[Programme Spatial Milathien] Programme Karakal - Page 2

Rapport technique relatif à la perte d’un booster lors du lancement de la fusée Karakal 2 :
Les faits à rappeler :
Lors du vol de la mission Karakal 2, réalisée par une fusée Ciliana, à T+43, le contrôle de mission apprend, par l’intermédiaire du service d’observation visuelle des tirs, qu'une flamme est apparue sur la surface du booster gauche. Cette observation entraîne, après quelque secondes, l’abandon des boosters pour éviter, si ceux-ci explosent, qu’ils n’entraînent la fusée dans leur explosion. L’explosion du booster gauche intervient quelques secondes plus tard. Le booster droit, quant à lui, n’a souffert d’aucune malfonction et a fini sa course comme prévu dans le Scintillant. Pour plus d’informations, se référer au rapport de lancement.
Analyse :
Dans cette partie du rapport, nous allons nous concentrer tour à tour sur chaque sources d’informations qu’on a réussi à prélever, en commençant par les bandes visuelles de l’observatoire. Après visionnage des bandes, nous pouvons relever plusieurs informations. Tout d’abord, il est maintenant clair que la flamme apparue sur la surface du booster est apparue trente sept secondes après le lancement, soit six secondes avant d’être repérée. Son emplacement précis est sur le joint qui relie le corps du booster, contenant le carburant en poudre, avec la tuyère, qui éjecte les gaz produits par la combustion du carburant et du comburant. Il est également important de remarquer qu’à l’emplacement de cette flamme, 1.3 seconde avant l'apparition de celle-ci, on constate une perturbation dans l’air directement autour du booster, aisément visible avec la condensation qu’elle a provoqué. Cette perturbation est forcément provoquée par le passage d’un objet solide dans le flux d’air circulant à Mach 8 autour de la paroi en métal, et au vu de l’altitude, il est quasiment impossible que cet objet provienne d’autre part que de la fusée elle-même. Sachant cela, le scénario émis par les ingénieurs du programme Karakal est le suivant : le propergol, exposé au flux intense de l’air extérieur, commence à s’échapper de son contenant, mais est plaqué contre la paroi par le vent relatif. Or cette paroi, chauffée par un contact avec le vent relatif circulant, pour rappel, à Mach 8, soit 9 900 kilomètres à l’heure, provoque l'inflammation du propergol qui la touche. En résulte une flamme, qui remonte lentement mais sûrement le flux de propergol tout en grandissant. Elle est aperçue par l’observatoire, qui ordonne l’abandon des boosters. Ce brusque changement de vent relatif plaque le propergol sur la paroi, mais malheureusement pas assez puissamment pour empêcher la flamme de pénétrer dans l’intérieur du booster, où elle provoque son explosion par accumulation des gaz de combustion qui ne pouvaient pas sortir. Cette théorie est également confirmée par les relevés de température à la sortie du booster, qui n’ont pas étés modifiées avant le 17 centièmes de seconde qui précéda l’explosion. L’objectif, maintenant que nous avons retrouvé le phénomène qui à conduit à l’explosion du booster, est de retrouver la cause de la rupture de la paroi. On a vu que cette rupture avait été probablement causée par l’impact d’un corps étranger avec la paroi, mais il est nécessaire de déterminer la provenance du corps étanger. L’hypothèse d’un élément extérieur à la fusée est à éliminer, vu l’altitude de celle-ci (18 kilomètres). L’objet provient donc surement du haut du booster, d’où il s’est détaché. Cette hypothèse est possible, mais il n’y avait à ce moment là plus aucun objet susceptible de se détacher à un endroit propice à son impact avec le joint, excepté l’antenne radio, mais celle-ci a tenue, comme en témoigne le fait que la fusée a reçu tous les ordres qui lui ont étés transmis après. Néanmoins, il est toujours possible qu'un élément se soit détaché de la structure et ai endommagé le joint sans que les caméras placées sur le booster ne le remarquent, et impossible à infirmer étant donné la perte complète du booster. L’autre hypothèse, cette fois ci très probable, est la rupture simple du joint lui-même, causée par une fragilité, un défaut de conception, ou un facteur extérieur impossible à déterminer.
Conclusion :
Bien qu’impossible à déterminer précisément, la cause de l’incident est plus ou moins connue, car les deux seules possibilités non éliminées par l’enquête sont très proches et parfaitement claires et comprises. Il est donc nécessaire, pour assurer la sécurité des vols futures, de prendre lors de tous les vols les précautions suivantes :

• mener une enquête pour établir la possibilité de la rupture des joints, et sous quelles conditions, et dans la mesure du possible, d’améliorer la résistance de celui ci
• mettre en place, près des joints, des dispositifs permettant de détecter des fuites, et de les relier au système d'éjection d’urgence, pour permettre un abandon des boosters rapide et fiable, ainsi que des déflecteurs empêchant le vent relatif de frapper directement le carburant si celui ci venait à s’échapper par les joints
• diminuer drastiquement sur les modèles de fusée à l’étude le nombre de pièces exposées au vent relatif, dans l’objectif d’éviter que celle-ci ne se détachent et endommagent la structure de la fusée
• améliorer la résistance aux chocs des parois des réservoirs, et surtout des paroi des réservoirs d'ergol liquide, car ces ergol sont beaucoup plus volatiles et dangereux que des ergols solides
• réfléchir à des ergols solides moins volatiles que ceux utilisés actuellement

Rapport de tir de la fusée Karakal 3 :

Arbitrage du tir, pour ceux que cela intérresse.Règles : chaque partie de la fusée, et chaque action de grande importance de ce vol seront arbitrées par moi et personne d‘autre selon des règles que j’ai mis en place pour l’occasion et qui seront amenées à changer. M’y connaissant un peu en aérospatiale, j’ai paramétré les tirs de dés pour correspondre aux réelles chances de malfonction de chaque pièce, et écrirait le RP de manière précise en conséquence.

• Allumage boosters : règles : entre 1 et 10 : explosion, entre 10 et 30 : non allumage, et le reste ça marche. Résultat : 26, puis 27, puis 42 : non allumage x2 puis fonctionnement normal
• Allumage moteur principal : entre 1 et 5 : explosion, entre 5 et 30 : malfunction (perte de puissance ou d’efficacité ou autre), reste ça va. Résultat : 24 : dysfonctionnement (perte de puissance)
• Guidage : entre 1 et 10 : malfunction. Résultat : 70 : fonctionnement normal
• Séparation boosters : entre 1 et 5 malfunction. Résultat : 59 : fonctionnement normal
• Séparation étage principal : entre 1 et 5 : malfunction. Résultat : 95 : fonctionnement normal
• Allumage moteur secondaire : entre 1 et 5 : explosion, entre 5 et 30 : malfunction (perte de puissance ou d’efficacité ou autre), reste ça va. Résultat : 89 : fonctionnement normal
• Intégrité de la fusée : entre 1 et 5 rupture grave, entre 5 et 20 rupture mineure. Résultat : 82 : fonctionnement normal
• Évolutions du module : entre 1 et 40 : marche pas. Résultat : 11 : fonctionnement normal
• Tests du matériel : entre 1 et 20 rien ne marche, puis par tranche de 20 on retire un équipement (6 équipements en tout). Résultat : 64 : 2 équipements ne fonctionnent pas
• Réentrée atmosphérique : entre 1 et 30 : perte du module, entre 30 et 60 : dégâts au module. Résultat : 37 : dégâts partielles au module

Rapport : Avant le tir, aucun événement n’est à reporter. Lors de l’appel général de la directrice des opérations, un no go fut reporté, par le service météo, car un cumulonimbus était susceptible de bloquer les communications entre la fusée et l’avion du programme Konnecticus. Le tir fut programmé avec un retard d’une demie heure, et lors du second appel général aucun problème ne fut reporté. Cependant, le décollage de la fusée fut chaotique. Après l'allumage du moteur principal à T-7, les boosters furent allumés à T - 3. Cependant, le système d'allumage fut défectueux, ce qui conduisit à l'extinction du moteur principale et le report du lancement une heure plus tard, pour laisser le temps aux ingénieurs de vérifier le problème et réinstaller des cellules d’allumage. Lors du second tir, le même problème apparut, et força les ingénieurs à installer de nouveau des cellules pyrotechniques pour l’allumage. Entre-temps, l’allumage et l’extinction du moteur principal avait forcé le personnel à réapprovisionner la fusée en carburant, et à ausculter la tuyère, pour éviter tout incident semblable à celui du tir de Karakal 1. La cause des dysfonctionnements des boosters n’est à ce jour pas encore connue. Tous ces problèmes forcèrent la fusée à rester au sol plusieurs heures, et ce n’est qu'à 17 heures que le lancement fut confirmé pour la troisième et dernière fois, non sans attente supplémentaire du fait d’une cellule orageuse se déplaçant dans la trajectoire de la fusée. Le décollage, cette fois, se déroula sans problèmes, et la fusée décolla effectivement à 17 heures et 12 minutes, soit plus de quatre heures après l’heure initiale du lancement. A T + 17 secondes, les problèmes revinrent, quand le contrôle de vol enregistra une perte de puissance du moteur principal. Cette perte de puissance, constatée en même temps qu’une diminution de la température de la chambre de combustion et du flux de carburant entrant dans celle-ci, ne fut cependant pas trop grave, ce qui permit la poursuite du vol. Après la fin de la combustion de l’étage principale, le deuxième étage fut enclenché, sans soucis, et le contrôle de vol constata avec surprise que l’apoastre de la fusée était positionné 423 mètres plus haut que sa position prévue. Cette heureuse nouvelle n’a pas encore trouvée d’explication, mais il est d'ores et déjà à exclure l’hypothèse des vents favorables, car ces vents n’ont pas un pouvoir propulsif si élevé sur la fusée. Cependant, après la séparation du deuxième étage, le module entama ses évolutions autonomes, et il fut à déplorer la perte prématurée, surement pendant le lancement, de l’un des propulseurs RCS qui faisaient manoeuvrer le module, lui faisant perdre tout capacité de translation vers le haut. Par précaution, les évolutions du module furent annulées. Le vol fut suivi par le test de nombreuses expériences scientifiques et techniques, dont celle d’un micro-orbiteur censé vérifier les calculs de Delta V des ingénieurs du programme Karakal. Malheureusement, le module s’étant détaché d’une manière anormale, l’engagement de son moteur se fit dans des conditions qui menèrent à sa perte de contrôle, et donc par extension de sa valeur de test de calculs. Lors de la réentrée atmosphérique, il est également à déplorer l'endommagement du module, qui a perdu une partie de ses équipements scientifiques. Le module fut récupéré à 18 heures et 35 minutes par le Patrouilleur DMS “Astrolabe”, et les pellicules par le Boussole à 17 heures 42 minutes.

Rapport préliminaire relatif au tir de Karakal 4 :

Programme : programme Karakal
Nature du programme : programme spatial
Nature de l'événement prévu : lancement de fusée suborbital
Date prévue : à partir du 18 septembre 2018
Lieu : Centre Spatiale de Kerbalan

Rapport :

Objectifs :
La mission de Karakal 4 a pour objectif, selon le plan de gestion du programme Karakal, de placer en orbite un satellite de conception milathienne, pour prouver au monde que le Dyl’Milath est enfin un pays capable de cette opération. Le tir de Karakal 4 est donc un test destiné à vérifier que les lanceurs produits par le centre spatial de Kerbalan sont aptes à placer des charges en orbite basse de la Terre.

Equipements :
Ce vol sera assuré par le lanceur expérimental SMR-OEX 1 “Karakal”, qui, si cet essai est concluant, devra devenir un lanceur opérationnel. Ce lanceur emportera comme charge utile le module orbitale SMR-EXSM 3 “Kalao”, destiné à tester en condition réelle la survivabilité d’un satellite dans le vide spatial.

Plan de vol :
A l’instar des vols précédents, Karakal 4 doit se dérouler selon les règles d’une mise en orbite classique, avec une ascension verticale de 20 secondes suivie d’une manoeuvre de gravity turn qui placera la fusée sur une trajectoire suborbitale avec un apoastre à 110 kilomètres d’altitude. Après la séparation entre le premier et le second étage, la fusée opérera une manœuvre pour se placer parallèlement à la surface de la Terre, et ainsi, à son arrivée à l’apoastre, pointera vers le sens prograde (dans le sens du mouvement). Il suffira ensuite de brûler du carburant jusqu’à ce que le périastre de la trajectoire se situe à une altitude supérieure à 100 km pour que la fusée soit en orbite.

Une fois en orbite, le second étage effectuera une désorbitation au-dessus de l’Océan des Perles, puis se détruira dans l’atmosphère. Le module sera alors déployé et le reste de la mission sera entre les mains du programme Konnecticus.

Surveillance du site de lancement : assuré par le cinquième régiment de garnison de la garde. Effectifs engagées :
100 professionnels
100 armes légères d'infanterie de niveau 3
20 mitrailleuses lourdes de niveau 2
20 lances roquettes de niveau 2
5 lance missiles antichars de niveau 1

Surveillance du ciel lors du lancement : assuré par la patrouille de combat Delta, du premier escadron de combat, basé à la base de Kerbalan, et le neuvième régiment anti aérien fixe de la garde. Effectifs engagés (patrouille Delta) :
10 professionels
5 avions de chasse de niveau 1
Effectifs engagés (9èm régiment anti aérien fixe de la garde) :
30 professionels
5 canons antiaériens

Liaison radio avec le module sub-orbital : assurée par l'avion de recherche du programme Konnecticus
10 civiles
1 avion de ligne de niveau 1

Procédure complète :
H -36H : mise en place de la fusée sur son pas de tir
H -24H : mise en place de la zone d’interdiction aérienne
H -12H : évacuation du personnel non-nécessaire du centre de lancement
H -2H : début du remplissage des ergols dans les réservoirs
H -1H : briefing final
H -10mn : début de la procédure de lancement

Calendrier prévu du programme Karakal :

• 17 septembre 2018 : Lancement de Karakal 4, première orbite
• novembre 2018 : lancement de Karakal 5, correction de Karakal 4
• janvier 2019 : lancement de Karakal 6, première orbite polaire

Arbitrage tir : Allumage boosters : entre 1 et 10 : explosion, entre 10 et 20 : non allumage, et le reste ça marche. Résultat : 95 (fonctionnent normal)
Allumage moteur principal : entre 1 et 5 : explosion, entre 5 et 25 : malfunction (perte de puissance ou d’efficacité ou autre), reste ça va. Résultat : 77 (fonctionnement normal)
Guidage : entre 1 et 10 : malfunction. Résultat : 60 (fonctionnement normal)
Séparation boosters : entre 1 et 5 malfunction. Résultat : 54 (fonctionnement normal)
Séparation étage principal : entre 1 et 5 : malfunction. Résultat : 36 (fonctionnement normal)
Allumage moteur secondaire : entre 1 et 5 : explosion, entre 5 et 30 : malfunction (perte de puissance ou d’efficacité ou autre), reste ça va. Résultat : 27 : gel du système de poussée vectorielle
Intégrité de la fusée : entre 1 et 5 rupture grave, entre 5 et 20 rupture mineure. Résultat : 75 (fonctionnement normal)
Mise en orbite : entre 1 et 5, explosion, entre 6 et 15 : problème de moteur, entre 16 et 25 : problème de calcul. Résultat : 94 (fonctionnement normal)
Date : 17 septembre 2018
Localisation : Centre spatiale de Kerbalan
Nature de l'événement : Tir de fusée

Faits marquants : Le vol numéro 4 du programme Karakal a pris son envol depuis le pas de tir n°1 du Centre Spatiale de Kerbalan le 17 septembre 2018, à l’heure prévue, et sans encombre. Les problèmes rencontrés lors du tir précédents ont su être évités, et la fusée a pu atteindre l’orbite prévu sans problème. Le seul incident à rapporter fut le gel du système de direction de la tuyère du second étage, qui a presque paralysé la trajectoire de la fusée pendant 18 secondes durant son ascension dans la stratosphère. Le vol a pu être poursuivi grâce à l’action de compensation de la roue de réaction de la fusée, qui bien que très faible a permis de compenser en partie la perte de puissance, et par la manœuvre de Gravity Turn engagée par le lanceur, qui l’a naturellement fait piquer du nez. Les écarts de trajectoire ont été ensuite corrigés par une manœuvre improvisée du pilote de la fusée.

Bilan opérationnel : Le satellite transporté par le lanceur Karakal est arrivé sur son orbite de destination avec 1 minute et 23 secondes de retard, mais n’a pas utilisé plus de carburant que prévu et pourra donc accomplir sa mission normalement.

Bilan : Ce tir démontre donc la capacité effective du programme Karakal à placer des charges en orbite terrestre, et conclut donc la première partie du programme en introduisant la nation milathienne comme puissance spatiale.

Fiche technique : Lanceur Orbital Karakal
Nom : SMR OC 1 “Karakal”
Type : Lanceur à capacité orbitale
Domaine : Exploration Spatiale
Utilisation : Société Milathienne de Recherche (département spatial)
HRP (équivalent InRP : missile balistique lvl 3)

GénéraleConstructeur : Société Milathienne de Recherche (département spatiale)
Statut : En service
Mise en service : 18 septembre 2018
Date de retrait : /
Nombre construit : 2
Equipage : 1 ordinateur de bord
Guidage : ordinateur de bord (centrale inertielle + télémètre embarqué + données transmises par le centre le contrôle) OU guidage manuel si besoin depuis le centre de contrôle

Dimensions
Diamètre : 2,68 m / 2,95 m / 2,58 m
Hauteur : 19,8 m 28,75 m 2,98 m
Masse (à vide) : 4 x 3,7 t / 3.2 t / 0.7 t
Masse (max) : 4 x 43.3 t / 30 t / 3 t

Motorisation et performances
Moteur : SMR-RE 5 / SMR-RE 5 / SMR-RE 4 (moteur G 1)
Nombre : 4 / 1 / 1
Type : moteurs fusées à ergol liquide
Force : 4 x 562.4 kN / 821 kN / 17.576 kN
Efficacité (Impulsion Spécifique) : 280 s / 310 s
Carburant : Kérosène + oxygène liquide / kérosène + oxygène liquide / triéthylamine + xylidine + Red Fuming Nitrogen Acid (RFNA)
Delta Vitesse disponible : 3666 m/s / 3982 m/s / 1871 m/s
Charge maximale en orbite (200 km) : 2 t
Facteur de charge : +/- 11G

Autre
Systèmes embarqués : centrale inertielle, télémètre, antenne de contrôle portée 600 km
Charge utile : module d'explorations divers, satellites divers