Ariane 5

Ariane 5ES con ATV 4 de camino a la plataforma de lanzamiento. Los brazos de repostaje no se utilizan en esta versión sin la etapa superior criogénica.

Ariane 5ECA con Arabsat 5C y SES-2 de camino a la plataforma de lanzamiento. Los dos brazos para repostar la segunda etapa criogénica están colocados.

El Ariane 5 es un lanzador europeo de la serie Ariane que fue desarrollado en nombre de la ESA y ha estado en uso desde 1996. Es el lanzador europeo más poderoso y permite poner en órbita cargas útiles pesadas .

Concepto y aplicaciones

Durante la conferencia de La Haya en noviembre de 1987, el Consejo de Ministros de la ESA aprobó el desarrollo de un primer portaaviones europeo de servicio pesado con el fin de estar preparado para los satélites de telecomunicaciones en constante crecimiento . En este momento, la ESA ya podría mirar hacia atrás en un uso prolongado y exitoso de la serie Ariane .

El objetivo al desarrollar el Ariane 5 era una carga útil un 60 por ciento más alta para la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) con un peso total de hasta 6,8 toneladas a solo el 90% de los costos de un Ariane 4 4L. Esto corresponde a una reducción del costo por unidad de masa del 44 por ciento.

El planeador espacial europeo Hermes debería representar una nueva área de aplicación del Ariane 5 . El planeador espacial debería poder lanzarse con su propio cohete europeo. Hermes habría sido lanzado en una órbita parabólica por el cohete, que habría elevado el transbordador espacial a una órbita cercana a la Tierra con su propia propulsión . Sin embargo, el proyecto se interrumpió en 1993. Durante el desarrollo del vehículo de retorno de la tripulación X-38 de la NASA , se discutió el Ariane 5 para una variante más desarrollada de esta nave espacial. En 2014, la ESA consideró lanzar la nave espacial estadounidense Dream Chaser , que se encuentra actualmente en desarrollo, con el Ariane 5.

La construcción del Ariane 5 con un número muy bajo de motores deliberadamente mantenido estaba destinada a lograr un nivel muy alto de confiabilidad. Aunque Hermes nunca se construyó, no se descartó el uso tripulado de Ariane 5. La confiabilidad objetivo del cohete era del 99% para la variante de una sola etapa, un orden de magnitud más alto que el del Ariane 4, que solo se había desarrollado para lanzamientos de satélites y tenía muchos motores. Para la variante de dos etapas, se apuntó al 98,5%. La decepción fue igualmente grande cuando el Ariane 5 sufrió una salida en falso en su primer vuelo, mientras que su predecesor continuó volando con éxito.

Hoy en día, Ariane 5 se utiliza principalmente para lanzar satélites de comunicaciones a la órbita geoestacionaria.

Desarrollo y ventas

Ariane 5 fue desarrollado por empresas espaciales de los estados miembros de la ESA en nombre de la ESA. Cada Estado miembro que deseaba participar en el proyecto puso a disposición recursos financieros. La industria del estado respectivo recibió contratos de desarrollo de la ESA por el valor de la contribución al desarrollo pagada por el estado. La ESA hizo que el proyecto lo llevara a cabo la agencia espacial francesa CNES , que asumió la dirección técnica, la gestión financiera y la distribución de pedidos a las empresas individuales de los países socios. Por tanto, la empresa emergente Arianespace tuvo que encargar las piezas individuales del cohete a las empresas seleccionadas por la ESA y hacer que las montaran las empresas seleccionadas para este fin.

Después de la salida en falso del primer vuelo del Ariane 5 ECA en 2002, este complicado sistema fue abolido y EADS Space Transportation (más tarde, la filial de EADS Astrium Space Transportation, ahora Airbus Defence and Space) fue nombrado contratista principal. Airbus Defence and Space ahora está ensamblando los misiles completamente a partir de las partes individuales fabricadas por él y las empresas asociadas y es responsable de la funcionalidad de los misiles completos. Entrega los cohetes a su cliente Arianespace después de la aceptación final.

La ESA y el CNES fueron directamente responsables de los tres primeros lanzamientos, luego Arianespace se hizo cargo del marketing. El cohete también se ofrecerá a clientes internacionales para el lanzamiento de sus satélites por una tarifa (~ $ 180 millones). Casi todos los lanzamientos son realizados por estos clientes, mientras que la ESA solo lanza cargas útiles con el Ariane 5 aproximadamente una o dos veces al año en promedio.

Los costes de desarrollo del Ariane 5 fueron de aproximadamente 5.800 millones de euros (7.000 millones de dólares estadounidenses). El director del programa Ariane fue el ingeniero aeroespacial alemán Horst Holsten .

tecnología

La versión básica de Ariane 5 optimizada para Hermes se llama Ariane 5G (générique) . Consiste en:

• dos impulsores de combustible sólido (designación EAP P238). Cada uno de estos propulsores consta de tres segmentos, miden alrededor de 30 m de largo (24,75 m de longitud del segmento), tienen un diámetro de 3,05 m, un espesor de pared de 8,1 mm y cada uno contiene 238 toneladas de propulsor sólido. El segmento superior del propulsor es el más corto y ya está lleno en el Colleferro italiano. A diferencia de los otros dos segmentos más largos (que solo se llenan en el sitio de lanzamiento), está diseñado como un quemador de estrellas. Por lo tanto, ofrece una cantidad de empuje particularmente grande en el despegue, que se reduce en gran medida después de que las puntas de la estrella se han quemado. Los segmentos medio e inferior, por otro lado, están diseñados como quemadores internos. Su empuje aumenta lentamente a medida que se queman de adentro hacia afuera, ya que el área quemada aumenta con el tiempo. Los segmentos se juntaron hasta 2004. Cada conexión se selló con una junta tórica y se aseguró con 180 pernos de seguridad, de 24 mm de diámetro. Hoy (utilizados por primera vez en 2006) se sueldan al vacío en un sistema de soldadura por haz de electrones . Los propulsores tienen un perfil de empuje dado, en constante cambio, con una media de 4400 kN de empuje, que aumenta hasta un máximo de 6650 kN. El tiempo de combustión es de 130 segundos, después de los cuales se eliminan. El combustible APCP consta de un 14% de polibutadieno terminado en hidroxilo (HTPB), un 18% de polvo de aluminio y un 68% de perclorato de amonio . MT Aerospace AG en Augsburg está produciendo actualmente las carcasas de refuerzo de acero, pero también ha producido demostradores de tecnología de material compuesto reforzado con fibra de carbono, cuyo uso significaría una reducción significativa en peso y costos. En algunos casos, los propulsores están equipados con un sistema de retorno de paracaídas de dos etapas en la tapa de la nariz para el control de calidad, lo que les permite ser rescatados del mar después de su uso.

• un escenario principal muy grande (designación EPC H158). Gracias a su construcción de aluminio extremadamente ligera, su peso en vacío es de solo 12,5 toneladas. El material es tan delgado que el cohete colapsaría por su propio peso si el escalón se elevara vacío. Solo gana estabilidad cuando se llena el combustible o gas presurizado. Tiene 30,5 m de altura, 5,4 m de diámetro y contiene 158 toneladas de combustible. Esta etapa tiene un solo motor, que al quemar hidrógeno líquido y oxígeno entrega un empuje de 1180 kN durante 605 segundos y, por lo tanto, no genera suficiente empuje para permitir que el cohete despegue sin el empuje de los propulsores. El escenario principal es producido por Airbus Defence and Space (anteriormente EADS Astrium-Space Transportation) en Les Mureaux , Francia . Los tanques del escenario principal se suministran desde la fábrica vecina de Cryospace . El motor Vulcain de la etapa principal es producido por un consorcio de compañías de motores europeas lideradas por SEP .

Cuando se lanza el cohete, solo se enciende el motor principal. Una vez que las computadoras han verificado su funcionamiento y el motor se ha encendido a plena potencia, los impulsores de combustible sólido se encienden después de siete segundos y el cohete despega. Si se encuentran problemas con el motor principal antes del despegue, se puede apagar sin ningún daño. Por el contrario, los propulsores de combustible sólido no se pueden apagar después del encendido, lo que explica esta secuencia de encendido.

EPS nivel superior

• La unidad de control, que está alojada en una estructura de anillo y controla y monitorea el vuelo del Ariane 5, está ubicada en el escenario principal. Originalmente, se suponía que el planeador espacial Hermes se sentaría directamente en este anillo y, después de ser separado del escenario principal, alcanzaría la órbita con la ayuda de sus propios motores.
• Para que el Ariane 5 también pueda llevar satélites a la GTO (órbita de geotransferencia), se desarrolló una etapa superior muy pequeña (designación EPS L9.7 ), que se adjunta en el anillo de la unidad de control. Esta etapa tiene capacidad para 9,7 toneladas de combustible, que se encuentra alojado en cuatro tanques esféricos. Tiene un motor de gas presurizado que quema monometilhidrazina con tetróxido de dinitrógeno durante un tiempo de combustión de hasta 1100 segundos . El helio de gas comprimido se aloja en dos tanques esféricos más pequeños. También es producido por Airbus Defence and Space (anteriormente EADS-Astrium Space Transportation) en Bremen . El motor Aestus se suministra desde la planta de Airbus Defence and Space (anteriormente EADS-Astrium Space Transportation) en Ottobrunn .

Un carenado de carga útil larga envuelve el ATV 4 en la parte superior de su Ariane 5

Carenados de carga útil

Hay disponibles tres carenados de carga útil de diferentes longitudes , que son fabricados por RUAG Space en Suiza . Gracias a un sistema de separación pirotécnico, los carenados de la carga útil se dividen a lo largo y a lo largo del borde inferior y se desprenden cuando la resistencia del aire a una altura de aproximadamente 110 km ya no puede dañar la carga.

• El carenado de carga útil corta tiene 12,7 m de largo. Su volumen útil es de 125 m³ y se puede utilizar junto con todos los dispositivos de arranque doble.
• El carenado de carga útil de longitud media tiene 13,8 m de largo. Su volumen útil es de 145 m³. Se puede utilizar junto con el dispositivo de arranque doble SYLDA5.
• El carenado de carga útil es de 17 m de largo. Su volumen útil es de 200 m³. Se puede utilizar junto con el dispositivo de arranque doble SYLDA5.
• RUAG desarrolló un carenado de carga útil aún más largo para el Ariane 5 ME con una longitud de 18,9 m para su uso a partir de 2017. Con el desarrollo del Ariane 5 ME interrumpido en diciembre de 2014 (ver más abajo), ya no es necesario.
• Debido al creciente volumen de satélites geoestacionarios, Arianespace ha propuesto ampliar el carenado de carga útil del Ariane ECA. El gobierno francés siguió la sugerencia y aprobó 25 millones de euros para el desarrollo de un carenado de carga útil 2 metros más largo. Debería estar disponible a partir de 2015 ^[obsoleto] , pero aún no se ha utilizado.

También hay anillos espaciadores, que también son fabricados por RUAG Space y se pueden usar para extender todos los revestimientos disponibles. La extensión es de 50 a 200 cm, lo que corresponde a un volumen de 8 a 33 m³. Estos anillos se instalan debajo del carenado de carga útil y permanecen en el misil.

Lanzadores dobles

Para poder poner en órbita dos satélites más grandes durante un lanzamiento, Ariane 5 utiliza dispositivos de doble lanzamiento , de los cuales se utilizan dos tipos diferentes. Cada uno de los dos tipos está disponible en varias versiones. Son fabricados por Airbus Defence and Space (anteriormente EADS- Astrium Space Transportation ) en Bremen.

El primer tipo, llamado Speltra, es un cilindro que está abierto en la parte inferior y tiene 5,4 m de diámetro, el mismo diámetro que el cohete. El Speltra se coloca sobre el satélite que estaba previamente conectado a la etapa superior de Ariane 5. Luego, el segundo satélite se adjunta al Speltra y el carenado de carga útil se coloca sobre él. El carenado de carga útil se encuentra en el Speltra. El Speltra está disponible en dos longitudes diferentes para satélites de diferentes tamaños.

• El Speltra corto tiene 5,7 m de largo y un volumen útil de 75 m³.
• La Speltra larga tiene 7 m de largo y un volumen útil de 100 m³.

La ventaja del Speltra es que los satélites transportados en él pueden tener el mismo ancho máximo que los satélites que se transportan directamente debajo del carenado de carga útil.

El segundo tipo, llamado SYLDA5, es un cilindro que está abierto en la parte inferior y tiene un diámetro interior de 4,6 my se encuentra dentro del carenado de carga útil. Está hecho de CFRP y se puede construir fácilmente ya que no tiene que soportar ninguna fuerza aerodinámica. Se encuentran disponibles seis versiones de diferentes longitudes de 4,9 a 6,4 m de longitud y 50 a 65 m³ de volumen útil. El segundo satélite está montado en el SYLDA5 y solo puede llenar el espacio restante disponible en el carenado de carga útil.

Arianespace también sugirió la expansión del SYLDA5 debido al aumento de los volúmenes de satélites.

El SYLDA5 se derivó de una estructura similar en Ariane 4 y se introdujo porque la mayoría de los satélites no son tan anchos como para necesitar el Speltra. El peso ahorrado en comparación con el Speltra beneficia completamente a la carga útil, porque el dispositivo de doble lanzamiento solo se lanza después de que el satélite superior se haya puesto en órbita. Dado que el SYLDA5 permite cargas útiles pesadas, solo estas se han utilizado (desde el final de los vuelos de prueba).

Adaptador para cargas útiles adicionales

Por último, está el ASAP-5 ( engl. Ariane Structure para cargas útiles auxiliares , dt. About, Ariane structure for additional payload '), uno de los dispositivos desarrollados y construidos por EADS ASTRIUM para minisatélites o microsatélites. También se basa en una estructura similar a Ariane 4, pero (como con Ariane 4) rara vez se usa (hasta ahora en vuelos V135, V138, V165, V187 y sin ningún satélite para ser transportado como lastre en V193). En el caso de arranques dobles, se instala en o encima de Speltra / SYLDA5, de lo contrario, debajo de la carga útil principal. Sin embargo, Arianespace ya no usa el ASAP-5, probablemente porque los clientes de las cargas útiles principales están en contra del transporte de satélites pequeños adicionales.

Versiones

Sección a través del tercer Ariane 5G con el dispositivo de doble lanzamiento Speltra

Antes del primer vuelo del Ariane 5, se suponía que solo lanzaría satélites. En ese momento, Ariane 4 dominaba alrededor de la mitad del mercado mundial de lanzamiento de satélites comerciales y el objetivo era expandir esta posición con Ariane 5. Además, la masa de satélites de comunicaciones comerciales aumentó de manera constante, por lo que se temía que Ariane 5 ya no pudiera realizar lanzamientos dobles poco después de su lanzamiento al mercado. Es por eso que la ESA se decidió por un programa de mejora del rendimiento antes del primer lanzamiento. Inicialmente, se planeó una expansión significativa de la etapa superior de EPS para que pudiera contener más combustible. Un nuevo motor turbo asistido por bomba también debería recibir este nivel modificado. Sin embargo, esta propuesta fracasó porque Alemania bloqueó los costos de desarrollo.

Durante la Conferencia Ministerial de la ESA en Toulouse en octubre de 1995 , se aprobó el programa de expansión Ariane-5E (Evolution) con el fin de asegurar el mercado para las crecientes cargas útiles en el sector de las telecomunicaciones. Se planearon los portaaviones más potentes Ariane 5 ECA, Ariane 5 ECB y Ariane 5 ES.

Hasta que estuvieron disponibles, se habían desarrollado dos versiones ligeramente modificadas, el Ariane 5G + y el Ariane 5GS, que tenían una capacidad de carga útil ligeramente mayor y estaban más optimizadas para los requisitos de los lanzamientos de naves espaciales y satélites.

Ariane 5G +

La única diferencia entre el Ariane 5G + y el Ariane 5G fue que la etapa de EPS se modificó ligeramente para aumentar la cantidad de combustible en 250 kg. También se han realizado otros cambios para hacer que el escenario sea reencendido y permitir fases de vuelo libre más largas. Durante la fase de vuelo libre, la nueva etapa superior, denominada EPS L10, con la carga útil sobre ella, gira alrededor de su eje longitudinal y distribuye así la radiación solar de manera más uniforme en la superficie. Esto evita que un lado del escenario y la carga útil se sobrecalienten y que el otro lado se enfríe, ya que de lo contrario podría haberse producido una diferencia de temperatura de 200  K entre los dos lados. En los viajes espaciales, este proceso se conoce como "modo barbacoa" (en inglés, "modo grill").

Ariane 5GS

Sección a través de un Ariane 5 GS

Además de la etapa superior EPS-L10 reencendida, el Ariane 5GS también tenía nuevos propulsores de combustible sólido. Estos fueron desarrollados para (y a expensas) de Arianespace como parte del programa Performance 2000. El objetivo del programa era aumentar la capacidad de carga útil de Ariane 5 mediante pequeñas mejoras y se lanzó antes del programa de mejora del rendimiento de la ESA. Los propulsores EAP-P241 tienen una carga de combustible aumentada de 3 toneladas en el más alto de los tres segmentos y una boquilla de empuje extendida hecha de material más ligero para mejorar la generación de empuje a grandes alturas y reducir el peso. Esto aumenta el empuje medio a 5060 kN y el empuje máximo a 7080 kN.

El escenario principal, adaptado del programa Evolution, era un poco más pesado y utilizaba un motor Vulcain-1B, una versión modificada del motor Vulcain-1 del Ariane 5G y 5G +. Sin embargo, esta combinación ofrece mucha menos potencia que el antiguo escenario principal con Vulcain 1 que los propulsores reforzados no pueden compensar por completo esta pérdida de potencia. Sin embargo, desde un punto de vista económico, esta parecía ser la "mejor" solución que seguir fabricando el antiguo escenario principal.

Ariane 5 ECA

Con 10,9 toneladas (inicialmente 9,6 toneladas), el Ariane 5 ECA puede transportar cargas útiles significativamente más pesadas que sus versiones predecesoras. La adición CEPA significa Evolución Cryotechnique Tipo A . Tiene una primera etapa modernizada con el nuevo motor Vulcain-2 y la nueva etapa superior criogénica ESC-A ( Etage Supérieur Cryotechnique Type A - etapa superior criogénica tipo A).

El escenario principal modernizado con el motor Vulcain-2 reforzado de nuevo diseño ahora contiene 173 toneladas de combustible debido a un cambio en el piso del tanque intermedio y se llama EPC H173.

Sección a través de un Ariane 5 ECA

La nueva etapa superior ESC-A H14.4 utiliza el motor HM-7B utilizado en la tercera etapa del Ariane 4 , que proporciona un empuje mayor que la etapa superior anterior y no se puede volver a encender. Esto permite transportar cargas útiles más pesadas y más combustible. La carga de combustible es ahora de 14,6 toneladas. Al utilizar hidrógeno como vehículo de combustión, la capacidad de carga útil del Ariane 5 ECA es de 9,6 toneladas para un solo lanzamiento y de 9,1 toneladas para un doble lanzamiento. Por lo tanto, es considerablemente más alto que el del Ariane 5 anterior, con costos de producción solo ligeramente mayores. Se espera que el Ariane 5 ECA alcance una carga útil de 9,2 toneladas a finales de 2010 y de 9,5 toneladas a finales de 2011 gracias a los aumentos de rendimiento. El tanque para el oxidante ( oxígeno ), que también casi no ha cambiado del Ariane 4 excepto por una extensión , está rodeado por el nuevo tanque de combustible casi hemisférico para el hidrógeno. Tiene la forma de una capa esférica gruesa, de modo que hay un espacio entre ella y el tanque de oxígeno. El escalón tiene un diámetro de 5,4 metros. La unidad de control ahora está ubicada en el nivel superior y es estructuralmente más liviana que la versión utilizada en el nivel superior EPS, porque ya no tiene que llevar el nivel que se encuentra en ella. La etapa ESC-A también incluye la parte del adaptador de etapa intermedia que encierra la boquilla de empuje del motor HM-7B. Con la separación de la etapa, esta parte de la etapa superior permanece en el EPC para reducir el peso y solo la etapa superior real sobrevuela.

Por lo tanto, el Ariane 5 ECA se desarrolló principalmente como una solución provisional hasta la aparición del Ariane 5 ECB ahora cancelado para arranques en órbitas de transferencia geoestacionarias (GTO). Permanecerá en uso hasta que Ariane 6 lo reemplace por completo después de una fase de uso paralelo.

El primer vuelo del Ariane 5 ECA el 11 de diciembre de 2002 también falló. Se descubrió que la causa era una falla estructural de la boquilla del motor Vulcain-2. Una consecuencia del fracaso fue que el inicio de la misión Rosetta , que estaba prevista para el 13 de enero de 2003 , tuvo que posponerse porque el riesgo de una pérdida total ahora se consideraba demasiado alto.

En el Ariane 5 ECA modificado después del arranque en falso, se utiliza un motor Vulcain-2 mejorado , en el que la boquilla se ha reforzado y acortado ligeramente. Además, se incrementó la producción de refrigerante y recibió una protección térmica especial hecha de óxido de circonio . Los motores mejorados se probaron en una nueva cámara de vacío DLR en Lampoldshausen , también debido al mal funcionamiento durante el primer vuelo . Se dice que una gran parte del dinero necesario para la recalificación del Ariane 5 ECA se gastó en la construcción de estos bancos de pruebas.

El 10 de mayo de 2004 se firmó un contrato marco por 30 Ariane 5 (lote de producción PA) por un valor total de tres mil millones de euros . Debería permitir racionalizar la producción y fortalecer el Ariane 5 ECA frente a la competencia rusa.

El segundo lanzamiento exitoso del Ariane 5 ECA tuvo lugar el 12 de febrero de 2005.

Tras una carta de intención del Salón Aeronáutico de París 2007, Arianespace encargó otros 35 Ariane 5 ECA (lote de producción PB) por más de 4.000 millones de euros al contratista principal EADS-Astrium el 30 de enero de 2009 . Estos se utilizaron desde finales de 2010 después de que se agotara el Ariane 5 del lote de producción de PA.

La entrega de otros 18 ECA Ariane 5 se acordó con EADS-Astrium el 14 de diciembre de 2013. Deben utilizarse de 2017 a 2019. El valor del pedido del acuerdo fue de más de 2 mil millones de euros.

Ariane 5 ES ATV

Tramo a través de un Ariane 5ES con ATV

Esta versión de Ariane 5 se utilizó para transportar el vehículo de transferencia automatizado (ATV) del barco de suministro europeo a la ISS . El ATV presurizado proporcionó carga, agua, nitrógeno, oxígeno y combustible. También elevó la estación espacial para contrarrestar el descenso a través del efecto de frenado de la atmósfera y transportó los desechos.

En total, el Ariane 5 ES ATV pudo transportar hasta 21 toneladas de carga útil a una órbita cercana a la tierra. La primera etapa del cohete fue el EPC H173 con el motor Vulcain-2 mejorado, y la segunda etapa fue una versión de la etapa superior EPS reencendida, la EPS-V, en la que se adjuntó el ATV, que fue especialmente modificado. para usar con el ATV.

La etapa superior del EPS-V se encendió un total de tres veces en un vuelo típico. El primer encendido tuvo lugar después de que se quemó la primera etapa. Luego se apagó la segunda etapa y comenzó una fase de vuelo balístico en órbita de transferencia elíptica. En el apogeo , el motor se encendió por segunda vez para cambiar a una órbita terrestre baja aproximadamente circular a esta altitud. Con el tercer encendido, la etapa posterior a la desconexión del ATV se desaceleró tanto que entró en una órbita terrestre elíptica, cuyo perigeo estaba en la atmósfera. Cuando atravesó el perigeo, se quemó en la atmósfera terrestre.

Después de separarse de la etapa superior EPS-V, el ATV elevó su órbita con sus propios motores a la órbita de la ISS.

Ariane 5 ES Galileo

Esta versión era una versión del ATV Ariane 5 ES adaptada para el transporte de satélites en órbitas circulares medias-altas. Llevó cuatro satélites del sistema europeo de navegación por satélite Galileo a su órbita de 23.616 km de altura con una inclinación de 56 ° con respecto al ecuador. El Ariane 5 ES Galileo consistió en la primera etapa EPC-H173 con un motor Vulcain-2, dos propulsores EAP-241 y una etapa superior EPS reencendida con el motor AESTUS que fue especialmente adaptado para misiones con satélites Galileo.

Los cuatro satélites se montaron en un soporte de lanzamiento para su transporte. Todos los satélites estaban en el mismo plano en ángulos de 90 ° entre sí en cuatro lados del soporte. Después de alcanzar la órbita, fueron empujados hacia los lados en pares antes de que se desactivara la etapa superior.

EADS-Astrium recibió el encargo de desarrollar el Ariane 5 ES Galileo el 2 de febrero de 2012. Originalmente planeado para 2014, el primer vuelo con número de vuelo VA233 tuvo lugar el 17 de noviembre de 2016.

Planificación de un Ariane 5 ME (Ariane 5 ECB)

Sección a través de un Ariane 5ME

Los costos de un segundo vuelo de prueba del Ariane 5 ECA y la mejora del lanzador significaron que el desarrollo del ESC-B de etapa superior aún más potente para la versión Ariane 5 ECB se suspendió en 2003 por el momento. Después del exitoso segundo vuelo de prueba del Ariane 5 ECA en febrero de 2005, EADS quería abandonar el desarrollo del Ariane 5 ECB porque estimaba que la capacidad de carga útil GTO del Ariane 5 ECB, que se había planeado entonces en 12 toneladas, excedía la requisitos del mercado de lanzamiento de satélites comerciales y, por lo tanto, los costos de desarrollo relativamente altos no serían económicamente justificables. EADS revisó esta opinión en febrero de 2006, y el director de Transporte Espacial de EADS habló de un error en una entrevista con el FTD . Sin embargo, dado que la ESA financió el desarrollo de Ariane 5, la decisión final sobre estas propuestas fue tomada por el Consejo de Ministros de la ESA. En la reunión del Consejo de Ministros de la ESA en diciembre de 2005, no se tomó ninguna decisión oficial sobre el Ariane 5 ECB. Entonces se suspendió el desarrollo del nivel superior ESC-B. En cambio, se decidieron los estudios del proyecto sobre un futuro sistema de transporte europeo. En ese momento se asumió que estos estudios conducirían al desarrollo de un nuevo sistema de transporte con el paso intermedio del nivel superior ESC-B para el Ariane 5. En la reunión del Consejo de Ministros de la ESA en diciembre de 2008, tampoco se tomó ninguna decisión sobre el Ariane 5 ECB, pero el motor Vinci se desarrolló aún más. La decisión final sobre Ariane 5 ECB debería tomarse en el Consejo Ministerial de 2011.

Sin embargo, el 20 de diciembre de 2009, la ESA realizó un pedido a EADS-Astrium para el trabajo previo al desarrollo del nuevo nivel superior y otras modernizaciones. Este trabajo se llamó "Ariane 5 Midlife Evolution (Ariane 5 ME)". Como resultado de los retrasos de varios años, el costo de desarrollar el nivel superior ESC-B aumentó considerablemente. Cuando se detuvo el desarrollo en 2003, se asignaron 699 millones de euros. El borrador para la reanudación se basó en 1100 millones de euros. Además, habría habido los fondos que se utilizaron entre 2003 y 2011. De hecho, en la reunión del Consejo de Ministros de la ESA los días 20 y 21 Noviembre de 2012, sin embargo, solo decidió continuar el desarrollo del Ariane 5 ME y compararlo con los estudios del Ariane 6 para poder utilizar la mayor cantidad posible de desarrollos para ambos operadores. En 2014, los programas Ariane 5 ME y Ariane 6 deberían finalmente lanzarse juntos. Con este fin, EADS-Astrium recibió un pedido de la ESA por valor de 108 millones de euros el 30 de enero de 2013 para especificar el método de construcción exacto del Ariane 6 y continuar con los trabajos en el Ariane 5 ME. En el Consejo Ministerial de la ESA a principios de diciembre de 2014, se aprobó el desarrollo de un Ariane 6 , cuyo concepto habría estado entre el Ariane 5 ME y el Ariane 6 previamente planificado.

Tabla de comparación

Anotación:

1. ↑ Datos Ariane 5
2. ↑ LEO = órbita cercana a la Tierra, GTO = transferencia de órbita a órbita geoestacionaria
3. ↑ Arianespace: Vuelo VA237: En una misión que impulsa la conectividad global para ViaSat y Eutelsat, el 79o lanzamiento exitoso del Ariane 5 de Arianespace establece un nuevo récord de rendimiento y orbita su primer satélite totalmente eléctrico , 1 de junio de 2017, consultado el 7 de junio de 2017 ( Inglés)
4. ↑ P = refuerzo de combustible sólido

* Se asienta en la unidad de instrumentos con un diámetro de 5,4 m

• ELA-3 = L'Ensemble de Lancement Ariane = tercera posición inicial del Ariane
• EAP = Étage d'Accélération à Poudre = refuerzo de combustible sólido
• EPC = Étage Principal Cryotechnique = Nivel principal criogénico
• EPS = Étage à Propergols Stockables = nivel superior con combustible almacenable
• ESC-A = Étage Supérieur Cryotechnique de type A = Nivel superior criogénico de tipo A
• ESC-B = Étage Supérieur Cryotechnique de type B = Nivel superior criogénico de tipo B

Instalaciones de lanzamiento

Sitio de lanzamiento de Ariane 5

Todos los lanzamientos de Ariane 5 se llevarán a cabo desde el Centre Spatial Guyanais en Kourou , Guayana Francesa . Se estableció un sitio de lanzamiento separado, ELA-3  , con instalaciones asociadas para los preparativos del lanzamiento para el lanzamiento de Ariane 5 con el fin de permitir hasta diez lanzamientos por año. Todos los preparativos para el lanzamiento duran 21 días. Para mantener bajo el esfuerzo en el sitio de lanzamiento, a diferencia del Ariane 4, la carga útil está integrada en el cohete seis días antes del lanzamiento. El misil se lleva a la rampa aproximadamente 30 horas antes del despegue.

El concepto de lanzamiento simplificado significa que no se requieren grandes rampas de lanzamiento para suministrar combustible al cohete. Además, se reduce la susceptibilidad a averías antes del inicio.

Hay cuatro edificios principales en el área designada para los preparativos del despegue:

• Los propulsores de combustible sólido se instalan y controlan en el Bâtiment d'Intégration Propulseur (BIP);
• En el Bâtiment d'Intégration Lanceur (BIL), el escenario principal se instala en la mesa de salida móvil y los propulsores están adosados;
• En el Bâtiment d'Assemblage Final (BAF) se montan y montan los dispositivos de carga útil, se llenan los tanques de la etapa superior (no en el caso de las etapas superiores criogénicas) y se realizan las comprobaciones eléctricas finales;
• Las operaciones de lanzamiento tienen lugar en el centro de lanzamiento Centre de Lancement n ° 3 (CDL-3).

En 2000, se agregó una segunda mesa de lanzamiento móvil al complejo de lanzamiento. En 2001 se construyó una nueva instalación (S5) en 3.000 m² para manejar hasta cuatro cargas útiles al mismo tiempo. Envisat fue el primer satélite en utilizarlos.

Inicio de los preparativos e inicio de la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO)

Los preparativos para el lanzamiento comienzan con el escenario principal, el escenario superior y el carenado de carga útil, embalados en contenedores de gran tamaño, que llegan por barco al puerto de Kourou aproximadamente 1 o 2 meses antes del lanzamiento previsto. Desde allí, son llevados al puerto espacial en sus contenedores de transporte en camiones de plataforma.

El montaje comienza al día siguiente. El peldaño principal se saca de su contenedor de transporte. Suspendido verticalmente de la grúa, se conduce sobre la mesa de salida. Al día siguiente, los propulsores de combustible sólido ya ensamblados se suben y se colocan a la izquierda y a la derecha del escenario principal.

Los dos satélites empaquetados en contenedores de transporte, que se transportarán durante este lanzamiento, se entregarán cada uno al aeropuerto de Cayenne en un avión de transporte de gran capacidad separado (principalmente Antonov An-124 ). Desde allí los llevan al puerto espacial. Aquí los satélites se descargan, se revisan técnicamente y, al final, se repostan en su mayor parte con combustible.

Mientras tanto, continúa el trabajo de montaje del cohete.

• Con el Ariane 5GS, el siguiente paso fue montar el anillo con la unidad de control en el escenario principal. Al día siguiente siguió el nivel superior de EPS, que se adjuntó al anillo de instrumentos.

• En el Ariane 5 ECA, el siguiente paso antes del vuelo V179 fue montar el escenario superior ESC-A en el escenario principal y la unidad de instrumentos en él al día siguiente. Desde el vuelo V179, el escenario superior ESC-A y la unidad de instrumentos ya se entregaron ensamblados en una sola unidad por Astrium en Bremen y montados en el escenario principal, de modo que el ensamblaje del Ariane 5 ECA se acelera y simplifica.

Luego, el cohete se transfiere del BIL al BAF, donde comienzan los preparativos combinados del cohete y la carga útil. El primer satélite está montado en el lanzador doble. El carenado de carga útil está montado sobre él. El segundo satélite se instalará en el nivel superior. La combinación de carenado de carga útil , satélite y dispositivo de doble lanzamiento se desliza sobre él. Ahora, si está disponible, la etapa superior del EPS se reposta con 10 toneladas de combustible almacenable. Luego, el cohete sale del BAF a la plataforma de lanzamiento y puede comenzar la cuenta regresiva de aproximadamente 11 horas.

El objetivo principal de la cuenta atrás es repostar la etapa principal y, si está disponible, la etapa superior ESC-A con oxígeno líquido e hidrógeno y probar nuevamente todos los sistemas importantes. 7 minutos antes del inicio, la computadora toma el control. Cuando la cuenta regresiva llega a cero, el motor de la etapa principal se enciende y aumenta hasta el empuje máximo. Una vez que ha alcanzado su máxima potencia, el sistema informático comprueba que funciona correctamente. Si todo está bien, los propulsores de combustible sólido se encienden y alcanzan su máxima potencia en 0,3 segundos. El misil despega. Unos segundos después del despegue, el cohete pasa de un ascenso vertical a un ascenso inclinado hacia el Atlántico. Aproximadamente 120 segundos después del despegue, los propulsores de combustible sólido se queman y se apagan. Aproximadamente 180 segundos después del lanzamiento, el cohete tiene más de 100 km de altura y el carenado de carga útil se desprende. Ella cae en el Atlántico. El cohete continúa ascendiendo a una altura de aproximadamente 130 km debido al impulso que ha experimentado gracias a sus potentes impulsores de combustible sólido. Ahora se hunde, acelerando casi en paralelo a la superficie de la tierra, nuevamente a unos 115 km, porque su velocidad aún es suborbital. Después de 605 segundos, la etapa principal del Ariane 5 GS se apagará y se desconectará. Orbita la tierra casi una vez, vuelve a entrar en la atmósfera terrestre frente a la costa oeste de América del Sur y se quema. En el Ariane 5 ECA y ESV, por otro lado, el escenario principal se quema después de 590 segundos y se corta, vuela en una trayectoria parabólica sobre solo una parte del Atlántico y se quema frente a la costa oeste de África.

Una vez que se ha separado la etapa principal, la etapa superior EPS o ESC-A se enciende y continúa acelerando. En el Ariane 5 GS, después de más de 1.100 segundos de tiempo de combustión, la etapa superior del EPS, incluida su carga útil, alcanza la órbita de transferencia geoestacionaria a una altitud de unos 1.000 kilómetros. En el Ariane 5 ECA, la etapa superior ESC-A con su carga útil alcanza la órbita de transferencia geoestacionaria después de un tiempo de combustión adicional de alrededor de 970 segundos a una altitud de alrededor de 600 a 700 kilómetros. En ambos casos, el sistema de navegación apaga el motor . Ahora la etapa superior con la carga útil colocada sobre ella se realinea y el satélite que se encuentra en la parte superior del lanzador doble se empuja suavemente hacia afuera. Después de unos minutos, cuando el satélite se ha movido fuera del rango de giro de la etapa superior, se vuelve a alinear y empuja el lanzador doble. Unos minutos más tarde, el nivel superior se realinea y empuja suavemente el segundo satélite, en su mayoría más pequeño y ligero.

La órbita de transferencia geoestacionaria alcanzada normalmente tiene una altura planificada de alrededor de 570–35890 km para el Ariane 5 GS y una inclinación de la órbita de 7 °. Sin embargo, todavía se permite una desviación de ± 10 km para el perigeo y ± aproximadamente 80-100 km para el apogeo y ± 0,5 ° de inclinación de la órbita. El Ariane 5 generalmente logra alcanzar las alturas de tren planificadas dentro de unos pocos kilómetros y la inclinación hacia el ecuador a solo unas pocas centésimas a décimas de grado .

La órbita de transferencia geoestacionaria con la carga útil más alta para el Ariane 5 ECA tiene una altura planificada de alrededor de 250-35890 km y una inclinación de la órbita de 7 °. Sin embargo, debido a que la carga útil no utiliza toda la capacidad de carga útil del Ariane 5 ECA durante muchos despegues, la capacidad restante se utiliza para acercarse a un GTO con una inclinación de menos de 7 ° (hasta 2 °). De estos, los satélites necesitan menos combustible para alcanzar la órbita geoestacionaria . Esto beneficia su vida útil. Sin embargo, al igual que con el Ariane 5 GS, todavía se permite una desviación de ± 10 km para el perigeo y ± aproximadamente 80-100 km en el apogeo y una inclinación de la órbita de ± 0,5 ° para el Ariane 5 ECA. Incluso el Ariane 5 ECA generalmente se las arregla para alcanzar las alturas de tren planificadas dentro de unos pocos kilómetros y la inclinación hacia el ecuador a solo unas pocas centésimas a décimas de grado .

Arranque de un ATV Ariane 5 ES con el cuarto ATV

Inicios anteriores

Para obtener una lista completa de todos los lanzamientos de Ariane 5 completados y algunos planeados, consulte el artículo Lista de lanzamientos de cohetes Ariane 5 .

El Ariane 5 se utiliza desde 1996. Durante los primeros años, Ariane 5 se utilizó en paralelo con el Ariane 4 anterior . Después del último lanzamiento de Ariane 4 el 15 de febrero de 2003, Ariane 5 fue el único lanzador activo en Europa hasta que Vega se lanzó en 2012. La mayoría de las cargas útiles son satélites de comunicaciones que se despliegan en órbitas de transferencia geoestacionarias .

Primer vuelo fallido

El Ariane 5 despegó el 4 de junio de 1996 en su primer vuelo V88 con los cuatro satélites de racimo como carga útil. Después de 37 segundos, el cohete se volcó repentinamente hacia un lado, se rompió por las fuerzas del aire y se hizo estallar. No hubo muertos, pero los daños materiales ascendieron a unos 370 millones de dólares estadounidenses. Las representaciones abreviadas consideran que el inicio en falso es uno de los errores de software más costosos de la historia.

Sin embargo, la investigación también encontró varios errores en el proceso de desarrollo, cada uno de los cuales, si no se hubiera cometido, habría evitado la pérdida. Resultó que Ariane 4 se había hecho cargo de partes del software sin comprobar la validez de los requisitos y sin probar el sistema. Era un código para calibrar las plataformas de navegación inercial antes del lanzamiento. Continuar funcionando durante 40 segundos después del inicio ayudó al sistema con Ariane 4 a estar disponible más rápidamente después de las interrupciones en el procedimiento de inicio, pero fue innecesario para Ariane 5, al menos fue demasiado tiempo. Debido a que Ariane 5 pudo moverse de manera más dinámica, la estimación del error de odometría aumentó más rápido, lo que provocó un desbordamiento para el que se consideró innecesario el manejo adecuado de excepciones . La excepción no tratada condujo, según se requirió, a un estado en el que ni las señales de los sensores ni los datos de posición que aún se calcularon correctamente se enviaron a la computadora de control.

El primer lanzamiento exitoso tuvo lugar el 30 de octubre de 1997.

Más fracasos

Aparte de la primera salida, hubo otro fracaso y tres aciertos parciales; Ninguna misión falló entre el 11 de diciembre de 2002 y el 25 de enero de 2018.

Cuando despegó del puerto espacial de Kourou en la noche del 25 al 26 de enero de 2018, la comunicación con el cohete se perdió unos segundos después de que se encendiera la etapa superior.

Cargas útiles importantes

La carga útil más masiva hasta la fecha fue la nave espacial de suministro de la ESA ATV-4 para la Estación Espacial Internacional con un peso de despegue de 19.887 t, que fue lanzada el 5 de junio de 2013 por un ATV Ariane 5 ES en una órbita inclinada 51,6 ° con respecto al ecuador. a una altitud de unos 260 km.

El satélite medioambiental Envisat de la ESA, que fue transportado con éxito a una órbita sincrónica con el sol por un Ariane 5G el 28 de febrero de 2002, pesaba 8,2 toneladas. El 1 de julio de 2009, TerreStar 1, el satélite de comunicaciones civiles más pesado hasta la fecha, con 6,9 toneladas, se lanzó con éxito a una órbita de transferencia geoestacionaria con un Ariane 5 ECA . El récord de GTO (masa total por vuelo) es de 10.317 toneladas y fue establecido por un Ariane 5 ECA el 7 de febrero de 2013 con los satélites Amazonas 3 y Azerspace / Africasat-1a a bordo.

También se lanzaron tres sondas espaciales , SMART-1 a la luna , Rosetta al cometa Churyumov-Gerasimenko y BepiColombo a Mercurio , con un Ariane.

El 14 de mayo de 2009, un Ariane 5 ECA lanzó los telescopios espaciales Herschel y Planck a una órbita muy excéntrica entre 270 y 1.197.080 km, con una inclinación de 5,99 ° con respecto al ecuador. Desde el punto más lejano de esta órbita, los telescopios maniobraron en sus órbitas alrededor del punto L2 de Lagrange .

Ariane 5 como objeto de prestigio

Para ser competitiva en el mercado mundial, la ESA subvencionó el inicio del Ariane 5 con el programa EGAS . Las versiones posteriores tuvieron éxito comercial y se comercializaron en el mercado del transporte por satélite desde finales de la década de 2000.

El museo Cité de l'espace de Toulouse , dedicado a los viajes espaciales y la investigación, tiene un modelo a tamaño real del Ariane 5. Se utilizó un modelo a escala reducida para el monumento a Walter Hohmann en Hardheim, Baden-Württemberg.

Estudios de evolución de Ariane 5

El Ariane 5 Heavy Lift Derivates es un estudio del CNES de 1991. Se discute el posible aumento en el rendimiento del lanzador. La primera etapa (etapa inferior criogénica ) tiene un diámetro de 8,2 metros y está equipada con cinco motores Vulcain II. La segunda etapa (etapa superior criogénica ) tiene un diámetro de 5,4 metros y está equipada con un motor Vulcain reencendido con 700 kN de empuje. La capacidad de carga útil posible es de 90 toneladas en LEO y 35 toneladas en la órbita lunar . El estudio señala que el desarrollo de los derivados de carga pesada Ariane 5 estaría asociado con altos costos a pesar del uso de tecnologías probadas y comprobadas.

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literatura

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• Bernd Leitenberger: European carrier wings 2: Ariane 5, 6 y Vega , Space Edition, 2.a edición de 2015, ISBN 978-3-7386-4296-4

enlaces web

• ESA: Ariane 5 (inglés)
• Astrium: Ariane 5
• Arianespace: Ariane 5 (inglés)
• Informes de preparativos de lanzamiento y despegues en el lado de Arianespace (inglés)
• Archivos de la misión Arianespace (inglés)
• Informe sobre el primer arranque fallido del nuevo Ariane 5 ECA
• Bernd Leitenberger: El Ariane 5
• Kits de lanzamiento Ariane del fabricante Astrium (inglés)
• Boletín de Arianespace e-space de abril de 2000 ( Memento del 27 de septiembre de 2007 en el Archivo de Internet ) (contiene, entre otras cosas, una descripción de los distintos carenados de carga útil y dispositivos de doble lanzamiento, PDF)
• Manual del usuario (PDF; 13,7 MB)
• CAPCOM ESPACE: ARIANE 5 (francés)
• CAPCOM ESPACE: ARIANE 5 E / CA (francés)
• ESA Alemania: las versiones de Ariane 5
• Tabla DLR (enero de 2014) Ariane 5 versiones (PDF)
• Transmitir con el mouse, rocket explicado usando Ariane 5