阿丽亚娜-5运载火箭（Ariane 5）是欧洲研制的不可重复使用之运载火箭亚利安火箭系列中的最新型号，主要将人造卫星发射至地球同步轨道或低地球轨道。

简介

火箭信息

构造

改良型

未来发展(亚利安五号ECB型运载火箭计划停滞 固态辅助火箭(EAP))

发射纪录

简介

亚利安五号运载火箭由欧洲空间局(ESA)及国家中央发射场(Centre National d'Etudes Spatiales ,CNES)出资建造,以EADS太空载具(Astrium Space Transportation)为主要承包商,负责整合下游承包商。亚利安太空公司负责经营及销售亚利安火箭。太空载具公司则在欧洲建造火箭及在圭亚那太空中心发射火箭。

亚利安太空公司的亚利安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,亚利安五号运载火箭从第一次发射成功即进行改良,有亚利安五号运载火箭的衍生型有G,G+,GS,ECA及最新的ES。欧洲空间局原先计划亚利安五号运载火箭用来发射小形载人航天飞机汉密斯(Hermes),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,亚利安五号运载火箭才完全为载物用途。

两枚人造卫星能用SYLDA(SYsteme de 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 TRiple 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。

火箭信息

功能 不可重复使用之运载火箭

制造公司 EADS Astrium for欧洲空间局 and 亚利安公司

国家 欧洲

高度 59米(193尺）

直径 5.4米（17.7 呎)

质量 777,000 公斤 (1,712,000 磅)

节数 2节

酬载能力 普通:16,000 kg ECA型:21,000 kg(LEO)

酬载能力 普通:6,800 kg

(地球同步轨道) ECA型:10,500 kg

发射记录 现况 现役

发射场 圭亚那太空中心ELA-3发射场

发射次数 38次 (普通: 24, ECA型: 13, ES型: 1)

成功次数 34 (普通: 21, ECA型: 12, ES型: 1)

失败次数 2 (普通: 1, ECA型: 1)

部分失败次数 2 (普通）

首次发射 普通:1996年6月4日ECA型:2002年12月11日ES型:2008年3月9日

助推器 (Stage 0) - P230型固态辅助火箭

火箭形式 2枚

引擎 1颗固态引擎

推力 6,470 千牛顿 (1,454,510 磅)

比冲 275秒

推进时间 129 秒

燃料 固态燃料

构造

亚利安五号运载火箭的低温主引擎为H158主引擎(ECA型则为H173)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。

在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。

第二节位于第一节之上,酬载舱之下,亚利安五号G型运载火箭使用EPS(Etage a Propergols Stockables,储藏推进节,英语:Storable Propellant Stage),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,酬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。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。

改良型

亚利安五号运载的原型由亚利安五号5G型(Generic)运载火箭复制而来,发射时重737吨,能酬载5970公斤的卫星至地球同步转移轨道(GTO),最初记载为5970公斤,在实际飞行后评定能酬载6200公斤(一枚卫星)。

亚利安五号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(一枚卫星),在2004年此型共发射了三次。

亚利安五号G+型运载火箭于2005年被GS取代,使用了和ECA型相同的EAP固态辅助火箭及改良巴尔干(Vulcain)1B引擎,可酬载6100公斤的卫星到地球同步转移轨道(一枚卫星)。

亚利安五号ECA型(Evolution Cryotechnique type A)运载火箭能酬载10000公斤(多枚卫星)至地球同步转移轨道或10500公斤(一枚卫星),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 (Etage Superieur Cryogenique-A),并使用HM-7B引擎,重2100公斤和14000公斤的低温推进剂。亚利安五号运载火箭的第二节曾被做为亚利安四号运载火箭的第三节,在ECA型中,燃料槽改良后将长度缩短。而巴尔干引擎经过修改后变得更为长,更有效率的喷嘴使得推进剂的使用效率提升许多。新的计算要求修改第一节燃料槽的长度。除此之外,固态辅助火箭EAP部件也改用较轻的焊接金属团,因此可以装入较多的推进剂。和亚利安五号G型运载火箭比较,ESC-A低温第二节的低地轨道酬载能力并无显著提升,也因如此,亚利安五号ECA型运载火箭将不用来发射自动运载飞船(ATV)。

亚利安五号ES-ATV型运载火箭(Evolution Storable-),主要功能是将自动运载飞船送至国际太空站。此外,亚利安五号ES型运载火箭也综合所有改装后的配备,从亚利安五号ECA型运载火得到第一节主引擎EPC(法语:Etage Principal Cryogenique,低温引擎,英语:cryogenic main stage)和辅助火箭EAP(法语:Etage d'Acceleration a Poudre,固态辅助火箭,英语:solid rocket booster);第二节则是从亚利安五号GS型运载火箭所得到:EPS (Etage a Propergols Stockable)。预估亚利安五号ES-ATV型运载火箭可将21000公斤的酬载物送至低地球轨道(LEO)。首次发射日期在2008年3月9日格林尼治标准时间04点03分。

未来发展

亚利安五号ECB型运载火箭计划停滞

亚利安五号ECB型运载火箭原本预计使用ESC-B的第二节,第三节使用新型的达芬奇(Vinci)加大的引擎。地球同步轨道的酬载能力增加为12000公斤,但亚利安五号ECB型运载火箭计划被搁置是因为预算缩水。在2005年10月,欧洲空间局在伯林的会议中并未提及重新开始或取消亚利安五号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,重新开始的亚利安五号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)

用于亚利安五号系列运载火箭的固态辅助火箭(EAP,Etage d'acceleration a poudre)引擎也将持续的被用在织女星运载火箭,织女星运载火箭的第一节P80固态火箭引擎----是一种较短的固态火箭,P80固态火箭的外壳是石墨细丝环氧基(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亚利安系列运载火箭上。

发射纪录

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,酬载卫星为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,两枚酬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)发射前最重的酬载。

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,两枚酬载卫星((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型运载火箭酬载三枚卫星(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+型运载火箭酬载当时最重的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,酬载卫星有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)酬载了当时最重的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),酬载多卫星包括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酬载,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,也是多卫星酬载,酬载卫星有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酬载纪录,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酬载纪录,酬载的两枚卫星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,酬载卫星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。