Ariane 4 — европейская одноразовая ракета-носитель , разработанная Центром национальных космических исследований (CNES), французским космическим агентством, для Европейского космического агентства (ESA). Производством ракеты-носителя руководила компания Aérospatiale , а маркетингом занималась компания Arianespace . С момента первого полета 15 июня 1988 года до последнего полета 15 февраля 2003 года было выполнено 113 успешных запусков из 116.
В 1982 году программа Ariane 4 была одобрена ESA. Во многом опираясь на предыдущую Ariane 3 , она была разработана для создания пусковой установки, способной доставлять более тяжелые полезные грузы и с более низкой стоимостью за килограмм, чем более ранние члены семейства Ariane. Ariane 4 была в основном развитием существующих используемых технологий, а не революционной по своей конструкционной этике; этот подход быстро получил поддержку большинства членов ESA, которые финансировали и участвовали в ее разработке и эксплуатации. Способная быть оснащенной широким спектром навесных ускорителей , Ariane 4 приобрела репутацию чрезвычайно универсальной пусковой установки.
После ввода в эксплуатацию ракета-носитель вскоре стала признана идеальной для запуска спутников связи и наблюдения за Землей , а также для научных исследований. За время своей работы Ariane 4 удалось захватить 50% рынка запуска коммерческих спутников, убедительно продемонстрировав способность Европы конкурировать в секторе коммерческих запусков. [2] В феврале 2003 года был запущен последний Ariane 4; Arianespace решила снять этот тип с эксплуатации в пользу более нового и большего 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] : 161–162 Шесть лет спустя, в декабре 1979 года, появление эффективной европейской одноразовой пусковой системы было отмечено успешным запуском первой ракеты-носителя Ariane 1 с космодрома Куру , Французская Гвиана . [3] : 169 Вскоре ракета- носитель Ariane 1 стала считаться эффективной и конкурентоспособной по сравнению с конкурирующими платформами, предлагаемыми Советским Союзом и Соединенными Штатами Америки , и за ней быстро последовали улучшенные производные в виде ракет-носителей Ariane 2 и Ariane 3. К началу 1986 года Ariane 1, наряду с Ariane 2 и Ariane 3, стала доминирующей ракетой-носителем на мировом рынке. [3] : 172
В январе 1982 года ЕКА выдало разрешение на разработку и строительство Ariane 4; заявленной целью программы разработки было увеличение полезной нагрузки на 90%. [4] Ariane 4 должна была стать значительно более крупной и гибкой ракетой-носителем, чем более ранние представители ее семейства, и была призвана конкурировать с лучшими представителями ракет-носителей по всему миру. Для сравнения, в то время как Ariane 1 имела типичный вес 207 тонн (456 000 фунтов) и могла выводить на орбиту полезную нагрузку до 1,7 тонны (3700 фунтов); более крупная Ariane 4 имела типичный вес 470 тонн (1 040 000 фунтов) и могла выводить на орбиту полезную нагрузку до 4,2 тонны (9 300 фунтов). [3] : 178 Работа над Ariane 4 была существенно облегчена за счет активного использования как технологий, так и опыта, полученного при производстве и эксплуатации более ранних представителей ракеты Ariane . Общая стоимость разработки Ariane 4 в 1986 году оценивалась в 476 миллионов европейских валютных единиц (ЭКЮ). [4]
Поставленная перед необходимостью создания ракеты с существенно большей тягой, команда разработчиков рассматривала различные подходы для достижения этой цели. [3] : 179 Одна из изученных концепций включала добавление пятого двигателя к увеличенной первой ступени Ariane 3, но было обнаружено, что для достижения этого потребовался очень высокий уровень работ по перепроектированию; вместо этого первая ступень была удлинена, чтобы вмещать 210 тонн (460 000 фунтов) топлива вместо 145 тонн (320 000 фунтов), имеющихся в Ariane 3. В то время как вторая и третья ступени остались идентичными Ariane 3, был разработан ряд навесных ускорителей для применения к этому типу, предназначенных для постепенного увеличения грузоподъемности ракеты. [3] : 179 В целом, Ariane 4 была на 15% меньше, чем Ariane 3. [3] : 180
По сути, Ariane 4 была улучшенной и развитой производной более ранней Ariane 3, в первую очередь отличаясь применением различных твердотопливных и жидкотопливных ускорителей, причем последний был единственной совершенно новой конструктивной особенностью Ariane 4; на тот момент практика использования жидкостных ускорителей была необычной, ранее они использовались только в китайской космической программе . [3] : 179 Еще одним нововведением Ariane 4 был обтекатель двойного запуска SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane). [3] : 180 Он имел функцию, позволяющую размещать пару спутников, один над другим; можно было установить несколько различных носовых обтекателей SPELDA, включая обычные и удлиненные модели. SPELDA была значительно легче своей предшественницы; система наведения также использовала гораздо более точные кольцевые лазерные гироскопы . [3] : 180 По словам автора статей об авиации Брайана Харви, усовершенствования, представленные в конструкции Ariane 4, представляют собой консервативную и эволюционную, а не революционную философию. [3] : 180
По мере того, как программа Ariane 4 обретала форму, она получила поддержку Бельгии , Дании , Испании , Ирландии , Италии , Нидерландов , Германии , Великобритании , Франции , Швеции и Швейцарии . [3] : 180 Основными подрядчиками были Aérospatiale (ответственная за первую и вторую ступени), Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) (производство жидкотопливных ускорителей), Société Européenne de Propulsion (SEP) (производство двигателей), Matra (сборка отсека оборудования), Air Liquide (производство баков третьей ступени и изоляции), BPD Snia (производство твердотопливных ускорителей) и British Aerospace / Contraves Space AG (производство обтекателя). [3] : 180 За свою работу над Ariane 4 команда запуска была впоследствии награждена премией Space Achievement Award от Space Foundation в 2004 году. [5]
В связи с разработкой самой Ariane 4, в Центре космических исследований Гайаны была построена новая специально построенная зона подготовки к запуску и стартовая площадка для ракеты, совместно обозначенная как ELA-2 , для обслуживания Ariane 4 и обеспечения частоты запусков 8 запусков в год (этот подвиг был почти беспрецедентным для одной большой ракеты, за исключением Советского Союза). [3] : 178–179 В отличие от более ранней ELA-1 , которая использовалась для предыдущих членов семейства Ariane и других ракет, подготовительная деятельность для ракеты будет выполняться в специально построенном зале высотой 80 метров (260 футов), а не на самой площадке; затем готовая ракета транспортировалась с помощью специально спроектированной железной дороги для медленного перемещения от зала к стартовой площадке, что занимало один час. Эта железная дорога обеспечивала дополнительное преимущество, позволяя извлекать неисправные ракеты со площадки и заменять их относительно быстро. [3] : 179
15 июня 1988 года был проведен первый успешный запуск Ariane 4. [3] : 180 Для этого первого испытательного полета было решено запустить вторую по мощности версию ракеты, обозначенную 44LP , оснащенную четырьмя основными двигателями, двумя твердотопливными ускорителями и двумя жидкостными ускорителями; она также была оснащена многоспутниковым обтекателем SPELDA. Через 50 секунд после взлета твердотопливные ускорители должны были быть израсходованы и отделены для уменьшения веса ракеты. [3] : 180 Через 143 секунды после взлета жидкостные ускорители также отделились, что еще больше облегчило транспортное средство. Первый полет был признан успешным, выведя на орбиту несколько спутников. [3] : 180
Для запуска V50 и далее для Ariane 4 была принята усовершенствованная третья ступень, известная как H10+ . [3] : 183 Третья ступень H10+ отличалась новым баком, который был на 26 кг (57 фунтов) легче, на 32 см (13 дюймов) длиннее и содержал на 340 кг (750 фунтов) больше топлива, что увеличило общую грузоподъемность ракеты на 110 кг (240 фунтов) и увеличило время ее работы на 20 секунд. [3] : 183
Еще до первого полета Ariane 4 уже началась разработка преемника, обозначенного как Ariane 5. [3] : 184–185 В январе 1985 года Ariane 5 была официально принята в качестве программы ЕКА. Ей не хватало высокого уровня общности, который был у Ariane 4 с ее предшественниками, и она была разработана не только для запуска более тяжелых грузов весом до 5,2 тонн (11 000 фунтов) и с 20%-ным снижением стоимости по сравнению с Ariane 4, но и для более высокого запаса безопасности из-за того, что Ariane 5 была разработана также для проведения пилотируемых космических запусков, будучи предназначенной для перевозки астронавтов с использованием предлагаемого космического корабля Hermes . [3] : 185 Разработка Ariane 5 не обошлась без споров, поскольку некоторые члены ЕКА считали, что более зрелая Ariane 4 больше подходит для удовлетворения установленных потребностей в таких пусковых установках; Именно по этой причине Великобритания решила не участвовать в программе Ariane 5. [3] : 186 В течение нескольких лет ракеты-носители Ariane 4 и Ariane 5 использовались попеременно; однако в конечном итоге было решено прекратить все операции с Ariane 4 в пользу сосредоточения на более новой Ariane 5. [3] : 193
Ariane 4 была окончательной разработкой предыдущих членов семейства ракет Ariane . По сравнению с Ariane 2 и Ariane 3 , Ariane 4 отличалась удлиненной первой (на 61%) и третьей ступенями, усиленной конструкцией, новой компоновкой двигательного отсека, новой авионикой и двухкомпонентным носителем SPELDA ( Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane ). Базовая версия 40 не использовала никаких подвесных двигателей, в то время как варианты Ariane 42L, 44L, 42P, 44P и 44LP использовали различные комбинации твердотопливных и жидкостных ускорителей . Первоначально разработанные для размещения от 2000 до 4200 кг (от 4400 до 9300 фунтов) полезных грузов на геостационарной орбите , шесть вариантов Ariane 4, с помощью навесных ускорителей, позволили запустить полезные грузы свыше 4900 кг (10800 фунтов) в нескольких случаях. Ракета-носитель Ariane 4 снизила стоимость запуска на килограмм на 55% по сравнению с оригинальной Ariane 1. [ 3] : 180
Ракета использовалась в нескольких вариантах - она могла быть оснащена двумя или четырьмя дополнительными твердотопливными (PAP для Propulseurs d'Appoint à Poudre ) или жидкотопливными ракетами-носителями (PAL для Propulseurs d'Appoint à Liquide ). Пусковая установка включала в себя систему-носитель полезной нагрузки спутника под названием SPELDA ( Structure porteuse externe de lancement double Ariane , по-французски External Carrying Structure for Ariane Double Launches ) для запуска более одного спутника за раз. Ракета захватила почти 60% мирового рынка коммерческих пусковых услуг, обслуживая как европейских, так и международных клиентов. [6] Наверху третьей ступени находилась ступень транспортного оборудования, в которой размещался компьютер, выполнявший различные функции, включая последовательность, наведение, управление, отслеживание, телеметрию и взрывчатое самоуничтожение. [3] : 180
Ariane 4 AR 40 была базовой версией с тремя ступенями: высотой 58,4 м (192 фута), диаметром 3,8 м (12 футов), стартовой массой 245 000 кг (540 000 фунтов) и максимальной полезной нагрузкой 2100 кг (4600 фунтов) на GTO или 5000 кг (11 000 фунтов) на низкую околоземную орбиту (LEO). Основная мощность обеспечивалась четырьмя двигателями Viking 2B , каждый из которых производил 667 кН (150 000 фунтов силы) тяги. Вторая ступень приводилась в действие одним двигателем Viking 4B, а третья ступень была оснащена двигателем HM7-B на жидком кислороде/жидком водороде. Ракета Ariane 4 AR 44L, оснащенная максимальным дополнительным ускорителем из четырех жидкостных ракетных установок, представляла собой четырехступенчатую ракету весом 470 000 кг (1 040 000 фунтов) и была способна выводить полезную нагрузку массой 4730 кг (10 430 фунтов) на геопереходную орбиту или 7600 кг (16 800 фунтов) на низкую околоземную орбиту.
В июне 1988 года состоялся первый полет Ariane 4, который оказался успешным. С тех пор Ariane 4 совершил 116 полетов, 113 из которых были успешными, что дало показатель успешности 97,4%.
22 февраля 1990 года во время восьмого запуска Ariane 4, полета V36, произошел первый сбой. Ракета взорвалась в 9 км над Куру. [3] : 182–183 Сбой произошел из-за того, что рабочий, собиравший двигатель ракеты Viking, оставил носовой платок в одной из трубок охлаждающей жидкости двигателя. Он сделал это в качестве напоминания себе, чтобы сообщить своему начальнику, согласно процедуре, о незапланированной полировке, которую он сделал, чтобы подогнать трубку. Но он заболел, прежде чем смог это сделать, и был заменен другими рабочими, которые не заметили платка. В полете платок заблокировал трубку охлаждающей жидкости, двигатель перегрелся и вышел из строя, а Ariane самоуничтожился, отклонившись от своей траектории. Его полезная нагрузка, два спутника связи стоимостью 500 миллионов долларов США ( Superbird-B и BS-2X ) приземлились в виде кусков в болотах недалеко от Куру. [7] Последующее расследование рекомендовало 44 модификации, включая нумерацию и проверку всех частей ткани, использованных при сборке ракеты. [7] Все следующие 26 запусков были завершены успешно. [3] : 183
Система стала основой для европейских спутниковых запусков с рекордом в 113 успешных и трех неудачных запусков. Ariane 4 обеспечил увеличение полезной нагрузки с 1700 кг (3700 фунтов) для Ariane 3 до максимума в 4800 кг (10600 фунтов) на геостационарной переходной орбите (GTO). Рекорд для Ariane 4 на GTO составил 4946 кг (10904 фунта). [8]
15 февраля 2003 года состоялся последний запуск ракеты Ariane 4, которая вывела Intelsat 907 на геосинхронную орбиту . [9] Arianespace решила поэтапно отказаться от ракеты-носителя Ariane 4 в пользу новой тяжелой ракеты Ariane 5 , которая уже находилась в эксплуатации в течение нескольких лет. В 2011 году средняя подъемная сила Soyuz ST дополнила предложение ракет-носителей от Centre Spatial Guyanais . Космический аппарат, запущенный Soyuz, повторно использовал платформу полезной нагрузки и разгрузочное устройство, которые были первоначально разработаны для Ariane. [10]
