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La défense antimissile balistique : bouclier militaire ou défi stratégique ?

6 juillet 2011 : La défense antimissile balistique : bouclier militaire ou défi stratégique ? ( rapport d'information )
L'Exoguard - la solution exo-atmosphérique

La solution exo-atmosphérique est, en théorie, l'interception la plus facile à réaliser. C'est dans sa phase exo-atmosphérique et en particulier à son apogée que le missile assaillant a la vitesse la plus faible. Surtout, hors de l'atmosphère, les trajectoires ne sont pas perturbées par des phénomènes aérodynamiques et la diffraction des couleurs moins perturbée par les écoulements de flux d'air.

C'est sans doute la raison pour laquelle les Américains ont commencé par l'interception des missiles exoatmosphériques et que les principales puissances mondiales - la Russie, la Chine, mais aussi l'Inde, marquent leur intérêt pour ce type d'interception.

En outre, les technologies de ce type de missiles nous sont connues du fait que nous sommes complètement autonomes sur les missiles de notre force de dissuasion.

Enfin, une contribution sous forme de briques serait envisageable, du plus important au moins important : autodirecteur/ Kill Véhicle / Missile.

Pour des raisons de souveraineté, il semble difficile d'envisager des coopérations sur ce type d'intercepteurs. Toutefois, cela n'est peut être pas impossible comme en atteste la coopération qu'ont les Américains avec les Japonais dans sur le SM3 Block IIA.

L'Exoguard est un projet de la société EADS Astrium.

Les technologies qu'il mobilise sont modélisées et maitrisées par Astrium et ses partenaires industriels sur les étages supérieurs d'Ariane, du M45 et du M5142(*), de l'ATV43(*) et de tous les satellites, à base de propulsion solide ou liquide. Le domaine de vol de l'intercepteur (au moins jusqu'à une altitude de 1 000 km et vitesse de 5 km/s) est totalement couvert par le domaine d'utilisation des systèmes balistiques et spatiaux.

L'interception ayant lieu à une altitude élevée, la conception des systèmes électriques relève de celle des équipements spatiaux (tenue au vide et aux rayonnements). Ceci concerne principalement le calculateur et l'électronique du senseur infrarouge. Les compétences d'Astrium, Sodern, Sagem ou Thales en matière de conception d'équipements électroniques sont essentielles.

Un point important reste à expérimenter : c'est l'observation de cibles par le senseur infrarouge dans un environnement réel : vitesse, fond d'image... de façon à déterminer les spécifications d'un futur système opérationnel. Comme pour Spirale, seule l'expérimentation en vol permettra d'obtenir des données crédibles et d'enrichir les connaissances actuelles obtenues par les vols d'ATV, et par les viseurs d'étoiles des satellites.

Pour réaliser une interception par impact direct, une grande précision de trajectoire initiale du Kill Vehicle est nécessaire juste après sa mise à poste, de façon à minimiser les corrections ultérieures. Ces technologies de navigation-pilotage, et de précision de mise à poste des objets sont totalement maîtrisées pour les armes des missiles balistiques et pour les satellites d'Ariane.

Astrium France est le seul industriel possédant ces compétences en Europe. La réputation, justifiée, de très grande précision d'Ariane résulte directement de cette technologie.

Astrium a également réalisé, avec le véhicule ATV de ravitaillement de la Station Spatiale Internationale, un pilotage très précis (au cm près) et à très haute vitesse: 8 km/s.

Rassembler les technologies existantes et valider leur cohérence dans un Kill Vehicle est le point majeur qu'il convient d'expérimenter par un ou des tirs en vol, au plus tôt dans le processus d'acquisition de maturité.

Cette technologie pourrait être directement utilisable pour des applications anti-satellites.

Selon l'industrie, le coût d'un PEA susceptible de déboucher sur un démonstrateur, lui-même nécessaire à la spécification du programme et donc à son lancement (étude puis développement) devrait pouvoir être contenu dans une enveloppe inférieure à cinquante millions d'euros par an sur cinq ans.

A l'issue de ce programme de démonstration technologique, Astrium estime à un milliard d'euros le développement d'un intercepteur. Le coût de la fabrication serait de l'ordre de dix millions l'unité (ordre de grandeur proche de celui du SM3), une batterie dotée de trente deux intercepteurs Exoguard revenant à moins de cinq cent millions d'euros. Le développement d'une capacité couvrant 80 à 90 % du territoire « otanien » coûterait ainsi moins de trois milliards d'euros (développement + production).


L'EXOGUARD

La proposition industrielle d'Astrium

(source Astrium)

Notre compréhension du calendrier OTAN conduit à penser qu'à l'horizon 2015/16 (date où les premiers systèmes Américains de couche haute seront prêts à être déployés au sol), les nations européennes auront à se décider et à matérialiser leur participation aux systèmes OTAN, sous domination américaine.

Nous avons construit sur cette base calendaire une approche incrémentale. Elle ne consiste pas à développer un système opérationnel mais bien d'acquérir les connaissances et de se doter des capacités techniques et industrielles qui permettront aux décideurs politiques et militaires de prendre les bonnes décisions, dans un calendrier compatible des contraintes des LPM, pour échanger notamment avec les Américains avec un niveau de crédibilité que seule la France peut apporter, en ligne avec ses compétences reconnues en matière de dissuasion

La proposition consiste à réaliser un PEA allant jusqu'à l'expérimentation en vol d'un intercepteur exo-atmosphérique, qui permettrait, dans l'enveloppe proposée (50 M€ par an sur 5 à 6 ans), de :

§ construire une équipe industrielle pour avancer sur les performances atteignables dans des domaines clés : conception, codes de calcul numérique, discrimination, navigation-guidage-pilotage, senseur infrarouge, propulsion, électronique embarquée, matériaux de structure ;

§ acquérir la capacité d'intégration des technologies requises, l'atteinte de cette capacité étant validée par un essai d'interception dans des conditions simplifiées mais représentatives ;

§ identifier les éléments clés de la performance du système et donc pouvoir acquérir la crédibilité nécessaire pour contribuer avec les US aux décisions pour un programme OTAN. Cela permet aussi une contribution marquée à la dissuasion ;

§ placer la France en position favorable dans la recherche d'une éventuelle coopération européenne et/ou transatlantique, contribuer au maintien et au développement de sa compétitivité pour les marchés futurs, au sein de l'OTAN et à l'export ;

§ assurer le maintien au premier rang mondial de compétences industrielles essentielles pour la dissuasion et l'espace (lanceurs et satellites) et valoriser ces technologies qui auront des retombées notables sur d'autres programmes militaires et stratégiques.

Cette proposition complète la caractérisation des technologies entreprise dans un PEA en cours, puis comporte les essais de faisabilité et de calibrage des performances. D'abord au sol (Hover Test) puis dans l'espace en utilisant un vecteur de circonstance.

Cette proposition s'appuie sur les compétences d'une équipe industrielle : ASTRIUM, mais aussi SAFRAN, THALES, SODERN, SOFRADIR, SNPE et des PME équipementiers.

Elle est en pleine compatibilité et continuité avec l'approche que les quatre industriels (EADS, MBDA, THALES et SAFRAN) ont présenté en 2010 au ministre de la défense puis à la DGA.

Les technologies clés et leur intégration

La proposition d'Astrium repose sur une approche en trois étapes

1. maturation et caractérisation des technologies clés

2. intégration et démonstration au sol

3. intégration et expérimentation en vol

La première étape porte sur la maturation des technologies et techniques qui ont été identifiées comme critiques dans la performance de la chaîne d'engagement et en particulier l'interception.

On retient :

§ Principes et moyens de discrimination

Ce sujet bénéficie de l'expertise développée au titre de la dissuasion. Il est traité dans une première approche par un PEA en cours. Sa maîtrise est absolument essentielle pour établir la faisabilité et l'efficacité de la DAMB

§ Guidage, navigation et pilotage pour obtenir une destruction par impact direct

Ce sujet bénéficie de l'expertise développé pour les engins spatiaux manoeuvrant. Une démonstration de la maitrise de l'impact final (derniers instants de guidage) est nécessaire pour s'assurer de l'efficacité de l'interception par impact direct

§ Instrument (télescope) de détection infrarouge, servant à la détection, discrimination et au guidage du véhicule d'interception

Le senseur infrarouge est la technologie clé du système d'interception. Il intervient dans tous les processus critiques (discrimination, guidage). Ce doit être la priorité des investissements

§ Propulsion pour le pilotage (alignement sur la cible) et le guidage (déviation de la trajectoire :

Des solutions en propulsion solide existent à partir d'une technologie dite "vannage gaz chaud" développée en partie par SAFRAN. Une alternative européenne existe avec une solution utilisant des ergols liquide, déjà prototypée par Astrium en Allemagne.

§ Architecture thermomécanique permettant l'intégration des composants majeurs

Le bon fonctionnement des systèmes de visée infrarouge refroidie à environ -200°C à proximité de la propulsion chauffant à plus de 100O°c est un défi technique qu'il faut savoir résoudre pour intégrer ces deux composants clés au sein d'un véhicule compact. Des solutions existent "sur le papier" qu'il faut démontrer en intégration

§ Electronique et gestion de puissance

Technologie moins critique que les précédentes mais qui imposent des contraintes fortes dans la conception. Ces technologies bénéficieront de retombées importantes pour d'autres programmes

La deuxième étape permet de tester au sol des prototypes des technologies critiques, en particulier le senseur infrarouge et la propulsion, ainsi que des techniques complexes comme la discrimination.

Une première phase d'intégration et de test des technologies est alors possible en réalisant un véhicule simplifié que l'on fait voler à quelques mètres du sol. C'est le principe du test de sustentation (ou hover test en anglais).

Avec ce test, on démontre une première capacité technique sur les points suivants :

§ Fonctionnement intégré de la propulsion et d'un senseur

§ Validation des principes de boucle "courte" de pilotage et de guidage intégrant une chaîne image en temps réel

§ Contrôle actif du centre de gravité avec la propulsion

§ Démonstration de la maitrise de la grande réactivité

La dernière étape consiste à réaliser dans l'espace une expérimentation d'interception face à une cible simple. En intégrant les composants majeurs (senseurs, propulsions et électronique de vol), en les faisant voler dans un environnement représentatif et en réalisant une mission suffisant proche de l'opérationnel, on atteint les objectifs majeurs que nous nous étions fixés :

§ Avancée technologique probante

§ Etape claire et visible d'une volonté de maitrise de haut niveau

§ Développement de briques technologies et de maitrise système pour répondre aux différents schémas de coopération (OTAN, Europe, transatlantique)

Cette démonstration, par la collecte de nombreuses données d'essai et la mise en place de modèles fins de performance, permettra d'accéder à des informations uniques et déterminantes pour l'évaluation de la performance du Kill Vehicle.

Grâce aux résultats du programme de démonstration, on disposera donc des outils et des connaissances permettant d'établir de manière fiable dans quelles conditions (type de menace, déploiement, règles d'engagement) et avec quel pré-requis technologique une efficacité d'architecture de défense est garantie.

Astrium mettra par ailleurs à disposition sa plateforme modulaire HOMER et ses moyens d'essai pour réaliser très tôt dans le programme un essai de sustentation ou Hover Test. Cet essai réduira les risques pour la suite des travaux en permettant de valider les méthodes de conception d'un véhicule compact et autonome comme le KV et de rôder les équipes, les procédures et les moyens d'essai pour le test du démonstrateur de vol.

Des plateformes de simulation numérique et de qualification seront développées pour évaluer les performances des fonctions critiques du KV, prédire les essais, valider le programme de vol et qualifier les chaines fonctionnelles.

L'équipe industrielle est formée des acteurs majeurs des domaines spatial et balistique, complétée par un tissu d'équipementiers possédant une connaissance fine des environnements et contraintes liées à ce type de programme.

Astrium, à travers son unité Space Transportation, fédère l'ensemble des acteurs et assurera la maîtrise d'oeuvre du projet. Il réalisera les travaux d'ingénierie système, de conception d'ensemble et d'ingénierie du démonstrateur et des essais

Safran Snecma Propulsion Solide et Safran SME mettront à profit leur récente intégration pour développer les systèmes propulsifs Divert et ACS du démonstrateur KV

Sodern assurera la maîtrise d'oeuvre du senseur infrarouge avec le support très important de Sofradir, dont la technologie et l'expertise infrarouge sont mondialement reconnues.

Les chaînes avionique et de puissance du KV reposeront sur les contributions de spécialistes du secteur spatial et balistique, Thales et Safran Sagem pour les équipements inertiels et de communication, Saft et ASB pour les batteries et piles thermiques, Astrium Satellites pour les calculateurs, Zodiac Aerospace pour la télémesure et Souriau pour la connectique

Onera apportera son savoir-faire des expérimentations aéronautiques et spatiales pour la sécurisation du développement du senseur IR et de la démonstration en vol.

La contribution de l'Etat, au travers de ses établissements DGA Essais de Missiles et DGA Maîtrise de l'Information, sera incontournable. Ils disposent du personnel, des compétences et des moyens d'essai pour la réalisation des essais au sol et en vol.

Le coût de ce programme a été évalué à 225 millions d'euros HT sur 5.5 ans. 75 % sont consacrés au développement de la démonstration kill vehicle, le quart restant étant consacré à la mise dans l'espace de l'engin et de sa cible. Plus de 50 % sont sous-traités par Astrium à ses partenaires industriels.

Une offre formelle d'Astrium a été remise à DGA en juillet 2010 pour réaliser cette démonstration.


* 42 Les missiles M45 et M51 sont les missiles des Forces Océaniques Stratégiques françaises.

* 43 L'ATV - Automated Transfer Vehicule - est un vaisseau cargo entièrement automatisé et non-habité. Contribution majeure de l'Europe à la station spatiale internationale, l'ATV a pour mission essentielle de ravitailler l'ISS.