Pourquoi la fiabilité des lanceurs stagne-t-elle depuis 30 ans ?

Bonjour a tous,

En regardant les données des échecs de lanceurs au travers des années( http://www.spacelaunchreport.com/logyear.html ), je me suis rendu compte que depuis 30 ans, le taux d’échec reste relativement stable (entre 5 et 6%).

Pourtant, on pourrais imaginer que cette statistique serais en amélioration au fils des années.

Quels sont les facteurs qui limitent la fiabilité des lanceurs ?

gornnova a écrit:Bonjour a tous,

En regardant les données des échecs de lanceurs au travers des années(http://www.spacelaunchreport.com/logyear.html), je me suis rendu compte que depuis 30 ans, le taux d’échec reste relativement stable (entre 5 et 6%).

Pourtant, on pourrait imaginer que cette statistique serait en amélioration au fil des années.

Quels sont les facteurs qui limitent la fiabilité des lanceurs ?

Il y a une partie, faible, des échecs qui sont dus à une erreur humaine, comme l'unique échec de cette année (CZ-2D). Cette part n'a pas de raison de diminuer.

Mais surtout, même si les principes fondamentaux des lanceurs utilisés ne changent pas (lanceurs jetables, carburants utilisés, etc), de nouveaux lanceurs remplacent des anciens, des lanceurs éprouvés évoluent (cf Soyouz), de nouvelles combinaisons d'éléments éprouvés sont essayées, les moteurs évoluent, les limites d'utilisation peuvent être repoussées petit à petit, etc...

Comme ce sont des systèmes complexes, des évolutions qui paraissent bénignes peuvent être fatales. Et des systèmes n'ayant jamais posé problème sur un lanceur peuvent être le talon d'achille de son remplaçant (cf AR-501).

Il y a aussi des pannes à faible probabilité qui n'ont pas de raison de se produire forcément à l'occasion des premiers vols. Les deux accidents de la navette spatiale en sont l'exemple.

Enfin il y a aussi des lanceurs technologiquement classiques comme Falcon-9, mais avec des éléments inédits comme l'oxygène liquide sur-réfrigéré qui a montré ne pas bien s'entendre avec les COPV en composites...

Il y a aussi de nouveaux entrants dans la branche qui doivent eux aussi gratter les plâtres... Il y a 30 ans les Chinois, et les Indiens ne lançaient pas grand-chose en orbite... SpaceX et Orbital ATK n'existaient pas.
Une fois qu'un lanceur est stabilisé (qu'il soit réutilisable ou pas) il devrait voir sa fiabilité se stabiliser à un plafond assez élevé. Ce serait intéressant de comparer la fiabilité globale des "nouveau entrants" à celle des "opérateurs historiques".
Enfin pour les pannes rares il faut un énorme trafic pour les caractériser et y remédier. Ça a été le cas de l'aviation, mais ça n'est pas encore le cas de la fuséaunautique dont les moins de 80 tirs orbitaux par an font pale figure face à l'aviation...
On peut penser que l'utilisation massive d'un lanceur pour une tache répétitive, par exemple la mise en orbite d'une grosse constellation de satellites de liaisons Internet serait un bon révélateur de tous les vices cachés de l'architecture d'un lanceur.

Henri a écrit:
SpaceX et Orbital ATK n'existaient pas.

SpaceX n'a été créé qu'en 2002, mais Orbital Science Corp. date de 1982 (ATK de 1990) et lance des satellites depuis 1989. Orbital-ATK n'est pas un nouvel acteur dans le domaine des opérateurs de lancement.

David L. a écrit:
Henri a écrit:
SpaceX et Orbital ATK n'existaient pas.

SpaceX n'a été créé qu'en 2002, mais Orbital Science Corp. date de 1982 (ATK de 1990) et lance des satellites depuis 1989. Orbital-ATK n'est pas un nouvel acteur dans le domaine des opérateurs de lancement.

Il y a 30 ans on était en 1986, j'avais raison de 3 ans... Admirez la mauvaise foi... Plus sérieusement, le premier vol de l'Antares date de 2013 et j’avais bien cité Orbital-ATK : "Orbital ATK est une société américaine née de la fusion en février 2015 de Orbital Sciences Corporation et Alliant Techsystems." dixit Wikipedia, maintenant il est vrai Pegasus n'a pas eu une carrière glorieuse (sauf sur la fin) contrairement à Minotaur qui n'a connu aucun échec.

**Pline** Messages : 1140 Inscrit le : 06/05/2009 Age : 69 Localisation : Gap

Les lanceurs dit privés n'ont vraiment pas un bon score et ce depuis deux décennies. Les russes ont subi le contre coup de la dissolution de l'Union soviétique. Si on écarte ces deux sous ensembles, à mon avis on devrait constater une hausse qualitative sur la période.

J'avoue ne pas bien comprendre la problématique de ce fil de discussion qui me semble "simpliste" et trop général. :scratch: La fiabilité des lanceurs au sens large ne veut pas dire grand chose. Par contre on voit bien que lanceur par lanceur (voire lorsque cela est judicieux famille de lanceurs par famille de lanceurs), la fiabilité augmente au fur et à mesure de l'exploitation. A cet égard la discrimination lanceurs par lanceurs et pas par famille du site SLR n'est pas nécessairement la plus judicieuse et ne permet pas de se faire une idée précise de la situation d'un lanceur issue d'une famille.

L'agence française de l'espace travaille et met à jour régulièrement une base de données sur la fiabilité comparée des lanceurs dans le monde sur la base de la méthode AMSAA. Les résultats diffèrent significativement de ceux évoqués et permettent de se faire une idée plus réaliste de la situation avec une gamme de fiabilité qui va de 0,978 pour les meilleurs à 0,920 pour les moins bons.

En général et sauf l'exception PROTON, les lanceurs les plus anciens et qui volent beaucoup sont ont les meilleurs scores de fiabilité. Ce qui finalement semble relativement intuitif !

Tout cela pour dire que la fiabilité ne stagne pas...

Hadéen a écrit:
J'avoue ne pas bien comprendre la problématique de ce fil de discussion qui me semble "simpliste" et trop général. :scratch:

Bien sur que ma question est concernant une vue générale de la fiabilité des lanceurs : sans examiner les chiffres, on serais tenter de dire que la fiabilité devrais augmenter car on améliore les procédures, on dispose de simulation numérique qui permettent de tester plus de concept, on apprend de nos échecs. un peu comme pour l'aviation commerciale.

Comme certains l'on remarqué, les taux de fiabilités des lanceurs sont très variables : http://www.spacelaunchreport.com/log2016.html#rate

Du coup, j'ai plutôt l'impression que ma stat initiale semble mélanger différents types de lanceurs (un peu comme on mélangerais des stats d'avions commerciaux avec des petits avions privés) : les meilleures performances d'acteur présent depuis longtemps serais "plombé" par des acteurs plus récents (corée, iran...)

Pour évaluer les performances en terme de fiabilité, quels critères peut-on prendre en compte ?

- le lanceur doit au moins avoir 1 ou 2 ou 3 lancement par an ?
- ne pas prendre en considération les premiers lancements ? ne pas les prendre en considération uniquement s'il y a échec ?

Concernant l’étude de l'agence française de l'espace, ou peut-on la trouver ?

**Jeep** Messages : 322 Inscrit le : 27/01/2008 Age : 36 Localisation : France

David L. a écrit:

Il y a une partie, faible, des échecs qui sont dus à une erreur humaine, comme l'unique échec de cette année (CZ-2D). Cette part n'a pas de raison de diminuer.

La part due aux erreurs humaines n'a pas de raison de diminuer si on travaille toujours de la même façon sans chercher à la diminuer.

Mais si on est engagé dans une démarche de gestion des risques, comme c'est normalement le cas dans le domaine aérospatiale, on met en places des moyens qui permettent de réduire l'impacte des erreurs humaines (formation du personnel, conception plus robuste, augmentation du taux de couverture des tests, mise en place de barrière de pour éviter ou réduire les risques et leurs conséquences, etc...).

gornnova a écrit:
Pour évaluer les performances en terme de fiabilité, quels critères peut-on prendre en compte ?

- le lanceur doit au moins avoir 1 ou 2 ou 3 lancement par an ?
- ne pas prendre en considération les premiers lancements ? ne pas les prendre en considération uniquement s'il y a échec ?

Concernant l’étude de l'agence française de l'espace, ou peut-on la trouver ?

Les critères à prendre en compte sont souvent simples comme le succès de la mission, c'est à dire la mise en orbite du S/C sur l'orbite visée et en ayant respecté les conditions d'environnement du user's manuel. Je ne crois pas que le nombre de lancement soit un critère pour entrer dans la statistique même si, en effet, un lanceur est généralement d'autant plus fiable qu'il vole souvent ! A mon sens tous les vols sont à prendre en compte, les premiers comme les échecs... L'étude en question n'est pas du ressort du domaine public ;)

Jeep a écrit:
David L. a écrit:

Il y a une partie, faible, des échecs qui sont dus à une erreur humaine, comme l'unique échec de cette année (CZ-2D). Cette part n'a pas de raison de diminuer.

La part due aux erreurs humaines n'a pas de raison de diminuer si on travaille toujours de la même façon sans chercher à la diminuer.

Globalement, même en prenant en compte plein de mesures d'amélioration, la dé-fiabilité humaine est de l'ordre de 0,01. Et ce chiffre ne peut guère être amélioré. Donc il faut soit limiter le nombre d'opérations élémentaires (ce qui finalement est assez évident, plus c'est simple moins on fait d'erreurs), soit augmenter la détectabilité des erreurs (doubles ou triples contrôles indépendants), soit et c'est encore mieux rendre les erreurs impossibles par le design (poka-yoke ou autre)... En final je dirais que l'erreur dite "humaine" est consubstantielle de l'activité "humaine". Il faut donc la gérer, la limiter, mais l'espoir de la faire disparaitre est vain.

**Jeep** Messages : 322 Inscrit le : 27/01/2008 Age : 36 Localisation : France

Hadéen a écrit:
Globalement, même en prenant en compte plein de mesures d'amélioration, la dé-fiabilité humaine est de l'ordre de 0,01.

Je ne comprend pas ce passage.
Qu'est ce que signifie la "dé-fiabilité humaine" ?

Le "0.01" fait référence à quoi ?

Jeep a écrit:
Hadéen a écrit:
Globalement, même en prenant en compte plein de mesures d'amélioration, la dé-fiabilité humaine est de l'ordre de 0,01.

Je ne comprend pas ce passage.
Qu'est ce que signifie la "dé-fiabilité humaine" ?

Le "0.01" fait référence à quoi ?

Pour simplifier car je ne suis pas un expert du domaine, si tu demandes à un homme de faire un acte élémentaire très simple et répétitif (genre serrer une vis sur une chaine d'assemblage), il va se tromper une fois toutes les 100 actions. En général cela n'a pas de conséquence, il s'en rend compte et recommence. Mais, il s'est trompé !

Ensuite, mis en situation particulièrement favorable, formation, repos, durée limitée du travail, on peut espérer tomber à une erreur toutes les 1000 actions, mais c'est un peu illusoire...

Donc en général, pour éviter (voire détecter) l'erreur humaine, on positionne un contrôleur indépendant en surveillance des actions de l'opérateur. Chacun se trompant une fois toutes les 100 actions, le binôme lui, se trompera une fois toutes les 10000 actions. Mais évidement, cela a un coût !

On a bien réussi à faire fortement baisser les conséquences de cette dé-fiabilité humaine en avionique et en aviation... Volumes, standardisation, contrôles, voire robotisation/automatisation partielle de la production et de la conduite des opérations sous leurs aspects les plus répétitifs.

Henri a écrit:
On a bien réussi à faire fortement baisser les conséquences de cette dé-fiabilité humaine en avionique et en aviation... Volumes, standardisation, contrôles, voire robotisation/automatisation partielle de la production et de la conduite des opérations sous leurs aspects les plus répétitifs.

Je ne crois pas que la fiabilité humaine dépende du produit sur lequel l'opérateur travaille. En revanche ce sont les non qualités en production qui sont significativement abaissées en nombre sur les grandes séries ou quand l'humain n'intervient plus (robotisation). Et enfin elles ont moins de conséquences lorsque l'objet produit a des systèmes trés largement redondés (aviation).

Hadéen a écrit:...Je ne crois pas que la fiabilité humaine dépende du produit sur lequel l'opérateur travaille. En revanche ce sont les non qualités en production qui sont significativement abaissées en nombre sur les grandes séries ou quand l'humain n'intervient plus (robotisation). Et enfin elles ont moins de conséquences lorsque l'objet produit a des systèmes trés largement redondés (aviation).

On est d'accord dans l'ensemble, mais qu'est ce qui ne peux pas être redondé en fuséaunautique mais peux l'être en avionique ? Même la motorisation (des lanceurs) a tendances chez certains a basculer vers le grand nombre de moteurs de nos jours.

**Pline** Messages : 1140 Inscrit le : 06/05/2009 Age : 69 Localisation : Gap

Une statistique effectuée à l'aide du site Gunter's space page sur 2,6 décennies qui confirme mon propos sauf pour la Chine
*Japon, Inde, Europe, USA hors opérateurs privés en progression constante
*Opérateurs privés américains constants dans leurs scores très médiocres. Du coup les pb de SpaceX étaient presque prévisibles
*Constructeurs de l'ex URSS (Russie, Ukraine) qui n'arrive pas à se relever du choc post éclatement
*La surprise c'est la Chine dont le score se dégrade un peu alors qu'elle a inauguré 4 nouveaux lanceurs ces deux dernières années en faisant un sans faute

Convention : 1 échec partiel = 0,5 échec. Fiabilité = (nbre lancements - (nbre échecs totaux + nbre échecs partiels/2))/nbre lancements
Fiabilité des lanceurs Statististiques-historique-fiabilit%C3%A9-lanceurs_pour_la_p%C3%A9riode_1990-2016

Fiabilité des lanceurs Statististiques-historique-fiabilit%C3%A9-lanceurs_pour_la_p%C3%A9riode_1990-2016

Ah les statistiques... N'oublions jamais que ces dernières nous disent, qu'en moyenne, un être humain n'a qu'une seule testicule. LOL

Enfin pour parler plus sérieusement, je pense que de faire des stats dans un milieu avec si peu de données (le nombre de lancements par jour/semaine/mois est ridiculement bas) n'a presque aucun sens.

Les débuts calamiteux de Semiorka démontrent d'ailleurs à quel point cela est vain.
Si on limite les stats d'un lanceur à ses 3 premiers lancements, Semiorka a 100% d'échecs, les Navettes Spatiales 0% d'échecs et Ariane 5 ECA 33,33% d'échecs.

La seule vraie conclusion qui semble sortir de tout cela, en dehors du cas Proton, c'est que plus un lanceur est vieux, plus il est fiable. En dehors de ça, arrêtons de faire du mal aux mouches.

Evolution du taux de satellisation annuel depuis 1957

On peut voir que ce taux est stable depuis non pas 30 ans, mais 40 ans.

Saturmir a écrit:Ah les statistiques... N'oublions jamais que ces dernières nous disent, qu'en moyenne, un être humain n'a qu'une seule testicule.

Enfin pour parler plus sérieusement, je pense que de faire des stats dans un milieu avec si peu de données (le nombre de lancements par jour/semaine/mois est ridiculement bas) n'a presque aucun sens.

Les débuts calamiteux de Semiorka démontrent d'ailleurs à quel point cela est vain.
Si on limite les stats d'un lanceur à ses 3 premiers lancements, Semiorka a 100% d'échecs, les Navettes Spatiales 0% d'échecs et Ariane 5 ECA 33,33% d'échecs.

La seule vraie conclusion qui semble sortir de tout cela, en dehors du cas Proton, c'est que plus un lanceur est vieux, plus il est fiable. En dehors de ça, arrêtons de faire du mal aux mouches.

Heureusement, les assureurs spatiaux ont une analyse moins simpliste...

David L. a écrit:Heureusement, les assureurs spatiaux ont une analyse moins simpliste...

Bel argument d'autorité :ven: Tu m'as convaincu, moi qui pensais bêtement que les assureurs étaient des requins sans foi ni loi, je file renouveler mon assurance habitation pour me couvrir contre les risques de météorites dans ma toiture.

Je te concède cependant que mon "analyse" était extrêmement simpliste, mais au final plus un lanceur est vieux et plus le couple assureur/client est rassuré (à raison, même si au final cela constitue un énorme frein à l’innovation).

D'ailleurs en parlant de statistiques, sachant qu'en moyenne 20% du coût d'un satellite termine dans les poches des assureurs, je serais curieux de savoir combien de satellites/sondes (et surtout de doublures) cet argent cumulé représente désormais, ce serait intéressant non ? Les braves assureurs, qui comme chacun le sait, sont affamés d'innovations et de prises de risques doivent sans doute rogner plus que de raison sur le marge pour favoriser les entreprises jeunes et innovantes plutôt que les vieux copains à la tête des multinationales grassement subventionnés.

D'ailleurs, combien ont demandé les nombreuses personnes qui ont assuré les lancements de Saturn V. Je crois que c'était autour de zéro $ pour une couverture à 100% avec un taux de fiabilité indéterminé. :cadeau:

**Pline** Messages : 1140 Inscrit le : 06/05/2009 Age : 69 Localisation : Gap

David L. a écrit:Evolution du taux de satellisation annuel depuis 1957

On peut voir que ce taux est stable depuis non pas 30 ans, mais 40 ans.

La fiabilité plus importante des grands acteurs actuels a été compensée par l'arrivée des petites puissances spatiales et la part croissante des opérateurs privés américains qui ont dégradé le score ?

Saturmir a écrit:
David L. a écrit:Heureusement, les assureurs spatiaux ont une analyse moins simpliste...
Bel argument d'autorité :ven: Tu m'as convaincu, moi qui pensais bêtement que les assureurs étaient des requins sans foi ni loi, je file renouveler mon assurance habitation pour me couvrir contre les risques de météorites dans ma toiture.

Je te concède cependant que mon "analyse" était extrêmement simpliste, mais au final plus un lanceur est vieux et plus le couple assureur/client est rassuré (à raison, même si au final cela constitue un énorme frein à l’innovation).

D'ailleurs en parlant de statistiques, sachant qu'en moyenne 20% du coût d'un satellite termine dans les poches des assureurs, je serais curieux de savoir combien de satellites/sondes (et surtout de doublures) cet argent cumulé représente désormais, ce serait intéressant non ? Les braves assureurs, qui comme chacun le sait, sont affamés d'innovations et de prises de risques doivent sans doute rogner plus que de raison sur le marge pour favoriser les entreprises jeunes et innovantes plutôt que les vieux copains à la tête des multinationales grassement subventionnés.

D'ailleurs, combien ont demandé les nombreuses personnes qui ont assuré les lancements de Saturn V. Je crois que c'était autour de zéro $ pour une couverture à 100% avec un taux de fiabilité indéterminé. :cadeau:

J'avoue ne rien comprendre. Quel est le message exactement ? N'hésite pas à faire le plus simple possible :scratch:

Hadéen a écrit:
Saturmir a écrit:
Bel argument d'autorité :ven: Tu m'as convaincu, moi qui pensais bêtement que les assureurs étaient des requins sans foi ni loi, je file renouveler mon assurance habitation pour me couvrir contre les risques de météorites dans ma toiture.

Je te concède cependant que mon "analyse" était extrêmement simpliste, mais au final plus un lanceur est vieux et plus le couple assureur/client est rassuré (à raison, même si au final cela constitue un énorme frein à l’innovation).

D'ailleurs en parlant de statistiques, sachant qu'en moyenne 20% du coût d'un satellite termine dans les poches des assureurs, je serais curieux de savoir combien de satellites/sondes (et surtout de doublures) cet argent cumulé représente désormais, ce serait intéressant non ? Les braves assureurs, qui comme chacun le sait, sont affamés d'innovations et de prises de risques doivent sans doute rogner plus que de raison sur le marge pour favoriser les entreprises jeunes et innovantes plutôt que les vieux copains à la tête des multinationales grassement subventionnés.

D'ailleurs, combien ont demandé les nombreuses personnes qui ont assuré les lancements de Saturn V. Je crois que c'était autour de zéro $ pour une couverture à 100% avec un taux de fiabilité indéterminé. :cadeau:

J'avoue ne rien comprendre. Quel est le message exactement ? N'hésite pas à faire le plus simple possible :scratch:

Personnellement, la seule chose que j'ai comprise, c'est que si tu fais mal aux mouches (message précédent), tu risques de voir passer une météorite à travers ta toiture... J'ai bon ?

David L. a écrit:
Hadéen a écrit:

J'avoue ne rien comprendre. Quel est le message exactement ? N'hésite pas à faire le plus simple possible :scratch:

Personnellement, la seule chose que j'ai comprise, c'est que si tu fais mal aux mouches (message précédent), tu risques de voir passer une météorite à travers ta toiture... J'ai bon ?

T'as raison, c'est plus clair :megalol:

Hadéen a écrit:J'avoue ne rien comprendre. Quel est le message exactement ? N'hésite pas à faire le plus simple possible :scratch:

Je tenais juste à signaler qu'à mon sens (mais je peux me tromper) faire des plans sur la comète en faisant des statistiques sur une base de données très faible n'a aucun sens. Un lanceur peut souffrir de défaut de jeunesse et se révéler extrêmement fiable par la suite, tout comme un lanceur peut fonctionner au début parce que, sciemment ou non, la merde aura été cachée sous le tapis (les navettes l'illustrent bien je pense).

Enfin pour réagir à l'argument d'autorité que David L. a invoqué, à savoir les assureurs spatiaux, je tiens à signaler que ces derniers n'ont pu débarquer dans le domaine qu'après la privatisation du secteur dans les années 80 (on ne les a donc pas attendu pour aller sur la Lune). Cette privatisation n'a pas apporté que du bon, loin de là (les prix des satellites ont grimpé en flèche depuis). De mon point de vue, voir débarquer les requins des assurances, peut importe le secteur, n'a jamais été ma tasse de thé.

Car, comme toujours avec les assurances, elles ne vont que là où elles peuvent réaliser des bénéfices. Quelle assurance (ou pool d'assurances) serait prête à assurer une mission habitée vers Mars ? Aucune, elles se planqueront toutes en évoquant un coût exorbitant et seront toutes très heureuses de laisser ce fardeau aux états (comme pour tout ce qui est dangereux en fait).

Surtout que je ne vois pas ce que ces dernières ont apporté au secteur en dehors de conforter Arianespace dans sa politique de sûreté, c'est peut être très bien pour les préparatifs d'avant lancement et les finances d'AXA (qui, petit rappel au passage, a refourgué ses tonnes de dette grecque aux états européens après la crise de 2008...) mais pour ce qui est de la Conquête Spatiale et de ses vrais acteurs on repassera.

Et je ne parle même pas des risques de collusion entre les différents conseils d'administration...

Après si l'avenir du spatial se résume à des statistiques à la Edouard Leclerc pour savoir quel acteur du secteur est le moins cher ou le plus fiable, soit, mais ce n'est pas ma conception d'une conquête.

Jeu 24 Nov - 16:30

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