阿丽亚娜5型运载火箭

阿丽亚娜5型运载火箭

中文名 阿丽亚娜5型运载火箭
发射时间 1996年6月4日
质量 777,000公斤(1,712,000磅)
中心直径 5.4米
制造商 EADS航天运输公司,欧洲空间局,亚利安公司
高度 59米(193尺)
有效载荷 地球静止转移轨道有效载荷9600千克
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研发历史

阿丽亚娜5型运载火箭阿丽亚娜5型运载火箭亚利安太空公司的阿丽亚娜四号运载火箭虽然十分成功,但并无法直接获利,因为其研发耗用了十年及70亿元,阿丽亚娜五号运载火箭从第一次发射成功即进行改良,欧洲空间局原先计划阿丽亚娜五号运载火箭用来发射小形载人航天飞机汉密斯,并以"载人等级标准"来建造,当欧洲空间局将汉密斯计划取消后,阿丽亚娜五号运载火箭才完全为载物用途。

研制过程

阿丽亚娜5型运载火箭阿丽亚娜5型运载火箭阿丽亚娜5型运载火箭是20世纪90年代由欧洲率先研制成功的世界上第一个“少级数、大直径”的大型运载火箭。

1987年11月,欧洲空间局部长级会议正式批准研制阿丽亚娜5型大型运载火箭。次年1月,计划正式实施。原计划1995年4月和10月分别进行两次鉴定发射,随后投入商用。后因研制进度和财政等原因,计划被迫推迟。

1996年6月4日,终于进行了第一次鉴定发射,但不幸遭遇失败,这在世界上产生了重大影响。从1987年确定计划直到1996年首次鉴定飞行,阿丽亚娜5型运载火箭计划历时8年多时间,研制费用高达80亿美元以上。虽然首次发射不幸失败,但为以后的研制工作积累了丰富的经验。

1997年10月30日,阿丽亚娜5型运载火箭进行第二次鉴定发射时,终于获得成功。

1998年10月28日,第三次鉴定发射任务成功后,正式投入商用。至2002年,阿丽亚娜5型运载火箭完成了10次商业发射任务,其中9次成功。

2001年7月12日,第七枚商用阿丽亚娜5型运载火箭进行双星发射时,由于上面级发动机不稳定燃烧导致卫星进入了比预定轨道低很多的无用轨道。这是阿丽亚娜5型运载火箭正式投入使用以后第一次遇到故障,为此,欧洲空间局停止了2001年阿丽亚娜5型运载火箭的其他发射任务,并成立了专门的故障调查小组对故障原因进行调查,2002年3月再次恢复发射。

阿丽亚娜五号GS和ECA型,在2007年10月5日,在航班V26进行第一次展示,是于卫星部署成功后才开始测试引擎。测试重新点火能力也是任务的一部分,于2008年3月9日,以两度点火将自动运载飞船送至圆形暂泊轨道,接着太空船分离,由末端节第三次将之送入低地轨道。

结构特点

发动机

一子级采用一台液体氢氧火箭主发动机,由于火箭级数和主发动机数量减少,使运载火箭的分离控制得到简化,从而增加了运载火箭的系统可靠性;此外,由于采用无毒、无污染推进剂,也有利于环保。

主引擎

引擎被称为EPC(Etage Principal Cryotechnique,低温主引擎),燃料槽长30.5米,分为两槽,分别装载液态氧130吨及液态氢25吨,而Vulcain引擎的基本型能产生115吨推力(1.13百万牛顿),第一节空重约15吨。

燃料槽

燃料槽长30.5米,分为两槽,分别装载液态氧130吨及液态氢25吨,燃料为联氨(MMH)及四氧化二氮,然而ECA型使用ESC(Etage Superieur Cryotechnique,低温末端节,英语:Cryogenic Upper Stage),燃料则是液态氧及液态氢。

助推火箭

主引擎两旁的则是两枚固态助推火箭EAP,-P238 (ECA型则为P241),填装燃料后每枚重约277吨,并可提供约630吨的推力(6.2百万牛顿),固态辅助火箭能像航天飞机的可以回收,在早期的测试飞行会被回收,但不重复使用。

运载舱及末端节

运载舱及末端节皆被整流罩包覆,达到足够高度就会分离。亚利安五号G+型运载火箭使用EPS末端节,GS及ES型则使用EPS的改良型,EPS末端节能够重新点火,且测试过两次。

整流罩和发射架

阿丽亚娜5型运载火箭阿丽亚娜5型运载火箭阿丽亚娜5型运载火箭是截至2002年世界上运载能力最大的商用运载火箭。当进行单星发射任务时,它可以把6500千克的有效载荷送入地球同步转移轨道,而进行双星发射任务时,可以把6000千克的有效载荷送入相同的轨道。由于世界上最大的商业通信卫星质量不超过在5.5吨,而大部分商业通信卫星的质量介于2.5~4吨之间,因而阿丽亚娜5型运载火箭不仅具有发射世界上最大的高轨道商业通信卫星的能力,还具有一箭发射两颗较大高轨道卫星的能力,这样可以大大降低用户的发射成本。

两枚人造卫星能用SYLDA(SYstemede Lancement Double Ariane)货架以相互堆栈放置;三枚人造卫星则使用SPELTRA(Structure Porteuse Externe Lancement T Riple Ariane);如超过八枚人造卫星,通常是实验卫星或微型卫星,可使用ASAP(Ariane Structure for Auxiliary Payloads)平台。

发射纪录

阿丽亚娜5型运载火箭阿丽亚娜5型运载火箭亚利安五号运载火箭(亚利安五号运载火箭航班501)首次测试发射在1996年6月4日,结果是失败的,整台火箭在发射后37秒自身毁灭是因为控制火箭飞行的软件故障,这件事可以说是历史上损失最惨重的软件故障事件,一项资料对话显示64位元浮点跳到16位元整个资讯有误,造成处理器困顿(算子错误)。浮点数目对于16位元的算子来讲是超出很多的,所以无法运算。考虑到效能的设计而使软件处理器(Ada码)无法负荷,虽然其他转换器可以利用可变性密码来保护。

于1997年10月30日L502进行第二次测试飞行,结果部分失败,因巴尔干引擎的喷嘴导致翻转问题,亦使第一节主引擎提早结束推进,虽然末端节仍成功推进,但无法达到预定轨。

直到1998年10月21日,亚利安五号运载火箭终于成功,并于1999年12月10日进行第一次商用飞行,运载卫星为XMM-牛顿 X-射线太空望远镜。

另一次部分失败则发生于2001年7月12日,两枚运载卫星进入了错误的轨道,只达到地球同步轨道高度的一半。欧洲空间局的亚特密斯(Artemis)通信卫星借由实验用离子推进系统才于2003年1月31日到达预定轨道。

事故发生后,到了2002年3月1日才发射了Envisat环境卫星(8100公斤)到达800公里的轨道,此次为第十一次发射,也是在2008年3月9日自动运载飞船(9000公斤)发射前最重的运载。

亚利安五号ECA型运载火箭的第一次发射在2002年12月11日,但因辅助火箭发生问题导致无法转向而失败,在发射三分钟后自行销毁,两枚运载卫星((Stentor)及火鸟7(Hot Bird 7))价值约6.3亿欧元,也消失在海中。这次事故起因于冷却管破裂使引擎温度过高,此次事故后,亚利安太空公司的SA延后了罗塞塔(Rosetta)jo卫星的发射日期从2003年1月延至2004年2月26日,但又因低温燃料槽的小问题延到2004年3月上旬。

在2003年9月27日最后一次亚利安五号G型运载火箭运载三枚卫星(包括第一个欧洲月球探测器,SMART-1),属第162航班。在2004年7月18日,亚利安五号G+型运载火箭运载当时最重的Anik F2卫星,重约6000公斤。

亚利安五号ECA型运载火箭直到2005年2月12日才发射成功,运载卫星有XTAR-EUR军事通讯卫星,'SLOSHSAT'小型科学卫星及MaqSat B2模拟酬载,原先预定于2004年10月发射,因额外的测试及军方要求(在Helios 2A观测卫星发射后)而延迟后预定发射时间。

于2005年8月11日,亚利安五号GS型运载火箭(辅助火箭由ECA型的辅助火箭改良)运载了当时最重的Thaicom-4/iPStar-1卫星送至轨道,卫星重约6505公斤。

2005年11月16日,第三次亚利安五号ECA型运载火箭第三次发射(第二次成功),运载多卫星包括DirecTV的Spaceway-F2卫星及印度尼西亚PT Telekomunikasi公司的Telkom-2卫星,此次为最重的多卫星运载,总重超过8000公斤。

2006年3月11日,亚利安五号ECA型运载火箭第四次发射,也是多卫星运载,运载卫星有Eutelsat公司的火鸟7A(Hot Bird 7A)卫星(代替第一次ECA型失败的火鸟7卫星),及SPAINSAT卫星,为一西班牙政府提供HISDESAT公司的通信卫星。

2006年5月27日,亚利安五号ECA型运载火箭又创下新商业的运载纪录,达8.2吨,含两枚卫星,包括Thaicom 5卫星及Satmex 6卫星。

2007年5月4日,亚利安五号运载火箭ECA型运载火箭再度创下新的商业运载纪录,运载的两枚卫星Astra 1L卫星及Galaxy 17通讯卫星总重8.6吨,再包括其他酬载,共重9.4吨。这个纪录在2007年11月11日又被打破,运载卫星Skynet 5B卫星及Star One C1卫星共重9535公斤。

在2008年3月9日],亚利安五号ES-ATV型运载火箭第一次第一次发射自动运载飞船至国际太空站,名称为朱尔斯威恩(Jules Verne)。

2008年4月18日,亚利安五号ECA型运载火箭发射Star One C-2卫星及越南第一枚卫星,Vinasat-1卫星。

2012年8月2日22时54分,阿丽亚娜5型火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空,将英国阿万蒂通信公司的HYLAS-2通信卫星和美国国际通信卫星集团的INTELSAT-20通信卫星送入轨道。

地时间2015年4月26日下午5点整,一枚欧空局的阿丽亚娜5型火箭从法属圭亚那的库鲁航天站发射升空,携带两颗通讯卫星进入预定轨道。该任务是阿丽亚娜5型火箭的第78次发射任务。[2]

法国巴黎时间2015年7月15日23时42分(北京时间16日5时42分),阿丽亚娜5型运载火箭从法属圭亚那库鲁航天中心升空,将一颗通信卫星和一颗气象卫星送入太空轨道。这是阿丽亚娜5型火箭2015年第三次成功发射。[3]

2017年6月1日,“阿丽亚娜5”型运载火箭搭载美国卫星ViaSat-2和法国卫星EUTELSAT 172B在法国圭亚那库鲁发射成功。[4]

 2018年9月26日凌晨5点53分至6点38分,欧洲发射第100次阿丽亚娜-5运载火箭,发射地点是法国的圭亚那的欧洲航天发射中心。本次发射整个发射过程持续42分钟,将会携带2枚高轨通信卫星,如果一切顺利将会成为 Arianespace三大家族第300次成功发射。[5]

2020年8月15日下午6点04分(美国东部时间),阿丽亚娜5型火箭(Ariane 5)从圭亚那航天中心的ELA-3发射区升空,将任务扩展车2(MEV-2)和两颗商业卫星( "银河30 "卫星和BSAT-4b)送入轨道。[6]

2021年7月30日晚11点(欧洲中部时间),世界首颗在轨可重新编程量子卫星Eutelsat Quantum搭载阿丽亚娜5号火箭从法属圭亚那库鲁的圭亚那航天中心成功发射到地球同步转移轨道。[1]

使用情况

阿丽亚娜五号运载火箭首次测试发射在1996年6月4日,结果是失败的。整台火箭在发射后37秒自身毁灭是因为控制火箭飞行的软件故障。

于1997年10月30日L502进行第二次测试飞行,结果部分失败,因巴尔干引擎的喷嘴导致翻转问题,亦使第一节主引擎提早结束推进,虽然末端节仍成功推进,但无法达到预定轨。

直到1998年10月21日,阿丽亚娜五号运载火箭终于成功,并于1999年12月10日进行第一次商用飞行,酬载卫星为XMM-牛顿X-射线太空望远镜。

结构特点

在两旁的是两枚固态助推火箭EAP-P238 (ECA型则为P241),填装燃料后每枚重约277吨,并可提供约630吨的推力(6.2百万牛顿),固态辅助火箭能像航天飞机的可以回收,在早期的测试飞行会被回收,但不重复使用。

第二节位于第一节之上,酬载舱之下。燃料为联氨(MMH)及四氧化二氮,然而ECA型使用ESC,燃料则是液态氧及液态氢,酬载舱及末端节皆被整流罩包覆,达到足够高度就会分离。

主要型号

阿丽亚娜五号G+型

运载改良了第二节,地球同部转移轨道的酬载能力达6950公斤,在2004年此型共发射了三次。

阿丽亚娜5型运载火箭阿丽亚娜5型运载火箭阿丽亚娜五号ECA型

运载火箭能酬载10000公斤至地球同步转移轨道或10500公斤,这个改良型使用新的巴尔干(Vulcain)2型引擎为第一节引擎,第二节则使用ESC-A。

未来发展

阿丽亚娜五号ECB型运载火箭计划停滞

阿丽亚娜5型运载火箭阿丽亚娜5型运载火箭在2005年10月,欧洲空间局在柏林的会议中并未提及重新开始或取消阿丽亚娜五号ECB型运载火箭的计划,也就是说此项计划只是被搁置。达芬奇(Vinci)引擎原先计划用于ECB型的末端节,但研发进度迟缓。

因此,重新开始的阿丽亚娜五号ECB型运载火箭并不会在2008年欧洲空间局的会议完全加速研发。

固态辅助火箭(EAP)

石墨细丝环氧基(碳纤维),比现在的不锈钢外壳材质还轻的多。新型的综合操纵喷嘴也因为特殊的热流绝缘体材料和较为细致的管线(增加燃料的扩散效率)都被研发出来而得以实现,随后即是将这种新的组合拿去做全面的测试。除此之外,新的喷嘴拥有电机械学的调动器取代了原本较重的水力学方法以向量控制推力。上述这些增进或替换成新的材料在不久的将来运用在阿丽亚娜系列运载火箭上。

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