Ariane 4 — европейская одноразовая ракета-носитель , разработанная Национальным центром космических исследований (CNES) французского космического агентства для Европейского космического агентства (ESA). Он был произведен ArianeGroup и продан Arianespace . С момента своего первого полета 15 июня 1988 года и до последнего полета 15 февраля 2003 года на нем было совершено 113 успешных пусков из 116.
В 1982 году программа «Ариан-4» была одобрена ЕКА. Во многом опираясь на предыдущий Ariane 3 , он был разработан как пусковая установка, способная доставлять более тяжелые полезные нагрузки и с более низкой стоимостью за килограмм, чем предыдущие члены семейства Ariane. Ariane 4 был, по сути, развитием существующих существующих технологий, а не революционным по своему дизайну; этот подход быстро получил поддержку большинства членов ЕКА, которые финансировали и участвовали в его разработке и эксплуатации. Благодаря возможности оснащения разнообразными навесными ускорителями , Ariane 4 завоевала репутацию чрезвычайно универсальной пусковой установки.
После ввода в эксплуатацию ракета-носитель вскоре получила признание как идеальная для запуска спутников связи и наблюдения Земли , а также спутников, используемых для научных исследований. За время своего существования Ariane 4 сумел захватить 50% рынка запуска коммерческих спутников, убедительно продемонстрировав способность Европы конкурировать в секторе коммерческих запусков. [2] В феврале 2003 года был запущен последний «Ариан-4»; Arianespace решила отказаться от этого типа в пользу более нового и более крупного Ariane 5 , который фактически заменил его в эксплуатации.
В 1973 году одиннадцать стран решили продолжить совместное сотрудничество в области исследования космоса и сформировали новую общенациональную организацию для выполнения этой миссии — Европейское космическое агентство (ЕКА). [3] Шесть лет спустя, в декабре 1979 года, появление работоспособной европейской одноразовой пусковой системы было отмечено успешным запуском первой ракеты-носителя Ariane 1 из Центра пространственных гайанцев (CSG) в Куру , Французская Гвиана . [4] Вскоре Ariane 1 стала считаться способной и конкурентоспособной пусковой установкой по сравнению с конкурирующими платформами, предлагаемыми Советским Союзом и Соединенными Штатами Америки , и за ней быстро последовали улучшенные производные версии в виде Ariane 2 и Ariane . 3 . К началу 1986 года «Ариан-1», наряду с «Ариан-2» и «Ариан-3», стала доминирующей ракетой-носителем на мировом рынке. [5]
В январе 1982 года ЕКА выдало разрешение на разработку и строительство Ariane 4; В программе разработки была заявлена цель увеличения полезной нагрузки на 90%. [6] Ariane 4 будет значительно большей и более гибкой ракетой-носителем, чем предыдущие члены ее семейства, и будет конкурировать с ракетами-носителями верхнего класса по всему миру. Для сравнения, в то время как Ariane 1 имел типичный вес 207 тонн (456 000 фунтов) и мог выводить на орбиту полезную нагрузку до 1,7 тонны (3700 фунтов); более крупный Ariane 4 имел типичную массу 470 тонн (1 040 000 фунтов) и мог выводить на орбиту полезную нагрузку до 4,2 тонны (9 300 фунтов). [7] Работа над Ariane 4 была существенно облегчена благодаря использованию как технологий, так и опыта, полученного при производстве и эксплуатации более ранних моделей ракеты Ariane . Общая стоимость разработки Ariane 4 в 1986 году оценивалась в 476 миллионов европейских валютных единиц (ЭКЮ). [6]
В связи с необходимостью создать ракету с существенно большей тягой команда разработчиков рассмотрела различные подходы для достижения этой цели. [8] Одна из изученных концепций включала добавление пятого двигателя к увеличенной первой ступени Ariane 3, но было обнаружено, что для достижения этой цели потребовался очень высокий уровень работ по модернизации; вместо этого первая ступень была удлинена, чтобы вмещать 210 тонн (460 000 фунтов) топлива вместо 145 тонн (320 000 фунтов), которые присутствовали на Ariane 3. Хотя вторая и третья ступени остались идентичными Ariane 3, ряд ремней- 3 на ускорителях были разработаны для применения в типе, предназначенном для постепенного увеличения грузоподъемности ракеты. [8] В целом Ariane 4 был на 15% меньше, чем Ariane 3. [9]
По сути, Ariane 4 представлял собой улучшенную и развитую производную от более раннего Ariane 3, в первую очередь отличавшуюся применением различных твердотопливных и жидкостных ускорителей, причем последний был единственной совершенно новой конструктивной особенностью Ariane 4; На тот момент практика использования жидкостных ускорителей была редкостью, поскольку ранее она использовалась только в китайской космической программе . [8] Еще одним нововведением Ariane 4 стал обтекатель двойного запуска SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane). [9] Это позволяло размещать пару спутников один поверх другого; Можно было установить несколько различных носовых обтекателей SPELDA, включая обычные и удлиненные модели. SPELDA был значительно легче своего предшественника; в системе наведения также использовались гораздо более точные кольцевые лазерные гироскопы . [9] По словам авиационного автора Брайана Харви, достижения, присутствующие в конструкции Ariane 4, представляют собой консервативную и эволюционную, а не революционную философию. [9]
По мере формирования программы Ariane 4 она получила поддержку Бельгии , Дании , Испании , Ирландии , Италии , Нидерландов , Германии , Великобритании , Франции , Швеции и Швейцарии . [9] Основными подрядчиками были Aérospatiale (ответственный за первую и вторую ступени), Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) (производитель жидкостных ускорителей), Société Européenne de Propulsion (SEP) (производитель двигателей), Matra (оборудование сборка отсека), Air Liquide (производство баков третьей ступени и изоляции), BPD Snia (производитель твердотопливных ускорителей) и British Aerospace / Contraves Space AG (производитель обтекателя). [9] За свою работу над «Арианом-4» команда запуска впоследствии была награждена Космическим фондом Премией за достижения в космосе в 2004 году . [10]
В связи с разработкой самого Ariane 4 в Пространственном центре Гайаны были построены новая специально построенная зона подготовки к запуску и стартовая площадка для ракеты, получившие общее обозначение ELA-2 , для обслуживания Ariane 4 и обеспечения скорости запуска. 8 запусков в год (этот подвиг был почти беспрецедентным для одной большой ракеты, за исключением Советского Союза). [11] В отличие от более раннего ELA-1 , который использовался для предыдущих членов семейства Ariane и других ракет, подготовка ракеты будет осуществляться в специально построенном зале высотой 80 метров (260 футов), а не на сама колодка; Затем готовую ракету перевезли по специально спроектированной железной дороге, чтобы медленно добраться из зала до стартовой площадки, что заняло один час. Эта железная дорога давала дополнительное преимущество, позволяя относительно быстро снимать неисправные ракеты с площадки и заменять их. [8]
15 июня 1988 года состоялся первый успешный запуск Ariane 4. [9] Для этого первого испытательного полета было решено запустить вторую по мощности версию ракеты, получившую обозначение 44LP , оснащенную четырьмя маршевыми двигателями, двумя твердотопливными ускорителями и двумя жидкостными ускорителями; он также был оснащен многоспутниковым обтекателем SPELDA. Через 50 секунд после взлета твердотопливные ускорители будут израсходованы и отсоединены, чтобы уменьшить вес ракеты. [9] Через 143 секунды после взлета жидкостные ускорители также отсоединились, что еще больше облегчило корабль. Первый полет был признан успешным: на орбиту было выведено несколько спутников. [9]
Для запуска V50 и далее на Ariane 4 была принята улучшенная третья ступень, известная как H10+ . ) длиннее и содержало на 340 кг (750 фунтов) больше топлива, что увеличило общую полезную нагрузку ракеты на 110 кг (240 фунтов) и увеличило время ее горения на 20 секунд. [12]
Еще до первого полета Ariane 4 уже началась разработка преемника, получившего обозначение Ariane 5 . [13] В январе 1985 года «Ариан-5» был официально принят в качестве программы ЕКА. Ему не хватало высокого уровня общности, который был у Ariane 4 со своими предшественниками, и он был разработан не только для запуска более тяжелых грузов массой до 5,2 тонны (11 000 фунтов) и с 20-процентным снижением стоимости по сравнению с Ariane 4, но и для более высокий запас прочности обусловлен тем, что «Ариан-5» разрабатывался и для проведения пилотируемых космических запусков, предназначаясь для перевозки астронавтов с помощью предлагаемого космического корабля «Гермес» . [14] Разработка Ariane 5 не обошлась без разногласий, поскольку некоторые члены ЕКА считали, что более зрелый Ariane 4 больше подходит для удовлетворения установленных потребностей в таких пусковых установках; именно по этой причине Великобритания предпочла не участвовать в программе «Ариан-5». [15] В течение нескольких лет ракеты-носители «Ариан-4» и «Ариан-5» эксплуатировались взаимозаменяемо; однако в конечном итоге было решено прекратить все операции Ariane 4 в пользу концентрации на более новом Ariane 5. [16]
Ariane 4 была последней разработкой предыдущих членов семейства ракет Ariane . По сравнению с Ariane 2 и Ariane 3 , Ariane 4 отличался удлиненной первой (на 61%) и третьей ступенями, усиленной конструкцией, новой компоновкой двигательного отсека, новой авионикой и двойной системой SPELDA ( Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane ). -носитель полезной нагрузки. В базовой версии 40 не использовались какие-либо навесные двигатели, в то время как в вариантах Ariane 42L, 44L, 42P, 44P и 44LP использовались различные комбинации твердотельных и жидкостных ускорителей . Первоначально предназначенные для размещения полезной нагрузки от 2000 до 4200 кг (от 4400 до 9300 фунтов) на геостационарной орбите , шесть вариантов Ariane 4 с помощью навесных ускорителей позволили несколько раз запускать полезную нагрузку, превышающую 4900 кг (10 800 фунтов). Ракета-носитель Ariane 4 снизила затраты на запуск на килограмм на 55% по сравнению с исходной ракетой Ariane 1 . [9]
Ракета использовалась в нескольких вариантах — она могла быть оснащена двумя или четырьмя дополнительными твердотопливными (PAP для Propulseurs d'Appoint à Poudre ) или жидкостными ракетами-носителями (PAL для Propulseurs d'Appoint à Liquide ). Ракета-носитель включала в себя систему носителя полезной нагрузки спутника под названием SPELDA ( Structure porteuse externe de lancement double Ariane , по-французски « Внешняя несущая структура для двойных запусков Ariane ») для запуска более одного спутника одновременно. Ракета захватила почти 60% мирового рынка услуг коммерческого запуска, обслуживая как европейских, так и международных клиентов. [17] На третьем этапе находился этап оборудования транспортного средства, на котором размещался компьютер, выполнявший различные функции, включая определение последовательности, наведение, контроль, отслеживание, телеметрию и самоуничтожение на основе взрывчатки. [9]
Ariane 4 AR 40 был базовой версией с тремя ступенями: высотой 58,4 м (192 фута), диаметром 3,8 м (12 футов), взлетной массой 245 000 кг (540 000 фунтов) и максимальной полезной нагрузкой 2100 кг ( 4600 фунтов) на GTO или 5000 кг (11000 фунтов) на низкую околоземную орбиту (НОО). Основная мощность обеспечивалась четырьмя двигателями Viking 2B , каждый из которых развивал тягу 667 кН (150 000 фунтов силы). Вторая ступень была оснащена одним двигателем Viking 4B, а третья ступень была оснащена двигателем на жидком кислороде/жидком водороде HM7-B . Ariane 4 AR 44L, оснащенная максимальным дополнительным наддувом из четырех жидкотопливных ракетных подвесок, представляла собой четырехступенчатую ракету весом 470 000 кг (1 040 000 фунтов) и способную переносить полезную нагрузку 4730 кг (10 430 фунтов). до GTO или, альтернативно, 7600 кг (16 800 фунтов) до LEO.
В июне 1988 года состоялся первый полет Ariane 4, который прошел успешно. С тех пор Ariane 4 совершила 116 полетов, 113 из которых были успешными, что составляет 97,4%.
22 февраля 1990 года произошел первый сбой во время восьмого запуска Ariane 4, рейс V36. Ракета взорвалась в 9 км над Куру. [18] Авария произошла из-за того, что рабочий, собиравший ракетный двигатель «Викинг», оставил носовой платок в одной из трубок охлаждающей жидкости двигателя. Он сделал это как напоминание самому себе о необходимости сообщить своему начальнику, согласно процедуре, о незапланированной полировке, которую он произвел, чтобы подогнать трубку. Но он заболел, не успев это сделать, и его заменили другие рабочие, не заметившие платка. В полете платок заблокировал трубку охлаждающей жидкости, мотор перегрелся и вышел из строя, а «Ариан» самоуничтожился, отклонившись от траектории. Его полезная нагрузка, два спутника связи стоимостью 500 миллионов долларов США ( Superbird-B и BS-2X ), развалилась на болота недалеко от Куру. [19] Последующее расследование рекомендовало внести 44 модификации, включая нумерацию и проверку всех кусков ткани, использованных при сборке ракеты. [19] Следующие 26 запусков завершились успешно. [12]
Система стала основой для запусков европейских спутников : зафиксировано 113 успешных и три неудачных запуска. Ariane 4 обеспечил увеличение полезной нагрузки с 1700 кг (3700 фунтов) для Ariane 3 до максимума 4800 кг (10 600 фунтов) на геостационарной переходной орбите (GTO). Рекорд Ariane 4 для GTO составил 4946 кг (10 904 фунта). [20]
15 февраля 2003 года произошел последний запуск ракеты Ariane 4, выведшей Intelsat 907 на геостационарную орбиту . [21] Arianespace решила отказаться от ракеты-носителя Ariane 4 в пользу новой тяжелой ракеты Ariane 5 , которая уже находилась в эксплуатации несколько лет. В 2011 году корабль «Союз СТ» средней грузоподъёмности дополнил предложение ракет-носителей Центра Spatial Guyanais . Космический корабль, запущенный «Союзом», повторно использовал платформу и дозатор полезной нагрузки, которые изначально были разработаны для «Ариана». [22]
