Longue Marche 5 (du ; d'où les abréviations LM-5 et CZ-5) est un lanceur spatial lourd chinois capable de placer une charge utile de en orbite basse et de en orbite de transfert géostationnaire. Avec la fusée légère et les fusées de moyenne puissance et 8, la Longue Marche 5 fait partie de la nouvelle génération de fusées chinoises développées dans le but de compléter et à terme remplacer la famille des lanceurs , 3 et 4 héritée des débuts du programme spatial chinois. Elle est construite par la Société de sciences et technologies aérospatiales de Chine (CASC), en particulier par sa filiale l'Académie chinoise de technologie des lanceurs (CALT), et lancée exclusivement depuis le pas de tir LC-201 de la base de lancement de Wenchang sur l'île d'Hainan, au sud de la Chine.
Les lanceurs chinois de la génération précédente utilisent des ergols hypergoliques stockables mais toxiques et peu performants. En 2001 il est décidé de débuter le développement de nouveaux moteurs utilisant le couple semi-cryogénique kérosène/oxygène (YF-100) et le couple cryogénique hydrogène/oxygène (YF-77). Le transport des éléments par la mer permet aussi la construction d'étage de fusée de plus grand diamètre que ses prédécesseurs. En 2007 l'architecture de la fusée est fixée et le développement est approuvé afin de doter le pays d'un lanceur lourd comparable à ceux des autres grandes puissances spatiales. Le premier vol en 2016 est un succès, mais l'échec du second en 2017 retarde sa mise en service de deux ans, elle a depuis volé une quinzaine de fois avec succès.
Disponible en plusieurs versions selon la taille, la masse de la charge utile et l'orbite visée, la Longue Marche 5 joue un rôle structurant pour le programme spatial chinois dans les années 2020. Elle lance les modules de la station spatiale chinoise Tiangong, les missions des phases 3 et 4 du programme d'exploration lunaire Chang'e, ainsi que les missions les plus ambitieuses du . Elle lance également les satellites les plus lourds des séries d'observation de la Terre Yaogan et de télécommunication TJSW, ainsi que des grappes de satellites internet pour la constellation Guowang.
Historique
Remplacement de lanceurs obsolètes et d'une capacité limitée
Au début des années 2000, la Chine utilise toujours sa première génération des lanceurs (, 3 et 4) dérivés du missile balistique intercontinental DF-5. Peu performants par rapport aux lanceurs des autres nations spatiales, ceux-ci utilisent des ergols UDMH/NO toxiques et coûteux qui sont en voie de bannissement partout dans le mondeSite Bernd-leitenberger Langer Marsch 5 (ChangZheng 5). Avec ses lanceurs, la Chine peut placer en orbite basse des engins spatiaux d'une masse maximale de environ : il manque un lanceur lourd capable de répondre aux besoins de son programme spatial en pleine expansion. Celui-ci nécessite désormais de placer en orbite géostationnaire des satellites de télécommunications lourds, de lancer des missions d'exploration du système solaire ambitieuses (mission de retour d'échantillon lunaire, rover martien) et d'assembler des composants de la station spatiale chinoise dont la masse unitaire approche les . Pour répondre à ces besoins, le développement d'une nouvelle famille de lanceurs baptisée et comprenant notamment un lanceur lourd est annoncé par le gouvernement chinois en avec comme objectif un premier lancement en 2008. Mais les moyens financiers correspondant ne sont débloqués qu'en 2007.
Construction de l'usine de Tianjin
La construction d'une usine destinée à la fabrication de cette nouvelle famille de lanceurs démarre en . Le site retenu est situé non loin des installations portuaires de la ville côtière de Tianjin pour faciliter le transport des composants des lanceurs jusqu'à la base de lancement de Wenchang dans l'île de Hainan dont la construction est lancée en parallèle. Cette implantation permet d'utiliser la voie maritime pour le transport des étages de de diamètre dont l'encombrement est incompatible avec le gabarit autorisé par la voie ferrée. Deux navires de transport d’un déplacement pleine charge de chacun, Yuan Wang-22 et Yuan Wang-23, ont été construits à cet effet. La nouvelle usine, dont le coût est estimé à de dollars américains, a une superficie totale de . La première tranche est achevée en 2009 ..
Construction de la base de lancement de Wenchang
La construction de la base de lancement de Wenchang qui a débuté en 2009 s'achève en 2014. La base comprend deux pas de tir : l'un est destiné à la et l'autre au lanceur moyen . Ce dernier inaugure les installations avec un premier vol réussi qui intervient le ..
Développement du lanceur et vol inaugural
Le développement des moteurs du nouveau lanceur débute en 2001 et les tests au banc d'essais lancés en 2005 s'achèvent mi-2007. Le premier lancement de la CZ-5 reporté à plusieurs reprises est finalement fixé à début . Une maquette du lanceur arrive sur la base en pour mettre au point les installations de lancement. À la fin , le premier lanceur prêt pour le vol est acheminé par voie maritime depuis l'usine de Tanjin. Le vol inaugural a lieu le .
La deuxième génération des lanceurs Longue Marche
Lors du lancement du projet de lanceur , celui-ci doit être développé dans plusieurs versions dont la capacité d'emport s'échelonne entre et en orbite basse et entre à en orbite de transfert géostationnaire. Toutes les versions partagent de nombreux composants communs comme les moteurs ou les étages. Tout en conservant le principe des composants communs, les différentes versions de lanceurs de cette famille ont reçu par la suite des désignations différentes et la ne désigne plus désormais que la version lourde de cette deuxième génération de lanceurs . Les autres membres de cette famille sont les lanceurs (lanceur léger) et (lanceur moyen).
+Composants communs aux lanceurs de la génération Longue Marche 5.. Composant Origine Longue Marche 5 Longue Marche 6 Longue Marche 7 Charge utile orbite basse : 25 tonnes (CZ-5B) 1,5 tonne 13,5 tonnesMoteur YF-100 Nouveau Propulseurs d'appoint - Propulseurs d'appoint - Moteur YF-115 Nouveau - étage supérieur Moteur YF-75 Longue Marche 3 - -
Versions
Le lanceur lourd est décliné en deux versions. La version de base (CZ-5) comporte deux étages centraux et quatre propulseurs d'appoint ; elle sera utilisée pour desservir l'orbite héliosynchrone et les orbites hautes. La version CZ-5B se différencie par l'absence de second étage : elle est utilisée pour placer en orbite basse des charges utiles lourdes pouvant aller jusqu'à . La fusée est conçue pour un taux de fiabilité de 98 % (les fusées chinoises actuelles ont un taux de 91 %)Site Astronautix : la famille de lanceurs Longue Marche 5.
Caractéristiques techniques +Longue Marche 5 comparé à.......... Charge utile Lanceur Masse Hauteur Orbite basse OrbiteGTO Longue Marche 5 (CZ-5B) Ariane 5 ECA Atlas V 551 Delta IV Heavy Falcon 9 FT Proton-M/Briz-M Angara A-5/Briz-M H-IIB
La version de base CZ-5 comprend deux étages centraux d'un diamètre de 5,2 mètres et quatre propulseurs d'appoint tandis que la version CZ-5B s'en distingue par l'absence de deuxième étage. Enfin la version de base peut recevoir un troisième étage. La version de base a une hauteur de pour une masse de . La CZ-5B est haute de pour une masse de .
Premier étage
Le premier étage CZ-5-500 est haut de et a un diamètre de pour une masse à vide de . La structure est en alliage d'aluminium. L'étage emporte d'ergols et est propulsé par deux moteurs YF-77 développés pour cette génération de lanceurs qui fournissant une poussée unitaire de au sol ( dans le vide) en brûlant un mélange hydrogène liquide/oxygène liquide. Ces moteurs alimentés par turbopompe sont à combustion étagée et cycle ouvert. La pression dans la chambre de combustion est de . Les moteurs ont une impulsion spécifique de au sol et de dans le vide. Les réservoirs qui ont des fonds séparés sont pressurisés par les gaz produits par les moteurs. La durée de la combustion de l'étage est d'environ .
Propulseurs d'appoint
Le premier étage est assisté au décollage par quatre propulseurs d'appoint CZ-5-300 qui fournissent l'essentiel de la poussée. Les quatre propulseurs d'appoint ont un diamètre de et sont longs de . Leur masse à vide est de et la structure est réalisée en alliage d'aluminium. Les réservoirs ont des fonds séparés. Ils sont propulsés par deux moteurs-fusées YF-100 orientables d'une poussée unitaire de (environ ) au sol ( dans le vide) brûlant un mélange de kérosène et d'oxygène liquide. Ce moteur dont le développement a démarré en 2010 est basé sur le moteur russe de conception très avancée (combustion étagée) RD-120 dont la Chine a acquis des exemplaires dans les années 1990. La pression dans la chambre de combustion est de . Le moteur a une impulsion spécifique au sol de et dans le vide de . La poussée peut être modulée de 65 à 100 %. La durée de la combustion est d'environ . Les moteurs peuvent être orientés selon deux axes pour modifier l'axe de la poussée. Les ergols sont mis sous pression par de l'hélium.
Deuxième étage
Le deuxième étage CZ-5-HO est haut de pour un diamètre de . Réalisée en alliage d'aluminium, sa structure avec les moteurs a une masse à vide est de 3,6 tonnes et l'étage emporte 26,5 tonnes d'ergols. Il utilise une version améliorée du moteur YF-75 (YF-75D) utilisé sur les lanceurs existants dont la poussée totale est de . L'impulsion spécifique est de . Les moteurs peuvent être redémarrés plusieurs fois. Le rapport de section des tuyères est de 80. La durée de combustion totale est de . Les moteurs sont montés sur vérin pour l'orientation de l'étage. Durant les phases non propulsées, l'étage utilise des petits moteurs auxiliaires pour maintenir son orientation. Les réservoirs sont pressurisés par de l'hélium.
Troisième étage YZ-2 (optionnel)
Pour placer des engins spatiaux sur une orbite haute, le modèle de base pourra utiliser un troisième étage, pouvant être rallumé au moins une fois, dérivé de l'étage (YZ-1) utilisé par la fusée depuis 2015. L'étage Yuanzheng-2 (YZ-2) utilise une paire de moteurs-fusées YF-50D brûlant un mélange hypergolique de UDMH et de peroxyde d'azote. Chaque moteur a une poussée de et une impulsion spécifique dans le vide de .
Coiffe vignette|Le module Tianhe de la station spatiale chinoise dans la coiffe du lanceur avant son lancement. Deux coiffes peuvent être utilisées. La version courte du lanceur CZ-5B utilise une version allongée de et d'un diamètre interne de (diamètre externe ) qui peut être utilisée par exemple pour le lancement des modules de la station spatiale chinoise. La version de la coiffe utilisée par le modèle de base a une longueur de .
+ Caractéristiques techniques du lanceur. Version CZ-5 CZ-5B Caractéristiques générales Etages 2,5 1,5 Hauteur Diamètre Masse au lancement Poussée Charge utile orbite héliosynchrone : orbite de transfert géostationnaire : orbite basse : Coiffe Hauteur / Diamètre Masse ? Propulseurs d'appoint Désignation CZ-5-300 Nombre 4 Hauteur Diamètre Masse totale (dont ergols) K-3-1 : ( ergols) Propulsion 2 x YF-100 par propulseur (poussée totale ) Ergols Kérosène et oxygène liquide Durée de combustion Désignation H-5-1 Hauteur Diamètre Masse au lancement (dont ergols) ( ergols) Propulsion YF-77 x 2 (poussée totale : ) Ergols Hydrogène et oxygène liquide Durée de combustion Désignation H-5-2 - Hauteur - Diamètre - Masse au lancement (dont ergols) ( ergols) - Propulsion YF-75D (poussée ) - Ergols Hydrogène et oxygène liquide - Durée de la combustion -
Installations de lancement