Pour lancer un vaisseau spatial dans l'espace, en plus de la rampe de lancement, un complexe de structures est nécessaire où les activités de pré-lancement sont effectuées: assemblage final et amarrage du véhicule de lancement et de l'engin spatial, tests et diagnostics de pré-lancement, ravitaillement en carburant et un oxydant.
Habituellement, les spatioports occupent une grande surface et sont situés à une distance considérable des endroits densément peuplés, afin d'éviter des dommages en cas d'accidents et de chutes, séparés pendant le vol des étapes.
Cosmodromes du monde
Plus le point de lancement est proche de l'équateur, moins il faut d'énergie pour lancer la charge utile dans l'espace. Lorsqu'il est lancé depuis l'équateur, il permet d'économiser environ 10 % de carburant par rapport à une fusée lancée depuis un cosmodrome situé aux latitudes moyennes. Comme il n'y a pas beaucoup d'États sur l'équateur capables de lancer des fusées dans l'espace, des projets de cosmodromes basés sur la mer sont apparus.
Russie
La Fédération de Russie, pionnière de l'exploration spatiale, détient actuellement la tête du nombre de lancements. En 2012, notre pays a effectué 24 lancements de fusées porteuses, malheureusement, tous n'ont pas réussi.
Le plus grand "port spatial" de Russie est le cosmodrome de Baïkonour loué au Kazakhstan. Il est situé sur le territoire du Kazakhstan, dans la région de Kyzylorda entre la ville de Kazalinsk et le village de Dzhusaly, près du village de Tyuratam. Superficie du cosmodrome: 6717 km². La construction du cosmodrome a commencé en 1955. Le 21 août 1957, le premier lancement réussi de la fusée R-7 a eu lieu.
Schéma du cosmodrome de Baïkonour
À l'époque soviétique, une immense infrastructure sans précédent a été créée dans la région de Baïkonour, comprenant, en plus des complexes de démarrage, de préparation, de contrôle et de mesure, des aérodromes, des routes d'accès, des immeubles de bureaux et des villes résidentielles. Tout cela après l'effondrement de l'URSS est allé au Kazakhstan indépendant.
Selon les données officielles, l'exploitation du cosmodrome en 2012 a coûté environ 5 milliards de roubles par an (le coût de location du complexe de Baïkonour est de 115 millions de dollars - environ 3,5 milliards de roubles par an, et la Russie dépense environ 1,5 milliard de roubles par an pour l'entretien des installations du cosmodrome), qui s'élevaient à 4,2 % du budget total de Roscosmos pour 2012. En outre, du budget fédéral de la Russie au budget de la ville de Baïkonour, un reçu gratuit d'un montant de 1, 16 milliard de roubles est effectué chaque année (à partir de 2012). Au total, le cosmodrome et la ville coûtent au budget russe 6, 16 milliards de roubles par an.
Actuellement "Baïkonour", après son transfert par l'armée en 2005, est sous la juridiction de Roscosmos. À la fin de 2007, la plupart des unités spatiales militaires ont quitté le cosmodrome et environ 500 militaires russes sont restés au cosmodrome.
Image satellite de Google Earth: pas de tir n°250
Le cosmodrome dispose d'infrastructures et d'installations de lancement qui permettent de lancer des fusées porteuses:
- porteurs de taille moyenne de la famille Soyouz, poids au lancement jusqu'à 313 000 kg (basé sur R-7) - site n°1 (lancement Gagarine), n°31.
- lanceurs légers "Kosmos", poids de lancement jusqu'à 109 000 kg - site numéro 41.
- porteurs de taille moyenne de la famille Zenit, poids de lancement jusqu'à 462200 kg - site numéro 45.
- porteurs lourds "Proton", poids de lancement jusqu'à 705 000 kg - plates-formes n° 81, n° 200.
- porteurs légers de la famille Cyclone, poids au lancement jusqu'à 193 000 kg (basé sur des ICBM R-36) - site numéro 90.
- lanceurs légers "Dnepr" ", poids de lancement jusqu'à 211000 kg (développement conjoint russo-ukrainien basé sur ICBM R-36M) - site n° 175
- lanceurs légers "Rokot" et "Strela", poids de lancement jusqu'à 107 500 kg (basé sur ICBM UR-100N) - numéro de site 175.
- porteurs lourds "Energia", poids de lancement jusqu'à 2 400 000 kg (actuellement non utilisés) - plates-formes n° 110, n° 250.
Image satellite de Google Earth: "Le début de Gagarine"
Malgré les paiements régulièrement reçus pour la location du cosmodrome et les accords interétatiques, le Kazakhstan interfère périodiquement avec le fonctionnement normal du cosmodrome. Ainsi, en 2012, les lancements de la sonde météorologique européenne MetOp-B ont été reportés (le lancement était prévu pour le 23 mai), des satellites russes Kanopus-V et MKA-PN1, de la sonde biélorusse, de l'ADS-1B canadien et de l'allemand TET-1 (le lancement groupé de ces cinq appareils était prévu le 7 juin), le dispositif russe « Resurs-P » (prévu pour août).
La raison en était l'accord à long terme de la partie kazakhe sur l'utilisation du champ de chute du premier étage des fusées porteuses dans les régions de Kustanai et d'Aktobe (utilisé pour le lancement de satellites sur l'orbite héliosynchrone par la fusée porteuse Soyouz).
En raison de la position de la partie kazakhe, le projet de création d'une fusée et d'un complexe spatial russo-kazakh « Baiterek » (basé sur la nouvelle fusée porteuse « Angara ») n'a pas été mis en œuvre. Il n'a pas été possible de parvenir à un compromis sur le financement du projet. La Russie construira probablement un complexe de lancement pour Angara dans le nouveau cosmodrome de Vostochny.
Proton-K lance le module Zvezda en orbite pour l'ISS
Le cosmodrome le plus septentrional du monde est Plesetsk, également connu sous le nom de 1er cosmodrome d'essai d'État. Il est situé à 180 kilomètres au sud d'Arkhangelsk, non loin de la gare de Plesetskaya du chemin de fer du Nord. Le cosmodrome couvre une superficie de 176 200 hectares. Le cosmodrome remonte au 11 janvier 1957, lorsque la résolution du Conseil des ministres de l'URSS sur la création d'une installation militaire portant le nom de code "Angara" a été adoptée. Le cosmodrome a été créé en tant que première formation de missiles militaires en URSS, armé de missiles balistiques intercontinentaux R-7 et R-7A.
Famille de transporteurs R-7
Des années 70 au début des années 90, le cosmodrome de Plesetsk détenait le leadership mondial en nombre de lancements de fusées dans l'espace (de 1957 à 1993, 1 372 lancements ont été effectués à partir d'ici, contre seulement 917 depuis Baïkonour, qui occupe la deuxième place).
Cependant, depuis les années 1990, le nombre annuel de lancements depuis Plesetsk est devenu inférieur à celui de Baïkonour. Le cosmodrome est géré par l'armée; en plus de lancer un satellite artificiel en orbite, il effectue périodiquement des lancements d'essais d'ICBM.
Le cosmodrome possède des complexes techniques et de lancement fixes pour les lanceurs domestiques légers et moyens: Rokot, Cyclone-3, Kosmos-3M et Soyouz.
Image satellite de Google Earth: rampe de lancement des porteurs Soyouz
Également au cosmodrome, il y a un complexe d'essai conçu pour tester des missiles balistiques intercontinentaux avec un lanceur de type silo.
La construction des complexes de lancement et techniques des fusées porteuses "Angara" sur la base du SC "Zenith" est en cours.
Lancement de la fusée Cyclone-3 depuis le cosmodrome de Plesetsk
Le cosmodrome fournit une partie importante des programmes spatiaux russes liés à la défense, ainsi que des lancements scientifiques et commerciaux d'engins spatiaux sans pilote.
En plus des cosmodromes principaux "Baïkonour" et "Plesetsk", des fusées de lanceurs et des engins spatiaux de lancement en orbite proche de la Terre sont périodiquement effectués à partir d'autres cosmodromes.
Le plus célèbre d'entre eux est le cosmodrome de Svobodny. La principale raison de la création de ce cosmodrome était le fait qu'à la suite de l'effondrement de l'URSS, le cosmodrome de Baïkonour se trouvait en dehors du territoire de la Russie et l'impossibilité de lancer des "Protons" lourds depuis le cosmodrome de Plesetsk. Il a été décidé de créer un nouveau cosmodrome sur la base de la 27e division d'Extrême-Orient de la bannière rouge des Forces de missiles stratégiques, qui était auparavant armée de l'UR-100 BR. En 1993, ses installations sont transférées aux forces spatiales militaires. Le 1er mars 1996, par décret présidentiel, le 2e cosmodrome d'essai d'État du ministère de la Défense de la Fédération de Russie a été créé ici. La superficie totale de cette installation est d'environ 700 km2.
Le premier lancement de la fusée porteuse Start 1.2 basée sur le missile balistique Topol avec le vaisseau spatial Zeya a eu lieu le 4 mars 1997. Pendant toute l'existence du cosmodrome, cinq fusées ont été lancées ici.
En 1999, il a été décidé de construire une fusée et un complexe de lancement pour le lanceur Strela au cosmodrome. Cependant, le complexe "Strela" n'a pas passé l'expertise écologique de l'État en raison de la forte toxicité du carburant de fusée utilisé - l'heptyl. En juin 2005, lors d'une réunion du Conseil de sécurité de la Fédération de Russie, il a été décidé, dans le cadre de la réduction des forces armées, de liquider le cosmodrome de Svobodny en raison de la faible intensité des lancements et de l'insuffisance des financements. Cependant, déjà en 2007, il a été décidé de créer ici une infrastructure pour le lancement de lanceurs de classe moyenne. Le futur cosmodrome s'appelait Vostochny. Il est supposé que les lancements commerciaux et scientifiques seront effectués ici, et tous les lancements militaires devraient être effectués à partir de Plesetsk.
Des fusées porteuses légères des séries Cosmos et Dnepr ont également été lancées depuis le site d'essai de Kapustin Yar et la rampe de lancement de Yasny.
Sur le terrain d'entraînement de Kapustin Yar dans la région d'Astrakhan, des systèmes de défense aérienne prometteurs sont actuellement testés. De plus, les lanceurs de la série Kosmos avec des satellites militaires sont périodiquement lancés.
Le complexe de Yasny est situé sur le territoire de la zone de position Dombarovsky des forces de missiles stratégiques dans le district de Yasnensky de la région d'Orenbourg en Russie. Il est utilisé pour lancer des engins spatiaux à l'aide de lanceurs Dniepr. De juillet 2006 à août 2013, il y a eu six lancements commerciaux réussis.
Toujours en Russie, des vaisseaux spatiaux ont été lancés à partir de porte-missiles sous-marins stratégiques.
Le 7 juillet 1998, deux micro-satellites commerciaux allemands Tubsat-N ont été lancés en orbite terrestre basse depuis le projet SNLE "Novomoskovsk" 667BDRM "Dolphin" de Novomoskovsk, immergé dans la zone d'eau de la mer de Barents. C'est le premier dans l'histoire de l'exploration spatiale à lancer des satellites en orbite proche de la Terre avec un lancement de fusée sous l'eau.
Le 26 mai 2006, depuis le SNLE d'Ekaterinbourg du projet 667BDRM Dolphin, le satellite Compass 2 a été lancé avec succès.
Etats-Unis
Le port spatial américain le plus célèbre est de loin le John Fitzgerald Kennedy Space Center. Situé sur Merritt Island en Floride, le centre du spatioport est situé près de Cap Canaveral, à mi-chemin entre Miami et Jacksonville. Le Kennedy Space Center est un complexe d'installations de lancement d'engins spatiaux et de contrôle de mission (cosmodrome) appartenant à la NASA. Les dimensions du cosmodrome sont de 55 km de long et d'environ 10 km de large, avec une superficie de 567 km².
Le cosmodrome a été fondé à l'origine en 1950 en tant que site d'essai pour les missiles. L'emplacement du site d'essai était l'un des plus pratiques des États-Unis, car les étages de fusée épuisés tombent dans l'océan Atlantique. Cependant, la localisation du cosmodrome est associée à des risques naturels et météorologiques importants. Les bâtiments et les structures du centre spatial ont été à plusieurs reprises gravement endommagés par les ouragans et les lancements prévus ont dû être reportés. Ainsi, en septembre 2004, une partie des installations du Kennedy Space Center a été endommagée par l'ouragan Francis. Le bâtiment monté verticalement a perdu un millier de panneaux extérieurs de dimensions approximatives de 1,2 × 3,0 m chacun. Le bardage extérieur de 3 700 m² a été détruit. Le toit a été partiellement arraché et l'intérieur a été largement endommagé par l'eau.
Vue de dessus de la zone du complexe de lancement numéro 39
Tous les lancements de navettes spatiales ont été effectués par le Centre spatial Kennedy à partir du complexe de lancement 39. Le centre est desservi par environ 15 000 fonctionnaires et spécialistes.
L'histoire de ce cosmodrome est inextricablement liée au programme américain d'exploration spatiale habitée. Jusqu'en juillet 2011, le Kennedy Space Center était le site de lancement des véhicules de la navette spatiale utilisant le complexe 39 avec l'infrastructure Apollo. Le premier lancement a été le vaisseau spatial Columbia le 12 avril 1981. Le centre est également un site d'atterrissage pour les navettes orbitales - il y a une piste d'atterrissage de 4,6 km de long.
Navette spatiale "Atlantis"
Le dernier lancement de la navette spatiale Atlantis a eu lieu le 16 mai 2011. Ensuite, le vaisseau spatial réutilisable américain a livré une cargaison de logistique, ainsi qu'un spectromètre alpha magnétique, à bord de la Station spatiale internationale.
Une partie du territoire du cosmodrome est ouverte au public, on y trouve plusieurs musées et cinémas et parcs d'exposition. Des circuits d'excursions en bus sont organisés sur le territoire fermé aux visites libres. Le tour en bus coûte 38 $. Il comprend: une visite des sites de lancement du complexe 39 et un déplacement au centre Apollo-Saturne V, un aperçu des stations de poursuite.
Le Centre Apollo-Saturn V est un immense musée construit autour de la pièce la plus précieuse de l'exposition, le lanceur Saturn V reconstruit et d'autres artefacts liés à l'espace tels que la capsule Apollo.
Les engins spatiaux sans pilote sont lancés à partir de sites de lancement le long de la côte, ils sont exploités par l'US Air Force et font partie de la United States Air Force Base à Cap Canaveral. Cette base fait partie du United States Air Force Space Command. Il y a 38 sites de lancement à Cap Canaveral, dont seulement 4 sont opérationnels aujourd'hui. Actuellement, les fusées Delta II et IV, Falcon 9 et Atlas V sont lancées depuis le cosmodrome.
Image satellite de Google Earth: rampe de lancement à Cap Canaveral
De là, le 22 avril 2010, le premier lancement réussi du vaisseau spatial réutilisable sans pilote Boeing X-37 a eu lieu. Il a été lancé en orbite terrestre basse à l'aide d'un lanceur Atlas V.
Le 5 mars 2011, l'appareil a été mis en orbite par un lanceur Atlas V, lancé depuis Cap Canaveral. Selon l'US Air Force, le deuxième X-37B testera des capteurs et des systèmes satellitaires. Le 16 juin 2012, l'avion a atterri à la base aérienne de Vandenberg en Californie, passant 468 jours et 13 heures en orbite, après avoir fait plus de sept mille tours autour de la Terre.
Le 11 décembre 2012, un appareil de ce type a été lancé dans l'espace pour la troisième fois, où il se trouve encore à ce jour.
Le X-37 est conçu pour fonctionner à des altitudes de 200 à 750 km, est capable de changer rapidement d'orbite, de manœuvrer, d'effectuer des missions de reconnaissance, de livrer et de renvoyer de petites charges.
La deuxième plus grande et la plus importante installation d'infrastructure spatiale des États-Unis est la base aérienne de Vandenberg. Le centre de commandement spatial interarmées est situé ici. C'est la résidence du 14e Régiment d'aviation, de la 30e Escadre spatiale, du 381e Groupe d'entraînement et du Western Launch and Test Range, où sont effectués les lancements de satellites pour les organisations militaires et commerciales, ainsi que les tests de missiles balistiques intercontinentaux, y compris le Minuteman - 3.
Le contrôle et le tir d'entraînement des missiles de combat s'effectuent principalement dans la direction sud-ouest vers les atolls de Kwajalein et Canton. La longueur totale de l'itinéraire équipé atteint 10 000 km. Les missiles sont lancés en direction du sud. En raison de la situation géographique de la base, tout l'itinéraire de leur vol passe au-dessus des régions inhabitées de l'océan Pacifique.
Le 16 décembre 1958, le premier missile balistique Thor a été lancé depuis la base de Vandenberg. Le 28 février 1959, le premier satellite au monde en orbite polaire Discoverer-1 a été lancé depuis Vandenberg sur la fusée Tor-Agena. Vandenberg a été choisi comme site de lancement et d'atterrissage de la navette spatiale sur la côte ouest des États-Unis.
Pour lancer les navettes, des structures techniques, un bâtiment de montage ont été construits et le complexe de lancement n°6 a été reconstruit. De plus, la piste existante de 2 590 mètres de la base a été allongée à 4 580 mètres pour faciliter l'atterrissage de la navette. L'entretien et la restauration complets de l'orbiteur ont été effectués à l'aide de l'équipement situé ici. Cependant, l'explosion du Challenger a provoqué l'annulation de tous les vols de navette en provenance de la côte ouest.
Après le gel du programme de navette à Vandenberg, le complexe de lancement 6 a de nouveau été repensé pour lancer des lanceurs Delta IV. Le premier vaisseau spatial de la série Delta IV, lancé depuis le pad 6, était une fusée lancée le 27 juin 2006, il a lancé le satellite de reconnaissance NROL-22 en orbite.
Lancement de la fusée porteuse Delta IV depuis le cosmodrome de Vandenberg
Actuellement, les installations de la base de Vandenberg sont utilisées pour lancer des satellites militaires, certains d'entre eux, par exemple l'appareil NROL-28, sont utilisés pour "combattre le terrorisme". NROL-28 lancé en orbite haute elliptique pour collecter des informations sur les groupes terroristes au Moyen-Orient; par exemple, des capteurs embarqués sur de tels satellites peuvent suivre le mouvement de véhicules militaires à la surface de la Terre. Le lancement de ce satellite dans l'espace a été effectué par le lanceur Atlas V, qui utilisait des moteurs russes RD-180.
Pour les tests dans le cadre du programme de défense antimissile, les Reagan Proving Grounds sont utilisés. Les sites de lancement sont situés dans l'atoll de Kwajelin et l'île de Wake. Il existe depuis 1959. En 1999, la décharge a été nommée en l'honneur de l'ancien président américain Ronald Reagan.
Depuis 2004, l'île d'Omelek, qui fait partie du site de test, héberge la rampe de lancement du lanceur Falcon 1 de SpaceX. Au total, 4 tentatives de lancement orbital ont été effectuées depuis l'île d'Omelek.
Les trois premières se sont terminées sans succès, la quatrième fusée a lancé en orbite une maquette de satellite à dimensions massives. Le premier lancement commercial a eu lieu le 13 juillet 2009. Le retard a été causé par des problèmes de compatibilité entre la fusée et le satellite malaisien RazakSat.
Le lanceur de classe légère Falcon 1 est partiellement réutilisable, le premier étage après la séparation est éclaboussé et peut être réutilisé.
Le cosmodrome de Wallops est situé sur un territoire appartenant à la NASA et se compose de trois sites distincts d'une superficie totale de 25 km²: la base principale, le centre sur le continent et l'île de Wallops, où se trouve le site de lancement. La base principale est située sur la côte est de la Virginie. Il a été fondé en 1945, le premier lancement réussi a eu lieu le 16 février 1961, lorsque le satellite de recherche Explorer-9 a été lancé en orbite terrestre basse à l'aide du lanceur Scout X-1. Possède plusieurs sites de lancement.
En 1986, la NASA a déployé un complexe de contrôle et de mesure sur le territoire du site d'essai pour suivre et contrôler le vol de l'engin spatial. Plusieurs radars avec des diamètres d'antenne de 2,4 à 26 m assurent la réception et la transmission à grande vitesse des informations provenant des objets directement à leurs propriétaires. Les capacités techniques du complexe permettent d'effectuer des mesures de trajectoire d'objets situés à une distance de 60 000 km, avec une précision de 3 m en portée et jusqu'à 9 cm/s en vitesse.
Au cours des années de son existence, plus de 15 000 lancements de divers types de fusées ont été effectués à partir du territoire de la station; récemment, environ 30 lancements ont été effectués par an.
Depuis 2006, une partie du site d'essai est louée par une société aérospatiale privée et utilisée pour des lancements commerciaux sous le nom de Mid-Atlantic Regional Spaceport. En 2013, la sonde Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer a été lancée vers la Lune depuis le cosmodrome de Wallops par un lanceur Minotaur-V.
L'Antares LV est également lancé ici, dans leur première étape, deux moteurs de fusée oxygène-kérosène AJ-26 sont installés - une modification du moteur NK-33 développé par Aerojet et autorisé aux États-Unis pour une utilisation sur des lanceurs américains.
Lanceur "Antares"
Au 31 mars 2010, Aerodget Rocketdine a acheté à SNTK im. Kuznetsov, environ 40 moteurs NK-33 au prix de 1 million de dollars américains.
Un autre port spatial commercial est le complexe de lancement de Kodiak, situé sur l'île du même nom au large des côtes de l'Alaska. Il est conçu pour lancer des fusées légères le long d'une trajectoire suborbitale et lancer de petits engins spatiaux en orbite polaire.
Le premier lancement de fusée expérimentale depuis le cosmodrome a eu lieu le 5 novembre 1998. Le premier lancement orbital a eu lieu le 29 septembre 2001, lorsque le lanceur Athena-1 a lancé 4 petits satellites en orbite.
Lancement de l'Athena-1 LV depuis la rampe de lancement sur l'île de Kadyak. 30 septembre 2001
Malgré la vocation « commerciale » du cosmodrome, les lanceurs Minotaure y sont régulièrement lancés. La famille Minotaur de lanceurs américains à propergol solide a été développée par Orbital Science Corporation, commandée par l'US Air Force, sur la base des étapes de marche Minuteman et Piskiper ICBM.
Lanceur "Minotaure"
En raison des lois américaines interdisant la vente d'équipements gouvernementaux, le lanceur Minotaur ne peut être utilisé que pour lancer des satellites gouvernementaux et n'est pas disponible pour les commandes commerciales. Le dernier lancement réussi de Minotaur V a eu lieu le 6 septembre 2013.
Outre le lancement de cargaisons dans l'espace à l'aide de fusées porteuses, d'autres programmes sont mis en œuvre aux États-Unis. En particulier, des objets ont été lancés en orbite à l'aide de fusées de la série Pegasus lancées depuis l'avion Stargazer, un Lockheed L-1011 modifié.
Le système a été développé par Orbital Sciences Corporation, spécialisée dans la fourniture de services commerciaux pour la livraison d'objets dans l'espace.
Un autre exemple d'initiative privée est le Space Ship One réutilisable développé par Scaled Composites LLC.
Le décollage est effectué à l'aide d'un avion spécial White Knight (White Knight). Puis le désamarrage a lieu et Space Ship One s'élève à une altitude d'environ 50 km. Space Ship One est dans l'espace pendant environ trois minutes. Les vols sont effectués depuis le centre aérospatial privé "Mojave" dans l'intérêt du "tourisme spatial".
En 2012, les États-Unis ont effectué 13 lancements de fusées porteuses. Cédant cet indicateur à la Russie, les États-Unis travaillent activement à la création de lanceurs prometteurs et d'engins spatiaux réutilisables.
