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Missile sol-air Wasserfall [5]
Le « Wasserfall » était un gigantesque missile antiaérien de 8 mètres de hauteur, élaboré par les Nazis pour la défense des grandes agglomérations et des sites stratégiques. Du point de vue technique, on peut le considérer comme le premier véritable missile sol-air de l’histoire...
Extérieurement, le Wasserfall présentait un air de famille évident avec le V2 car les deux engins avaient été élaborés par la même équipe et à partir de la même cellule de base, en l’occurrence la fusée A4. Son développement, mené parallèlement à celui du V2, était basé sur les mêmes essais effectués avec les fusées expérimentales A3, A5 et A4. Toutefois, le Wasserfall était bien plus léger et beaucoup plus petit que l’immense fusée stratégique V2 ; il n’était pas destiné à sortir de l’atmosphère mais à évoluer dans les basses couches contre des buts aériens. Avec un plafond pratique de 18 300 mètres, il avait été spécifiquement conçu pour intercepter les bombardiers lourds sillonnant l’Allemagne à haute altitude. C’est pourquoi il était plus petit et moins lourd (3,8 tonnes et 8 m de hauteur) que son grand frère V2.
Au début du projet, les Nazis avaient prévus de déployer 200 batteries « Wassefall » dans le nord-ouest de l’Allemagne pour protéger les villes de plus de 100 000 habitants contre les raids de bombardements. Ces batteries auraient été réparties sur des sites distants de 50 km et échelonnées en 3 lignes successives, à raison d’une profondeur de 80 km entre chaque ligne. Ce triple rideau de batteries aurait verrouillé l’espace aérien allemand face à la Mer du Nord pour empêcher tout raid aérien sur l’Allemagne à partir de l’Angleterre. Par la suite, il fut décidé de porter le nombre des batteries à 300, de façon à créer un maillage suffisant pour couvrir la totalité du territoire et mettre ainsi le IIIe Reich définitivement à l’abri des bombardements aériens. Pour parvenir à ce résultat, les plans de production prévoyaient la fabrication de 5 000 Wassefall par mois. Il était prévu que le premier site soit opérationnel en novembre 1945 et 20 autres sites devaient être achevés dans les quatre mois suivant, avec pour chacun une réserve de 400 missiles WASSERFALL ! La production devait monter à 900 missiles par mois dès mars 1946, de façon à pouvoir compléter le maillage du dispositif de protection avant la fin 1946.
La tactique d’emploi du « Wasserfall » ne cherchait pas à percuter directement la cible (comme pour d’autres missiles antiaériens nazis comme le X-4), mais à faire exploser sa charge de 305 kg au beau milieu d’une formation de bombardiers lourds, de façon à causer un maximum de dégâts et à abattre un grand nombre d’appareils à la fois. Sur la longueur, cette tactique aurait pu se révéler payante et les Nazis auraient probablement réussi à décimer les escadrilles alliées s’ils avaient pu aligner un nombre suffisant de Wasserfall, ce qui ne fut pas le cas. Ce missile supersonique fonçait en effet sur sa cible à Mach 2,5, ce qui interdisait toute manœuvre dilatoire.
Développement et tirs d’essai
Dès 1941, au regard de l’altitude de plus en plus haute à laquelle évoluaient les bombardiers alliés survolant le Reich, il apparut que la « Flak » classique avait atteint la limite de son efficacité. En conséquence, le 18 décembre 1942, le général von Axthelm, commandant en chef de la défense antiaérienne allemande, donna l’ordre de développer un nouveau concept, celui de « Flak-Raketen » (missiles antiaériens). Parmi les projets antiaériens débuta l'étude d’un énorme missile supersonique capable d’intercepter dans un rayon de 50 km à la ronde des avions volant à 900 km/h à une altitude comprise entre 5 000 et 20 000 mètres. Baptisé C-2 « Wasserfall » (cataracte), cet engin fut indiscutablement le missile antiaérien le plus gros et le plus redoutable que posséda l’arsenal nazi. Ses dimensions et son poids relativement modeste (3,8 tonnes) avaient été calculées pour faciliter un acheminement rapide par rail vers les positions de tir et pour permettre de dresser aisément le Wassefall sur sa table de lancement, sans moyens de levage lourds ou spéciaux.
Son développement, placé sous le sceau du secret le plus absolu, fut entièrement mené à Karlshagen, en lisière du centre d’essai de Peenemünde, sur la côte sud de la mer Baltique. 500 à 600 techniciens travaillaient sur le projet. Avant même que débute son étude, la première mesure fut de rapatrier des unités combattantes tous les techniciens et le personnel spécialisé que l’on put dénicher pour le programme. Les premières études relatives au Wasserfall débutèrent en 1941 au Reichsluftfahrtministerium (RLM) mais son développement ne démarra réellement qu’en décembre 1942 ; il fut confié à l’équipe du Dr. Wernher von Braun, déjà chargée de la mise au point du V2 à partir de la fusée A4. Le Wassefall bénéficia ainsi de nombreuses améliorations par rapport au V2 car l’équipe de von Braun avait tiré les leçons des expériences faites avec les fusées expérimentales A4. De nombreuses simplifications furent ainsi apportées au Wasserfall pour optimiser ses performances et sa fabrication. Par exemple, la cellule était subdivisée en 8 sections pour accélérer et faciliter la production en masse. Les plans du Wasserfall furent dessinés au début de l’année 1943 par le Dr. Walther Thiel qui avait déjà mis au point le moteur fusée du V2. Un prototype du système de combustion fut testé en soufflerie en mars 1943 et déboucha dès juillet sur l’expérimentation d’un premier moteur-fusée de présérie. Le projet qui avançait vite jusque là fut toutefois freiné par la mort du Dr. Thiel, tué avec sa famille dans le bombardement de Peenemünde le 17 août 1943. En septembre, la fabrication à Karlshagen des pièces détachées permit l’assemblage de trois premiers missiles. Un premier Wasserfall fut tiré à Peenemünde le 8 janvier 1944, mais ce premier prototype explosa au moment du décollage. Le premier tir réussi eut lieu le 28 février 1944 à partir de l’îlot de Greifswalder Oie, situé au large de Peenemünde : le second engin construit monta à environ 7 000 mètres d’altitude mais il n’atteignit pas une vitesse supersonique. Le troisième engin tiré monta toutefois verticalement à 20 000 mètres à la vitesse record de 2 772 km, validant ainsi totalement le concept. En juillet 1944, 7 autres Wasserfall avaient été tirés. La destruction de la halle de fabrication des Wasserfall à Karlshagen par un bombardement à la fin de 1944 freina le développement durant quelques semaines. Malgré cela, les spécialistes de Peenemünde réussirent à effectuer 17 autres tirs d’essai avant la fin de l’automne. A la date du 5 janvier 1945, 25 missiles avaient été lancés en tout, dont 24 radio-contrôlés… mais 10 avaient mal ou pas du tout fonctionnés ! Un rapport daté du 22 janvier 1945 fait mention de problèmes rencontrés avec le moteur-fusée durant les premiers tests mais l semble que ces maladies de jeunesse aient été résolus à cette date. Le développement du Wasserfall fut officiellement stoppé le 6 février 1945 sur ordre du Reichsluftfahrtministerium. Des indices convergents semblent toutefois indiquer que les techniciens ont continué à travailler sur le projet au delà de cette date, sans doute pour le compte de la S.S et sous le contrôle direct des services spéciaux du général Hans Kammler. En tout, les Allemands ont procédé à 44 tirs d’essais de Wasserfall à Peenemünde. Le projet a été interrompu au moment même où les techniciens étaient sur le point d’aboutir et de mettre au point le missile. Le lancement de la production était prévu pour le printemps 1945… Bien que cela n’ait jamais pu être confirmé, les S.S. auraient procédé à une cinquantaine de lancements opérationnels contre des formations durant les derniers mois de la guerre, avec plus ou moins de succès. Ces tirs auraient été effectués sous le contrôle direct des services spéciaux du général S.S. Kammler.
Les trois modèles du Wasserfall
D’après ce qu’on sait, trois modèles du C-2 « Wasserfall » furent testés successivement à Peenemünde.
Le premier, baptisé WASSERFALL W-1 comportait 4 ailes très allongées disposées à mi corps et à angle droit par rapport au fuselage. Entre ces ailes étaient intercalés 4 stabilisateurs plus petits et moins proéminents, destinés à stabiliser la trajectoire et à guider le missile supersonique dans l’air relativement dense de la basse atmosphère, notamment lors des changements de cap. Ces stabilisateurs furent supprimés sur les modèles suivants car les tests en soufflerie démontrèrent qu’ils ne servaient à rien, les 4 ailes étant amplement suffisantes.
Le second modèle, le WASSERFALL W-5, comportait des ailes moins longues qui présentaient un bord d’attaque en flèche mieux profilé pour le vol supersonique ; on reconnait facilement le W-5 sur les images de l’époque car il possède des volets de contrôles très grands à l’arrière, débordant largement de l’empennage.
Le dernier modèle développé, baptisé Wasserfall W-10, conservait la configuration générale du W-5, mais avec des dimensions réduites de 27% pour économiser les précieuses matières stratégiques. Cette version naine mesurait 6,10 m de haut et possédait également un empennage plus étroit. Elle pesait 3,8 tonnes mais auraient volé à 2855 km/h d’après certains témoignage. C’est probablement cette dernière version optimisée qui avait été choisie pour la mise en production…
Les carburants et le système de propulsion
La propulsion était assurée, comme sur le V2, par un moteur-fusée à carburants liquides, mais la similitude s’arrêtait là. Contrairement au V2, le Wassefall était destiné à être positionné en attente sur des pas de tir prédéterminés, pour être lancé sur commande à l’approche d’une formation ennemie. Il pouvait donc s’écouler un temps très long entre le remplissage de ses réservoirs, son installation sur la table de lancement et le lancement. Cela éliminait d’emblée l’utilisation de l’oxygène liquide, beaucoup trop volatil, qui aurait nécessité de compenser sans cesse les pertes par évaporation et dont la fabrication requerrait des installations très compliquées qui limitaient sa production (celle-ci étant déjà entièrement réservée pour le V2). Le mélange de carburants liquides utilisé sur le moteur-fusée WALTER du Messerschmitt Me-163 fut également écarté vu l’instabilité des réactifs chimiques (risque d’explosion en vol) et les multiples précautions à prendre pour remplir les réservoirs. Il fallut donc créer un nouveau type de moteur-fusée à deux composantes. Celui-ci fut développé par le Dr. Walter Thiel, spécialiste des systèmes de combustion au sein de l’équipe de Wernher von Braun. Ce nouveau moteur était basé sur la combustion de deux carburants liquides hypergols faciles à stocker et à fabriquer en grande quantité : le VISOL (vinylisobutylether + aniline) et le SALBEI ou SV-Stoff (90 % d’acide nitrique et 10 % d’acide sulfurique), utilisé comme oxydant. L’utilisation du VISOL en remplacement de l’oxygène liquide simplifiait grandement le délicat problème du transport, du stockage et du ravitaillement. En outre, ce produit dérivé de la distillation du charbon, était facile à produire. Quant au SV-Stoff, déjà utilisé dans l’industrie, il était très répandu et donc disponible en quantité pratiquement illimitée. Les réservoirs contenant ces carburants occupaient toute la partie centrale du corps du missile, entre les instruments de guidage et le moteur-fusée proprement-dit. Celui du SALBEI avait une capacité d’emport de 1 500 kg. Au niveau du moteur fusée, le système d’injection avait été revu et simplifié : la turbopompe utilisée sur le V2 avait été supprimée ; elle était remplacée par un petit réservoir sphérique contenant du gaz nitrogène dont le débit régulier permettait de mettre en pression les réservoirs et de chasser le carburants vers la chambre de combustion. Le refroidissement du moteur-fusée était assuré, comme sur le V2, par le propre circuit d’alimentation en carburants dont les serpentins couraient autour des parties chaudes du moteur (chambre de combustion et tuyère) avant de pénétrer dans le mélangeur. Des systèmes de sécurité furent incorporés au système de mise à feu du Wassefall pour réguler minutieusement l’arrivée des deux carburants hautement réactifs et éviter toute risque d’explosion lors de l’allumage du réacteur. Les systèmes d’alimentation des deux carburants furent ainsi équipés de diaphragmes destinés à céder avec un temps de réponse différent, de façon que le VISOL n’atteigne la chambre de combustion qu’après l’arrivée du SALBEI. On évitait ainsi que du VISOL puisse s’accumuler dans la chambre de combustion et n’explose violemment au contact de l’arrivée de l’oxydant. Le réservoir de nitrogène fut également équipé d’une vanne de sécurité permettant au gaz de s’échapper dans l’atmosphère (et non dans la fusée) en cas d’incident lors de l’allumage du moteur-fusée.
Construction
Pour faciliter le montage et réduire les risques de pannes, le Wasserfall était dépourvu de tringlerie et de câbles de renvoi. L’absence d’éléments mécaniques en mouvement réduisait également les risques de panne ou de dysfonctionnement. Les seules parties de la fusée techniquement complexes et donc sensibles du point de vue de l’espionnage étaient le moteur-fusée et le système de guidage. Tout le reste n’était qu’un vaste assemblage de vannes, de tuyauteries, de soupapes, de brides et de conduits logés dans une enveloppe en tôles. Cette simplicité permettait de sous-traiter sans risque la fabrication des composants de la fusée. Pour accélérer la production, la Wassefall était construite par tranches qui étaient ensuite assemblées, chacune des 8 sections formant un tout du point de vue de la fabrication. Cette façon de procéder facilitait le transport et permettait d’optimiser le montage final, sans risque d’erreurs. Le même procédé fut d’ailleurs appliqué par Speer pour la fabrication des nouveaux U-Boot type XXI.
Mise en œuvre opérationnelle
Le Wassefall était tiré verticalement depuis le sol, à partir d’une table de lancement similaire à celle employée pour le V2. La fusée prenait très rapidement de l’altitude tout en inclinant progressivement sa trajectoire vers la formation de bombardiers visée, avant d’exploser au beau milieu de celle-ci grâce à une fusée de proximité déclenchant la charge. A l’approche d’une formation suivie par les radars, la vitesse supersonique du Wasserfall (2855 km/h pour le W10) lui permettait de grimper en quelques secondes à 18 000 m d’altitude et d’intervenir dans un rayon d’efficacité de 48 km autour de son point de lancement. Cette portée, considérable pour l’époque, permettait de couvrir de larges territoires avec relativement peu de missiles. Il était donc envisageable d’assurer une couverture aérienne totale du Reich en déployant moins d’une centaine de tables de lancement judicieusement réparties et bien approvisionnées. En outre, la vitesse fulgurante de l’engin le mettait à l’abri de toute riposte et rendait illusoire toute manœuvre d’évitement, à supposé même que les équipages aient eu le temps de détecter l’approche du missile fonçant à Mach 2,5… Initialement, les Allemands avaient prévu de sécuriser les Wasserfall dressés sur leur table de lancement avec 4 boulons explosifs qui lâchaient sous l’effet d’une impulsion électrique au moment de l’allumage du moteur, libérant ainsi le missile. Mais l’un ou l’autre de ces boulons n’ayant pas explosé proprement au cours des premiers essais, ce système fut abandonné lorsqu’on se rendit compte que le missile était tout à fait capable de résister à des vents de 60 km/h sans être arrimé ou haubané à la table de lancement.
La charge explosive
La charge tactique était logée dans le cône du nez, ainsi que les instruments de vol et de guidage, comme sur le V2. La tête explosive avait été calculée au départ pour une charge de 100 kg, mais elle fut finalement augmentée à 305 kg. Il s’agissait d’un explosif liquide doté d’une grande puissance brisante qui déchiquetait littéralement la fusée, projetant une pluie de shrapnels dans toutes les directions de façon à causer de graves dégâts aux appareils situés dans un large rayon autour du point de déflagration. Les Allemands espéraient ainsi décimer les formations compactes de quadrimoteurs et remettre en cause la tactique alliée des bombardements en tapis à haute altitude… Initialement, il avait été prévu que le déclenchement de la charge serait radiocommandé depuis le sol par l’opérateur chargé du guidage du missile. Mais cette méthode était peu fiable (50 % de taux de réussite). En conséquence, les techniciens de Peenemünde avaient prévu d’équiper les Wasserfall de série d’une fusée de proximité détectant la cible et déclenchant automatiquement l’explosion une fois le missile parvenu suffisamment près. Au moment où le projet « Wasserfall » fut stoppé en février 1945, les Allemands travaillaient sur différents types de fusées de proximité (déclenchement par détection magnétique, acoustique, thermique, etc.), mais aucun n’était encore totalement au point.
Corrections de trajectoire
L’opérateur ne pouvait agir que sur le cap et sur l’angle d’incidence de grimpée du missile. Les autres paramètres de vol (roulis, tangage, vol en lacet) étaient directement corrigés par les gyroscopes embarqués. Comme sur le V2, les changements de direction et les corrections de trajectoire étaient obtenus en actionnant les surfaces de contrôles intégrées à l’empennage, via les impulsions radio transmises au missile par le joystick de l’opérateur. Les 4 déflecteurs en graphite placés dans le jet des gaz de la tuyère ne pouvaient être utilisés que pendant la phase de combustion du moteur, soit durant les 45 premières secondes du vol. Le déplacement de l’un de ces déflecteurs, directement contrôlés par les instruments de guidage (gyropilote), déviait le jet brûlant et provoquait, par réaction, l’inclinaison du missile sur l’un de ses trois axes. Les volets de guidage classiques, placés à la base de l’empennage, pouvaient en revanche être utilisés durant tout le vol puisqu’ils agissaient en prenant appui directement sur l’air.
Système de guidage
La mise en œuvre opérationnelle du Wasserfall exigeait une grande précision. Les techniciens de Peenemünde testèrent donc plusieurs systèmes de guidage et de contrôle.
Le premier système utilisé pour les tirs d’essai, baptisé « Elsass » (Alsace) impliquait l’utilisation combinée de deux radars et d’une unité de contrôle au sol. Le premier radar (type Manheim ou Anspach) était utilisé pour traquer la cible et l’autre (type Würzburg) pour suivre le missile. Les signaux des deux radars étaient transmis à un opérateur au sol qui guidait par radio le missile vers sa cible au moyen d’une unité de contrôle Rheingold développée par la firme Telefunken. Cette unité de contrôle comprenait un petit joystick de téléguidage, ainsi qu’un téléscope et un oscilloscope couplés à un radar Würzburg chargé de suivre la trajectoire. Ce radar utilisait une antenne de 3 m de diamètre monté sur le toit de la station Rheingold.
En opération, le radar de poursuite Mannheim détectait la formation ennemie et pointait automatiquement le téléscope sur la cible, via le système de contrôle, ce qui permettait à l’opérateur d’acquérir ainsi la cible dans son champ de vision. Comme les mouvements du téléscope étaient asservis au radar de poursuite, le radar demeurait verrouillé en permanence sur la cible, offrant ainsi une image fixe et stable à l’opérateur. Celui-ci n’avait plus qu’à faire coïncider visuellement le missile avec la cible et à les maintenir superposés en manipulant son joystick. Si l’engagement était entièrement effectué par radars, notamment de nuit quand l’obscurité interdisait l’usage du téléscope, l’opérateur effectuait le même opération, mais sur l’écran de l’oscilloscope, en maintenant le point représentant le missile sur celui représentant la cible.
Pour affiner la précision du guidage, notamment de nuit, il fut également proposé d’utiliser un radar traquant le missile, couplé à un transpondeur embarqué. Ce transpondeur captait l’émission radar, l’amplifiait et le retransmettait aussitôt sur une fréquence différente vers le sol (comme un écho) ; il était capté par une station de radiorepérage directionnelle (RDF) qui déterminait l’altitude et l’azimut du missile et permettait ainsi de localiser sa position (effet Doppler). Les données de positionnement fournies par le transpondeur étaient intégrées dans un ordinateur mécanique et comparée à celles du radar. L’écart obtenu fournissait les corrections de trajectoire qui étaient retransmises par radio vers le missile, de façon à modifier la trajectoire en jouant sur les gouvernes. Dès que le missile était lancé, un ordinateur mécanique rudimentaire de première génération guidait le missile dans le faisceau radar en utilisant le transpondeur et le système RDF pour localiser et corriger sa position, de façon que l’opérateur puisse visualiser sur le même écran les échos renvoyés respectivement par la cible et le missile. Il lui suffisait alors d’amener l’écho du missile sur celui de l’avion et de maintenir les deux points confondus pour diriger le missile vers sa cible. Les premiers tirs d’essai menés à Peenemünde avec ce système de radioguidage. étaient encourageants, mais il semble que le taux de réussite n’ait pas dépassé 50%.
Lorsque le projet fut stoppé en février 1945, un troisième système de guidage plus performant était en cours de mise au point chez Telefunken. Ce nouveau système incorporait au missile un système infrarouge couplé à une fusée de détection de proximité. En développant ce système, les Nazis espéraient amener le missile suffisamment près de la formation ennemie pour que le système infrarouge embarqué prenne le relai en se verrouillant sur la chaleur dégagée par les moteurs et les échappements. La première partie du vol était donc toujours radioguidée depuis la station au sol. Mais durant la phase d’approche finale, le missile poursuivait sa trajectoire de manière totalement autonome, guidé automatiquement vers sa cible par le capteur infrarouge qui se verrouillait sur les points chauds des bombardiers. Une fois parvenu suffisamment près, la fusée de proximité faisait le reste en déclenchant la charge explosive. Les premiers résultats obtenus avec le guidage à infrarouge furent époustouflants et impressionnèrent fortement les Allemands : le taux de réussite avoisinait pratiquement les 100%. De toute évidence, le « Wasserfall » était la parade tant attendue contre les raids de bombardements stratégiques! Mais on était en avril 1945. Quelques jours plus tard, le IIIe Reich s’effondrait…
Bilan
En dépit de ses qualités très prometteuses, le Wasserfall arriva trop tard pour modifier l’issue de la guerre aérienne dans le ciel de l’Allemagne. Lorsque le Reich capitula, les chercheurs de Peenemünde-Karlshagen en étaient encore à procéder à des tirs pour la mise au point finale et s’apprêtaient à lancer la production. Les Allemands avaient prévu de construire les Wasserfall dans l’immense complexe de tunnels souterrains de Nordhausen, plus connu sous le nom de code de « Mittelwerk ». Cette immense usine secrète souterraine, placée sous le contrôle direct de la SS, utilisait la main d’œuvre concentrationnaire du camp de DORA installé à proximité. Les deux tunnels principaux, d’une longueur d’environ 2 km, étaient déjà totalement encombrés par les chaînes de montage du V1, du V2 et des réacteurs JUMO. Mais en 1945, de nouveaux tunnels étaient en cours de percement pour agrandir le complexe et accueillir les nouvelles chaînes de montage du Wasserfall et des nouveaux missiles. Ces tunnels situés sous la montagne du Kehlstein sont aujourd’hui inaccessibles, les Soviétiques ayant fait exploser leurs accès.
Il s’en fallut donc d’un cheveu que l’Allemagne puisse se doter d’une arme fiable et performante, capable de bouleverser l’issue de la guerre et de lui redonner l’avantage. Après la capitulation du Reich, cette technologie de pointe fut récupérée par les vainqueurs qui se lancèrent dans une véritable chasse aux cerveaux (Opération Paperclip). Après la seconde guerre mondiale, plusieurs WASSERFALL capturés par les Américains furent notamment testés et améliorés sur site de White Sand, dans le désert du Nouveau Mexique, avec l’aide du Dr. Von Braun. Ce projet déboucha sur le missile américain Hermes A-1 qui n’était rien d’autre qu’une copie améliorée du WASSERFALL. Les Russes firent de même et développèrent leur propre copie du missile sous le nom de « R-101 ». En Union soviétique, le Wasserfall allemand donna également naissance au missile sol-sol SCUD R-11/R-17, dont certains exemplaires améliorés furent utilisés par Saddam Hussein pour pilonner Israël à partir de l’Irak durant la première guerre du Golfe, en 1991.
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