Ариан 5. Зарубежные космические ракеты – носители
РН «Ariane-5» перед запуском
Ariane 5 ) - европейская тяжёлая семейства , предназначена для выведения полезной нагрузки на (НОО ) или (ГПО ). Производится Европейским космическим агентством (ЕКА ), основной подрядчик - European Astrium Space Transportation (EADS ). Ракета продвигается на рынке компанией Арианспейс. Запуски происходят с во Французской Гвиане. РН «Ариан 5» является основной ракетой-носителем ЕКА и останется таковой по крайней мере до 2023 года, когда должны начать полеты ракеты . Только за период 1995-2007 гг., Арианспейс разместила заказы на 99 РН в EADS, было произведено 43 запуска, из которых 39 успешных.
Разработка «Ариан 5» заняла 10 лет, стоила 7 млрд долларов США и предназначалась для замены ракеты-носителя ЕКА «Ариан-4». Первоначально существовали планы использовать её для запусков «Гермес», однако этот проект был отменён и сейчас «Ариан 5» применяется только в непилотируемом варианте. Использование разных вариантов контейнеров полезной нагрузки позволяет одновременный запуск двух-трёх спутников и размещение до восьми микроспутников. Ракета-носитель использовалась для снабжения (МКС ) с помощью автоматических грузовых кораблей.
Конструкция
Схема устройства РН «Ариан 5 ECA»
Криогенная основная ступень
Первая криогенная ступень «Ариан 5» называется EPC (фр. Étage Principal Cryotechnique ) и состоит из большого - 30,5 метров высотой - бака с двумя отделениями (одно для 130 тоннжидкого кислорода и одно для 25 тонн жидкого водорода) и ЖРД «Вулкан» в основании, который имеет тягу 113,6 тс (1 114 кН) на уровне моря. Сухая масса первой ступени составляет 15 тонн. В варианте «Ариан 5 ECA» используется модифицированный ЖРД Вулкан 2 с тягой 136,6 тс (1 340 кН).
Твердотопливные ускорители
Два твердотопливных ускорителя ARP (фр. Les Étages d’Accélérations à Poudre ) присоединяются по бокам и обеспечивают основную тягу при старте ракеты-носителя. ТТУP238 (P241 в случае «Ариан 5 ECA») весит 277 тонн и развивает тягу 630 тс (6 470 кН). В отличие от боковых ускорителей космического челнока, твердотопливные ускорители после отсоединения падают и теряются в океане, но и как в случае с челноком, в принципе могут опускаться на парашютах в воду для их повторного использования. Спасение ТТУ после запуска осуществлялось несколько раз для послеполётных исследований ускорителей. Повторное использование в настоящее время не предусмотрено. Спасение отработавшего ТТУпроизводилось после первого полёта варианта РН «Ариан 5 ECA». До этого полёта последняя такая попытка была проделана в 2003 году.
Разгонные блоки
Вторая ступень расположена выше первой и ниже контейнера полезной нагрузки. Вариант РН«Ариан 5 G» использует EPS (фр. Étage à Propergols Stockables ), в которой применяются компоненты топлива несимметричный диметилгидразин (гептил) и N2O4, в то время как вариант РН «Ариан 5 ECA» использует ESC (фр. Étage Supérieur Cryotechnique ) с компонентами LH2/LOX.
Модификации и будущее развитие
Варианты ракеты-носителя
- Первоначальная версия РН «Ариан», называется 5G (Generic ) со стартовой массой 737 тонн. Масса полезной нагрузки, выводимая на ГПО этим вариантом ракеты-носителя, была изначально заявлена равной 5 970 кг, но была увеличена после испытательных полетов до 6 200 кг.
- РН «Ариан 5G+» оснащена модернизированной второй ступенью, которая обеспечивает вывод на ГПО 6 950 кг груза и использовалась три раза в 2004 году.
- РН «Ариан 5GS» пришла на замену «5G+» в 2005 году. Имеет те же ТТУ EAP , что и более поздний вариант «Ариан 5 ECA», также оснащена модифицированным двигателем первой ступени Вулкан 1B. Она способна выводить на ГПО 6 100 кг.
- РН «Ариан ECA» (Evolution Cryotechnique type A ) может вывести на ГПО два спутника общей массой 10 000 кг или один спутник массой 10 500 кг. Этот вариант использует двигатель первой ступени Вулкан 2 и вторую ступень ESC-A (фр. Etage Supérieur Cryogénique-A ), которая оснащена ЖРД HM7-B массой 2 100 кг, общая масса криогенного топлива (LH2/LOX) составляет 14 000 кг. Вторая ступень, которая ранее использовалась в качестве третьей ступени РН«Ариан-4», в «Ариан ECA» имеет изменённые баки в целях сокращения длины. Переработанный ЖРД Вулкан имеет более длинное и эффективное сопло и более эффективный топливный цикл. Изменённое соотношение топливных компонентов потребовало изменения длины баков первой ступени. Также ТТУ EAP были облегчены использованием нового способа сварки и заполнены бо́льшим количеством топлива. Вторая ступень ESC-A не улучшает показатели РН«Ариан ECA» по выводу груза на НОО по сравнению с вариантом «Ариан 5G», поэтому последняя модификация не будет использоваться для вывода автоматического транспортного корабля ATV.
- РН «Ариан ES-ATV» (Evolution Storable ) используется для запуска автоматического транспортного корабля ЕКА с использованием блока второй ступени EPS версии РН «Ариан G». Первый запуск был осуществлён 04:03 GMT 9 марта 2008 года.
Повторное зажигание второй ступени
Блок EPS обладает способностью повторного зажигания, которое демонстрировалось дважды. Первый раз это было осуществлено в ходе полёта V26 , дата старта 5 октября 2007 года. Повтор зажигания был осуществлён исключительно в целях испытания двигателя и производился уже после вывода на расчётную орбиту ПН. Первое рабочее использование возможности повторного зажигания в целях выполнения программы полёта произошло 9 марта 2008 года, когда два включения ступени были осуществлены для вывода ATV (Automated Transfer Vehicle ) ЕКА на промежуточную орбиту сближения с МКС.
Возобновлено развитие РН «Ариан 5 ECB»
Планировалось, что модификация ECB будет иметь верхнюю ступень ESC-B , использующую двигатель Винчи, ЖРД с циклом фазового перехода. Предполагалось увеличить доставляемую на ГПО ПН до 12 000 кг, но проект был отложен из-за бюджетных сокращений.
В декабре 2005 года на конференции ЕКА в Берлине не было принято решения о возобновлении или отмене этого проекта. ЖРД Винчи, который предназначен для второй ступени, всё ещё разрабатывается, хотя и меньшими темпами, чем раньше. 25-26 ноября 2008 года на совете министров ЕКА было достигнуто соглашение по финансированию модернизированной второй ступени.
Твердотопливная ступень
Работы по ТТУ EAP продолжаются в рамках проекта ракеты-носителя «Вега» Первая ступень этой ракеты-носителя - двигатель P80 - более короткая версия ТТУ EAP , с корпусом из графитоэпоксидного волокна, которое гораздо легче стального корпуса. Сопло также выполнено из композитов с увеличенным коэффициентом расширения для улучшения эффективности. Управление вектором тяги электромеханическое, что позволяет уменьшить вес по сравнению с гидравлическим управлением.
Эти усовершенствования, вероятно, найдут своё отражение в РН «Ариан 5». Интеграция версии РН ESC-B с усовершенствованиями ТТУ и модифицированным ЖРД Вулкан должны позволить вывод 27 000 кг на низкую опорную орбиту.
Запуски ракеты-носителя «Ариан 5»
Запуск 34-го РН Ариан 5 в Гвианском Космическом центре.
Первый испытательный полёт Ариан 5 состоялся 4 июня 1996 года и был неудачным. Ракета-носитель была подорвана на 34 секунде полёта по причине неисправности в управляющем программном обеспечении, которая считается самой дорогостоящей компьютерной ошибкой в истории. Конвертация данных из 64-разрядного числа с плавающей запятой в 16-разрядное привела к зависанию компьютера. Процедура на языке Ада, обрабатывающая эту исключительную ситуацию, была исключена из соображений сохранения производительности системы.
Второй испытательный полёт (V-101), 30 октября 1997 года был частичной неудачей по причине проблем с управляемостью сопла двигателя первой ступени Вулкан. Вторая ступень отработала успешно, но не смогла достичь планируемой . Следующий полёт 21 октября 1998 года был успешным, и первый коммерческий запуск был произведён 10 декабря 1999 года - была выведена на орбиту .
Ариан-5 (фр. Ariane 5) – ракетоноситель, созданный Европейским космическим агентством (ЕКА) предназначенный для вывода спутников, автоматических космических кораблей на околоземную орбиту, а также доставке полезных грузов для Международной космической станции (МКС).
С развитием ракетно-космических технологий ракетоноситель Ариан 4 стала устаревать. И в 90-х годах началась разработка нового ракетоносителя Ариан 5. Первый запуск ракеты был произведен 4 июня 1996 г., но он оказался неудачным, из-за ошибки в программе ракета самоуничтожилась. Это ошибка стала дорогостоящей компьютерной ошибкой в истории.
Ракетоноситель Ариан-5 состоит из трех частей:
Первая ступень Ариан 5 представляет собой 30,5 метровый бак, состоящий из двух цистерн с жидким кислородом и водородом. В основании ступени расположен двигатель Вулкан с тягой в 136,6 тон/см. Сбоку к первой ступени установлены два твердотопливные ускорители ARPи развивают тягу в 630 тонн/см. Также эти ускорители можно спасти и повторно использовать, но это из-за особых мер безопасности не делают.
Вторая ступень Ариан 5 состоит из разгонных блоков EPS или ESC. Также двигатель второй ступени обладает способностью повторного зажигания, во время полета.
Третья часть представляет собой отсек полезной нагрузки.
Существуют следующие модификации ракетоносителя Ариан-5:
Ариан 5G (Generic) – базовая модель. Со стартовой массой в 737 т. Способна вывести на орбиту грузов до 6,2 т.
Ариан 5G+ – улучшена вторая ступень. Способна вывести на орбиту грузов до 6,95 т. Произведено 3 шт.
Ариан 5GS – улучшен двигатель первой ступени Вулкан 1В. Способна вывести на орбиту грузов до 6,1 т.
Ариан ECA (Evolution Cryotechnique type A) – улучшен двигатель первой ступени Вулкан 2. Улучшена вторая ступень путем сокращения ее длины и массы. Ракетоноситель способен вывести на орбиту два спутника массой в 10 т или один спутник массой в 10,5 т.
Ариан ES-ATV – предназначен для вывода на орбиту автоматического транспортного корабля ATV.
За период использования ракетоносителя Ариан-5 было произведено 45 запусков из 4 неудачных. Ариан-5 планируется использовать до 2015 года. Но все, же сейчас идет малыми темпами разработка последней модификации Ариан 5 ECB способная вывести на орбиту грузов до 12 т.
Ракетоноситель Ариан 5
Больше картинок и фотографий с Ракетоносителем Ариан-5 вы можете посмотреть в .
Характеристика:
Длина – 59 м
Диаметр – 5,4 м
Ступеней – 2 шт.
Стартовая масса – до 777 т
Масса груза – до 10,5 т
Тяга двигателя:
ускоритель – до 659,8 т/см
первая ступень – до 136,6 т/см
вторая ступень – до 6,6 т/см
Запусков – 45
Неудачных – 4
Место запуска – космодром Куру во Французской Гвиане.
Бюджет – 7 млрд. долларов США.
ТАСС-ДОСЬЕ /Инна Климачева/. Ariane 5 ("Ариан-5") - европейская одноразовая ракета-носитель, входит в семейство Ariane (первый запуск состоялся в 1979 г.). Используется для вывода на околоземную орбиту средних или тяжелых космических аппаратов, может одновременно запускать два-три спутника и попутно до восьми микроспутников.
История проекта
Создана в 1984-1995 гг. Европейским космическим агентством (ЕКА; ESA), основной разработчик - Национальный центр космических исследований Франции (CNES). Участниками программы являются 10 европейских стран, стоимость проекта - 7 млрд долларов США (46,2% - вклад Франции).
В создании ракеты принимали участие около тысячи промышленных фирм. Основной подрядчик - европейская компания Airbus Defence and Space ("Эрбас дифенз энд спейс"; подразделение Airbus Group, "Эрбас груп", Париж). Маркетингом Ariane 5 на рынке космических услуг занимается французская компания Arianespace ("Арианспейс"; Эври), с которой ЕКА подписало 25 ноября 1997 г. соответствующее соглашение.
Модификации
Разработано несколько модификаций космического носителя. В 1996-2003 гг. осуществлялись запуски Ariane 5 G; в 2004 г. - Ariane 5 G+; в 2005-2007 гг. - Ariane 5 GS. В настоящее время эксплуатируются версии Ariane 5 ECA (первый запуск - в 2002 г.) и Ariane 5 ES (2008).
Ariane 5 ECA
выводит на орбиту преимущественно телекоммуникационные спутники.
Ariane 5 ES
в 2008-2014 гг. использовалась для запуска европейских автоматических грузовых кораблей типа ATV ("Эй-ти-ви"; всего осуществлено пять полетов кораблей, которые обслуживали Международную космическую станцию). В 2016-2018 гг. с помощью Ariane 5 ES планируется запускать аппараты европейской навигационной спутниковой системы Galileo ("Галилео").
С 2008 г. ведутся работы по созданию новой версии Ariane 5 ME с увеличенной грузоподъемностью - до 11-12 т (первый запуск может состояться в 2018 г.).
Характеристики
Ariane 5 представляет собой двухступенчатую ракету-носитель тяжелого класса. Длина - 52-53 м, максимальный диаметр - 5,4 м, стартовая масса - 775-780 т (в зависимости от конфигурации).
Первая ступень оснащена жидкостным ракетным двигателем Vulcain 2 ("Вулкан-2"; в первых трех модификациях ракеты использовался Vulcain), вторая - HM7B (для версии Ariane 5 ECA) или Aestus ("Аэстус"; для Ariane 5 ES). Vulcain 2 и HM7B работают на смеси водорода и кислорода, производятся французской компанией Snecma ("Снекма"; входит в группу Safran, "Сафран", Париж).
В Aestus используется долгохранимое топливо - тетраоксид азота и монометилгидразин. Двигатель разработан немецкой компанией Daimler Chrysler Aerospace AG (DASA, "ДАСА", Мюнхен).
Кроме того, к первой ступени крепятся два твердотопливных ускорителя (изготовитель - Europropulsion, "Европропелжн"; Сюрен, Франция; совместное предприятие группы Safran и итальянской фирмы Avio, "Авио"), которые обеспечивают более 90% тяги в начале пуска. В варианте Ariane 5 ES вторая ступень может отсутствовать при выводе полезной нагрузки на низкую опорную орбиту.
Запуски и инциденты
Запуски осуществляются с космодрома Куру во Французской Гвиане (офиц. название: Гвианский космический центр, Южная Америка). Стоимость одного пуска составляет порядка 140-150 млн долларов.
Первый испытательный пуск 4 июня 1996 г. завершился аварией: ракета разрушилась спустя 37 секунд полета из-за сбоя в работе бортового программного обеспечения.
В ходе второго запуска 30 октября 1997 г. преждевременно отключился двигатель первой ступени, в результате четырем выводимым европейским спутникам пришлось достигать нужной орбиты за счет собственных двигательных установок.
Частично успешным был также запуск 12 июля 2001 г. с европейским и японским спутниками: ракете не удалось вывести их на расчетную орбиту, позже аппараты самостоятельно поднялись на свои орбиты.
Вторая авария произошла 11 декабря 2002 г. при первом пуске версии Ariane 5 ECA: из-за нештатной работы двигателя первой ступени ракета отклонилась от курса и через три минуты взорвалась. Были потеряны два французских спутника связи.
Всего состоялось 85 запусков - 81 успешный, два аварийных и два частично успешных. В ходе предыдущего 27 января 2016 г. (28 января по московскому времени) ракета Ariane 5 ECA вывела на околоземную орбиту американский спутник связи Intelsat 29e ("Интелсат-29-и").
Перспективная ракета
На базе Ariane 5 разрабатывается ракета нового поколения - Ariane 6, ее первый запуск может состояться не ранее 2020 г.
Спутник
9 марта 2016 г. с космодрома Куру успешно осуществлен запуск европейской ракеты-носителя Ariane 5 ECA с французским спутником связи Eutelsat 65 West A ("Ютелсат-65-вест-а").
Eutelsat 65 West A - телекоммуникационный космический аппарат. Принадлежит международной организации спутниковой связи Eutelsat (Париж, Франция).
Изготовлен американской компанией Space Systems/Loral ("Спейс Системс/Лорал"; г. Пало-Альто, шт. Калифорния) на спутниковой платформе SSL 1300. Весит 6,5 т, срок активного существования - не менее 15 лет. Оснащен передатчиками C-, Ku- и Ka-диапазонов. Будет находиться на геостационарной орбите в точке - 65 градусов западной долготы.
Обеспечит телекоммуникационными услугами (широкополосный доступ в интернет, передача данных и видео и др.) территорию Центральной и Южной Америки. Через спутник Eutelsat 65 West A Бразилия будет вести трансляции с XXXI летних Олимпийских игр, которые пройдут в августе 2016 г. в Рио-де-Жанейро.
The payload fairing, mounted on the nose of the launch vehicle, protects satellites on the launch pad and during the initial trajectory through the Earth’s atmosphere.
It is produced by RUAG Space, which is the world’s leading supplier of payload fairings made of composite materials.
ACU – Payload adapter
ACU – Payload adapter
The ACU payload adapter ensures interfaces between the launcher and its payload(s). This component consists of:
- a conical or a cylindrical structure with:
- an upper interface compatible with the spacecraft
- a bottom bolted interface with the launcher
- a separation system (generally a clamp-band) with springs to meet spacecraft separation requirements
- an electrical system including satellite umbilical lines and vibration sensors
Vehicle equipment bay
Vehicle equipment bay
The Ariane 5’s vehicle equipment bay integrates the guidance, stage sequencing, telemetry, tracking and safety systems. Two redundant ring laser gyroscopes are used for inertial reference and guidance during the mission.
To streamline the assembly process, Ariane 5’s vehicle equipment bay and ESC-A cryogenic upper stage are installed as a single unit atop its cryogenic core stage.
ESC-A – Cryogenic upper stage
ESC-A – Cryogenic upper stage
The Ariane 5 ECA launcher version utilizes the ESC-A cryogenic upper stage, which is powered by an HM7B engine. This reliable engine – which also served in the upper stage on Arianespace’s legendary Ariane 4 family of launchers – develops 67 kN maximum thrust in vacuum, and is turbopump-fed and regeneratively cooled. Its thrust chamber is fed by two pumps (liquid hydrogen and liquid oxygen) driven by a gas generator, a common turbine and a gearbox.
During the powered flight, the attitude control in pitch and yaw is ensured by gimballing of the engine’s nozzle, while gaseous hydrogen thrusters are used for roll control. During the ballistic phase, roll, pitch and yaw control uses clusters of gaseous hydrogen thrusters, while gaseous oxygen thrusters also are employed for longitudinal boosts.
EPC – Cryogenic main stage
EPC – Cryogenic main stage
As the central element of Ariane 5, the core cryogenic stage serves as one of the launcher’s key propulsion systems. It carries a propellant load of 132.27 metric tons of liquid oxygen and 25.84 metric tons of liquid hydrogen to feed the stage’s Vulcain main engine. The Vulcain burns for just under 600 seconds, providing up to 116 metric tons of thrust in vacuum.
The stage has an overall length of 30.5 meters from the Vulcain main engine’s nozzle to the forward (upper) skirt.Its dry mass is 12.2 metric tons, and the liftoff mass with its load of cryogenic propellant is 170.3 metric tons. After completing its propulsive mission, the empty stage is commanded to reenter the atmosphere for an ocean splashdown.
EAP – Solid rocket boosters
EAP – Solid rocket boosters
Ariane 5 utilizes two solid boosters, each standing more than 30 meters tall with 237.8 metric tons of propellant. The boosters are ignited on the launch pad once the main cryogenic stage’s Vulcain engine has stabilized its thrust output. They deliver more than 90 percent of the launcher’s total thrust at the start of flight and burn for 130 sec. before they are separated over a designated zone of the Atlantic Ocean.
The booster stage’s solid rocket motor is made up of three segments: the 11.1-meter-long aft (lower) segment, which is loaded with 106.7 metric tons of propellant; the center segment, with a length of 10.17 meters and 107.4 metric tons of propellant; and the 3.5-meter-long forward (upper) segment, loaded with 23.4 metric tons of propellant.
A propellant mix of 68 percent ammonium perchlorate (oxidizer), 18 percent aluminum (fuel), and 14 percent polybutadiene (binder) is used in the solid rocket motors. The combustion process is initiated by a pyrotechnic device, and the solid propellant burns at a radial velocity (from the center outward) of approximately 7.4 mm/sec. Flight control is provided by the boosters’ movable nozzle, which is driven by hydraulically-controlled servoactuators.
Vulcain 2 engine
Vulcain 2 engine
The Vulcain 2 engine develops 1,390 kN maximum thrust in vacuum. Its nozzle is gimballed for pitch and yaw control. The engine is turbopump-fed and regeneratively cooled. The thrust chamber is fed by two independent turbopumps using a single gas generator. A cluster of GH2 thrusters is used for roll control.
Носитель Ariane 5 дебютировал на космическом рынке в 1996 году. С тех пор было запущено 96 ракет. 92 запуска завершились успехом, 2 частичным успехом, 2 полной неудачей. Но нужно отметить, что все неудачные полеты уместились в первые годы эксплуатации ракеты. К настоящему времени безаварийная серия Ariane 5 составляет уже 82 запуска подряд. Все они были осуществлены с космодрома Куру во Французской Гвиане. Именно Ariane 5 поручена задача вывести в космос 9-миллиардный телескоп «Джеймс Уэбб».
Но, несмотря на выдающуюся безаварийную серию, дни ракеты похоже уже сочтены. Ariane 5 никогда не был особо дешевым носителем, а приход на рынок SpaceX еще больше уменьшил пусковые расценки. В 2014 году ESA утвердило дизайн новой ракеты Ariane 6, которая должна полностью заменить Ariane 5.
Изначально Ariane 6 задумывались исключительно как ракета-носитель легкого класса. Но затем было решено создать две версии ракеты — «легкую» и «тяжелую». Характеристики последней максимально приблизили к Ariane 5. Ее основным преимуществом над старым носителем станет цена. Стоимость пуска «тяжелой» Ariane 6 должна быть в два раза меньше, нежели Ariane 5.
9 января компания Arianespace заказала ступени для последних десяти ракет Ariane 5. С учетом уже построенных или находящихся в процессе постройки экземпляров это означает, что Ariane 5 предстоит еще 23 запуска . После этого носитель станет достоянием истории.
Последние запуски Ariane 5 состоятся в промежутке между 2020 и 2022 годом. Сейчас компания активно распродает слоты под эти полеты. На текущий момент в манифесте Arianespace указано 18 миссий Ariane 5:
- 15 запусков спутников для различных заказчиков.
- 2 запуска научных миссий (BepiColombo и «Джеймс Уэбб»)
- 1 запуск спутников системы Galileo
