Ариан-5¶

Ариан-5 (фр. Ariane 5) — европейская одноразовая ракета-носитель тяжёлого класса, разработанная и эксплуатировавшаяся Европейским космическим агентством (ЕКА) и компанией Arianespace. Предназначалась для выведения на геопереходную орбиту (ГПО) и низкую опорную орбиту (НОО) коммерческих и государственных спутников, в том числе крупных телекоммуникационных аппаратов и автоматических межпланетных станций. Первый запуск состоялся 4 июня 1996 года, последний — 5 июля 2023 года. За время эксплуатации было выполнено 117 пусков, из которых 112 признаны успешными. Ракета-носитель «Ариан-5» являлась основной рабочей лошадкой европейской космической программы на протяжении более чем 25 лет, обеспечивая около половины мирового рынка коммерческих запусков тяжёлых спутников.

¶История создания

¶Предпосылки

Разработка «Ариан-5» началась в 1980-х годах. Предшественница, ракета «Ариан-4», успешно эксплуатировалась с 1988 года, однако её грузоподъёмность (до 4,8 тонны на ГПО) перестала удовлетворять растущие потребности рынка. Крупные телекоммуникационные спутники, такие как спутники серии Intelsat, требовали выведения на ГПО массой более 5 тонн. Кроме того, ЕКА планировало пилотируемые программы, в том числе создание европейского космического корабля «Гермес» (проект был закрыт в 1993 году) и участие в проекте Международной космической станции (МКС). Для этих задач требовалась ракета с грузоподъёмностью не менее 6,8 тонны на ГПО.

¶Разработка

Проект «Ариан-5» был одобрен Советом ЕКА в 1987 году. Генеральным подрядчиком выступила французская компания Aérospatiale (позднее вошла в состав EADS, затем Airbus Defence and Space). Основные субподрядчики: Snecma (двигатели), Europropulsion (твердотопливные ускорители), DASA (немецкий вклад, впоследствии часть EADS). Разработка велась с учётом требований высокой надёжности (целевой показатель — вероятность успеха не менее 98,5 %) и снижения стоимости запуска по сравнению с «Ариан-4».

¶Первый запуск и авария

Первый пуск «Ариан-5» (полёт V88) состоялся 4 июня 1996 года с космодрома Куру во Французской Гвиане. Ракета взорвалась на 37-й секунде полёта из-за ошибки в программном обеспечении системы управления: произошло переполнение целочисленной переменной при преобразовании 64-битного числа с плавающей запятой в 16-битное целое. Авария привела к потере четырёх спутников Cluster (научная миссия ЕКА) стоимостью около 500 миллионов долларов. После расследования и доработок второй запуск (полёт V101) состоялся 30 октября 1997 года и был успешным.

¶Эксплуатация и модернизация

В 2000-х годах «Ариан-5» прошла несколько модернизаций, направленных на увеличение грузоподъёмности и снижение стоимости. Основные версии: «Ариан-5 G» (базовая, 1999–2003), «Ариан-5 ECA» (усиленная, с 2002), «Ариан-5 ES» (для выведения к МКС и на низкие орбиты, с 2008). В 2010-х годах ракета стала доминирующим игроком на рынке коммерческих запусков тяжёлых спутников, вытеснив российские «Протон-М» и американские Falcon 9 (до начала массового использования многоразовых ступеней). Последний запуск «Ариан-5» (полёт VA261) состоялся 5 июля 2023 года, после чего ракета была заменена более современной «Ариан-6».

¶Конструкция

«Ариан-5» — двухступенчатая ракета-носитель с двумя твердотопливными ускорителями (боковыми блоками). Компоновка — тандемная с параллельным расположением ускорителей.

¶Первая ступень (основной блок)

Основной блок (этап EPC, фр. Étage Principal Cryotechnique) использует криогенное топливо: жидкий водород (горючее) и жидкий кислород (окислитель). Двигатель — Vulcain 2 (на версии ECA) или Vulcain 1 (на версии G). Тяга в вакууме — около 1340 кН (Vulcain 2). Ступень имеет диаметр 5,4 метра, высоту около 30 метров. Топливные баки: кислородный (нижний) и водородный (верхний), разделённые межбаковым отсеком.

¶Твердотопливные ускорители (EAP)

Два боковых ускорителя (фр. Étage d'Accélération à Poudre) — крупнейшие твердотопливные ракетные двигатели в мире на момент создания. Каждый ускоритель имеет длину около 31 метра, диаметр 3,05 метра, массу топлива около 237 тонн. Топливо — смесь перхлората аммония, алюминия и полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (HTPB). Тяга каждого ускорителя на уровне моря — около 6400 кН. Время работы — около 130 секунд. После отделения ускорители падают в Атлантический океан.

¶Вторая ступень

В зависимости от версии использовались разные типы второй ступени:

• Версия G: ступень L9 (фр. Étage à Propergols Stockables) на долгохранимом топливе (азотный тетраоксид и монометилгидразин), двигатель Aestus (тяга 27,5 кН). Обеспечивала многократное включение.
• Версия ECA: криогенная ступень ESC-A (фр. Étage Supérieur Cryotechnique A) с двигателем HM7B (тяга 64,7 кН), работающим на жидком водороде и кислороде. Обеспечивала однократное включение.
• Версия ES: ступень ESC-B (криогенная, с двигателем HM7B) или ступень на долгохранимом топливе (для миссий к МКС).

¶Головной обтекатель

Обтекатель диаметром 5,4 метра (для версии ECA) или 4,0 метра (для версии G) изготавливался из алюминиевых сплавов и сотовых панелей. Сбрасывался на высоте около 100–120 км. Внутри размещался полезный груз — один или два спутника (часто в конфигурации «двойной запуск»).

¶Модификации

¶Ариан-5 G (Generic)

Базовая версия, эксплуатировавшаяся с 1999 по 2003 год. Грузоподъёмность: до 6,8 тонны на ГПО. Использовала двигатель Vulcain 1 на первой ступени и ступень L9 на второй. Всего выполнено 16 пусков, из которых 14 успешных.

¶Ариан-5 ECA (Evolution Cryotechnique A)

Усиленная версия, впервые запущенная в 2002 году (первый пуск был аварийным из-за неисправности двигателя Vulcain 2; успешный пуск — в 2005 году). Грузоподъёмность: до 10,5 тонны на ГПО. Использовала двигатель Vulcain 2 (увеличенная тяга) и криогенную ступень ESC-A. Стала основной коммерческой версией. Всего выполнено 85 пусков (из них 83 успешных).

¶Ариан-5 ES (Evolution Storable)

Версия для выведения на низкие орбиты, в том числе к МКС. Грузоподъёмность: до 21 тонны на НОО. Использовала ступень на долгохранимом топливе (для многократного включения) и двигатель Vulcain 2. Применялась для запуска европейского грузового корабля ATV (Automated Transfer Vehicle) к МКС (5 пусков в 2008–2014 годах). Всего выполнено 6 пусков.

¶Ариан-5 ME (Midlife Evolution)

Планировавшаяся модернизация с новой криогенной ступенью ESC-B и двигателем Vinci (многократное включение). Грузоподъёмность: до 12 тонн на ГПО. Проект был закрыт в 2014 году в пользу разработки «Ариан-6».

¶Эксплуатация

¶Космодром

Все запуски «Ариан-5» выполнялись с космодрома Куру во Французской Гвиане (Южная Америка). Использовался стартовый комплекс ELA-3 (Ensemble de Lancement Ariane 3), построенный специально для этой ракеты. Комплекс включал мобильную башню обслуживания, заправочные станции для криогенного топлива и твердотопливных ускорителей, а также центр управления полётами.

¶Коммерческие запуски

Основным заказчиком «Ариан-5» была компания Arianespace (французский оператор коммерческих запусков). Ракета использовалась для выведения телекоммуникационных спутников (Intelsat, Eutelsat, SES, Arabsat, AsiaSat и др.), а также правительственных спутников (военные спутники Франции, Германии, Италии, Испании). В 2010-х годах «Ариан-5» занимала около 50–60 % мирового рынка коммерческих запусков тяжёлых спутников.

¶Научные миссии

Помимо коммерческих грузов, «Ариан-5» использовалась для запуска научных аппаратов ЕКА:

• Rosetta (2004) — миссия к комете 67P/Чурюмова — Герасименко;
• Herschel и Planck (2009) — космические обсерватории;
• BepiColombo (2018) — миссия к Меркурию (совместно с Японским агентством аэрокосмических исследований);
• James Webb Space Telescope (2021) — запуск самого мощного космического телескопа (совместный проект NASA, ЕКА и Канадского космического агентства).

¶Пилотируемые программы

«Ариан-5» не использовалась для пилотируемых запусков, хотя в 1980-х годах рассматривалась как носитель для европейского космического корабля «Гермес» (проект закрыт). В 2010-х годах изучалась возможность адаптации ракеты для запуска пилотируемого корабля CST-100 Starliner (Boeing), но проект не был реализован.

¶Аварии и инциденты

За 27 лет эксплуатации «Ариан-5» потерпела 5 аварий (полных или частичных потерь полезного груза):

1. 4 июня 1996 года (полёт V88) — взрыв на 37-й секунде из-за ошибки ПО (переполнение целочисленной переменной). Потеря 4 спутников Cluster.
2. 12 декабря 2002 года (полёт V157) — авария первой ступени (неисправность двигателя Vulcain 2). Ракета упала в океан. Потеря спутника Hot Bird 7.
3. 15 февраля 2005 года (полёт V164) — частичный отказ второй ступени (неисправность двигателя HM7B). Спутник XTAR-EUR выведен на нерасчётную орбиту, но частично спасён собственными двигателями.
4. 28 апреля 2015 года (полёт V221) — авария второй ступени (неисправность двигателя HM7B). Потеря спутников Eutelsat 8 West B и Intelsat 34 (частично).
5. 25 января 2018 года (полёт V255) — частичный отказ второй ступени (неисправность двигателя HM7B). Спутники SES-14 и Al Yah 3 выведены на нерасчётные орбиты, но спасены собственными двигателями.

¶Завершение эксплуатации

В 2014 году ЕКА одобрило разработку новой ракеты-носителя «Ариан-6», которая должна была заменить «Ариан-5» и стать более конкурентоспособной на рынке (снижение стоимости запуска на 40–50 %). Последний запуск «Ариан-5» (полёт VA261) состоялся 5 июля 2023 года. Ракета вывела на геопереходную орбиту два спутника: Heinrich Hertz (немецкий военный спутник связи) и Syracuse 4B (французский военный спутник связи). Всего за 27 лет было выполнено 117 пусков, из которых 112 успешных (общая надёжность — 95,7 %). «Ариан-5» остаётся одной из самых надёжных ракет-носителей тяжёлого класса в истории.

¶Источники

• Европейское космическое агентство (ESA). Ariane 5 User’s Manual (Issue 5, Revision 2, 2011).
• Arianespace. Ariane 5 Launch Kit (2005–2023).
• CNES (Национальный центр космических исследований Франции). Ariane 5: History and Technical Data.
• Отчёт комиссии по расследованию аварии полёта V88 (1996).
• Данные о пусках из базы Gunter’s Space Page (Gunter Krebs).