Ariane 6 — европейская одноразовая система запуска , разрабатываемая с начала 2010-х годов компанией ArianeGroup по поручению Европейского космического агентства (ЕКА). Он заменяет Ariane 5 и входит в семейство ракет-носителей Ariane . Заявленной мотивацией для Ariane 6 (по состоянию на 2015 год) было снижение стоимости вдвое по сравнению с Ariane 5 и увеличение мощности по количеству запусков в год (с шести или семи до одиннадцати). [6]
Ariane 6 спроектирован двухступенчатым, обе оснащены двигателями жидкого водорода и жидкого кислорода ( гидролокс ). На первой ступени используется улучшенная версия двигателя Vulcain, уже использовавшегося на Ariane 5, а на второй ступени установлен новый двигатель Vinci . Большую часть начальной стартовой тяги обеспечивают твердотопливные ракетные ускорители , прикрепленные к первой ступени: либо два, либо четыре P120 (варианты Ariane 62 и Ariane 64 соответственно), которые представляют собой более крупные версии P80 , используемых на ракете Vega .
Выбор концепции проекта был сделан Европейским космическим агентством в декабре 2014 года, [7] отдав предпочтение альтернативному варианту полностью твердотопливной ракеты . [8] Дальнейшее высокоуровневое проектирование было завершено в 2015 году, а в 2016 году корабль перешел в стадию детального проектирования. В 2017 году Европейское космическое агентство (ЕКА) установило 16 июля 2020 года крайним сроком для первого полета, [9] и в Май 2019 г. Arianespace разместила первый производственный заказ. После серии дополнительных отсрочек программы до 2022, а затем до 2023 года, по состоянию на август 2023 года [обновлять], Arianespace заявила, что первая попытка запуска произойдет не раньше 2024 года. [10]
Разрабатываются два варианта Ariane 6:
Ariane 6 состоит из трех основных конструктивных и топливных компонентов. [ нужны разъяснения ]
Первая ступень Ariane 6 называется нижним жидкостным двигательным модулем (LLPM). Он оснащен одним двигателем Vulcain 2.1, сжигающим жидкий водород (LH 2 ) с жидким кислородом (LOX). [13] Vulcain 2.1 — это обновленная версия двигателя Vulcain 2 от Ariane 5 с более низкими производственными затратами. [ необходимы разъяснения ] LLPM имеет диаметр 5,4 м (18 футов) и содержит около 140 тонн (310 000 фунтов) топлива. [14]
Дополнительную тягу первой ступени будут обеспечивать два или четыре твердотопливных ракетных ускорителя P120 , известных в номенклатуре Ariane 6 как Equipped Solid Rockets (ESR). [13] Каждый ускоритель содержит около 142 тонн (313 000 фунтов) топлива и обеспечивает тягу до 4650 кН (1 050 000 фунтов силы ). Двигатель P120 также является первой ступенью модернизированной ракеты-носителя малого спутника Vega C. Увеличение объемов производства за счет совместного использования двигателей снижает производственные затраты. [15]
Первое полномасштабное испытание ESR состоялось в Куру 16 июля 2018 года, и испытание завершилось успешно: тяга достигла 4615 кН (1037000 фунтов силы ) в вакууме. [16] [17] [18]
Верхняя ступень Ariane 6 называется Верхним жидкостным двигательным модулем (ULPM). Он имеет тот же диаметр 5,4 м (18 футов), что и LLPM, и также сжигает жидкий водород с кислородом. Он оснащен двигателем Vinci , обеспечивающим тягу 180 кН (40 000 фунтов силы ) и обеспечивающим возможность многократного перезапуска. [13] ULPM будет перевозить около 31 тонны (68 000 фунтов) топлива. [15]
«Ариан-6» был задуман в начале 2010-х годов как ракета-носитель на замену «Ариан-5», а в 2012–2015 годах был предложен ряд концепций и проектов высокого уровня. К началу 2016 года первоначально было обеспечено финансирование разработки от нескольких европейских правительств, и были подписаны контракты на начало детального проектирования и изготовления тестовых изделий. Хотя в 2019 году первый орбитальный полет был запланирован на 2020 год, [19] к маю 2020 года запланированная первоначальная дата запуска была перенесена на 2021 год. [20] В октябре 2020 года ЕКА официально запросило дополнительные 230 миллионов евро финансирования у страны-спонсоры проекта завершили разработку ракеты и отправили машину в первый испытательный полет , который был перенесен на второй квартал 2022 года. [21] К июню 2021 года эта дата была перенесена на конец 2022 года. [22] В В июне 2022 года было объявлено о задержке «где-то в 2023 году» [23] , а к октябрю 2022 года ЕКА уточнило, что первый запуск состоится не ранее четвертого квартала 2023 года, не указав при этом публичных причин задержки. [24] В августе 2023 года ЕКА объявило, что дата первого запуска снова перенесена на 2024 год. [10]
После детальных исследований в 2012 году [25] Европейское космическое агентство (ЕКА) объявило о выборе конфигурации «PPH» (первая ступень из трех ракетных двигателей P145, вторая ступень из одного ракетного двигателя P145 и криогенная верхняя ступень H32) для Ariane 6 в июле 2013 года. [26] Он будет способен выводить до 6500 кг (14 300 фунтов) на геостационарную переходную орбиту (GTO), [27] причем первый полет запланирован на 2021–2022 годы. [9] По состоянию на май 2013 года стоимость строительства оценивалась в 4 миллиарда евро [обновлять]. [28] Исследование 2014 года пришло к выводу, что стоимость разработки может быть снижена примерно до 3 миллиардов евро, если ограничить число подрядчиков пятью странами. [29]
В то время как Ariane 5 обычно запускает один большой и один средний спутник одновременно, предложение PPH для Ariane 6 было рассчитано на одиночную полезную нагрузку, при этом оценка цены на начало 2014 года составляла примерно 95 миллионов долларов США за запуск. [30] SpaceX Falcon 9 и китайский Long March 3B запускают меньшую полезную нагрузку, но по более низким ценам, примерно 57 миллионов долларов США и 72 миллиона долларов США соответственно по состоянию на начало 2014 года, что делает запуск Falcon 9 спутника среднего размера конкурентоспособным по стоимости нижний слот двойной полезной нагрузки Ariane 5. [30] Для легких полностью электрических спутников Arianespace намеревалась использовать перезапускаемый двигатель Vinci , чтобы доставить спутники ближе к их рабочей орбите, чем Falcon 9, тем самым сокращая время, необходимое для перевода. на геостационарную орбиту на несколько месяцев. [30]
В июне 2014 года Airbus и Safran удивили ЕКА, объявив о встречном предложении по проекту Ariane 6: совместном предприятии 50/50 по разработке ракеты, которое также предполагало бы выкуп доли французского правительства CNES в Arianespace. [31] [32]
Предлагаемая система запуска будет представлена в двух вариантах: Ariane 6.1 и Ariane 6.2. [33] В то время как оба будут использовать криогенную главную ступень с двигателем Vulcain 2 и двумя твердотопливными ускорителями P145, Ariane 6.1 будет иметь криогенную верхнюю ступень с двигателем Vinci и повышать массу до 8500 кг (18700 фунтов) до GTO, в то время как обе будут использовать криогенную главную ступень с двигателем Vulcain 2 и двумя твердотопливными ускорителями P145. Ariane 6.2 будет использовать более дешевую гиперголическую верхнюю ступень с двигателем Aestus . «Ариан 6.1» будет иметь возможность запускать два спутника с электрическим приводом одновременно, а «Ариан 6.2» будет ориентирован на запуск правительственной полезной нагрузки.
Французская газета La Tribune задается вопросом, сможет ли Airbus Space Systems окупить обещанные затраты на свое предложение по Ariane 6 и можно ли доверять Airbus и Safran Group, когда будет установлено, что они несут ответственность за аварию рейса 517 Ariane 5 в 2002 году и более недавний отказ баллистической ракеты М51 в 2013 году . [8] Компании также подверглись критике за нежелание брать на себя риски развития и просить более высокое первоначальное финансирование, чем первоначально планировалось – 2,6 миллиарда евро вместо 2,3 миллиарда евро . Ориентировочная цена запуска в 85 миллионов евро для Ariane 6.1 и 69 миллионов евро для Ariane 6.2 не выгодно отличается от предложений SpaceX . [34] На встрече министров ЕС в Женеве 7 июня 2014 г. эти цены были признаны слишком высокими, и соглашение с производителями достигнуто не было. [35]
После критики конструкции Ariane 6 PPH Франция представила в сентябре 2014 года пересмотренное предложение Ariane 6. [36] В этой ракете-носителе будет использоваться криогенная основная ступень с приводом от Vulcain 2 и верхняя ступень с приводом от Vinci, но будет варьироваться количество твердых усилители. С двумя ускорителями P120 Ariane 6 сможет доставить до GTO массу до 5000 кг (11000 фунтов) по цене 75 миллионов евро. С четырьмя ускорителями Ariane 6 сможет запустить к GTO два спутника общей массой 11 000 кг (24 000 фунтов) стоимостью 90 миллионов евро. [37]
Это предложение, в отличие от Ariane 6 PPH, предлагало масштабируемую пусковую установку, сохраняя при этом возможность двойного запуска Ariane 5. Предложение также включало упрощение промышленной и институциональной организации, а также лучшую и дешевую версию двигателя Vulcain 2 для главной ступени. [36] [37] Хотя предполагалось, что Ariane 6 будет иметь «более низкие предполагаемые текущие производственные затраты», предполагалось, что у нее будут «более высокие общие затраты на разработку из-за необходимости в новой стартовой площадке, предназначенной для Ariane 6». [38]
Министры космоса Италии, Франции и Германии встретились 23 сентября 2014 года, чтобы спланировать стратегию и оценить возможность достижения соглашения о финансировании преемника Ariane 5, [39] а в декабре 2014 года ЕКА выбрало проекты Ariane 62 и Ariane 64. на развитие и финансирование. [7]
На Международном астронавтическом конгрессе 2022 года компания ArianeGroup объявила о предлагаемой « Умной верхней ступени для инновационных исследований » — многоразовой верхней ступени для варианта 64 (или более поздней версии), способной выполнять автономные грузовые операции или доставлять пять астронавтов на низкую околоземную орбиту . [40]
В ноябре 2015 года была представлена обновленная конструкция Ariane 64 и 62: с новыми носовыми обтекателями ускорителей, диаметр главной ступени увеличился до 5,4 м (18 футов), а высота уменьшилась до 60 м (200 футов). [41]
Базовая конструкция Ariane 6 была завершена в январе 2016 года как одноразовая основная ступень с жидкостным топливом и одноразовые твердотопливные ускорители. Разработка перешла к этапам детального проектирования и производства, и уже подписаны первые крупные контракты. [42] [43] В отличие от предыдущих ракет Ariane, которые собирались и заправлялись топливом вертикально перед транспортировкой на стартовую площадку, основные ступени Ariane 6 должны были собираться горизонтально в новом интеграционном зале в Ле Мюро , а затем транспортироваться во Французскую Гвиану для дальнейшего использования. установлен и интегрирован с ускорителями и полезной нагрузкой. [44]
Процесс горизонтальной сборки был вдохновлен российской традицией создания ракет-носителей «Союз» и «Протон» , которая совсем недавно была применена к американским ракетам-носителям Delta IV и Falcon 9 [45] с заявленной целью сокращения производственных затрат вдвое. [6]
Процесс промышленного производства был полностью переработан, что позволило синхронизировать рабочий процесс между несколькими европейскими производственными площадками, работающими с ежемесячной частотой, что позволило бы проводить двенадцать запусков в год, что удвоило годовую мощность Ariane 5 . [44] Чтобы еще больше снизить цену, в двигателях Ariane 6 должны были использоваться компоненты , напечатанные на 3D-принтере . [46] Ariane 6 должна была стать первой большой ракетой, в которой будет использоваться лазерная система зажигания, разработанная австрийским Каринтийским исследовательским центром (CTR), которая ранее применялась в автомобильных и газотурбинных двигателях. [47] Твердотельный лазер имеет преимущество перед электрическими системами зажигания, поскольку он более гибок в отношении расположения плазмы внутри камеры сгорания, обеспечивает гораздо более высокую импульсную мощность и может выдерживать более широкий диапазон топливно-воздушной смеси. соотношения. [48]
Реорганизация отрасли в рамках новой ракеты-носителя, приведшая к созданию Airbus Safran Launchers , также положила начало проверке французского правительства по налоговым вопросам и Европейской комиссии по поводу возможного конфликта интересов в случае запуска спутника Airbus Defence and Space . производитель должен был закупать пуски у ASL. [46]
Первоначально планировалось, что разработка будет практически завершена в 2019 году, а первоначальный запуск запланирован на 2020 год, но первоначальная дата запуска несколько раз переносилась: сначала на 2021 год, [49] , затем на 2022 год, [21] [22] , затем на 2023 год, [ 23] , а теперь до 2024 года. [50] В октябре 2022 года Arianespace ожидала, что первый полет состоится в 2023 году, [24] хотя в декабре 2023 года Arianespace снова назначила полет на 15 июня 2024 года. [50]
В 2010 году CNES начал исследования [51] альтернативной многоразовой первой ступени для Ariane 6, в которой используется смесь жидкого кислорода и жидкого метана, а не жидкий водород , который используется в конструкции первой ступени Ariane 6 в 2016 году. Ядро, работающее на метане, может использовать один или несколько двигателей, что соответствует возможностям Ariane 64, но только с двумя ускорителями вместо четырех. По состоянию на январь 2015 года [обновлять]экономическая целесообразность повторного использования всей ступени оставалась под вопросом. Одновременно с исследованиями ракет-носителей с жидкостным обратным ходом в конце 1990-х и начале 2000-х годов CNES вместе с Россией завершили исследования [ когда? ], указывающее на то, что повторное использование первой ступени экономически нецелесообразно, поскольку производство десяти ракет в год дешевле и осуществимее, чем восстановление, ремонт и потеря характеристик, вызванные возможностью повторного использования. [52] Это было предложено [ кем? ] что при графике запуска Arianespace, состоящем из 12 полетов в год, двигатель, который можно повторно использовать дюжину раз, будет вызывать спрос только на один двигатель в год, что делает нежизнеспособной поддержку текущей цепочки поставок по производству двигателей. [ нужна цитата ]
В июне 2015 года Airbus Defense and Space объявила, что разработка Adeline, частично многоразовой первой ступени, вступит в эксплуатацию в период с 2025 по 2030 год и что она будет разрабатываться как последующая первая ступень для Ariane 6. Вместо разработки способа повторного использования В течение всего первого этапа (как и SpaceX ) Airbus предложил систему, в которой только дорогостоящие детали будут безопасно возвращаться с использованием крылатого модуля в нижней части ракетной батареи. [51]
В августе 2016 года компания Airbus Safran Launchers предоставила более подробную информацию о планах будущего развития, основанных на конструкции Ariane 6. Генеральный директор Ален Шармо сообщил, что Airbus Safran сейчас работает по двум основным направлениям: во-первых, продолжение работы (за счет собственных средств) над восстанавливаемым модулем двигателя и авионики Adeline ; и, во-вторых, начало разработки двигателя следующего поколения, который будет называться «Прометей» . Этот двигатель будет иметь примерно такую же тягу, как Vulcain 2, который в настоящее время используется на Ariane 5, но будет сжигать метан вместо жидкого водорода. Шармо уклонился от ответа на вопрос, можно ли использовать «Прометей» (все еще находившийся только в первые несколько месяцев разработки) в качестве одноразовой замены «Вулкаину-2» в «Ариане-6» или же он будет привязан к многоразовой конструкции «Аделины», сказав лишь, что «Мы осторожны и предпочитаем говорить, когда уверены в том, что объявляем... Но, безусловно, этот двигатель однажды вполне может подойти для первой ступени Ariane 6», - решение о том, продолжать ли работу над «Прометеем» в одноразовом варианте. или роль многократного использования может быть принята в период между 2025 и 2030 годами. [53]
В 2017 году выяснилось, что проект двигателя Prometheus направлен на снижение стоимости блока двигателя со 10 миллионов евро, как у Vulcain2, до 1 миллиона евро и возможность повторного использования двигателя до пяти раз. [54] Говорят, что разработка двигателя является частью более широкой программы под кодовым названием Ariane NEXT [55] – направленной на сокращение затрат на запуск Ariane в два раза, помимо улучшений, внесенных Ariane 6. Инициатива Ariane NEXT включает в себя многоразовую зондирующую ракету, Каллисто , чтобы проверить эффективность различных видов топлива в новых конструкциях двигателей. [56]
В интервью в январе 2019 года генеральный директор Arianespace Стефан Исраэль заявил, что компании требуется еще четыре институциональных запуска Ariane 6 для подписания производственного контракта. Контракты на запуск необходимы на переходный период 2020–2023 годов, когда Ariane 5 будет выведена из эксплуатации и постепенно заменена Ariane 6. Компания требует, чтобы европейские учреждения стали ключевым заказчиком ракеты-носителя. В ответ представители ЕКА заявили, что агентство работает над переносом запуска Jupiter Icy Moons Explorer в 2022 году с Ariane 5 ECA на Ariane 64, что еще раз указывает на то, что в Европе есть и другие институциональные клиенты, которые должны поддержать проект. такие как Европейская организация по эксплуатации метеорологических спутников (ЕВМЕТСАТ) или Европейская комиссия .
По состоянию на январь 2019 года [обновлять]Arianespace продала три полета ракеты-носителя Ariane 6. [57] Месяц спустя они добавили контракт на запуск группировки спутникового Интернета с OneWeb , чтобы использовать первый запуск Ariane 6 для заполнения большой группировки из 600 спутников. [58]
6 мая 2019 года Arianespace заказала первую производственную партию из 14 ракет Ariane 6 для миссий, которые будут выполняться в период с 2021 по 2023 год. [59]
Ariane 6 разрабатывается в рамках государственно-частного партнерства, при этом большая часть финансирования поступает из различных правительственных источников ЕКА — 2,815 миллиарда евро — в то время как 400 миллионов евро , как сообщается, составляют «долю отрасли». [60]
Совет ЕКА одобрил проект 3 ноября 2016 года, [61] и Комитет по промышленной политике ЕКА выделил необходимые средства 8 ноября 2016 года. [62]
В январе 2020 года два учреждения ЕС, Европейский инвестиционный банк и Европейская комиссия, предоставили Arianespace кредит в размере 100 миллионов евро в рамках корпоративных инвестиционных программ Horizon 2020 и Investment Plan for Europe. Погашение 10-летнего кредита привязано к финансовому успеху проекта Ariane 6. [63]
Первый контракт на запуск Ariane 6 был подписан 25 июня 2015 года: опцион на три запуска для группировки спутников OneWeb . [64] В этом случае контракты на запуск OneWeb были изменены после банкротства OneWeb в 2020 году. Будущие запуски спутников ESA Galileo запланированы на Ariane 6. [65] [ необходимы разъяснения ] 11 сентября 2018 года Arianespace объявила о твердом заказе от Eutelsat на пять коммерческих спутников связи в течение нескольких лет, а французская CNES переоборудовала один из трех контрактных запусков спутников-шпионов с «Союза» на «Ариан-6 ».
Компоненты ракеты будут доставлены по морю из Европы на стартовую площадку в Гвианском космическом центре на борту специально разработанного грузового судна Canopée , новейшего в мире парусного торгового судна. [67] [68]
Что касается Ariane 64, то мы стоим от 90 до 100 миллионов долларов США, в отличие от Ariane 5, стоимость которого с точки зрения стоимости составляет около 200 миллионов долларов США.
Видите ли, благодаря усилиям, которые мы прилагаем, мы хотим снизить затраты примерно на 40/50%, что очень амбициозно.
Ariane 6 полетит в 2020 году, если получить разрешение на разработку в 2014 году. Команда CNES Ariane 6 работает в соответствии с мантрой «три-семь», что означает семь лет разработки, 7 метрических тонн полезной нагрузки спутника на геостационарную переходную орбиту и 70 миллионов евро. в затратах на запуск.
По оценкам CNES
, разработка Ariane 6 обойдется в 4 миллиарда евро, включая обычные гонорары ЕКА за управление программой и 20% маржу, которую ЕКА закладывает в большинство своих программ.
По мере того, как SpaceX и другие претенденты на запуск входят в этот сектор, включая новые ракеты в Индии, Китае и России, Европа также инвестирует в модернизацию среднего срока службы Ariane 5, Ariane
5 ME
(Midterm Evolution), целью которой является повышение производительности на 20% без каких-либо затрат. соответствующее увеличение стоимости.
В то же время Европа рассматривает возможность финансирования меньшего, менее мощного, но более доступного преемника тяжелой ракеты-носителя Ariane 6, которая будет отправлять в GTO до 6500 кг (14 300 фунтов) по цене около 95 миллионов долларов США за запуск.
Европейские производители космического оборудования Airbus и Safran предложили французским и европейским космическим агентствам отказаться от большей части своей предыдущей 18-месячной работы над ракетой следующего поколения Ariane 6 в пользу конструкции, которая включает в себя гораздо более жидкостную двигательную установку.
Министры космоса Франции, Германии и Италии планируют встретиться 23 сентября в Цюрихе, чтобы оценить, насколько они далеки от соглашения по стратегии и финансированию европейской ракеты Ariane следующего поколения, модернизации легкого ракеты-носителя Vega и — в качестве более низкий приоритет — их дальнейшее участие в работе Международной космической станции.
Встреча должна дать этим правительствам лучшее представление о том, сможет ли официальная конференция министров Европейского космического агентства, запланированная на 2 декабря в Люксембурге, принять твердые решения или же она ограничится выражением доброй воли.
Официальные лица заявили, что предварительный план предусматривает горизонтальную интеграцию ракеты Ariane 6 - практика, давно используемая для российских пусковых установок и совсем недавно принятая
семейством ракет Delta 4 компании
United Launch Alliance
и ракетой Falcon 9 компании
SpaceX .
В пресс-релизе Arianespace уточнили, что контракт предусматривает 21 запуск «Союза», а также опцион на пять дополнительных миссий «Союз» и три миссии «Ариан-6». Стефан Исраэль, председатель и генеральный директор Arianespace, отметил, что это первый заказ на новый европейский корабль. Пусковая установка Ариан-6.
