les orbites des satellites terrestres peuvent avoir de nombreuses formes et orientations : certaines sont circulaires ou au contraire en forme d'ellipse très allongée. Elles peuvent se situer à basse altitude juste au-dessus de l'atmosphère terrestre (250 km) ou dépasser 30 000 km. L'orbite d'un satellite artificiel est choisie pour répondre au mieux aux besoins de la mission. La plupart des satellites utilisent un des quatre types d'orbite suivants10 :
l’orbite géostationnaire (ou de Clarke) est une orbite circulaire située dans le plan de l'équateur à une altitude de 35 786 km du sol (le rayon de l'orbite est donc de 42 164 km). À cette altitude la période de révolution du satellite correspond exactement à la période de rotation de la Terre, soit 23 heures, 56 minutes et 4 secondes. Vu de la Terre, un satellite géostationnaire semble immobile dans le ciel : c’est l’orbite parfaite pour les satellites de télécommunications et pour certains satellites d’observation (météo) qui doivent couvrir une zone fixe. Trois satellites géostationnaires suffisent pour l'ensemble de la surface du globe terrestre. La mise à poste d'un satellite géostationnaire nécessite, du fait de l'altitude, un lanceur puissant. Pour les télécommunications la distance franchie par un signal transitant par ce type de satellite crée un délai perceptible par un usager. Les satellites de télécommunications qui ne suivent pas ce type d'orbite sont appelés satellites à défilement ;
l’orbite polaire est une orbite circulaire basse (par convention entre 300 et 1 000 km d’altitude) dont l'inclinaison, proche de 90°, la fait passer au-dessus ou près des pôles. Un satellite situé sur une orbite polaire passe régulièrement au-dessus de tous les points de la surface grâce à la rotation de la Terre. Les orbites polaires sont généralement des orbites héliosynchrones : ce type d'orbite conserve un angle constant avec la direction Terre-Soleil c'est-à-dire que le plan d'orbite tourne de 360° par an. Les orbites héliosynchrones permettent de passer toujours à la même heure solaire locale au-dessus d'un lieu donné : l'éclairage identique des prises de photo du lieu permet de faire ressortir les changements. Cette caractéristique en fait une orbite idéale pour des satellites d’observation de la Terre. La rotation du plan d'orbite se fait naturellement en utilisant les perturbations de l'orbite générées par l'aplatissement du globe terrestre. L'orbite midi/minuit est un cas particulier d'orbite héliosynchrone où l'heure solaire fixe de passage est aux environs de midi ou minuit pour les longitudes équatoriales. L'orbite crépusculaire, d'une manière similaire, est une orbite héliosynchrone dont l'heure solaire fixe de passage coïncide avec le lever ou le coucher du Soleil ;
Les catégories d'orbite selon l'altitude (schéma à l'échelle).
Les cinq points de Lagrange du système Terre-Soleil.
Traces au sol d'une orbite héliosynchrone et d'une orbite Molnia sur 24 heures.
l'orbite basse se situe juste au-dessus de l'atmosphère terrestre à une altitude où la traînée ne freine pas trop la vitesse du satellite (par convention l'orbite basse se situe à une altitude inférieure à 2 000 km). Une fusée a besoin de moins de puissance pour placer un satellite sur ce type d'orbite. Elle est utilisée par les satellites scientifiques qui explorent l'espace lointain. Le télescope Hubble, par exemple se situe sur une orbite de 610 km. On trouve également sur ce type d'orbite les satellites de radioamateur et les constellations de téléphonie mobile ou de télédétection terrestre, telle que l'A-train ;
l'orbite moyenne culmine généralement à une altitude de 20 000 km avec une période de 12 heures. L'orbite située en dehors de l'atmosphère terrestre est très stable. Les signaux envoyés par le satellite peuvent être reçus sur une grande partie de la surface du globe terrestre. C'est l'altitude retenue pour les satellites de navigation comme le système GPS. Un peu plus bas, à 8 063 km, est prévue la constellation de satellites O3b pour la distribution d'Internet ;
l'orbite haute a un apogée qui se situe à une altitude supérieure à l'orbite géostationnaire. La Russie utilise ce type d'orbite pour certains de ses satellites de télécommunications : l'orbite de Molnia se caractérise par une orbite très excentrique avec un apogée de 40 000 km pour un périgée de 500 km. L’inclinaison de 63,4° permet d'échapper aux perturbations d'orbite découlant de l'aplatissement du globe. L'orbite de Molnia permet une couverture 24 h sur 24 du territoire de la Russie avec une constellation de trois satellites. Cette orbite est utilisée car la Russie ne peut lancer de satellites géostationnaires depuis ses bases spatiales toutes situées à des latitudes trop élevées et les satellites géostationnaires ne peuvent pas couvrir la fraction du territoire russe située à une latitude supérieure à 81°11 ;
les orbites autour des points de Lagrange constituent une catégorie à part. Un point de Lagrange est une position de l'espace où les champs de gravité de deux corps célestes se combinent de manière à fournir un point d'équilibre à un troisième corps de masse négligeable, tel que les positions relatives des trois corps soient fixes. Le système Terre-Soleil dispose de cinq points de Lagrange dont deux (L1 et L2) se trouvent à relativement faible distance de la Terre (1,5 million de kilomètres). Un satellite positionné à un de ces points a besoin de très peu d'énergie pour se maintenir à poste et contrôler son orientation. L2, situé à l'opposé du Soleil par rapport à la Terre, permet d'observer les étoiles lointaines sans être perturbé par une lumière parasite12. Plusieurs télescopes spatiaux ont été ou vont être positionnés près de L2 dont Planck et Herschel en 2009, Gaia en 2013 et le télescope spatial James-Webb en 2021.
Trace au sol
La trace au sol d'un satellite est la projection au sol de sa trajectoire selon une verticale qui passe par le centre du corps céleste autour duquel il tourne. Sa forme détermine les portions de surface balayées par les instruments du satellite et les créneaux de visibilité du satellite par les stations terrestres.
Le dessin de la trace résulte à la fois du déplacement du satellite sur son orbite et de la rotation de la Terre. Cette dernière entraîne une déformation vers l'ouest de la trace par rapport à la trajectoire13 :
lorsque l'orbite est circulaire, la déformation est d'autant plus forte que l'orbite est haute. Dans le cas particulier d'un satellite géostationnaire, la trace se réduit à un point ;
un satellite non géostationnaire dont l'orbite est circulaire et parallèle à l'équateur (inclinaison=0°) aurait une trace droite dont la longueur dépend de son altitude ;
lorsque l'orbite est elliptique, la trace est particulièrement décalée si le satellite est proche de son périgée. La déformation diminue lorsque le satellite survole des latitudes élevées pour devenir nulle s'il survole les pôles (vitesse de rotation de la Terre nulle en ce lieu) ;
l'inclinaison i de l'orbite détermine les latitudes entre lesquelles évolue la trace : plus l'inclinaison est forte, plus les latitudes balayées par la trace sont importantes ;
un satellite dont l'orbite est directe recoupe des méridiens de plus en plus orientaux si la composante est-ouest de sa vitesse angulaire est supérieure à 15° 2' 30' et, dans le cas inverse (orbite rétrograde), recoupe des méridiens de plus en plus occidentaux ;
dans le cas des satellites d'observation héliosynchrones, ce décalage de la trace joue un rôle important dans la prise d'images, puisqu'il est souvent demandé à ces satellites d'observer le même lieu à des intervalles rapprochés. La fréquence de passage au-dessus d'un point du globe est donc une caractéristique de l'orbite du satellite. Les satellites Spot balayent ainsi les mêmes lieux tous les cinq jours.
Historique
Les précurseurs
La première mention d'un satellite artificiel figure dans la nouvelle The Brick Moon de Edward Everett Hale (1869). Jules Verne évoque également cette idée dans Les 500 millions de la Bégum (1879). En 1903, Constantin Tsiolkovsky (1857–1935) publie Исследование мировых пространств реактивными приборами (« Exploration de l'espace au moyen d'engins à réaction »), qui constitue le premier ouvrage scientifique sur l'utilisation de fusées pour le lancement des engins spatiaux. Dans cet ouvrage, il indique la vitesse minimale que doit atteindre un objet pour qu'il se place en orbite autour de la Terre (8 km/s) et préconise l'utilisation d'une fusée à plusieurs étages avec des moteurs à propergols liquides.
En 1928, le Slovène Herman Potočnik (1892–1929), dans son unique ouvrage Das Problem der Befahrung des Weltraums (« La Problématique du vol spatial »), décrit les moyens à mettre en œuvre pour permettre à l'homme de s'établir de manière permanente dans l'espace. Il décrit comment des vaisseaux spatiaux placés en orbite peuvent être utilisés pour des observations pacifiques et militaires de la surface de la Terre ; il montre l'intérêt de l'apesanteur pour les expériences scientifiques. Le livre décrit le fonctionnement des satellites géostationnaires (évoqués pour la première fois par Tsiolkovsky) et explore le problème des communications entre le sol et les satellites par le biais de la radio. Mais l'ouvrage n'évoque jamais l'utilisation des satellites pour relayer les télécommunications et comme système de radiodiffusion.
En 1945, l'écrivain de science-fiction Arthur C. Clarke (1917-2008) décrit en détail l'utilisation de satellites de télécommunications pour les communications de masse. Clarke passe en revue les contraintes logistiques d'un lancement de satellite, les orbites possibles ainsi que d'autres aspects permettant la création d'un réseau de satellites couvrant le globe en mettant en avant les avantages de disposer d'un système de télécommunications planétaire. Il suggère également l'utilisation de trois satellites en orbite géostationnaire, nombre suffisant pour couvrir l'ensemble de la planète.
Les premiers satellites
Spoutnik 1, le premier satellite artificiel (1957).
Article détaillé : Chronologie des satellites artificiels et sondes spatiales.
Le premier satellite artificiel, Spoutnik 1, est lancé par l'URSS le 4 octobre 1957 et constitue le point de départ de la course à l'espace entre l'URSS et les États-Unis. Spoutnik 2, lancé le 3 novembre 1957 place en orbite pour la première fois une créature vivante, la chienne Laïka. Les États-Unis, dont le programme spatial a pris du retard, placent en orbite leur premier satellite (Explorer 1) le 31 janvier 1958. En juin 1961, trois ans et demi après Spoutnik 1, l'US Air Force détecte près de 115 satellites en orbite autour de la Terre. Les premiers satellites sont utilisés pour des études scientifiques. Les variations de l'orbite de Spoutnik 1 permettent de mieux connaître la densité des couches atmosphériques supérieures.
Premier satellite mis en orbite par un lanceur national
Pays
Année du
lancement
Premier satellite (signification du nom)
Union soviétique
1957
Spoutnik 1 (compagnon)
États-Unis
1958
Explorer 1 (explorateur)
France
1965
Astérix (personnage de bande dessinée)
Japon
1970
Ōsumi (nom d'une province japonaise)
Chine
1970
Dong Fang Hong I (Orient rouge)
Royaume-Uni
1971
Prospero X-3 (personnage de Shakespeare)
Inde
1980
Rohini (personnage de la mythologie hindoue)
Israël
1988
Ofeq 1 (horizon)
Ukraine
1992
Strela (flèche)
Iran
2009
Omid 1 (espoir)
Corée du Nord
2012
Kwangmyŏngsŏng 3 numéro 2
Corée du Sud
2013
STSAT-2C
La multiplication des domaines d'application
Telstar 1, premier satellite de communication (1962).
Mariner 9, en se plaçant en orbite autour de Mars en 1971, est le premier satellite artificiel à orbiter autour d'un autre corps céleste que la Terre.
Les satellites d'observation militaire apparaissent dès le début de la conquête spatiale : les satellites américains de la série Corona (premier lancement en juin 1959) permettent d'observer les installations militaires russes que les batteries anti-aériennes protègent de mieux en mieux des avions espions. Ils sont très complexes (les photos prises sont envoyées sur Terre dans une capsule qui doit être récupérée en vol) et il faut 20 lancements avant le premier vol réussi14. Le premier satellite d'alerte avancée destiné à détecter le lancement d'un missile stratégique est le Midas américain, dont le premier vol réussi remonte à mai 196015.
TIROS-1, lancé le 1er avril 1960, inaugure les satellites destinés à l'observation météorologique. Le satellite américain Landsat-1, lancé le 23 juillet 1972, est le premier satellite affecté à l'observation de la Terre et plus particulièrement à l'évaluation des récoltes céréalières16. Le satellite GEOS-3, lancé le 9 avril 1975, inaugure l'utilisation d'un radar depuis l'espace17. Lancé le 30 mai 1971, le satellite Mariner 9 est le premier satellite mis en orbite autour d'une autre planète (Mars)18. Le télescope spatial Hubble, lancé en 1990, est le premier observatoire de cette dimension mis en orbite.
Les satellites de télécommunications première application commerciale
En 1960, le premier satellite de télécommunications Echo est placé en orbite basse. C'est un satellite passif qui se contente de renvoyer les signaux, contrairement à Telstar 1 mis en orbite 1962 qui les amplifie : pour recevoir le signal de ce dernier il faut malgré tout une antenne de plusieurs dizaines de mètres. À l'époque, seuls les États-Unis maîtrisent la technologie permettant de créer un système de télécommunications spatial. L'organisation Intelsat est mise en place pour rentabiliser l'investissement américain en faisant bénéficier ses adhérents de la prestation américaine en échange de leur contribution. Le satellite Early Bird (1965), lancé pour le compte d'Intelsat, est le premier satellite de télécommunications placé en orbite géostationnaire. La capacité des satellites de télécommunications, limitée initialement à 300 circuits téléphoniques, va augmenter en profitant des progrès de l'électronique pour atteindre 200 000 circuits à la fin du XXe siècle.
Les satellites Symphonie (1974-1975)19, fruits d'une coopération franco-allemande, sont les premiers satellites de télécommunications réalisés en Europe. Plusieurs innovations sont introduites : la stabilisation trois-axes en orbite géostationnaire et le recours à un système de propulsion biergol pour la manœuvre de circularisation géosynchrone et le maintien à poste.
Des opérateurs internationaux (Inmarsat affecté aux communications maritimes, Interspoutnik pour les pays de l'Est), régionaux (Eutelsat opérateur européen, Arabsat…), nationaux et privés (Astra) sont créés dans les années 1970-1980 pour mutualiser les moyens nécessaires à la mise en place de réseaux de satellites dédiés tandis qu'Intelsat assure une couverture mondiale. La Russie, handicapée à la fois par la latitude de ses bases de lancement et celle d'une grande partie du pays, n'adopte pas le système des satellites géostationnaires qui s'est généralisé mais met en place un système reposant sur des satellites en orbite moyenne fortement elliptique. Dans les années 1990-2000, la rentabilité de l'activité, qui s'est diversifiée (télévision directe, Internet, messagerie), s'accroît fortement : en conséquence les organisations internationales (Intelsat) et régionales (Eutelsat) sont progressivement privatisées tandis que les opérateurs privés se multiplient. L'activité fait partie des secteurs les plus touchés par la bulle Internet de la fin des années 1990 : plusieurs opérateurs mettent en place des projets de constellations (de 10 à 70 satellites) en orbite basse (Iridium, Globalstar…) pour lancer entre autres la téléphonie par satellite. Mais la rentabilité n'est pas au rendez-vous et les projets sont arrêtés ou leurs objectifs sont revus à la baisse. Les trois quarts des revenus proviennent aujourd'hui de la télévision par satellite en pleine expansion sur tous les continents20.
Domaines d'utilisation
Article détaillé : applications des satellites.
Les satellites sont de deux types. Les satellites d'application, les plus nombreux, sont mis en œuvre pour prendre en charge les télécommunications sur de vastes territoires et observer la Terre (observation, géo-positionnement, télédétection, reconnaissance militaire). Leur service ne devant pas s'interrompre, ils nécessitent des redondances en orbite et des remplacements par de nouvelles générations. Les satellites scientifiques, quant à eux, ont un éventail très vaste de missions allant de l'étude du milieu spatial à celle de l'espace lointain par des télescopes spatiaux.
Les atouts du satellite
Une grande partie du spectre électromagnétique est filtrée par l'atmosphère terrestre et ne parvient pas jusqu'au sol ; seuls des télescopes montés sur des satellites permettent d'étudier les rayonnements gamma et X riches en informations cosmologiques mais qui sont complètement absorbés par l'ionosphère. Une partie du rayonnement ultraviolet est interceptée par l'ozone tandis que le rayonnement infrarouge est absorbé par la vapeur d'eau et le gaz carbonique contenu dans l'atmosphère21. Dans le domaine du rayonnement visible, le télescope spatial s'affranchit des perturbations atmosphériques et de la pollution lumineuse auxquels sont confrontés les télescopes terrestres.
Le satellite est dans une position idéale pour observer la Terre. Placé sur une trajectoire adaptée, il dispose d'un champ d'observation qui peut embrasser un hémisphère terrestre entier ; il peut également, avec des instruments récents, descendre à une résolution de quelques décimètres. Il est capable de photographier périodiquement à la même heure solaire une zone de la surface terrestre avec une régularité de métronome, permettant de mettre en évidence rapidement les changements intervenus.
Dans le domaine des télécommunications un seul satellite peut assurer le relais entre des stations dispersées sur un continent entier ou transmettre à partir de sa seule antenne des émissions télé ou radio à tous les récepteurs individuels de plusieurs pays : il remplace une infrastructure terrestre lourde très coûteuse et susceptible d'être rapidement frappée par l'obsolescence technique. L'échec financier de la téléphonie par satellite, vaincue par les progrès du GSM, démontre que cet avantage n'est pas toujours décisif.
Enfin, un satellite est le meilleur moyen d'étudier les conditions régnant dans l'espace : flux de particules, champs électriques et magnétiques.
Les satellites scientifiques
Articles détaillés : Télescope spatial et Altimétrie satellitaire.
Le satellite Gravity Probe B, qui doit vérifier certaines des prédictions de la relativité générale.
Les satellites scientifiques regroupent les satellites affectés aux études scientifiques depuis l'espace. On retrouve dans cette catégorie les premiers satellites comme Spoutnik 1 dont les émissions radio ont permis d'étudier les couches atmosphériques supérieures. Les premières briques de l'Europe spatiale ont été posées à la demande des scientifiques qui sont à l'origine des organismes européens de l'ELDO et de l'ESRO.
L'étude de la Terre et de l'espace proche
On trouve dans cette catégorie des satellites dont les missions portent sur la géodésie (niveau des océans, par TOPEX/Poséidon), la géodynamique (étude de la tectonique des plaques), la modélisation du fonctionnement de la biosphère (devenue un enjeu vital dans le cadre de la théorie du réchauffement climatique).
La recherche en physique fondamentale
L'espace est également un lieu idéal pour vérifier certaines théories physiques dans lesquelles la gravité est en jeu. On peut citer la vérification du principe d'équivalence par les satellites Microscope et STEP ou la recherche d'ondes gravitationnelles par (Lisa).
Les satellites d'astronomie
Les satellites d'astronomie, qui sont des télescopes en orbite, permettent d'observer l'espace lointain avec une résolution qui dépasse celles des observatoires terrestres les plus puissants (Hubble). Tout le spectre électromagnétique est aujourd'hui étudié par des télescopes spatiaux : rayonnement X (XMM-Newton), gamma (INTEGRAL), infrarouge (télescope ISO). La fin de la décennie 2000 est fertile en nouveaux instruments (pour l'Europe Herschel, Planck). L'absence d'atmosphère permet la détection d'exoplanètes situées dans des systèmes stellaires extérieurs (CoRoT).
Les satellites de télécommunications
Article détaillé : Satellite de télécommunications.
Les satellites de télécommunications sont utilisés pour transmettre des informations d'un point à l'autre de la Terre, notamment les communications téléphoniques, la transmission de données (par exemple Thuraya), les communications par satellite et les programmes télévisés22. C'est le seul domaine qui génère des revenus très supérieurs aux dépenses. Les clients sont des sociétés privées ou d'anciens organismes internationaux privatisés qui disposent généralement d'une flotte de satellites en orbite. Le domaine est le plus grand utilisateur de l'orbite géostationnaire.
Les principales flottes de satellites de télécommunications sont celles :
d'Intelsat, couvrant tous les pays du monde pour les communications générales ;
d'Inmarsat, pour les communications maritimes ;
d'Eutelsat (Hot Bird, Atlantic Bird 3, W1,2,3, etc.) et de la SES ou Société européenne de satellites, (Astra 1 et 2), pour l'Europe ;
d'Arabsat couvrant depuis les années 1980 l'ensemble des pays de la Ligue arabe.
Les satellites dits de diffusion directe sont en forte progression depuis une dizaine d'années : ils émettent des bouquets de chaînes payants et cryptés, ainsi que des centaines de chaînes TV&Radio en clair et gratuites, qui peuvent être reçues sur une antenne, de type parabole, domestique de petite dimension (< 60 cm) et de faible prix, grâce à la forte puissance d'émission des satellites de diffusion.
Les satellites d'observation
Le A-train une constellation de six satellites franco-américains d'observation de la Terre, en orbite héliosynchrone.
Article détaillé : Satellite de télédétection.
Les satellites de télédétection observent la Terre, dans un but scientifique (température de la mer, manteau neigeux, sécheresse…), économique (ressources naturelles, agriculture…) ou militaire (rôle majeur dans les guerres contemporaines ; ils sont plus couramment désignés sous le nom de satellites-espions). Le spectre d'observation est vaste : optique, radar, infrarouge, ultraviolet, écoute de signaux radioélectriques. La résolution atteint actuellement moins d'un mètre pour certaines gammes de fréquence. Celle-ci dépend de la technologie employée mais aussi de l'altitude du satellite : une bonne résolution exige une orbite basse, en général héliosynchrone, utilisée par exemple par les satellites d'observation de la Terre de la famille SPOT. L'orbite géostationnaire, fixe, est préférée pour la surveillance permanente en temps réel, comme dans le cas du programme de veille météorologique mondiale et ses familles de satellites météorologiques, dont l'européen METEOSAT.
Les satellites radars peuvent analyser, par des techniques interférométriques, des variations de quelques millimètres de certaines structures. Ils sont utiles pour examiner les mouvements des plaques continentales, particulièrement avant ou après un séisme, ou les variations d'épaisseur de la banquise.
Les satellites de localisation et de navigation
Article détaillé : Système de positionnement par satellites.
Ces satellites permettent de connaître la position d'objets à la surface de la Terre, dans les airs (avions, missiles) et dans l'espace. Exemples : DORIS, le système américain GPS, le futur système européen Galileo, le système russe GLONASS ou encore le chinois COMPASS.
Dans cette catégorie, se situe également le système Argos de positionnement d'objets mobiles, datant de 1978 et emporté par les satellites météorologiques américains et l'européen MetOp.
Les satellites militaires
Article détaillé : Satellite militaire.
Les besoins des militaires sont à l'origine des premiers satellites d’observation : dès 1959, dans le cadre de la guerre froide, les États-Unis et l’URSS ont développé des satellites militaires d’observation, que l’on appelle couramment et abusivement « satellites-espions » (les premiers d’entre eux furent la série des Discoverer). Ils permettaient d'observer les ressources militaires de l’ennemi dans des zones peu accessibles. Aujourd'hui les conflits modernes y font largement appel et ne pourraient certainement plus s'en passer23, employant différents types de satellites militaires24 :
les satellites de reconnaissance (par exemple Helios), qui utilisent les techniques optiques, infrarouges, radars pour obtenir des images des installations stratégiques (installations militaires, champs de bataille…). Ces satellites parfois dotés de capacités hors normes (résolution de quelques centimètres25, capacité à descendre à basse altitude, masse de plus de dix tonnes) ont contribué à défricher les techniques utilisées aujourd'hui par les satellites d'observation civile ;
les satellites de télécommunications utilisés pour les liaisons militaires généralement chiffrées (par exemple satellites du programme Syracuse) ;
les satellites d'écoute des télécommunications et des signaux radars qui déploient des antennes dont le diamètre pourrait atteindre plus de 100 mètres (satellites américains Mentor) ;
les satellites de suivi des flottes marines (RORSAT) qui repèrent les navires de guerre grâce aux émissions radar ;
les satellites d'alerte précoce équipés de senseurs infrarouges (série des satellites américains DSP) permettant de détecter la chaleur émise par le lancement d'un missile balistique ;
les satellites de navigation utilisés dans le cadre des opérations militaires (constellation GPS avec un usage mixte civil/militaire) pour le guidage précis des missiles de croisière, des obus et le positionnement des unités de tous types;
les satellites météorologiques affectés aux missions militaires.
L'étude des autres corps célestes du système solaire
Article connexe : Sonde spatiale.
Les agences spatiales les plus avancées ont lancé dès le début de l'ère spatiale des engins spatiaux pour explorer le système solaire à l'aide d'instruments scientifiques. Ces sondes spatiales n'étaient capables dans un premier temps que d'un simple survol des planètes étudiées car la mise en orbite autour d'un corps céleste éloigné nécessite une navigation d'une grande précision et une masse plus ou moins importante d'ergols. Le progrès des techniques spatiales et la puissance croissante des lanceurs ont permis de placer certains de ces engins en orbite d'abord autour de la Lune et des planètes proches (Mars, Vénus), puis de corps célestes plus lointains (Jupiter, Saturne, Vesta, Cérès) ou difficilement accessibles, comme Mercure profondément enfoncé dans le puits gravitationnel du Soleil ou les comètes et astéroïdes au champ gravitationnel irrégulier. En se plaçant sur une orbite le plus souvent polaire la sonde spatiale peut mener une étude prolongée de l'ensemble du corps céleste. Ces recherches peuvent être suivies d'une mission de dépose d'un engin spatial de type atterrisseur (statique) ou rover (mobile) à la surface du corps céleste pour une étude in situ26.
Fiche d'identité d'un satellite
Diagramme du satellite d'observation de la Terre Spot 5.
Le capteur CCD du télescope Kepler (95 mégapixels) fait partie de la charge utile
Un satellite est constitué de deux sous-ensembles :
la charge utile qui regroupe les instruments nécessaires pour remplir la mission : antennes et amplificateurs pour un satellite de télécommunications, instrument d'optique pour l'observation de la Terre, etc. ;
la plate-forme, ou module de service, qui supporte la charge utile et qui lui fournit les ressources dont elle a besoin pour son fonctionnement (électricité…), maintient le satellite sur son orbite selon l'orientation demandée et assure la liaison avec les stations à Terre.
Les principales caractéristiques d'un satellite sont sa charge utile, sa masse, sa durée de vie opérationnelle, son orbite et sa plate-forme.
Charge utile
La charge utile est le sous-ensemble du satellite chargé de mener à bien sa mission. Elle varie en fonction du type de satellite et comprend notamment :
transpondeurs pour un satellite de télécommunications ;
caméra ou radar pour un satellite d'observation ;
télescope pour un satellite d'observation astronomique.
Masse
La masse d'un satellite est un des principaux facteurs de coût : le lancement d'un kilogramme en orbite basse revient de 10 000 à 30 000 dollars américains par kilogramme selon le lanceur utilisé (2004)27. Mais dans le domaine des télécommunications un satellite lourd dispose de capacités plus importantes — nombre de communications simultanées pour un satellite de télécommunications, nombre d'instruments embarqués pour un satellite scientifique — et d'une durée de vie allongée grâce à l'emport d'une plus grande quantité de carburant. Les satellites les plus massifs sont les satellites de télédétection, en orbite basse, qui peuvent atteindre 20 tonnes : des satellites de reconnaissance militaire (KH-11, 19,6 tonnes) ou civils (ENVISAT, 8 tonnes).
La masse maximale des satellites (en particulier pour l'orbite géostationnaire) a longtemps été limitée par la capacité des lanceurs et elle a crû progressivement pour les besoins des télécommunications jusque dans les années 1990.
Selon le type de mission, la ventilation de la masse peut être très différente28.
Exemples de ventilation de masse de deux satellites
Satellite d'observation
Spot 4
Satellite géostationnaire
durée de vie 15 ans
Plate-forme
1 100 kg
1 620 kg
Charge utile
1 060 kg
660 kg
Total masse sèche
2 160 kg
2 280 kg
Ergols
160 kg
2 780 kg
Masse au lancement
2 320 kg
5 060 kg
La miniaturisation de l'électronique permet aujourd'hui de concevoir des satellites complets et dotés de fonctionnalités avancées pesant quelques dizaines de kilogrammes. Parmi les satellites légers on distingue29 :
les minisatellites (ou minisat) de quelques centaines de kilogrammes, telle la filière Proteus ;
les microsatellites (ou microsat) de 10 à 100 kg. Ils sont surtout utilisés pour des missions scientifiques ou d'observation (PARASOL) ou pour valider des solutions techniques (SMART-1). Sous forme de constellation, ils peuvent remplir une mission qui est normalement dévolue à un satellite de taille normale (Essaim). Un opérateur commercial de services de messagerie et de localisation (Orbcomm) a utilisé une constellation de satellites de 40 kg avec un succès mitigé du fait des capacités limitées des satellites ;
les nanosatellites de quelques kilogrammes essentiellement utilisés comme démonstrateurs technologiques ou pour des expériences scientifiques limitées. Ce format est très prisé par les universités.
Durée de vie
La durée de vie d'un satellite est liée au type de mission. Un satellite de télécommunications récent (par exemple Hotbird 10 mis en orbite début 2009) est construit pour fonctionner une quinzaine d'années tandis qu'un satellite d'observation, comme ceux de la série Spot, est construit pour une durée de vie de 5 ans. La fin de vie d'un satellite est souvent liée à l'épuisement des ergols qui lui permettent de maintenir son orbite sur une trajectoire nominale et d'orienter ses instruments. Les autres équipements vulnérables sont les batteries qui, sur certains types de missions, peuvent être épuisées par des cycles de charge/décharge répétés et l'électronique. Le fonctionnement de certains satellites scientifiques (télescope infrarouge…) utilise de l'hélium liquide embarqué pour le refroidissement qui une fois épuisé entraîne l'arrêt de l'instrument.
Les pannes peuvent être également à l'origine d'un arrêt total ou partiel du fonctionnement d'un satellite. Une étude effectuée sur les satellites géostationnaires pour la période 1965-199030 recense la défaillance totale de 13 satellites géostationnaires et 355 pannes partielles. Ces pannes touchent dans 39 % des cas la charge utile, 20 % le système de contrôle de l'orientation et de l'orbite, 9,6 % la propulsion, 9,3 % l'alimentation électrique et 9,2 % des composants mécaniques. Ces défaillances ont pour origine la conception (25 %), l'environnement (22 %) ou encore les composants (16 %).
La plate-forme
Article détaillé : Plateforme (astronautique).
La plate-forme (bus en anglais), ou module de service regroupe tous les composants du satellite qui lui permettent de fonctionner. La composition relativement immuable de la plate-forme permet aux principaux fabricants de satellites de proposer des modèles standards correspondant aux missions les plus fréquentes :
Principales plates-formes construites en série
Constructeur
Désignation
Masse charge utile
Masse totale
Puissance électrique
Type d'orbite
Durée de vie
Particularités / remarques
Boeing
Boeing 601
48 ou 60
transpondeurs
de 2,5-4,5 t
4,8 kW
10 kW (HP)
géostationnaire /
moyenne
Moteur ionique (option)
Boeing
Boeing 702
4,5-6,5 t
7-18 kW
géostationnaire
7 ans
Moteur ionique
Astrium
Eurostar E2000+
550 kg
3,4 t
4-7 kW
géostationnaire
12 ans
Astrium
Eurostar E3000
1 000 kg
4,8–6,4 t
> 16 kW (C.U. de 4 à 14 kW)
géostationnaire
15 ans
Propulsion électrique (option)
OHB
Small Geo
300 kg
3 kW
géostationnaire
15 ans
Propulsion électrique
Thales Alenia Space (TAS)
Spacebus 3000
2,5–5,2 t
géostationnaire
15 ans
Thales Alenia Space
Spacebus 4000
4,0–5,9 t
jusqu'à 15,8 kW
(C.U. jusqu'à 11,6 kW)
géostationnaire
15 ans
Astrium & TAS
Alphabus
1 300 kg
6,5 t
C.U. de 13 à 18 kW
géostationnaire
15 ans
Propulsion électrique
Astrium
AstroSat-1000
900 kg31
1,4 kW
basse
7 ans
Pléiades
CNES/TAS
Proteus32,33
500 kg
0,5 kW
basse
5 ans
Jason, CALIPSO, SMOS
CNES/Astrium-TAS
Myriade34
80 kg
0,06 kW
basse
2 ans
SPIRALE
Une plate-forme comporte plusieurs sous-ensembles :
la structure du satellite ;
le système de production de l'énergie ;
le système de contrôle thermique ;
le système de contrôle d'attitude et d'orbite (SCAO) ;
la gestion du bord qui pilote le fonctionnement du satellite ;
le système de propulsion.
Un milieu spatial hostile
La conception des satellites doit prendre en compte le caractère profondément hostile du milieu spatial. Les satellites croisent dans un vide presque absolu (10-9 Pa). À cette pression, les atomes superficiels des solides ont tendance à se sublimer et les mécanismes se bloquent. Des lubrifiants développés pour fonctionner dans le vide doivent être utilisés. Dans le vide l'énergie thermique, produite en abondance par l'électronique des satellites, ne peut être évacuée que par rayonnement. Les éruptions solaires et les rayons cosmiques génèrent des erreurs dans le traitement des données par l'électronique du satellite. Si l'orbite du satellite l'amène à traverser les ceintures de Van Allen (cas des satellites géostationnaires ou en orbite moyenne et haute), cela peut entraîner la dégradation des composants électroniques, des matériaux et des instruments optiques. Le plasma de particules crée un risque de décharge électrostatique source de panne. Le rayonnement solaire dégrade progressivement le silicium des panneaux solaires en diminuant leur rendement35.
La structure du satellite
Article détaillé : conception des structures des satellites ou des sondes spatiales.
Châssis du télescope Herschel.
La tenue mécanique du satellite est assurée par sa structure. Celle-ci supporte les principaux sous-ensembles fonctionnels du satellite. Elle assure également l'interface mécanique avec le lanceur.
La structure est dimensionnée pour faire face aux efforts mécaniques subis durant le vol propulsé. Le lancement de la fusée porteuse génère des vibrations importantes en provenance principalement des moteurs et des turbopompes qui sont transmises par le corps de la fusée au satellite et qui s'échelonnent dans des bandes de fréquence comprises entre 0 et 2 000 hertz. Au décollage, le bruit atteint 150 décibels sous la coiffe qui abrite le satellite. Celui-ci subit également des accélérations et décélérations qui peuvent être particulièrement fortes lors de la séparation des étages, lorsque la coiffe est larguée, et au moment de la séparation du lanceur et du satellite du fait de l'usage de charges pyrotechniques. Hormis ces chocs ponctuels, l'accélération la plus forte a lieu généralement durant la phase finale du vol propulsé (jusqu’à 4 ou 5 g). La structure doit être conçue pour résister à tous ces efforts tout en restant légère.
La structure doit être conçue de manière à limiter les déformations découlant des grandes différences de température entre les différentes parties du satellite une fois celui-ci placé en orbite : les axes de visée des capteurs, antennes et instruments doivent rester pratiquement invariants pour que le satellite puisse remplir sa mission de manière nominale. Cette exigence est particulièrement importante pour les télescopes spatiaux (position relative des miroirs). Pour satisfaire cette contrainte, la structure est réalisée avec des matériaux ayant un faible coefficient de dilatation tels que les composites en carbone36.
La production d'énergie
Le satellite doit disposer d'énergie électrique pour le fonctionnement de la charge utile et de la plate-forme. Les besoins en énergie électrique varient en fonction de la taille des satellites et du type d'application. Les plus gourmands sont les satellites de télécommunications qui consomment énormément d'énergie en amplifiant les signaux reçus. Les satellites d'observation utilisant des radars ont besoin également de beaucoup d'énergie mais de manière irrégulière. Les satellites mettant en œuvre des instruments d'observation passifs (télescopes spatiaux…) sont les moins exigeants, la puissance nécessaire étant comprise entre 1 et 15 kW (en 2009), une valeur relativement basse, grâce au recours à une électronique basse puissance sophistiquée37.
La puissance électrique est généralement fournie par des panneaux solaires utilisant l'énergie solaire. Pour un satellite en orbite autour de la Terre, il faut en moyenne 40 m2 de panneaux solaires pour fournir 10 kW (l'envergure totale peut atteindre 40 mètres). L'orientation du satellite par rapport au Soleil est, du fait de sa trajectoire, constamment modifiée : les panneaux solaires doivent donc être réorientés en permanence pour que les rayons du Soleil les frappent à la perpendiculaire. Lorsque le satellite est en orbite géostationnaire ou héliosynchrone, il suffit que les panneaux puissent pivoter sur un seul axe, mais deux degrés de liberté sont nécessaires pour les autres orbites terrestres.
Le satellite en orbite autour de la Terre peut se trouver sur sa trajectoire dans le cône d'ombre de la Terre. Le phénomène peu fréquent pour les satellites géostationnaires (deux fois par an aux équinoxes) représente un tiers du temps de parcours d'un satellite héliosynchrone. Durant les périodes d'obscurité, le satellite puise son énergie dans des batteries qui sont alimentées durant la phase éclairée. Les décharges fréquentes des batteries des satellites en orbite basse limitent la durée de vie de celles-ci et constituent une des principales limitations de la durée de vie de ce type de satellite (en général inférieure à 5 ans)38.
Pour les satellites mis en orbite autour d'une planète éloignée du soleil, l'utilisation de cellules photovoltaïques devient impossible. On a alors généralement recours à l'électricité produite par conversion de la chaleur dégagée par une matière radioactive (du plutonium). Ces générateurs thermoélectriques à radioisotopes (RTG) fournissent par exemple l'énergie de la sonde Cassini, qui étudie la planète Saturne en se plaçant en orbite autour d'elle et dont l'électricité est fournie par trois RTG produisant encore 628 W au bout de 11 années de mission.
Le système de contrôle thermique
Article détaillé : Contrôle thermique des engins spatiaux.
Le système de contrôle thermique doit maintenir la température des composants du satellite dans une plage de valeurs qui est souvent proche de celle rencontrée sur terre (environ 20 °C39). Le satellite subit de fortes contraintes thermiques avec des écarts de température qui peuvent atteindre 200 °C entre la face éclairée par le Soleil et les faces tournées vers l'espace. Les équipements et instruments embarqués convertissent l'énergie électrique qu'ils utilisent en énergie thermique qu'il est nécessaire d'évacuer. Or, le vide ne permet pas de dissiper cette énergie par convection de l'air et l'énergie doit donc être évacuée par radiation, un processus de refroidissement moins efficace.
Généralement le satellite est enveloppé dans plusieurs couches isolantes de kapton ou de mylar sur un support d'aluminium qui alternent avec des matériaux tels que la soie, le nomex ou le dacron39. Cette couverture renvoie les rayonnements infrarouges et a une faible conductivité thermique. Les équipements qui produisent le plus de chaleur sont dans la mesure du possible installés sur des radiateurs tournés vers l'extérieur qui dissipent la chaleur grâce à leur forte émissivité dans l'infrarouge. La chaleur produite par les équipements situés à l'intérieur du satellite est évacuée par des caloducs vers des radiateurs montés sur les parois extérieures du satellite. Les antennes, panneaux solaires sont protégés sur le plan thermique par l'utilisation de matériaux et peintures isolantes.
Lorsque les instruments et les équipements ne fonctionnent pas des résistances chauffantes permettent de maintenir la température dans les plages prévues. Il peut être nécessaire de maintenir certains instruments à une température très basse : par exemple les bolomètres embarqués sur le télescope spatial Planck doivent être maintenus à une température de 0,1 kelvin40.
La gestion du bord
Propulseur à effet Hall PPS-1350 de la Snecma utilisé pour le maintien à poste des satellites et dans quelques rares cas pour le transfert d'orbite. Poussée = 88 mN, consommation électrique = 1 500 W, impulsion spécifique = 1 650 s41.
La gestion du bord pilote le fonctionnement du satellite. Elle regroupe les sous-systèmes suivants42 :
la télémesure, la télécommande ;
la surveillance et le contrôle du satellite ;
le traitement des données.
Le système de télécommande et de télémesure prend en charge le dialogue avec le sol. Les fonctions de télécommande (sol ⇒ satellite) reçoivent et décodent les instructions ou données envoyées par le centre de contrôle et en assure la distribution aux autres sous-systèmes. Les fonctions de télémesures (satellite ⇒ sol) recueillent les données du satellite portant sur le fonctionnement du satellite, les données issues des instruments et après compression les transmettent au centre de contrôle lorsque les stations sont en visibilité.
Le système de contrôle du vol maintient la trajectoire et l'orientation du satellite. Ce système repose sur un logiciel qui utilise les données fournies par différents types de capteurs pour déterminer les écarts et effectue des corrections à l'aide d'actuateurs (orientation) et des moteurs généralement chimiques (trajectoire). Parmi les autres fonctions prises en charge par la gestion du bord :
la surveillance du fonctionnement du satellite, la détection des pannes éventuelles, la réalisation de diagnostics et l’activation de solutions de contournement ;
la vérification du respect des contraintes thermiques ;
la synchronisation temporelle des différents sous-systèmes ;
le déclenchement des taches programmées au niveau de la charge utile (prises d'image ciblées…).
Une partie de ces fonctions peut être réalisée soit depuis les stations au sol soit confiée aux automatismes du satellite.
Les données recueillies par les instruments sont stockées dans des mémoires de masse en attendant leur transfert vers les stations lors du survol d'une antenne de réception. Les communications internes du satellite sont réalisées via un bus. Le flux de données transmis doit être préservé des erreurs qui peuvent être provoquées par les particules chargées qui bombardent le satellite.
Le système de propulsion
Article détaillé : Moteur-fusée.
Caractéristiques des principaux systèmes de propulsion
Technologie
Impulsion
spécifique (s.)
Poussée
(newtons)
Domaine d'emploi
Gaz froid
50-170
0,05-20
Contrôle d'orbite et d'attitude
Propergol solide
280-310
50-50000
Manœuvre de transfert
Liquide
Hydrazine à surchauffe
280-300
0,05-0,5
Contrôle d'orbite et d'attitude
Diergols
280-315
5-500
Manœuvre de transfert,
Contrôle d'orbite et d'attitude
Électrique
Électrothermie
450-600
0,1-0,2
Électrostatique
2500-3000
0,02
Contrôle d'orbite et d'attitude
Plasma
1200-2500
0,01-0,1
Contrôle d'orbite et d'attitude
Le système de propulsion du satellite remplit plusieurs missions43 :
il assure le transfert du satellite depuis son orbite d'injection vers son orbite définitive ;
dans le cas d'un satellite lancé vers une planète autre que la Terre, le système de propulsion peut également assurer l'injection sur une trajectoire interplanétaire.
Une fois le satellite à poste :
il corrige les modifications de l'orbite induites par les perturbations naturelles (traînée atmosphérique, irrégularités du champ de gravité…) ;
il corrige l'attitude (orientation) du satellite si son maintien n'est pas réalisé par un autre dispositif ;
il permet les changements d'orbite prévus dans le cadre de la mission de certains satellites scientifiques.
Compte tenu de la diversité des rôles assurés par la propulsion, il existe souvent deux types de moteurs fusées sur un satellite : l'un, plus puissant, prend en charge les manœuvres les plus importantes, l'autre plus précis mais de poussée plus faible intervient pour les corrections fines. Par ailleurs les satellites de télécommunications comportent généralement un moteur d'apogée dont le seul rôle est de fournir une vitesse de 1 500 m/s pour circulariser l'orbite à 36 000 km d'altitude lors de la mise à posteN 2.
La masse du système de propulsion (ergols, propulseurs, réservoirs…) varie beaucoup selon le type de satellite. Dans un satellite géostationnaire de télécommunications d'une durée de vie de 15 ans, le poids des ergols (sans le système propulsif lui-même) peut représenter plus de 50 % de la masse du satellite tandis que sur un satellite d'observation comme Spot 4 ces mêmes ergols représentent environ 7 % de la masse28.
Les poussées nécessaires varient de quelques millinewtons (actions de correction) à quelques centaines de newtons (Pour mémoire, 1 N permet de communiquer une accélération 1 m/s2 à une masse de 1 kg) si le transfert sur l'orbite définitive est pris en charge par le satellite. Quatre types de propulsion existent, caractérisés par des impulsions spécifiques (l'impulsion spécifique mesure l'efficacité d'un moteur-fusée : il fournit en secondes la durée durant laquelle un kilogramme de propergol produit une poussée de un kilogramme-force) et des poussées sensiblement différentes. Toutes ces technologies reposent sur l'éjection de matière à grande vitesse44 :
la propulsion à propergol solide fournit des poussées importantes. Son utilisation dans le domaine des faibles poussées est à l'étude. Ce type de moteur ne peut être rallumé. Elle est utilisée exclusivement pour l'injection sur l'orbite définitive ;
la propulsion à ergols liquides : la combustion d'un ou deux ergols (diergols) génère des gaz qui sont expulsés à haute vitesse. La poussée obtenue peut être faible ou relativement forte et couvrir tous les besoins ;
la propulsion à gaz froid : un gaz (généralement de l'azote) stocké dans des réservoirs à haute pression est détendu et expulsé avec une poussée pouvant atteindre quelques dizaines de newtons ;
la propulsion électrique utilise l'énergie électrique fournie généralement par les panneaux solaires. La poussée et l'impulsion sont faibles avec des valeurs qui dépendent de la technologie utilisée (électrothermique, électrostatique, plasma). Cette technologie est en plein développement car elle permet des gains de poids grâce à sa meilleure efficacité.
Le contrôle de l'orientation
Article détaillé : Contrôle d'attitude.
Tête optique du capteur terrestre utilisé sur les satellites Spot 1, 2 et 3 pour recaler l'orientation.
Les instruments du satellite, pour pouvoir fonctionner correctement, doivent être en permanence pointés avec une bonne précision : les satellites de télécommunications doivent diriger leur antenne émettrice vers une portion du sol terrestre bien précise tandis que les appareils de prise de vues des satellites d'observation doivent cadrer les zones à photographier figurant dans leurs instructions : pour les instruments d'un satellite d'observation de la série Spot qui doivent être pointés avec une précision inférieure à 1 km et compte tenu de son altitude, comprise entre 500 et 1 000 km, l'erreur d'orientation du satellite doit être inférieure à 0,1°. De plus, pour éviter de déformer l'image obtenue, il faut que la vitesse angulaire du satellite soit inférieure à 0,005 °/s45.
Or le satellite est soumis à des couples qui modifient son orientation : phénomènes naturels (pression de la radiation solaire, pression aérodynamique, couples créés par le champ magnétique ou le champ de gravité terrestre, etc.) ou résultant de déplacements de mécanismes du satellite (pointage d'instrument). Pour contrer les changements d'orientation (ou attitude) il existe plusieurs méthodes46 :
par gradient de gravité : une masse est reliée par un mât au satellite ; l'axe passant par le mat est aligné sur la direction satellite-centre de la Terre. Les mouvements autour de cet axe sont amortis sous l'influence de la gravité. Ce système passif a été utilisé par les premiers satellites mais il est délaissé aujourd'hui par la majorité d'entre eux car la précision de l'orientation n'est que de quelques degrés ;
en mettant le satellite en rotation autour de l'axe qui porte les instruments (le satellite est dit spinné). Le moment d'inertie créé limite les changements d'orientation. Ce système est encore utilisé en particulier par les satellites Météosat ;
les systèmes précédents ne permettent de stabiliser l'orientation que sur deux axes. La stabilisation 3 axes est aujourd'hui la méthode de stabilisation la plus utilisée. Il existe plusieurs procédés. Celui reposant sur une roue cinétique est utilisé par les satellites géostationnaires. Le système le plus courant met en œuvre trois roues de réaction disposées selon les 3 axes du satellite et mises en mouvement grâce à l'énergie électrique fournie par les panneaux solaires. En augmentant ou diminuant la vitesse de la roue, on provoque un mouvement de rotation dans le sens inverse du satellite ce qui permet de corriger n'importe quelle erreur d'orientation. Si les corrections sont toujours effectuées dans le même sens la vitesse des roues a tendance à croître. Il faut alors « désaturer » (c'est-à-dire ralentir) la vitesse du volant ce qui peut être effectué à l'aide de barreaux magnétiques ou en utilisant les petits propulseurs du satellite47. Une dernière méthode consiste à utiliser ces derniers mais le carburant consommé pour maintenir le satellite sur sa position raccourcit sa durée de vie. Aussi cette solution vient en complément lorsque la correction à apporter est importante par exemple à la suite d'un changement ou d'une correction d'orbite.
la pression de la radiation solaire est souvent utilisée pour limiter les changements d'orientation sur les satellites de télécommunications.
Ces manœuvres sont déclenchées lorsque des modifications d'orientation supérieures à des valeurs fixées par le centre de contrôle sont détectées. L'orientation du satellite est déterminée en sommant tous les déplacements angulaires mesurés par des gyromètres placés sur les trois axes depuis que la dernière orientation correcte a été relevée. Les gyromètres et les accéléromètres accumulent à la longue des erreurs (dérive) et il faut recalculer (selon le cas toutes les quelques centaines de secondes, une fois par orbite) la position et l'orientation du satellite. Ce calcul est effectué en utilisant les données fournies par des capteurs qui utilisent comme repère, selon le satellite, le centre la Terre, le Soleil ou les étoiles les plus brillantes.
Cycle de vie d'un satellite
De la définition de mission aux tests de qualification
Le télescope Spitzer en cours de construction.
Préparation d'un test thermique.
Installation d'un panneau solaire sur le télescope spatial gamma GLAST.
Le satellite est réalisé à la demande d'un client. Comme souvent dans un projet d'envergure, celui-ci délègue à un maître d'ouvrage spécialisé ses tâches dans les phases de conception, réalisation et qualification du satellite. La réalisation est prise en charge par un maître d'œuvre qui doit coordonner les travaux des industriels et des laboratoires participants ; leur nombre peut être particulièrement important quand il s'agit d'un satellite scientifique développé en coopération par plusieurs pays (60 industriels de 14 pays pour le satellite d'observation de la Terre ERS148).
Le développement d'un satellite, en particulier lorsque sa mission est scientifique, peut-être un projet de longue haleine. Ainsi le début de la conception des deux sondes européennes BepiColombo, qui doivent être mises en orbite autour de Mercure en 2020, remonte à 2004 avec un lancement programmé en 201449. Il y a néanmoins une tendance au raccourcissement des phases de développement en particulier pour les satellites commerciaux qui font appel à des composants standards.
Les spécifications
La définition de la mission est la première étape de la conception d'un satellite50. Les exigences de la mission sont définies par le client : caractéristiques de la charge utile, durée de vie, disponibilité/fiabilité, débit des liaisons avec le sol ou encore compatibilité avec des systèmes existants. Les contraintes, dans lesquelles le projet doit s'inscrire, sont également précisées : coût, délais de réalisation, capacités du lanceur s'il est choisi par avance (masse admissible, encombrement, niveau de prestation en orbite), etc.
La phase de spécifications comprend plusieurs étapes codifiées dans la norme européenne ECSS de conception des engins spatiaux : l'étude de faisabilité qui explore les concepts et affine le besoin, la définition préliminaire qui fige l'architecture et enfin la définition détaillée qui précise la méthode de qualification et produit les spécifications détaillées permettant de lancer la fabrication du modèle de vol. Les spécifications doivent non seulement porter sur les caractéristiques du satellite mais également sur celles des équipements au sol nécessaires pour assurer le suivi du satellite en poste et recueillir les données ainsi que sur les caractéristiques du lanceur si celui-ci n'est pas imposé. Le coût des installations au sol est loin d'être négligeable : dans le domaine des satellites de télécommunications les coûts en 1997 se répartissaient ainsi : satellites (26 %), lancement (21 %), installations au sol (15 %) et services (38 %) (location de canaux et transfert de données)51.
Dans le cas d'un satellite scientifique, ces étapes sont souvent précédées d'une sélection qui vise à choisir parmi plusieurs propositions, le ou les projets répondant le mieux aux critères et contraintes définis par un comité de sélection : contribution scientifique, coût, faisabilité, risque, etc.52 En termes de planning, la contrainte la plus forte émane généralement de la conception de la charge utile, en particulier pour les satellites scientifiques. La démarche est par contre simplifiée lorsque le satellite fait partie d'une série (par exemple Spot).
La réalisation
Un nombre variable de modèles plus ou moins proches du modèle final est fabriqué préalablement au satellite opérationnel (modèle de vol MV) pour valider les spécifications : modèle structurel et thermique (MSTH), modèle d'ingénierie et de qualification (MIQ)… Le modèle intermédiaire s'il est une copie conforme du modèle de vol, peut servir de modèle de remplacement (MR) en cas de défaillance du satellite ou être lancé pour assurer la poursuite de la mission en fin de vie du modèle de vol. Du fait de la réalisation de modèles intermédiaires, les phases de spécifications et de réalisation se superposent en partie.
Assemblage, Intégration et Tests (AIT)
Souvent, charge utile et plate-forme sont réalisées en deux endroits différents. Un satellite comporte donc une activité technique essentielle : la réunion des deux modules (le mating en anglais), au sein d'un ensemble d'opérations d'assemblage, intégration et tests (AIT).
La construction d'un satellite, chez un industriel spécialiste de cette discipline, nécessite des moyens très complexes, coûteux et, souvent, spectaculaires : salles blanches de grandes dimensions, moyens de levage appropriés respectant les conditions de propreté, baies de contrôle électroniques permettant d'alimenter le satellite et de simuler des moyens impossibles à mettre en œuvre (simulation du soleil, des perturbations d'attitude du satellite, des champs radioélectriques, etc.).
Les essais spécifiques portent principalement sur53 :
tests d'intégration (validation des interfaces) ;
essais de vibration à basse fréquence sur un pot vibrant ;
résistance au bruit subi pendant le lancement, avec essai dans une chambre acoustique réverbérante ;
essais vide-thermique permettant de simuler le fonctionnement du satellite dans les conditions spatiales ;
mesures des performances radioélectriques dans une chambre anéchoïde ;
essais mécaniques spéciaux comme la mise en apesanteur des générateurs solaires et des réflecteurs d'antennes ;
tests fonctionnels destinés à vérifier que la partie testée remplit sa mission dans tous les cas de figure définis dans le cahier des charges, nécessitant des équipements mécaniques, électriques et électroniques spécifiques aux vérifications de fonctionnement (MGSE, EGSE) et le développement des logiciels associés.
Les tests sont d'autant plus poussés que la maintenance en orbite n'est pas envisageable, à la fois pour des raisons financières et techniques. Par ailleurs un satellite de remplacement coute très cher et son lancement n'est pas immédiat. Les tests sont effectués sur des modèles intermédiaires et éventuellement le modèle de vol à différents niveaux : composant (par exemple télescope), sous-système (par exemple système de contrôle d'orbite et d'attitude) et satellite.
Lancement
Choix du lanceur
Le choix d'un lanceur est généralement fait par le propriétaire du satellite.
Toute une gamme de lanceurs commerciaux est disponible sur le marché avec des capacités de lancement variées et des fiabilités plus ou moins importantes. Un satellite devant pouvoir s'adapter à divers lanceurs, compétitivité commerciale oblige, des interfaces standards satellite/lanceur ont été définis. Ainsi, les satellites de télécommunications, représentant le plus gros du marché, sont généralement compatibles avec l'Ariane européenne, la Delta américaine, les Proton et Soyouz russes, la Longue marche chinoise, la Zénith ukrainienne.
La guerre des prix existe aussi entre les opérateurs de lancement, conduisant à des différences parfois appréciables. Par exemple, pour les lancements de satellite(s) vers l'orbite de transfert géostationnaire, ces prix peuvent aller de 13 à 18 k€/kg de satellite54.
La campagne de lancement
La campagne de lancement d'un satellite comprend :
la préparation du satellite et son installation sur le lanceur ;
le lancement et l'injection sur une orbite souvent provisoire ;
la mise à poste du satellite qui nécessite éventuellement plusieurs mises à feu des moteurs pour permettre au satellite de rejoindre son orbite définitive.
La préparation du satellite
Installation du satellite CALIPSO au sommet de son lanceur (il s'agit d'un lancement double : le satellite Cloudsat est déjà en place).
Installation du télescope spatial Spitzer au sommet d'une fusée Delta.
Lorsque la qualification du satellite est achevée chez le constructeur, le satellite est convoyé jusqu'au site de lancement pour son installation sur le lanceur. Le transfert a lieu au moins un mois avant la date de lancement prévue pour que toutes les tâches de préparation puissent être réalisées :
après déballage, le satellite est installé dans une salle blanche dédiée préservée de toute contamination biologique ;
si nécessaire les derniers composants du satellite sont assemblés ; des tests électriques et mécaniques (déploiement des panneaux solaires…) sont effectués pour s'assurer du bon fonctionnement des différents sous-systèmes. Les batteries électriques sont installées ou rechargées ;
les ergoliers font le plein des réservoirs d'ergols non stockables du satellite : ces carburants souvent très toxiques nécessitent des dispositifs de protection et de sécurité très poussés ;
le satellite est alors transporté jusqu'à la tour d'assemblage. Là, il est installé au sommet de la fusée éventuellement avec d'autres satellites (lancement double ou plus). La coiffe est mise en place ;
peu de temps avant la date de lancement la fusée complète est convoyée jusqu'à l'aire de lancement
Le lancement
Les conditions de satellisation
La latitude de la base de lancement a une incidence importante sur l'orbite qui peut être atteinte par un satellite55 :
un satellite ne peut pas être directement lancé sur une orbite ayant une inclinaison inférieure à la latitude de sa base spatiale de départ. Ainsi depuis la base de Baïkonour (latitude = 45°), un satellite ne peut pas atteindre directement l'orbite géostationnaire (inclinaison = 0°) : il est donc nécessaire après satellisation de modifier l'inclinaison du plan de l'orbite de 45°. Or, les modifications d'inclinaison de plan d'orbite sont particulièrement coûteuses en carburant car le satellite en orbite se comporte comme un gyroscope en rotation : il faut ainsi imprimer une vitesse supplémentaire de 3 600 m/s à un satellite pour modifier son plan d'orbite de 30° ;
lorsque le lancement se fait vers l'Est, la rotation de la Terre fournit un supplément de vitesse au lanceur et au satelliteN 3. Le gain en vitesse dépend de la latitude : il est maximal au niveau de l'équateur (465 m/s) et nul aux pôles.
Pour ces deux raisons les bases de lancement situées près de l'équateur sont avantagées : elles ont un quasi-monopole des lancements de satellites géostationnaires et fournissent un surcroît de puissance aux fusées par rapport à un lancement depuis des bases spatiales situées à des latitudes plus septentrionales (à l'origine de la décision de lancer de fusées Soyouz depuis la base spatiale de Kourou).
Le lanceur place le satellite sur une orbite initiale qui dépend de plusieurs paramètres56 :
l'inclinaison i de l'orbite est déterminée par l'azimut Az du lanceur à la fin de sa phase propulsée et de la latitude l : cos (i) = sin (Az) × cos (l) ;
la longitude du nœud ascendant ☊ dépend de l'heure du lancement et de la longitude ;
l'argument du périgée ω qui détermine la position du périgée sur l'orbite dépend de la localisation du point d'injection et de la composante verticale de la vitesse (par rapport au sol). Le point d'injection se situe à l'arrêt de la poussée du lanceur : il correspond au début de la trajectoire du satellite sur son orbite. Si la composante verticale de la vitesse est nulle au point d'injection le périgée se confond avec le point d'injection.
L'heure de lancement est donc un facteur souvent important. Pour certains satellites héliosynchrones, la fenêtre de lancement est réduite à quelques minutes par jour. D'autres critères peuvent être pris en compte en particulier la position du soleil lorsque le satellite entame son orbite : celle-ci a une incidence sur les capteurs pilotant le contrôle de l'orientation et sur l'éclairement des panneaux solaires57.
Lorsqu’un satellite doit être mis en orbite autour d'une autre planète, il est nécessaire de prendre en compte les positions relatives de la Terre et de la planète visée : pour des raisons de coût, ces satellites sont généralement conçus pour emporter une quantité de carburant correspondant aux configurations les plus favorables. Celles-ci peuvent n'apparaître qu'à des intervalles de temps éloignées (créneau d'environ huit mois tous les deux ans pour Mars58). Le calendrier de réalisation du satellite tient évidemment compte de la fenêtre de tir mais à la suite de retard dans le développement ou de problèmes avec le lanceur, il est arrivé que, la fenêtre de tir ayant été manquée, le lancement soit reporté de plusieurs mois sinon de plusieurs années.
La mise sur orbite
Séquence de vol d'une Ariane 5 ECA (vol 183).
Selon le type d'orbite le lanceur place le satellite immédiatement sur son orbite définitive (satellites en orbite basse) ou sur une orbite d'attente ou de transfert (satellite géostationnaire…). Le lanceur après avoir décollé prend un azimut de manière que le vecteur vitesse se rapproche le plus possible du plan d'orbite cible à l'extinction des moteurs du lanceur. La coiffe est larguée dès que la pression aérodynamique peut être supportée par la charge utile (entre 100 et 150 km d'altitude). Lorsque le moteur du lanceur s'éteint le satellite entame sa première orbite : c'est le point d'injection. Si par suite d'une défaillance partielle du lanceur, la vitesse de satellisation n'est pas atteinte, le satellite effectue un vol balistique et retombe vers le sol. Si la composante verticale de sa vitesse par rapport au sol est nulle au point d'injection ce dernier se confond avec le périgée de l'orbite sinon le périgée se trouve à une altitude inférieure. Il subsiste toujours de petits écarts par rapport à l'orbite visée (les dispersions) qui sont corrigées au cours de la mise à poste définitive.
Avant le largage le lanceur modifie son orientation conformément au besoin du satellite. Le lanceur imprime une vitesse de rotation plus ou moins importante au satellite pour lui donner une certaine stabilité. Le satellite se sépare alors du lanceur. Le lanceur peut répéter cette opération plusieurs fois s'il s'agit d'un lancement multiple. Le satellite libéré met en service ses panneaux solaires en les déployant si nécessaire (manœuvre parfois source de défaillances). Il utilise ses senseurs pour définir son orientation dans l'espace et corrige celle-ci à l'aide de ses moteurs d'attitude de manière à pointer ses panneaux solaires et ses instruments dans la bonne direction.
La mise à poste
Article détaillé : Orbite de transfert.
Les orbites 1 et 3 ne sont pas tangentes : il est nécessaire de passer par l'orbite de transfert 2 pour aller de l'une à l'autre.
Salle de contrôle de l'ESOC à Darmstadt (Allemagne) chargée du suivi et du contrôle des satellites et des sondes spatiales de l'Agence spatiale européenne.
Une des antennes du réseau ESTRACK qui permet de communiquer avec les satellites de l'Agence spatiale européenne à Redu (Belgique).
Une fois que le satellite a entamé son vol orbital, différentes manœuvres peuvent être nécessaires pour mettre le satellite sur son orbite définitive. Ce sont principalement :
une modification de la forme de l'orbite (modification de l'excentricité de l'orbite) ou un changement d'orbite (orbite géostationnaire) ;
un changement du plan d'orbite en particulier une modification de l'inclinaison ;
des ajustements fins de l'orbite et de l'orientation du satellite pour permettre au satellite de remplir sa mission de manière nominale.
Les modifications de la forme de l'orbite sont effectuées dans la mesure du possible lorsque le satellite se trouve à son apogée : c'est le point de l'orbite où la vitesse est la plus faible et où donc les modifications à apporter à cette vitesse sont les plus réduites et consomment le moins d'ergols. Dans le cas d'une orbite géostationnaire, le satellite est injecté par les lanceurs modernes sur une orbite fortement elliptique dont l'apogée se situe à l'altitude visée de (36 000 km) : lorsque le satellite atteint son apogée, il a une vitesse d'environ 1,5 km/s. L'orbite est alors circularisée en imprimant une vitesse de 1 500 m/s dans une direction tangente à l'orbite cible grâce au moteur d'apogée du satellite. Lorsque le satellite doit être positionné sur une orbite basse, le lanceur injecte généralement le satellite directement sur l'orbite cible et celui-ci n'a besoin d'effectuer avec ses moteurs que des réglages fins59.
Contrôle lors de la mise à poste
Pour une mise en orbite géostationnaire, les opérations de mise à poste sont longues et complexes. Elles sont effectuées par un centre de contrôle spécialisé disposant d'informations sur le satellite, dès la séparation de son lanceur, quelle que soit sa position autour de la Terre, provenant d'un réseau de poursuite comportant de grandes antennes réparties sur divers continents, et de logiciels spécialisés pour ces manœuvres.
Les centres capables de faire ces manœuvres sont peu nombreux. Ils appartiennent généralement à des agences spatiales, dont, pour l'Europe : l'ESA, depuis son Centre européen d'opérations spatiales (ESOC) à Darmstadt ; et le CNES (dont le centre de contrôle est au Centre spatial de Toulouse (CST) ; mais également à quelques grands opérateurs des satellites de télécommunications, dont Eutelsat. Quelques industriels fabricant des satellites de télécommunications — c'est le cas, en particulier de Thales Alenia Space qui possède un tel centre à Cannes — ont leur propre centre et s'occupent de cette mise à poste pour le compte de leurs clients jusqu'à la prise en charge du satellite par celui-ci et sa propre station de contrôle du satellite opérationnel.
La gestion en phase opérationnelle
Le fonctionnement des satellites est en grande partie automatisé mais certaines tâches de maintenance ou liées à la mission doivent être assurées par des moyens situés au sol (segment sol). Les principales tâches assurées depuis le sol sont60 :
la surveillance des paramètres de fonctionnement ;
la correction des anomalies ;
le contrôle et les corrections des paramètres de la trajectoire ;
l'envoi d'instructions à la charge utile ;
la collecte et le traitement des données recueillies par la charge utile.
Les moyens au sol
Les moyens au sol comprennent le centre de contrôle, le réseau de stations terrestre et pour certaines missions (Spot, Météo…) des centres de collecte et de traitement des données collectées par la charge utile du satellite. Le centre de contrôle assure généralement la surveillance et le contrôle de plusieurs satellites : le centre de contrôle de l'Agence spatiale européenne situé à Darmstadt (Allemagne) est ainsi chargé de tous les satellites et sondes spatiales en activité lancés par l'Agence (environ 20 en 2006). Le centre de contrôle utilise, pour communiquer avec les satellites, un réseau d'antennes paraboliques de grande dimension : l'ESA a ainsi son propre réseau de stations terrestres, l'ESTRACK (European Space Tracking), réparti sur une dizaine de sites assurant une bonne couverture pour les orbites les plus fréquentes et complété pour certaines missions par des antennes relevant d'autres organisations. Ces stations permettent de recevoir les paramètres de fonctionnement, d'envoyer des données et des instructions, de recevoir les données transmises par la charge utile (photos des satellites d'observation, mesures des satellites scientifiques) et de contrôler avec précision la trajectoire61,N 4.
Les opérateurs de satellites de télécommunications possèdent leurs propres centres de contrôle pour le suivi de leur(s) satellite(s). Ces centres sont parfois construits par le constructeur du satellite dans le cadre de livraisons « clés en main ».
La surveillance des paramètres de fonctionnement et la correction des anomalies
Le satellite mesure de manière automatique de nombreux paramètres (tension électrique, température, pression dans les réservoirs…) permettant au contrôle au sol de s'assurer de son bon fonctionnement. Si la valeur d'une de ces télémesures (mesure à distance) sort des fourchettes définies par avance, le contrôleur est alerté. Après analyse de l'impact et étude des solutions, il envoie, si c'est nécessaire et techniquement possible, des instructions pour ramener le fonctionnement du composant défaillant à la normale ou pallier son dysfonctionnement : à cet effet de nombreux équipements à bord des satellites sont doublés ou triplés pour compenser l'impossibilité d'intervenir sur place pour réparer62. Certaines pannes sont néanmoins imparables (blocage des mécanismes de déploiement des panneaux, problème sur le moteur d'apogée…). Les organisations qui mettent en œuvre des satellites devant absolument assurer un service continu — satellites de télécommunication, satellites d'observation avec des contraintes commerciales (Spot, Ikonos), satellites militaires (GPS), satellites météo… — disposent généralement d'au moins un satellite de secours déjà en orbite qui est activé et positionné en cas de défaillance de l'engin opérationnel.
Le contrôle et les corrections des paramètres de la trajectoire
Pour remplir sa mission, le satellite doit suivre une orbite et maintenir son orientation en limitant les écarts à des valeurs inférieures à celles définies pour la mission. Le maintien à poste du satellite, souvent piloté depuis le centre de contrôle, consiste à contrôler et corriger les écarts lorsque ceux-ci deviennent trop importants.
Le satellite subit constamment des perturbations qui modifient son orbite en l'éloignant de l'orbite de référence. Dans le cas d'un satellite en orbite géostationnaire, sa latitude normalement nulle est modifiée sous l'influence de la Lune et du Soleil (perturbation nord-sud). Les irrégularités du champ de gravité terrestre induisent un retard ou une avance sur la trajectoire nominale (perturbation est-ouest). Une déformation similaire de l'orbite est due à la pression de la radiation solaire. Les écarts par rapport à l'orbite de référence sont acceptés tant qu'ils sont inférieurs à un dixième de degré en longitude et en latitude. Si l'écart est supérieur, la trajectoire doit être corrigée en utilisant la propulsion du satellite63.
Le centre de contrôle du satellite effectue ces corrections après avoir mesuré les écarts avec précision grâce aux stations terrestres et déduit les corrections à apporter. L'opérateur envoie alors vers le satellite des instructions par la liaison montante de télécommunications (liaison de télécommande) : celles-ci déclenchent les moteurs pour une durée et une poussée soigneusement calculée à des endroits précis de l'orbite pour optimiser la consommation du carburant. Sur un satellite géostationnaire les plus grosses corrections concernent la dérive nord-sud : il faut fournir une vitesse cumulée de 40 à 50 m/s par an pour corriger cette déviation (à comparer à l'impulsion spécifique de 1 500 m/s nécessaire pour le transfert en orbite géostationnaire).
L'orientation du satellite doit être également maintenue avec une grande précision durant toute la durée de vie du satellite pour que ses instruments fonctionnent correctement. En particulier les satellites d'observation doivent assurer le pointage de leur optique avec une précision d'environ 0,1° en limitant les mouvements de rotation supérieurs à 0,005°/s (qui peuvent être induits par le mouvement de pièces mécaniques) sous peine d'obtenir des images floues ou déformées. Le calculateur embarqué du satellite utilise ses senseurs pour déterminer périodiquement l'orientation du satellite. Les gyromètres mesurent les vitesses angulaires autour de chaque axe. Lorsque les seuils de tolérance sont dépassés, le calculateur utilise alors le système de propulsion du satellite ou effectue ces corrections en agissant sur des volants d'inertie64.
L'envoi d'instructions à la charge utile
Le satellite dispose d'une certaine autonomie dans l'accomplissement de sa mission. Mais certains des paramètres et le déclenchement des opérations sont fournis ou confirmés par le contrôle au sol : ainsi dans le cas d'un satellite d'observation à vocation commerciale, le programme de prises de vue, qui entraîne des séquences précises de déclenchement et d'orientation de l'optique, est défini au cours de la mission en fonction des besoins exprimés par les clients finaux. Les séquences d'instruction correspondantes sont transmises au satellite périodiquement lorsque celui-ci est en visibilité d'une des stations terrestres.
La collecte et le traitement des données de la charge utile
La charge utile des satellites recueille des données qui doivent être transmises au sol à des centres de traitement dédiés capables de les exploiter (cela ne concerne pas les satellites de télécommunications et de positionnement dont la mission se limite à assurer un rôle de relais ou à transmettre des données vers des terminaux banalisés). Les données sont destinées au client qui peut être, selon le type de mission, la société ou l'organisme qui a commandé le satellite (par exemple Spot Image ou l'ESA) ou le client final (par exemple la société ou l'organisme qui achète les images de Spot Image). Si ce dernier reçoit ces données via son propre réseau d'antennes il doit disposer d'un décodeur lui permettant d'utiliser les informations transmises par le satellite65. Les données ne peuvent être transmises que lorsque les stations terrestres sont en visibilité ce qui nécessite des capacités de stockage importantes à bord du satellite. L'architecture des installations de collecte et de traitement des données peut être complexe lorsque celles-ci proviennent de plusieurs réseaux nationaux de satellites comme c'est le cas pour les données météorologiques66.
La fin de vie
Article détaillé : Orbite de rebut.
La fin de vie opérationnelle d'un satellite se produit généralement quand la source d'énergie des propulseurs (ergols) est épuisée et que l'engin ne peut plus maintenir son orientation et son orbite dans des fourchettes de valeur compatibles avec sa mission. Pour certains satellites scientifiques (télescopes infrarouges) la fin de vie peut être provoquée par l'épuisement des liquides utilisés pour refroidir les instruments d'observation. Pour les satellites soumis à des périodes d'obscurité relativement longues l'arrêt peut être provoqué par la défaillance des batteries épuisées par les cycles de charge/décharge.
Il arrive encore fréquemment que le satellite cesse de fonctionner à la suite de la défaillance d'un composant. Les collisions avec des débris produits par l'activité aérospatiale (autres satellites, restes de fusée) ou avec des astéroïdes sont également une source d'arrêt prématuré. Enfin les éruptions solaires peuvent endommager les satellites.
Les régions dans lesquelles évoluent les satellites sont aujourd'hui relativement encombrées par l'accumulation de satellites hors d'usage et de débris spatiaux. Le problème est devenu suffisamment préoccupant pour que des règles de bonne conduite émergent progressivement en ce qui concerne les satellites en fin de vie. L'IADC (Comité inter agences de coordination des débris spatiaux en anglais Inter-Agency Space Debris Coordination Committee), qui réunit les principales agences spatiales, a ainsi proposé en 2002 des règles concernant les deux zones les plus encombrées de l'espace67 :
les satellites de télécommunication situés en orbite géostationnaire, doivent rejoindre en fin de vie une orbite de rebut dont le rayon est supérieur à leur orbite nominale (36 000 km) d'environ 230 km ;
les satellites en orbite basse (moins de 2 000 km), doivent subir une désorbitation en fin de vie qui garantit leur rentrée dans l'atmosphère et leur destruction dans un intervalle de temps qui ne doit pas excéder 25 ans.
Ces mesures ont, si elles sont appliquées, une incidence non négligeable sur le coût des satellites puisque le carburant consacré au changement d'orbite en fin de vie peut représenter plus de 10 % de la masse du satellite dans le cas le plus défavorable.
État des lieux
Panorama de l'activité
Satellites par type et pays lancés au cours de la décennie 1990-1999N 5
États-Unis
Russie
Europe
Japon
Chine
Inde
Autres pays
Satellites scientifiques
Géodésie
1
4
3
Altimétrie
1,5
1,5
Magnétisme terrestre
1
Observation de la haute atmosphère
6
4
Observation des météorites
1
Observation de l'ionosphère
4
1
1
Observation de la magnétosphère
4
3
4
2
2
3
Étude du soleil (satellites géocentriques)
3,5
1
0,5
1
Astronomie gamma
1
1
Astronomie X
2,5
1
2,5
1
Astronomie UV
2
2
Astronomie infrarouge
1
1
Astronomie submillimétrique
1
1
Radio-astronomie
1
1
Astronomie multi-bandes et astrométrie
1
Recherches sur la gravité
et la science des matériaux
3
9
3
1
3
Observation de la Terre
Météorologie (sat. géostationnaire)
3
3
3
1
1
6
Météorologie (sat. à défilement)
5,5
5
0,5
2
Télédétection des ressources terrestres
6,5
8
5,5N 6
2
0,5
1
Satellites de télécommunications
Télécommunications (sat. géostationnaires)N 7
45
30
35
12
11
5
-
Télécommunications (sat. à défilement)
1
18
9
1
1
Télécommunications (constellations)
192
9
Satellites de navigation et de localisation
26
47
Satellites militaires
Reconnaissance
7
67
2N 8
2
Alerte précoce
5
28
Écoute électronique et surveillance océaniqueN 9
13
34
Télécommunication militairesN 10
36
44
3
Météo pour les forces militaires
6
Source : F. Verger, R Ghirardi, I Sourbès-Verger, X. Pasco, op. cit., p. 155-343
Depuis le début de l'ère spatiale, plus de 11 500 satellites artificiels ont été placés en orbite (courant 2021)68. L'activité commerciale a connu un pic d'activité à la fin des années 1990, lié à la bulle Internet, qui a poussé à la mise en place de constellations de satellites de télécommunications en orbite basse (Iridium…) et le lancement de 33 satellites en orbite géostationnaires (2000) avant de reprendre au cours des années suivantes grâce aux demandes de renouvellement et à un marché de télévision par satellite en pleine croissance sur tous les continents69. La décennie 2010 est caractérisée par l'expansion très rapide du programme spatial chinois et la multiplication des nano-satellites. La décennie 2020 est marquée par le déploiement des mégaconstellations de satellites en orbite basse, qui multiplient par dix le nombre de satellites placés en orbite en 2020 par rapport au début des années 200068.
Au cours de la seule année 2020, caractérisée par le début du déploiement des méga-constellations, 1 262 satellites ont été placés en orbite (soit plus de 10 % du cumul des six décennies précédentes) dont 938 faisaient partie des constellations Starlink et OneWeb. Ces constellations marquent une évolution notable, l'année 2008 ayant vu une centaine de satellites lancés, dont 42 au titre d'activités commerciales (essentiellement télécommunications) : 66 satellites pesaient plus de 500 kg et 10 moins de 20 kg. Les satellites commerciaux comportaient 18 satellites géostationnaires et 23 satellites destinés à l'orbite basse68.
Le segment des mini et microsatellites destinés à l'orbite basse connaît un certain développement au détriment du segment supérieur grâce à la miniaturisation des composants. Les nanosatellites ont connu un engouement en 2006 (24 satellites de cette classe) qui est retombé aujourd'hui. Le nombre de satellites commerciaux géostationnaires lancés est relativement stable mais leur capacité est en constante progression. Ils se répartissent entre quatre classes : plus de 5,4 tonnes (5 satellites lancés en 2007), entre 4,2 et 5,4 tonnes (sept satellites), de 2,5 à 4,2 tonnes (cinq satellites), moins de 2,5 tonnes (deux satellites). Les autorités américaines ne prévoyaient pas en 2007 d'évolution significative du nombre de satellites commerciaux pour la décennie à venir70.
Les satellites ont été mis en orbite, en 2020, par 114 lancements (8 échecs) dont 44 américains, 39 chinois, 17 russes, 5 européens, 4 japonais et 2 indiens. Près de 20 types de lanceurs ont été utilisés dont douze chinois71. Les capacités de ces lanceurs sont très variables (de une tonne à plus de 20 tonnes en orbite basse) ; ils sont spécialisés : certains sont optimisés pour l'orbite basse comme Soyouz d'autres pour l'orbite géostationnaire comme Ariane 5. Les lanceurs ont encore aujourd'hui des problèmes de fiabilité : deux échecs en 2008, quatre échecs respectivement en 2007 et 2006 et 8 échecs en 2020.
Le coût d'un satellite est élevé : il fallait compter de 100 à 400 millions de dollars en 2008 pour un satellite géostationnaire. À la fin des années 1990, le coût unitaire de chaque satellite des constellations de télécommunications déployées en orbite basse s'échelonnait entre environ 100 M$ (Iridium 66 satellites de 700 kg) et 10 M$ (Orbcomm 28 satellites de 45 kg). Un satellite d'observation de la Terre lourd comme Geoeye de 2 t a coûté 200 M$ alors que les cinq mini satellites Rapideye de 150 kg réalisant ensemble la même prestation ont coûté environ 30 M$ pièce72. Les satellites militaires (750 M€/pièce pour satellite français d'observation Helios) et scientifiques (4,5 G$ pour le futur télescope spatial James Webb) peuvent être encore plus coûteux. À ce prix, il faut ajouter le coût du lancement qui se situe entre 10 000 $/kg pour l'orbite basse et 20 000 $/kg pour l'orbite géostationnaire ainsi que celui des installations et du support au sol.
Les programmes nationaux et internationaux
L'activité commerciale de l'espace (générée pour l'essentiel par les satellites de télécommunications) représentait en 2008 114 milliards de dollars tandis que l'espace institutionnel, pris en charge par le budget public, est estimé la même année à 71 G$. En 2007, le budget des États-Unis consacré à l'espace (satellites non commerciaux militaires et civils + lanceurs + vols habités + sondes spatiales) représentait 54 G$ (0,39 % PIB) soit 75 % des dépenses mondiales73.
En dehors des États-Unis peu d'États disposent à la fois des moyens technologiques et de la volonté politique nécessaires pour mener une activité spatiale significative. Les budgets consacrés à l'espace sont dans l'ordre décroissant ceux de la France (2,9 G$, 0,14 % PIB), du Japon (2,2 G$, 0,05 %), de la Chine (2,1 G$, 0,06 %), de la Russie (1,8 G$, 0,11 %), de l'Inde (1 G$, 0,09 %), de l'Allemagne (1,6 G$, 0,05 %), Italie (1,3 G$, 0,06 %). Les principales agences spatiales sont dans l'ordre décroissant des budgets le DOD (Department of Defense chargé des satellites militaires américains) 27 G$, la NASA 16 G$, le National Reconnaissance Office (NRO) organisation américaine chargée des satellites de reconnaissance et d'écoute 9 G$, l'Agence spatiale européenne (ESA) 4 G$, la NGA (National Geospatial-Intelligence Agency chargé de la collecte de l'imagerie par satellite pour le compte de la défense américaine) 2 G$, l'agence spatiale française (CNES) environ 2,9 G$, l'agence japonaise (JAXA), l'agence russe Roskosmos et l'agence américaine de météorologie (NOAA)73.
L'espace militaire est dominé par les États-Unis qui y consacrent 36 G$ et qui est la seule nation à disposer d'un dispositif complet et permanent (télécommunications militaires, alerte avancée, reconnaissance, écoute électronique, surveillance océanique, système de positionnement par satellites)73. La Russie tente de fiabiliser son système de positionnement par satellites GLONASS et maintient une flotte de satellites de reconnaissance et d'écoute assurant une couverture réduite par rapport à l'époque de la guerre froide74. La Chine occupe la troisième place : elle met en place un système de positionnement par satellites national, dispose de satellites de reconnaissance et a prouvé sa capacité militaire spatiale en détruisant un de ses satellites en 2007. Il n'existe pas de politique spatiale militaire européenne. Quatre pays européens ont investi de manière significative dans l'espace militaire en premier lieu la France qui dispose depuis plusieurs années de satellites de reconnaissance optique (Hélios) et de télécommunications militaires (Syracuse). Pour l'écoute électronique et l'alerte avancée seuls des démonstrateurs ont été lancés jusqu'à présent. Le Royaume-Uni a concentré ses efforts sur les télécommunications militaires tandis que l'Italie et l'Allemagne disposent de satellites de reconnaissance radar.
L'industrie des satellites
Articles détaillés : Industrie spatiale et Industrie spatiale européenne.
L'activité spatiale représentait un volume d'activité de 50 G€ en 2007. Une grande partie de cette somme est dépensée au sein des agences spatiales ou correspond à des marchés captifs d'organismes gouvernementaux (secteur spatial militaire aux États-Unis). Le marché des satellites et des prestations associées soumis à la concurrence représentait en 2007 environ 12,3 G€N 11 qui se ventilait en 34 % pour le domaine des satellites commerciaux, 27 % pour civil européen, 9 % pour les satellites militaires européens, 25 % pour les satellites civils hors Europe et 4 % pour les satellites militaires hors Europe. La ventilation du chiffres d'affaires par application donne : 45 % pour les télécommunications, 16 % pour l'observation de la Terre, 5 % pour la navigation et la localisation, 10 % pour les sciences et techniques, 8 % pour les infrastructures et transport et 16 % pour d'autres applications.
Ce marché étroit, nécessitant des compétences pointues et des moyens d'essais lourds, était dominé en 2006 par 5 acteurs majeurs dont trois entreprises américaines et deux entreprises européennes : Lockheed Martin (4 G€ sur ce secteur), Northrop Grumman (2,6 G$), Boeing (2,1 G$), Thales Alenia Space (1,6 G$) et EADS Astrium Satellites (1,3 G$)N 12. Les perspectives d'évolution du chiffre d'affaires sont stables pour les applications commerciales et en forte croissance pour les applications financées par les agences spatiales (observation de la Terre, scientifique…) et la défense75.
Perspectives
Évolutions techniques
Projet de formation de télescopes spatiaux utilisant l'interférométrie pour rechercher des exoplanètes (NASA).
Les évolutions répondent à plusieurs objectifs :
l'allongement de la durée de vie qui est portée à 15 ans pour les satellites géostationnaires et vise dix ans pour certains satellites à orbite basse ;
l'augmentation des capacités des satellites commerciaux : volumes de données transmis et temps de latence des satellites de télécommunications, résolution spatiale des images optiques et radar ;
l'amélioration des performances des instruments pour les satellites scientifiques.
Les principales évolutions sont les suivantes76 :
les satellites de télécommunications en orbite géostationnaire sont de plus en plus puissants et pèsent toujours plus lourd ;
les satellites contiennent une électronique de plus en plus puissante (la puissance électrique moyenne des satellites de télécommunications doit passer à 30 kW à court terme) et compacte qui nécessite des dispositifs de dissipation de chaleur beaucoup plus sophistiqués ;
le ratio masse charge utile/masse du satellite ne se modifie pas sensiblement mais pour une même masse la capacité de la charge utile est de plus en plus importante ;
la capacité de certains instruments progresse de manière importante. Ainsi dans le domaine des instruments d'optique l'ensemble optique avec la mécanique et l'électronique associées des satellites Spot d'une masse de 250 kg pour un champ optique balayé de 60 km et une résolution de dix mètres est remplacé sur la génération suivante par un ensemble pesant 160 kg avec un champ de 120 km et une résolution de trois mètres soit un gain performances/encombrement de 10 ;
l'industrie des satellites abandonne dans certains cas les circuits électroniques durcis au profit de composants banalisés dont la fiabilité est renforcée grâce à des artifices au niveau logiciel ;
le développement de la propulsion électrique : dès à présent des gains importants sont obtenus sur la masse des ergols emportés sur les satellites de télécommunication en orbite géostationnaire et malgré leur faible poussée certains satellites commercialisés à compter de 2014 utilisent ce type de propulsion pour la mise à posteN 13.
Diminution des coûts de fabrication et de lancement
Les coûts de fabrication et de lancement d'un satellite sont un frein majeur au développement de leur utilisation. Sa construction reste du domaine de l'artisanat compte tenu du faible nombre produit chaque année et de la grande diversité des engins. D'ailleurs les instruments embarqués sont encore souvent réalisés par des universités ou des laboratoires de recherche. Le coût de lancement (de 10 000 à 20 000 $ le kilogramme) reste prohibitif : aucune solution technique n'a jusqu'à présent permis d'abaisser ce coût. La navette spatiale a démontré que les économies procurées par un lanceur réutilisable restaient théoriques. Deux constructeurs américains, SpaceX et Orbital Science, en partie subventionnés, se sont lancés dans la réalisation de nouveaux lanceurs avec comme objectif de faire baisser sensiblement le prix du kilogramme placé sur orbiteN 14,77. D'autres solutions sont mises en œuvre pour réduire la masse du satellite : miniaturisation des composants et développement de la propulsion électrique, évoqué plus haut, nettement moins gourmande en ergols.
La Terre sous observation
Articles détaillés : Copernicus (programme) et Système mondial des systèmes d'observation de la Terre.
Modélisation du climat : les satellites de la NASA qui étudient le cycle de l'eau et de l'énergie.
Le changement climatique induit par l'activité de l'homme est devenu officiellement une préoccupation majeure depuis le protocole de Kyoto (1997). L'ampleur du phénomène est mal maîtrisée car il nécessite de modéliser les interactions très complexes entre les océans, les continents et l’atmosphère. Les satellites d'observation jouent un rôle clé dans la collecte des données utilisées par ces travaux de modélisation ainsi que pour la recherche des indices de changement. Le projet GEOSS (Système mondial des systèmes d'observation de la Terre), entré dans une phase active en 2005, vise à coordonner à l'échelle mondiale le recueil des données fournies par les moyens satellitaires et terrestres et leur mise à disposition78.
La modélisation et l'étude d'impact du changement climatique font partie des objectifs majeurs du programme GMES (Global Monitoring for Environment and Security) lancé par l'Agence spatiale européenne en 2001 qui est donc le volet européen du projet GEOSS. GMES doit permettre de fédérer au niveau européen l’ensemble des moyens d’observation du globe aussi bien terrestres que spatiaux existants : satellites d'observation nationaux, européens, satellites météorologiques (Eumetsat). Le programme doit garantir la continuité du recueil des données, leur normalisation et faciliter leur mise à disposition. L'ESA prévoit de lancer dans le cadre de GMES cinq satellites d'observation (Sentinel 1 à 5) à compter de 2011 chacun étant doté d'instruments spécifiques (radar, optique…)79.
Le projet franco-américain A-Train, qui comporte six satellites lancés entre 2002 et 2008 en formation à quelques minutes d'intervalle sur une orbite héliosynchrone, s'inscrit dans cette problématique. Les 15 instruments embarqués doivent permettre de recueillir de manière coordonnée de nombreuses données permettant à la fois d'améliorer notre compréhension du fonctionnement climatique et d'affiner les modèles de prévision numérique80.
Maturité commerciale des applications
L'apparition des satellites artificiels a donné naissance à un secteur commercial centré initialement sur les télécommunications fixes qui s'est considérablement développé grâce à plusieurs progrès technologiques : la généralisation des transistors puis la miniaturisation de l'électronique (années 1960), l'utilisation de la bande Ku autorisant des antennes satellite de réception de petite taille (années 1980), la numérisation de la télévision permettant la diffusion de bouquets de chaînes (années 1990). Le chiffre d'affaires annuel a ainsi atteint 114 milliards de dollars en 200773. Le secteur astronautique ne représente qu'une faible partie de ce chiffre (5 %) soit 3,8 G$ pour les constructeurs de satellites et 1,54 G$ pour les lanceurs. L'essentiel de l'activité est réalisé en aval par les sociétés de service (bouquets de télévision…) et les distributeurs de matériel utilisés par les clients finaux (antennes, décodeurs, GPS). Les opérateurs des satellites des télécommunications (14,3 G$ de chiffre d'affaires en 2007) font fabriquer les satellites dont ils louent les répéteurs à des sociétés de télécommunications fixes, des entreprises (réseau d'entreprises), des opérateurs de télévision par satellite (représentent les trois quarts de l'activité). Ils peuvent également créer des services à valeur ajoutée. Les principaux opérateurs ont une envergure internationale : ce sont SES (2,4 G$), Intelsat (2,2) et Eutelsat (1,3).
De nouvelles utilisations ont trouvé des débouchés commerciaux importants :
les opérateurs (Globalstar, Iridium et Orbcomm) se sont lancés à la fin des années 1990 sur le marché de la téléphonie mobile en faisant construire des constellations de satellites placés en orbite basse. Après des débuts très difficiles (les investissements étaient surdimensionnés par rapport au marché potentiel), cette activité a trouvé son point d'équilibre avec un chiffre d'affaires en 2007 de 2,1 G$ (en incluant un opérateur de longue date Inmarsat) ;
de nouveaux opérateurs (OneWeb, SpaceX avec Starlink...) ont commencé à mettre en place depuis le début des années 2020 un service d'internet par satellite à haut débit destiné aux usagers résidant dans des régions mal desservies par les liaisons terrestres. Des constellations de satellites de télécommunications d'une taille jamais atteinte (plusieurs centaines à plusieurs milliers de satellites) sont placés en orbite basse. L'équilibre financier de ces systèmes, qui repose sur un pari risqué[Lequel ?], exploite la miniaturisation et l'abaissement des coûts des satellites. Ces constellations reprennent en partie le rôle des satellites de télécommunications en orbite géostationnaire. Leur orbite basse leur permet de démocratiser l'internet par satellite (terminal utilisateur de petite taille) tout en diminuant fortement le temps de latence81 ;
l'imagerie spatiale en moyenne résolution, dont le leader est Spot Image (140 M$ en 2007) ;
l'imagerie en haute résolution, d'apparition beaucoup plus récente, dont les deux leaders sont DigitalGlobe (152 M$) et GeoEye (184 M$). Cette activité est portée par des clients institutionnels (armée, organismes gouvernementaux) et par une clientèle d'entreprises dont le représentant le plus emblématique est Google, qui a obtenu l'exclusivité sur les images du satellite GeoEye-1 (en) (résolution 0,4 m) lancé en 2008 et destiné à alimenter le site Google Earth ;
l'imagerie radar produite par des satellites comme RADARSAT (Canada) et TerraSAR-X (Allemagne).
Gestion des débris spatiaux
Article détaillé : Débris spatiaux.
Reconstitution de la collision entre le débris du lanceur Ariane et le satellite Cerise (1996).
Le nombre d'objets artificiels placés en orbite s'est régulièrement accru depuis le début de la conquête spatiale. À côté des satellites en fonction proprement dit, on trouve des débris de lanceurs (étages entiers ou composants), des satellites hors d'usage (environ 2 000 au changement de siècle82) ou des débris de satellite. Il existe aujourd'hui83 :
environ 12 500 débris d'une taille supérieure à 10 cm qui sont tous répertoriés par le système de veille spatial américain (NORAD).
environ 300 000 (estimation) débris d'une taille comprise entre 1 et 10 cm.
environ 35 millions de débris d'une taille comprise entre 1 mm et 1 cm.
Ces débris sont en majorité situés à une altitude supérieure à celle des satellites placés en orbite basse (les débris situés à une altitude plus basse rentrent au bout de quelques années dans l'atmosphère terrestre et sont détruits). Ceux qui croisent aux altitudes utiles constituent une menace pour les satellites car leur vitesse de déplacement relative par rapport à ceux-ci (jusqu'à 20 km/s) génère une énergie cinétique telle qu'un débris de quelques cm peut mettre hors service un satellite. Ainsi en 1996, un fragment du troisième étage d'un lanceur Ariane qui explose en vol dix ans plus tôt percute le microsatellite français Cerise. Plus récemment la collision spectaculaire entre un satellite Iridium en service et un satellite Cosmos hors service le 10 février 200984 démontre que le problème des débris spatiaux doit être pris au sérieux.
Lorsque les agences spatiales détectent un risque de collision avec des débris d'une taille supérieure à 10 cm dont la trajectoire est généralement connue, l'orbite du satellite situé sur sa trajectoire est modifiée par le centre de contrôle pour s'écarter de la menace. Le CNES réalise ainsi trois manœuvres d'évitement sur ses satellites en 200785. Mais la menace la plus importante est constituée par les débris d'une taille comprise entre 1 cm et 10 cm dont la trajectoire n'est généralement pas connue. Le recours à un blindage (solution retenue pour la Station spatiale internationale) ne protège pas complètement les engins spatiaux et a un coût prohibitif (10 % du poids de la Station spatiale). Des préconisations destinées à réduire le nombre de nouveaux débris produits sont définies par l'IADC : désorbitation des satellites en fin de vie, passivation des étages de lanceurs satellisés (pour éviter qu'ils n'explosent, réduction du nombre de débris produits par les mécanismes de séparation ou de déploiement. Mais, du fait de leur coût, elles ne sont pour l'instant appliquées que sur la base du volontariat par certaines agences spatiales dont le CNES.
Militarisation de l'espace
Article détaillé : Militarisation de l'espace.
Le traité de l'espace de 1967 interdit l'envoi en orbite d'armes nucléaires ou de destruction massive. Mais il n'empêche pas l'utilisation de satellites destinés à soutenir ou aider les forces militaires au sol. Aujourd'hui les armes comme les troupes des armées les plus modernes sont devenues en partie dépendantes d'une panoplie de satellites militaires, en particulier de satellites de reconnaissance, de communications et de positionnement. Mais aucun satellite n'a jusqu'à présent été doté de capacité offensive. À la suite des prises de position des États-Unis, soucieux de se défendre de toute attaque nucléaire et de sanctuariser l'espace, les spécialistes évoquent le scénario d'une « arsenalisation » (c'est le terme consacré) de l'espace, c'est-à-dire la mise en place d'armes susceptibles soit de détruire depuis l'espace d'autres satellites ou des cibles au sol, soit de détruire des satellites depuis le sol. L'absence de politique de défense européenne coordonnée, en particulier dans le domaine du spatial militaire qui nécessite des budgets dépassant les capacités nationales, place l'Europe dans une très mauvaise position si ce scénario se réalise86. Un traité visant à démilitariser complètement l'espace n'a jusqu'à présent obtenu aucune signature.
Notes et références
Notes
Les satellites d'observation militaire actuels orbitent à des altitudes plus élevées sans doute (l'information est classifiée) grâce à l'amélioration des instruments d'optique embarqués.
Le transfert peut être assuré dans certains cas par le lanceur lui-même.
Toutes les bases spatiales tirent vers l'Est sauf la base israélienne de Palmahim faute de disposer de terrains appropriés.
Selon le site de l'ESA les stations ont une capacité de réception maximum de 500 Mégaoctets/s (1 Mo en vitesse normale), de réception de 2 kilooctets/s ; elles peuvent déterminer la position du satellite avec une précision de un mètre et sa vitesse avec une précision de 0,1 mm/s.
Les satellites développés en coopération sont comptés pour 0,5 ; les satellites dont le lancement a échoué sont inclus.
Comprend 3 des satellites de la série Spot.
Chiffres arrondis pour États-Unis, Russie et Europe, non décomptés pour autres pays. Ne sont pas décomptés 20 sat. de l'organisation Intelsat et 9 de Immarsat.
satellites français Helios.
Sous-satellites non décomptés (série USA NOSS-2).
2 satellites OTAN inclus dans USA ; les trois satellites européens sont anglais.
Ce chiffre peut être rapproché du chiffre d'affaires généré par les lancements : 1 971 M$ de revenus en 2008 dont environ 600 M$ pour le lanceur Ariane et 700 M$ pour les lanceurs russes.
Sur les 25 satellites géostationnaires commerciaux lancés en 2008 : 5 étaient fabriqués par Loral, 5 par ADS, 4 par Thalès, 2 par Lockheed, 2 par Boeing.
Du fait de leur faible poussée il faudrait en moyenne 3 mois pour transférer un satellite géostationnaire de son orbite d'injection vers une orbite géostationnaire en utilisant un propulseur électrique ce qui est considéré comme commercialement trop coûteux.
Le lanceur Falcon 1 de SpaceX, abandonné depuis, visait un coût de 3 000 $/kg.
Références
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Annexes
Sur les autres projets Wikimedia :
satellite artificiel, sur le Wiktionnaire
Bibliographie
Sources
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OCDE, L'espace à l'horizon 2030 : Quel avenir pour les applications spatiales ?, EDP Sciences, 2004, 263 p. (ISBN 978-2-86883-808-7)264 pages
Jacques Villain, À la conquête de l'espace : de Spoutnik à l'homme sur Mars, Paris, Vuibert Ciel & Espace, 2007, 310 p. (ISBN 978-2-7117-2084-2)
(en) Centre de recherche Ames de la NASA, Small Spacecraft Technology State of the Art, NASA, juillet 2014, 211 p. (lire en ligne [archive])État de l'art des technologies utilisées sur les microsatellites en 2014 (moins de 150 kg à sec) ; référence : NASA/TP–2014–216648/REV1
Autres ouvrages
José Achache, Les sentinelles de la terre, Hachette, 2004, 192 p. (ISBN 978-2-01-235733-4)
Aline Chabreuil et Philippe Chauvin, Satellites : aux frontières de la connaissance, Paris, Éditions du Cherche Midi ; collection « Beaux Livres », 2008
Robert Lainé (EADS Astrium), Marie-José Lefèvre-Fonollosa (Centre spatial de Toulouse), Dr Volker Liebig (ESA), Bernard Mathieu (CNES), Isabelle Sourbès-Verger (CNRS), préface de Claudie Haigneré, Objectif Terre : la révolution des satellites, Paris, Le Pommier/Cité des Sciences, 2009, 189 p. (ISBN 978-2-7465-0419-6)192 pages
Articles connexes
Applications des satellites
Militarisation de l'espace, Force spatiale
Miniaturisation des satellites
Observation des satellites artificiels
Plate-forme
Sonde spatiale
Syndrome de Kessler
Droit de l'espace (Traité de l'espace)
Liens externes
Notices d'autorité
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Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes
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Encyclopædia Universalis [archive]
Store norske leksikon [archive]
« Espace : le nouvel observatoire de la Terre » [archive], La Méthode scientifique, France Culture, 11 novembre 2020.
Site des missions scientifiques du CNES : les caractéristiques des satellites avec une participation française [archive]
(en) Site de l'Agence spatiale européenne décrivant les caractéristiques de tous les satellites d'observation de la Terre [archive]
(en) Site recensant les caractéristiques de tous les satellites lancés [archive]
(en) Synthèse des missions spatiales de la NASA [archive]
(en) (fr) Site permettant de déterminer les heures de passage de tous les satellites en orbite [archive]
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Système de combat aérien du futur
Le système de combat aérien du futur (SCAF) (en anglais Future Combat Air System, FCAS) est un projet européen d’un ensemble de systèmes d’armes aériens interconnectés impliquant la France, l'Allemagne et l'Espagne.
Le projet prévoit le développement d'un SCAF pour chaque pays participant, qui connectera les capacités nationales actuelles (Dassault Rafale pour la France, Eurofighter Typhoon pour l’Allemagne et l’Espagne, drones, avions de surveillance, de ravitaillement en vol, systèmes de commandement) et les futures capacités.
En particulier, les SCAF possèdent un sous-ensemble développé en commun, le système d’armes de nouvelle génération (SAGN, en anglais Next Generation Weapon System ou NGWS), qui lui-même comprend un avion de combat de nouvelle génération accompagné de drones. L’ensemble sera interconnecté au sein d’un cloud de combat.
Historique
Programme franco-britannique (2012-2018)
Les accords de Lancaster House, signés fin 2010 entre Paris et Londres prévoient une coopération militaire entre les deux pays. En , 13 millions d’euros sont attribués à une « phase de préparation d’un programme de démonstration d’un futur système de combat aérien » (FCAS DPPP). Puis, au sommet franco-britannique de Brize Norton en 2014, François Hollande et David Cameron s’engagent sur ce système de systèmes, centré autour d’un drone de combat1,2. Le drone de combat est alors pensé pour compléter un avion de combat rénové, mais un avion totalement nouveau n’est alors pas apparu nécessaire3.
Cette étude bénéficie de l’expérience acquise lors du développement des démonstrateurs Dassault Neuron (premier vol a lieu le en France) et BAE Systems Taranis (qui a volé en 20134).
Les deux pays lancent en 2014 des études préliminaires, portant sur les architectures, les technologies clés et sur les moyens de simulation, par un contrat de 150 millions d’euros5. Les études sont supervisées par la direction générale de l'Armement et le Defence Equipment and Support (en) et confiées aux industriels Dassault Aviation, BAE Systems, Thales, Leonardo, Rolls-Royce et Safran Aircraft Engines6,7.
Au sommet franco-britannique d’Amiens en 2016, les deux pays engagent la phase suivante de réalisation d’un démonstrateur8. La poursuite du développement de ce démonstrateur n'est pas confirmée au sommet de janvier 20189. En 2019, ce programme est à l’arrêt10.
Les Britanniques annoncent lors du salon de Farnborough en le lancement du Tempest, leur propre concept d'avion de combat de future génération11,12. Il doit répondre aux besoins exprimés par le ministère britannique de la Défense dans le document Combat air strategy: An ambitious vision for the future publié également en juillet 201813. Ce projet Tempest intervient comme une sorte de riposte au lancement du programme franco-allemand, en 201714.
Programme franco-allemand (depuis 2017)
Lancement politique
Le , la chancelière allemande Angela Merkel et le président français Emmanuel Macron annoncent, lors d'une réunion du Conseil des ministres franco-allemand à Paris, leur intention de poursuivre ou de lancer le développement conjoint de plusieurs systèmes d'armes, dont un système de combat aérien européen, sous la direction des deux pays, le SCAF15,16,17,note 1. En 2019, le traité sur la coopération et l'intégration franco-allemandes consacre la volonté des deux pays d’intensifier l’élaboration de programmes de défense communs et leur élargissement à des partenaires.
La vision d’Airbus Defence and Space du SCAF est présenté fin 201718. Lors du salon Innovation and Leadership in Aerospace (ILA) à Berlin19, Dassault Aviation et Airbus Defence and Space annoncent le un accord de coopération pour réaliser le SCAF20.
L'Espagne, qui dispose d'une flotte de Typhoon et de F/A-18 Hornet, est depuis le départ observateur du programme SCAF21. Une lettre d'intention signée le Modèle:Dat- par les ministres de la Défense de l'Allemagne, de l'Espagne et de la France acte la volonté des Espagnols d'être associés à ce programme, selon des modalités qui restent à préciser22.
Le , les ministres allemand et français signent une nouvelle lettre d'intention, qui désigne la France comme nation meneuse du projet. Elle prévoit également que d’autres partenaires, en particulier européens, puissent se joindre à sa réalisation23.
D’autres programmes franco-allemands en matière d'armement sont étudiés en parallèle : le Main Ground Combat System, le Maritime Airborne Warfare System et l'Eurodrone24.
Des négociations similaires ont eu lieu entre 1977 et 1985, entre la France, le Royaume-Uni, l'Allemagne, l'Italie et l'Espagne, avant que la France ne développe seule le Rafale25.
Définition des besoins opérationnels
Le , le lieutenant-général Erhard Bühler et le général d'armée aérienne André Lanata signent le document de définition des exigences opérationnelles communes, qui définit les tâches essentielles de l'avion26,9. Du côté allemand, ces exigences s'inscrivent dans la Militärische Luftfahrtstrategie (nouvelle stratégie militaire aérienne) publiée en 201627. Selon cette fiche d’expression des besoins, le système devra « répondre aux exigences de l’ensemble des missions air-air et air-surface. » Pour cela, il disposera de « capacités de supériorité aérienne face aux menaces aériennes futures » tout en étant capable « d’engager l’ensemble des cibles d’intérêt pour les opérations air surface. » Il devra également être furtif, intégré avec les moyens de l'OTAN et de l'UE, et pourra être emporté par un porte avion28.
La lettre d'intention de précise que le futur système de combat aérien « rassemblera autour d’un nouvel avion de combat polyvalent, adapté aux menaces aériennes contemporaines et exploitant le potentiel de l’intelligence artificielle, des moyens de combat travaillant en réseau, dont des drones de différents types »23,20.
Premiers contrats industriels
En présence de la ministre allemande de la Défense, Ursula von der Leyen, et de son homologue française, Florence Parly, le à Gennevilliers, un premier marché d'étude de concept commune de 65 millions d'euros est notifié à Dassault Aviation et Airbus Defence and Space. Les deux industriels précisent que cette étude commune vise à « conceptualiser les différentes capacités du SCAF et à jeter les bases de leur définition et industrialisation future, en vue d'une capacité opérationnelle complète à l'horizon 2040 »29,21,30.
Le même jour, le groupe technologique français Safran Aircraft Engines (ex-Snecma) et le motoriste allemand MTU Aero Engines signent un accord de coopération pour le développement de nouveaux moteurs à réaction pour le futur avion30.
Début 2020, après quelques discussions sur l'organisation industrielle des moteurs31, le premier contrat (Phase 1A), d’un montant de 155 millions d’euros pour une période de 18 mois, est attribué par les gouvernements français et allemand à Dassault Aviation, Airbus et leurs partenaires, MTU Aero Engines, Safran, MBDA et Thales, le contrat cadre initial, organisé en cinq piliers, étendus à sept avec l’arrivée de l’Espagne :
- chasseur de nouvelle génération (Next Generation Fighter en anglais) avec Dassault Aviation comme maître d’œuvre et Airbus comme partenaire principal ;
- moteurs avec Safran et MTU comme partenaire principal ;
- effecteurs déportés avec Airbus comme maître d’œuvre et MBDA comme partenaire principal ;
- réseau de combat (Combat Cloud en anglais) avec Airbus comme maître d’œuvre et Thales comme partenaire principal ;
- « simlab », cohérence d’ensemble, avec Airbus, Dassault, Safran et MTU comme maîtres d’œuvre ;
- capteurs ;
- furtivité32.
La phase 1B devrait être signée entre la mi-2021 et la mi-202233. Toutefois, début 2021, des désaccords apparaissent entre Dassault et Airbus, le premier refusant un périmètre réduit alors qu’il doit assurer la responsabilité de l'ensemble34 et le second affirmant que le maître d’œuvre ne pourra pas tout faire seul, compte tenu de l’importance de l’effort technologique et financier. Le , le Bundestag approuve la poursuite du projet, mais uniquement pour la phase 1B. La phase 2 (assemblage et test en vol du démonstrateur) est soumise à plusieurs conditions35.
L’investissement prévu dans le SCAF, à parité entre Paris et Berlin, est d’environ quatre milliards d’euros entre 2020 et 2025-2026 (pour le démonstrateur) et de huit milliards d’euros jusqu’à 2030, après quoi s'ajouteront les dépenses d’industrialisation. Le coût total du programme est évalué par certains analystes entre cinquante et quatre-vingt milliards d’euros36.
Éléments du système commun
Maquettes du New Generation Fighter et d'un remote carrier au Salon du Bourget de 2019.
Maquettes d'effecteurs déportés du SCAF. Le RC100 de MBDA sert depuis 2021 de base au projet de missile sol-sol
Joint Fire Support Missile37.
Les éléments du système d’armes de nouvelle génération (SAGN) sont le chasseur de nouvelle génération (New Generation Fighter, NGF), accompagné de drones. L’ensemble sera interconnecté au sein d’un cloud de combat38.
Avion de chasse habité
L’avion de chasse habité réalisera l’interception et le combat aérien. Dans un premier temps, les avions actuels seront mis à niveau en connectivité pour l’intégrer au SCAF39.
Le chasseur de nouvelle génération est un avion de chasse de sixième génération40 en cours de conceptualisation chez Dassault Aviation et Airbus Defense and Space qui devrait remplacer la génération actuelle des Rafale de Dassault, les Eurofighter Typhoon de l'Allemagne et les F-18 Hornet de l'Espagne à l'horizon 204041,42.
| Illustrations du Chasseur de nouvelle génération |
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Modèle 3D interactif de la maquette du CGN montrée au Salon du Bourget en 2019.
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Livrée similaire à celle montrée dans les illustrations de Dassault du début de 2021.
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Effecteurs déportés
Les effecteurs déportés sont des engins mi-drones, mi-missiles conçus pour saturer les défenses ennemies, mener des missions de brouillage, désigner des cibles ou même larguer des missiles43.
Connectivité
Les satellites, les avions de ravitaillement, les avions radar, les navires de la Marine enverront les données de leurs capteurs au pilote, lui permettant de s’adapter à des défenses aériennes de plus longue portée39.
Notes et références
Notes
- Les autres systèmes mentionnés dans le relevé de conclusions du Conseil franco-allemand de défense et de sécurité du 13 juillet 2017 sont : la nouvelle génération de systèmes terrestres, les systèmes de patrouille maritime, l'Eurodrone, les avions de combat (SCAF), les hélicoptères, l'espace, la coopération numérique et l'innovation.
Références
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- Charles Foucault, « Premier contrat sur le futur drone de combat franco-britannique » [archive], sur air-cosmos.com, .
- Le Gleut et Conway-Mouret 2020, p. 77.
- Guillaume Steuer, « Drones de combat : le Taranis de BAE Systems a volé » [archive], sur air-cosmos.com, .
- Michel Cabirol, « En attendant la lune de miel, Paris et Londres se fiancent dans l'aviation de combat » [archive], sur latribune.fr, .
- Emmanuel Huberdeau, « FCAS: un budget franco-britannique de 2 milliards d'Euros pour un prototype » [archive], sur air-cosmos.com, .
- Pierre Longeray, « Voici SCAF, le drone qui fait le ménage pour les Rafale »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • https://www.vice.com/fr/article/vb7pzb/voici-scaf-le-drone-qui-fait-le-menage-pour-les-rafale" rel="nofollow" class="external text">Google • Que faire ?), .
- Michel Cabirol, « Drone de combat : les fiançailles entre Paris et Londres vont-elles se prolonger ? » [archive], sur La Tribune, .
- Jean-Dominique Merchet, « Avion de combat futur : un accord franco-allemand est imminent » [archive], .
- « Le projet de drone franco-britannique à l'arrêt » [archive],
- « Le Tempest, réponse britannique au FCAS européen », Aero Spatium, (lire en ligne [archive]).
- (en) « The Future of Combat Air - Our role developing technologies for the future » [archive], sur BAE Systems, (consulté le ).
- (en) « Combat air strategy: An ambitious vision for the future » [archive], sur www.gov.uk, (consulté le ).
- « Tempest : Campagne britannique pour convaincre les partenaires sur tous les fronts »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • https://club.bruxelles2.eu/2019/05/tempest-campagne-britannique-pour-convaincre-les-partenaires-sur-tous-les-fronts/" rel="nofollow" class="external text">Google • Que faire ?), sur Bruxelles2.eu, .
- « Conseil franco-allemand de défense et de sécurité Paris, 13 juillet 2017 - Relevé de conclusions » [archive], sur France-Allemagne, (consulté le ).
- (de) « Deutsch-Französischer Ministerrat - Donnerstag 13. Juli 2017 » [archive], sur Bundesregierung Deutschland, (consulté le ).
- « Les principales propositions du Conseil des Ministres franco-allemand (Paris, le 17 juillet 2017) » [archive], sur France Diplomatie, (consulté le ).
- « Airbus présente sa vision du système de combat aérien du futur » [archive], .
- (en) « ILA Berlin » [archive], sur ILA Berlin, .
- (en) « Dassault Aviation and Airbus join forces on Future Combat Air System » [archive], sur Dassault Aviation, (consulté le ).
- « Le futur avion de combat européen va décoller industriellement en janvier 2019 » [archive], sur La Tribune (consulté le ).
- « L'Espagne rejoint le programme d'avion de combat du futur (SCAF) », Le Figaro, (lire en ligne [archive]).
- « Communiqué de Florence Parly - Conseil des ministres franco-allemand : l'Europe de la Défense avance » [archive], sur Ministère des Armées, (consulté le ).
- Philippe Leymarie, « Dassault sauvé par l’Europe » [archive], .
- Louis Nadau, « Scaf au salon du Bourget : le nouvel avion de chasse européen, usine à gaz ou digne successeur du Rafale ? » [archive], Marianne, .
- (de) « Factsheet - Future Combat Air System - Anteil Next Generation Weapon System (NGWS) - High Level Common Operational Requirements Document (HLCORD) » [archive], sur Bundesministerium der Verteidigung (ministère allemand de la Défense), (consulté le ).
- (de) « Militärische Luftfahrtstrategie 2016 » [archive], sur Bundesministerium der Verteidigung, (consulté le ).
- Laurent Lagneau, « La France et l’Allemagne ont signé la fiche d’expression des besoins opérationnels de leur futur avion de combat » [archive], .
- Yann Cochennec, « Contrat d'étude de concept sur le SCAF pour Dassault et Airbus », Air et Cosmos, (lire en ligne [archive]).
- Véronique Guillermard, « L'avion de combat franco-allemand franchit une nouvelle étape », Le Figaro, (lire en ligne [archive]).
- « SCAF : Paris et Berlin ont trouvé un accord sur les moteurs du futur avion de combat européen » [archive], sur La Tribune, .
- Le Gleut et Conway-Mouret 2020, p. 42.
- « SCAF : un vote du Bundestag en trompe l’œil ? » [archive], sur www.latribune.fr,
- « Eric Trappier, Président-Directeur général de Dassault Aviation » [archive] auditionné le par la Commission des Affaires étrangères, de la Défense et des Forces armées du Sénat
- « Le ‘Ja, aber’ du Bundestag à la poursuite du projet SCAF. Des conditions posées pour le passage en phase 2 », B2-Bruxelles2, (lire en ligne [archive]).
- Le Gleut et Conway-Mouret 2020, p. 54.
- Laurent Lagneau, « MBDA Deutschland a dévoilé un missile susceptible d’accroître significativement la portée de l’artillerie allemande » [archive], sur Zone Militaire, (consulté le ).
- « Lancement des travaux industriels des démonstrateurs du SCAF » [archive], sur defense.gouv.fr, .
- Yves Pagot, « Le SCAF raconté par ses concepteurs » [archive], sur portail-aviation.com,
- (en) Roblin, « Forget the F-22 or Su-57: Europe Wants a Deadly 6th Generation Stealth Fighter » [archive], The National Interest, (consulté le ).
- (en) Pike, « New Generation Fighter (NGF) » [archive], Global security.
- (en) Trevithick, « Eurofighter Consortium 2.0 Takes Shape As Spain Set To Join Franco-German Stealth Jet Program » [archive], The war zone, The Drive (consulté le ).
Voir aussi
Bibliographie
Articles connexes
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Satellite militaire
Un satellite militaire est un satellite artificiel utilisé dans un objectif militaire. Il existe plusieurs catégories de satellites militaires. Les satellites de reconnaissance (ou satellite espion) optiques sont la catégorie la plus fournie : ils permettent de cartographier un territoire et surtout d'identifier les installations fixes, les armes et les troupes. Les satellites d'alerte précoce permettent de détecter le lancement de missiles balistiques. Deux catégories sont souvent d'usage mixte civil ou militaire : les satellites de télécommunications militaires fournissent des liaisons sécurisées aux troupes au sol tandis que les satellites de navigation permettent aux individus mais également aux armes (missiles, obus) de déterminer leur position et par conséquent celle de leur cible. Enfin le satellite peut constituer une arme : satellites anti-satellite et bombe orbitale.
Définition et historique
Un satellite militaire est un satellite artificiel utilisé dans un objectif militaire. Les premiers satellites militaires sont développés dès le début de l'ère spatiale (1957) par les deux superpuissances militaires de l'époque : L'Union Soviétique et les États-Unis. Un satellite contrairement à un avion peut survoler un pays sans courir le risque d'être intercepté par un missile : aussi les satellites de reconnaissance constituent la première catégorie de satellite militaire à apparaitre (satellites américains Corona 1959). Le développement de lanceur plus puissants permettant d'emporter des charges utiles lourdes et les développements techniques stimulés par l'accès à l'espace entrainent l'apparition de nouvelles catégories de satellites militaires circulant sur des orbites adaptées à leur objectif (orbite basse, moyenne, polaire, héliosynchrone, géostationnaire) et caractérisés par des charges utiles spécialisées : système de positionnement, télécommunications, détection de lancement de missiles balistiques, détection des radars, interception du trafic radio, localisation des navires de guerre... Certaines des techniques mises en œuvre peuvent avoir des applications civiles. On voit apparaitre des satellites à usage dual civil/militaire comme les satellites de navigation américains GPS, les satellites de reconnaissance français Pléiades ou certains satellites de télécommunications soviétiques dont l'utilisation militaire est tenue secrète. Au début de l'ère spatiale des satellites porteurs d'armes de destruction (satellite anti-satellite, bombe orbitale) sont développés. Le Traité de l'espace ratifié en 1967 par les principes nations spatiales interdit la mise en orbite de ce type d'engin spatial.
Les catégories de satellites militaires
Satellite de reconnaissance
Les satellites de reconnaissance (ou satellite espion) permettent de cartographier un territoire et surtout d'identifier les installations fixes, les armes et les troupes. Ces satellites circulent généralement sur une orbite basse pour obtenir la meilleure résolution. L'orbite est souvent polaire pour balayer toutes les latitudes. Pour accroitre encore la résolution certains d'entre eux peuvent abaisser fortement leur orbite au-dessus de zones présentant un intérêt militaire particulier. La consommation d'ergols qu'entraine de telles manœuvres et la nécessité de compenser la trainée subie dans une atmosphère plus dense entraine une durée de vie parfois très brève de quelques jours pour certains modèles qui impose des renouvellements constants. Ceci explique en grande partie le nombre très élevé de satellites lancés par l'Union soviétique. Au début de l'ère spatiale les images sont enregistrées sur des films argentiques qui sont récupérées lorsqu'une capsule détachable ou le satellite revient au sol. Cette technique est rapidement abandonnée par les États-Unis pour la transmission des données par voie hertzienne des données après numérisation des films avant le passage à la prise d'image numérique. La Russie utilise encore partiellement la technique des films. La résolution qui était d'une dizaine de mètres pour les premiers satellites descend à quelques centimètres pour les satellites les plus performants. Pour pouvoir percer la couverture nuageuse ou pouvoir prendre des images de nuit certains satellites de reconnaissance emportent non pas une caméra mais un radar. Une consommation importante d'énergie et une résolution faible ont longtemps freiné le déploiement de ce type de satellite.
Exemples de satellites de reconnaissance
| Série | Pays | Date lancement | Nbre exemplaires | Masse | Durée de vie | Orbite | Résolution | Autres caractéristiques | Commentaire |
|---|
| Corona |
États-Unis |
1959-1972 |
136 |
< 1 tonne |
de 8 à 15 jours |
Orbite basse |
de 7,5 à 1,6 m. |
Film argentique / 1 à 2 capsules récupérées |
sous-séries KH-1 à KH-4 |
| Zenit |
Union soviétique /
/ Russie |
1961-1994 |
682 |
4,7 à 6,3 tonnes |
de 8 à 15 jours |
Orbite basse |
|
Film argentique / retour de la charge utile sur Terre
charge utile réutilisable |
Nombreuses sous-séries |
| KH-9 (HEXAGON) |
États-Unis |
1971-1986 |
20 |
11,4 t à 13,3 t. |
jusqu'à 9 mois |
Orbite basse |
0,6 m. |
Film argentique / 4 capsules récupérées |
|
| Iantar |
Union soviétique /
/ Russie |
1981- |
177 |
6 à 7 t. |
2 à 9 mois selon version |
Orbite basse |
0,5 m. |
Film argentique / retour de la charge utile ou
transmission numérique selon version |
Nombreuses sous-séries |
| Helios |
France |
1995-2009 |
4 |
4 tonnes |
5-10 ans |
Orbite héliosynchrone |
~0,5 m. |
|
|
| Lacrosse |
États-Unis |
1988-2005 |
5 |
~15 t. |
10 ans |
Orbite basse |
? m. |
radar à synthèse d'ouverture |
|
| SAR-Lupe |
 Allemagne |
2006-2008 |
5 |
720 kg |
10 ans |
Orbite héliosynchrone |
~1 m. |
radar à synthèse d'ouverture |
|
Satellite d'écoute électronique
Les satellites d'écoute électronique ont pour objectif de capter les signaux radio afin d'obtenir des renseignements sur les forces adverses. Certains de ces satellites sont spécialisés dans l'identification et la localisation des radars utilisés par les systèmes anti-aériens et anti-missiles. D'autres recueillent le trafic radio audio des unités militaires au sol qui permet après décryptage d'évaluer les intentions de l'adversaire.
Exemples de satellites d'écoute électronique
| Série | Pays | Date lancement | Nbre exemplaires | Masse | Durée de vie | Orbite | Autres caractéristiques |
|---|
| Tselina |
Union soviétique /
Russie |
1967-2007 |
137 |
de 228 à 3 250 kg |
6 mois à 1 an |
Orbite basse |
Localisation des radars
Plusieurs sous-séries |
| Mentor |
États-Unis |
1995-2010 |
5 |
5 200 kg |
6 mois à 1 an |
Orbite géostationnaire |
Collecte du trafic radio
Antenne collectrice de 100 mètres diamètre |
| CERES |
France |
2021 |
3 |
500kg |
6 mois à 1 an |
Orbite Basse |
collecter du renseignement d'origine électromagnétique |
Satellite de surveillance océanique
Les satellites de surveillance océanique ont été déployés initialement par l'Union soviétique pour localiser les navires des États-Unis et de l'OTAN et fournir des objectifs aux missiles transhorizons. Ils comportent des satellites actifs utilisant des radars pour repérer les navires à la surface (satellite RORSAT) et des satellites d'écoute électronique à l'affut des émissions des radars embarqués sur ces mêmes navires.
Exemples de satellites de surveillance océanique
| Série | Pays | Date lancement | Nbre exemplaires | Masse | Durée de vie | Orbite | Autres caractéristiques |
|---|
| RORSAT / US-A |
Union soviétique |
1970-1988 |
38 |
3,8 tonnes |
2 à 4 mois |
Orbite basse |
Énergie fournie par un réacteur nucléaire
Charge utile : radar |
| NOSS |
États-Unis |
1976- |
48 |
200 kg - 3,3 tonnes |
|
Orbite basse |
Plusieurs versions très différentes
Détection des radars |
Satellite d'alerte précoce
Satellite d'alerte précoce américain
DSP.
Un satellite d'alerte précoce est un satellite artificiel conçu pour détecter le lancement d'un missile balistique. Il utilise à cet effet des détecteurs infrarouges qui identifient le missile grâce à la chaleur dégagée par ses moteurs durant la phase propulsée. Ce type de satellite a été développé dans les années 1960 dans le contexte de la Guerre froide pour déclencher suffisamment tôt des alertes dans les territoires visés par une attaque de missiles. Il est par la suite devenu un des composants des systèmes de missiles antibalistiques ainsi que des systèmes de contrôle de la réglementation sur les essais nucléaires. Seules les deux principales puissances nucléaires, la Russie et les États-Unis, disposent d'une flotte de satellites d'alerte précoce.
Exemples de satellites d'alerte précoce
| Série | Pays | Date lancement | Nbre exemplaires | Masse | Durée de vie | Orbite | Autres caractéristiques |
|---|
| MIDAS |
États-Unis |
1960-1966 |
12 |
2 tonnes |
quelques semaines |
Orbite polaire |
Énergie fournie par des batteries
Série en partie expérimentale |
| US-K |
Union soviétique |
1972-2010 |
56 |
2,4 tonnes |
3 à 4 ans |
Orbite de Molnia |
|
| DSP |
États-Unis |
1970-2007 |
23 |
2,4 tonnes |
1,25 à 5 ans (final) |
Orbite géostationnaire |
Plusieurs sous-séries |
Satellite de navigation
Satellite de navigation américain
GPS.
Les satellites de navigation sont utilisés par un système de positionnement par satellites pour fournir à des récepteurs portables leur position sur la terre en longitude latitude et altitude, avec une précision variant de quelques dizaines de mètres à quelques dizaines de centimètres selon les systèmes. Un système de positionnement par satellites pour fonctionner doit disposer de plusieurs satellites opérationnels. La couverture peut être globale - GPS américain, GLONASS russe et Galileo européen - ou régionale Beidou, IRNSS indien et QZSS japonais.
Les systèmes de positionnement par satellites ont été développés originellement pour répondre à des besoins militaires. L'usage civil s'est développé dans un deuxième temps. Le signal fourni est moins précis pour les usages civils ou peut être dégradé pour cet usage en cas de conflit. Les systèmes de positionnement par satellite jouent un rôle fondamental dans les déplacements des unités militaires sur le terrain et dans le guidage des armes (missiles, obus).
Satellite de télécommunications militaires
Les satellites de télécommunications militaires sont utilisés pour permettre la liaison entre les unités déployés sur le terrain avec les autres structures : unités de soutien, commandement… Ils présentent la particularité de fournir des liaisons sécurisées. On trouve une combinaison de satellites en orbite géostationnaire et en orbite basse.
Satellite anti-satellite
Les satellites anti-satellites ont pour objectif de détruire des satellites des forces adverses positionnés en orbite basse. Les cibles prioritaires sont les satellites de reconnaissance. Seule l'Union soviétique a développé des satellites de ce type : les IS. Les traités internationaux signés par les principales puissances interdisent les armes offensives en orbite et ce type de satellite n'existe plus officiellement.
Autres
Les États-Unis déploient des satellites météorologiques à l'usage unique de leurs forces armées. L'Union soviétique a déployé de nombreux satellites de petite taille (Taifoun...) destinés à régler les radars de la défense du pays.
Puissances spatiales militaires
États-Unis : La USAF dispose officiellement de 77 satellites opérationnels le 1. La National Reconnaissance Office opère sa propre flotte de satellites-espions.
Références
Bibliographie
- F. Verger, R Ghirardi, I Sourbès-Verger, X. Pasco, L'espace nouveau territoire : atlas des satellites et des politiques spatiales, Belin,
- Jacques Villain, Satellites espions : histoire de l'espace militaire mondial, Paris, Vuibert, , 232 p. (ISBN 978-2-7117-2498-7)
Voir aussi
Articles connexes