亞利安五號運載火箭

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亞利安五號運載火箭
真实大小的阿丽亚娜-5运载火箭模型
真实大小的阿丽亚娜-5运载火箭模型
用途 一次性運載火箭
製造商 EADS Astrium for
歐洲航天局 and 亞利安公司
製造國家 歐洲
外型及質量參數
高度 59 公尺 (193 )
直徑 5.4 公尺 (17.7 呎)
質量 777,000 公斤 (1,712,000 磅)
级数 2節
酬載量
有效載荷-近地軌道 G型:16,000 kg
ECA型:21,000公斤
有效載荷-
地球同步軌道
G型:6,800公斤
G+: 6,950公斤
GS: 6,100公斤
ECA型:10,500公斤
發射歷史
現況 現役
發射場 圭亞那太空中心ELA-3發射場
總發射次數 59次
(G: 16, G+: 3, GS: 6)
(ECA: 32, ES: 2)
成功次數 55
(G: 13, G+: 3, GS: 6)
(ECA: 31, ES: 2)
失敗次數 2 (G型: 1, ECA型:1)
部分失敗次數 2 (G型)
首次發射 G型:1996年6月4日
ECA型:2002年12月11日
ES型:2008年3月9日
末次發射 G: 2003年9月27日
G+:2004年12月18日
GS:2009年12月18日
輔助火箭 (Stage 0) - P230型固態輔助火箭
數量 2枚
发动机 1顆固態引擎
單发动机推力 6,470 千牛頓 (1,454,510 磅)
比冲 275 秒
推進時間 129 秒
燃料 固態燃料
第一级(亞利安五號G型)
发动机 1顆火神發動機
推力 1,114 千牛頓 (250,437 磅)
比冲 430 秒
推進時間 589 秒
燃料 液態氫/液態氧
第一级 (亞利安五號ECA型)
发动机 1顆火神發動機
推力 1,340 千牛頓 (301,243 磅)
比冲 431 秒
推進時間 650 秒
燃料 液態氫/液態氧
第二级 (亞利安五號G型)
发动机 1顆Aestus火箭引擎
推力 27.4 千牛頓 (6,160 磅)
比冲 324 秒
推進時間 1,100 秒
燃料 四氧化二氮/聯氨
第二级 (亞利安五號ECA型)
发动机 1顆HM7-B火箭引擎
推力 64.7 千牛頓 (14,545 磅)
比冲 446 秒
推進時間 960 秒
燃料 液態氫/液態氧

阿丽亚娜5型火箭(Ariane 5)是歐洲研制的一次性運載火箭阿丽亚娜系列火箭中的最新型号,主要作用是將人造衛星發射到地球同步軌道低地軌道

阿丽亚娜5型火箭由歐洲航天局(ESA)及國家中央發射場(Centre National d'Etudes Spatiales,CNES)出資建造,以EADS太空載具公司(Astrium Space Transportation)為主要承包商,負責整合下游承包商。阿丽亚娜航天公司負責經營及銷售阿丽亚娜火箭。太空載具公司則在歐洲建造火箭及在圭亞那航天中心發射火箭。

阿丽亚娜四号运载火箭雖然十分成功,但其研發耗费了十年时间和70億元资金,使阿丽亚娜航天公司無法直接从中獲利。阿丽亚娜5型火箭從第一次發射成功后即進行改良,由其衍生的型号有G,G+,GS,ECA及最新的ES。歐洲航天局原先計劃用阿丽亚娜5型火箭發射小型的載人航天飞机“漢密斯”(Hermes)号,並按照“載人等級標準”來建造,當歐洲航天局將漢密斯計劃取消後,阿丽亚娜5型火箭才被完全用于载物。

兩颗人造衛星能用SYLDA(SYsteme de Lancement Double Ariane)貨架以相互堆疊放置;三枚人造衛星則使用SPELTRA(Structure Porteuse Externe Lancement TRiple Ariane);如超過八枚人造衛星,通常是實驗衛星或微型衛星,可使用ASAP(Ariane Structure for Auxiliary Payloads)平台。

構造[编辑]

阿丽亚娜5型火箭的低溫主引擎為H158主引擎(ECA型則為H173)被稱為EPC(Etage Principal Cryotechnique,低溫主引擎),燃料槽長30.5公尺,分為兩槽,分別裝載液態氧130噸及液態氫25噸,而火神(Vulcain)引擎的基本型能產生115噸推力(1.13百萬牛頓),第一節空重約15噸。

在兩旁的則是兩枚固態助推火箭EAP-P238 (ECA型則為P241),填裝燃料後每枚重約277噸,並可提供約630噸的推力(6.2百萬牛頓),固態輔助火箭能像太空梭的可以回收,在早期的測試飛行會被回收,但不重複使用。

第二節位於第一節之上,酬載艙之下,亞利安五號G型運載火箭使用EPS(Etage a Propergols Stockables,儲藏推進節,英語:Storable Propellant Stage),燃料為聯氨(MMH)及四氧化二氮,然而ECA型使用ESC(Etage Superieur Cryotechnique,低溫末端節,英語:Cryogenic Upper Stage),燃料則是液態氧液態氫,酬載艙及末端節皆被整流罩包覆,達到足夠高度就會分離。亞利安五號G+型運載火箭使用EPS末端節,GS及ES型則使用EPS的改良型,EPS末端節能夠重新點火,且測試過兩次。在2007年10月5日,在航班V26進行第一次展示,是於衛星部署成功後才開始測試引擎。

測試重新點火能力也是任務的一部分,於2008年3月9日,以兩度點火將自動運載飛船送至圓形暫泊軌道,接著太空船分離,由末端節第三次將之送入低地軌道。

改良型[编辑]

  • 亞利安五號運載的原型為亞利安五號G型(Generic)運載火箭,發射時重737噸,能酬載5970公斤的衛星至地球同步转移軌道(GTO),最初記載為5970公斤,在實際飛行後評定能酬載6200公斤(一枚衛星)。
亞利安五號運載火箭GS型截面圖
  • 亞利安五號G+型運載火箭改良了第二節,地球同部转移軌道的酬載能力達6950公斤(一枚衛星),在2004年此型共發射了三次。
  • 亞利安五號GS型運載火箭於2005年取代G+型,使用了和ECA型相同的EAP固態輔助火箭及改良火神(Vulcain)1B引擎,可酬載6100公斤的衛星到地球同步转移軌道(一枚衛星)。
亞利安五號運載火箭ECA型截面圖
  • 亞利安五號ECA型(Evolution Cryotechnique type A)運載火箭能酬載10000公斤(多枚衛星)至地球同步转移軌道或10500公斤(一枚衛星),這個改良型使用新的火神(Vulcain)2型引擎為第一節引擎,第二節則使用ESC-A (Etage Superieur Cryogenique-A),並使用HM-7B引擎,重2100公斤和14000公斤的低溫推進劑。亞利安五號運載火箭的第二節曾被做為亞利安四號運載火箭的第三節,在ECA型中,燃料槽改良後將長度縮短。而火神引擎經過修改後變得更為長,更有效率的噴嘴使得推進劑的使用效率提升許多。新的計算要求修改第一節燃料槽的長度。除此之外,固態輔助火箭EAP部件也改用較輕的銲接金屬團,因此可以裝入較多的推進劑。和亞利安五號G型運載火箭比較,ESC-A低溫第二節的低地軌道酬載能力並無顯著提升,也因如此,亞利安五號ECA型運載火箭將不用來發射自動運載飛船(ATV)。
  • 亞利安五號ES型運載火箭(Evolution Storable),主要功能是將自動運載飛船送至國際太空站。此外,亞利安五號ES型運載火箭也綜合所有改裝後的配備,從亞利安五號ECA型運載火得到第一節主引擎EPC[1](法語:Etage Principal Cryogenique,低溫引擎,英語:cryogenic main stage)和輔助火箭EAP(法語:Etage d'Acceleration a Poudre,固態輔助火箭,英語:solid rocket booster);第二節則是從亞利安五號GS型運載火箭所得到:EPS (Etage a Propergols Stockable)。預估亞利安五號ES-ATV型運載火箭可將21000公斤的酬載物送至低地球軌道(LEO)。首次發射日期在2008年3月9日格林尼治標準時間04點03分。

未來發展[编辑]

亞利安五號ECB型運載火箭計畫停滯[编辑]

亞利安五號ECB型運載火箭原本預計使用ESC-B的第二節,第三節使用新型的達文西(da Vinci)加大的引擎。地球同步軌道的酬載能力增加為12000公斤,但亞利安五號ECB型運載火箭計畫被擱置是因為預算縮水。在2005年10月,歐洲太空總署在柏林的會議中並未提及重新開始或取消亞利安五號ECB型運載火箭的計畫,也就是說此項計畫只是被擱置。達文西(da Vinci)引擎原先計劃用於ECB型的末端節,但研發進度遲緩。

因此,重新開始的亞利安五號ECB型運載火箭並不會在2008年歐洲太空總署的會議完全加速研發。

固態輔助火箭(EAP)[编辑]

用於亞利安五號系列運載火箭的固態輔助火箭(EAP,Etage d'acceleration a poudre)引擎也將持續的被用在織女星運載火箭,織女星運載火箭的第一節P80固態火箭引擎----是一種較短的固態火箭,P80固態火箭的外殼是石墨細絲環氧基(碳纖維),比現在的不鏽鋼外殼材質還輕的多。新型的綜合操縱噴嘴也因為特殊的熱流絕緣體材料和較為細緻的管線(增加燃料的擴散效率)都被研發出來而得以實現,隨後即是將這種新的組合拿去做全面的測試。除此之外,新的噴嘴擁有電機械學的調動器取代了原本較重的水力學方法以向量控制推力。上述這些增進或替換成新的材料在不久的將來運用在亞利安系列運載火箭上。

现役几种主力大型火箭性能一览[编辑]

几种大型运载火箭性能简表(截止2014年3月)
型号 国籍 首次发射 发射维度 起飞重量(吨) 荷载能力 重量, 吨 芯级. 直径, 米 发射成功率, % (发射总数) 发射价格, 百万美元
近地轨道 地球同步转移轨道 地球静止同步轨道
质子-M运载火箭+微风M上面级  俄罗斯 2001 46° 705 23 6,15 3,25 4,35 91%----(76) 80 — 100
阿丽亚娜5型运载火箭ECA  歐盟 2002 780 20 10 5,4 98%----(44) 220
天顶-3SL运载火箭  俄罗斯 乌克兰 1999 473 13,7 6,06 2,6 4,15 85%----(41) 80
德尔塔-4运载火箭Heavy  美国 2004 35° и 28° 732 23 10,75 6,57 5,1 86%----(7) 265
德尔塔-4运载火箭Medium+(5.4)  美国 2009 35° и 28° 399 13,5 5,5 3,12 5,1 100%---(4) 170
宇宙神5型运载火箭551  美国 2006 35° и 28° 541 18,8 6,86 3,90 5,4 100%---(4) 190
宇宙神5型运载火箭521  美国 2003 35° и 28° 419 13,49 4,88 2,63 5,4 100%---(2) 160
H-IIB运载火箭  日本 2009 30° 531 19 8 5,1 100%---(4) 182
H-2A运载火箭204  日本 2006 30° 445 15 6 2.3 4 100%---(1) 170
长征三号乙火箭  中国 1996 28° 426 11,2 5,1 2 4,2 92%----(25) 50-70

發射紀錄[编辑]

亞利安五號運載火箭(亞利安五號運載火箭航班501)首次測試發射在1996年6月4日,結果是失敗的,整臺火箭在發射後37秒自身毀滅,原因是控制火箭飛行的軟體故障,這件事可以說是歷史上損失最慘重的軟體故障事件。一項資料對話顯示64位元浮點跳到16位元整個資訊有誤,造成處理器困頓(運算元錯誤)[2]。浮點數目對於16位元的運算元來講是超出很多的,所以無法運算。考慮到效能的設計而使軟體處理器(Ada碼)無法負荷,雖然其他轉換器可以利用可變性密碼來保護。

於1997年10月30日L502進行第二次測試飛行,結果部分失敗,因火神引擎的噴嘴導致翻轉問題,亦使第一節主引擎提早結束推進,雖然末端節仍成功推進,但無法達到預定軌。

直到1998年10月21日,亞利安五號運載火箭終於成功,並於1999年12月10日進行第一次商用飛行,酬載衛星為XMM-牛頓 X-射線太空望遠鏡

另一次部分失敗則發生於2001年7月12日,兩枚酬載衛星進入了錯誤的軌道,只達到地球同步軌道高度的一半。歐洲太空總署的亞特密斯(Artemis)通信衛星藉由實驗用離子推進系統才於2003年1月31日到達預定軌道。

事故發生後,到了2002年3月1日才發射了Envisat環境衛星(8100公斤)到達800公里的軌道,此次為第十一次發射,也是在2008年3月9日自動運載飛船(9000公斤)發射前最重的酬載。

亞利安五號ECA型運載火箭的第一次發射在2002年12月11日,但因輔助火箭發生問題導致無法轉向而失敗,在發射三分鐘後自行銷毀,兩枚酬載衛星Stentor及火鳥7(Hot Bird 7)價值約6.3億歐元,也消失在海中。這次事故起因於冷卻管破裂使引擎溫度過高,此次事故後,亞利安太空公司的SA延後了羅塞塔(Rosettajo)衛星的發射日期從2003年1月延至2004年2月26日,但又因低溫燃料槽的小問題延到2004年3月上旬。

在2003年9月27日最後一次亞利安五號G型運載火箭酬載三枚衛星(包括第一個歐洲月球探測器,SMART-1),屬第162航班。在2004年7月18日,亞利安五號G+型運載火箭酬載當時最重的Anik F2衛星,重約6000公斤。

亞利安五號ECA型運載火箭直到2005年2月12日才發射成功,酬載衛星有XTAR-EUR軍事通訊衛星,'SLOSHSAT'小型科學衛星及MaqSat B2模擬酬載,原先預定於2004年10月發射,因額外的測試及軍方要求(在Helios 2A觀測衛星發射後)而延遲後預定發射時間。

於2005年8月11日,亞利安五號GS型運載火箭(輔助火箭由ECA型的輔助火箭改良)酬載了當時最重的Thaicom-4/iPStar-1衛星送至軌道,衛星重約6505公斤。

2005年11月16日,第三次亞利安五號ECA型運載火箭第三次發射(第二次成功),酬載多衛星包括DirecTV的Spaceway-F2衛星及印度尼西亞PT Telekomunikasi公司的Telkom-2衛星,此次為最重的多衛星酬載,總重超過8000公斤。

2006年3月11日,亞利安五號ECA型運載火箭第四次發射,也是多衛星酬載,酬載衛星有Eutelsat公司的火鳥7A(Hot Bird 7A)衛星(代替第一次ECA型失敗的火鳥7衛星),及SPAINSAT衛星,為一西班牙政府提供HISDESAT公司的通信衛星。

2006年5月27日,亞利安五號ECA型運載火箭又創下新商業的酬載紀錄,達8.2噸,含兩枚衛星,包括Thaicom 5衛星及Satmex 6衛星。

2007年5月4日,亞利安五號運載火箭ECA型運載火箭再度創下新的商業酬載紀錄,酬載的兩枚衛星Astra 1L衛星及Galaxy 17通訊衛星總重8.6噸,再包括其他酬載,共重9.4噸。這個紀錄在2007年11月11日又被打破,酬載衛星Skynet 5B衛星及Star One C1衛星共重9535公斤。

在2008年3月9日,亞利安五號ES-ATV型運載火箭第一次發射自動運載飛船至國際太空站,名稱為朱爾斯威恩(Jules Verne)。

2008年4月18日,亞利安五號ECA型運載火箭發射Star One C-2衛星及越南第一枚衛星,Vinasat-1衛星。

相關新聞[编辑]

另外,亞利安5是能發射最重的裝載可利用。2006年5月27日,亞利安5-ECA火箭創下了一個新商業酬載紀錄,發射了2枚衛星共8.2的酬載。阿丽亚娜空间公司正在开发能将10吨重的载荷送入轨道的特大型5型火箭[3]

發射紀錄[编辑]

發射紀錄[编辑]

日期
& 時間e (UTC)
航班 型號 系列編號 酬載衛星 結果 #
1996年6月4日 12:34:06 V-88[4] 5G 亞利安五號501 cluster任務 失敗 1
1997年10月30日 13:43:00 V-101 5G 502 MaqSat-H、TEAMSAT、MaqSat-B、Young Engineers' Satellite 部分失敗[5] 2
1998年10月21日 16:37:21 V-112 5G 503 MaqSat 3、Atmospheric Reentry Demonstrator 成功 3
1999年12月10日 14:32:07 V-119 5G 504 XMM-牛頓衛星 成功 4
2000年3月21日 23:28:19 V-128 5G 505 INSAT-3B、AsiaStar 成功 5
2000年9月14日 22:54:07 V-130 5G 506 Astra 2B、AMC-7(GE-7) 成功 6
2000年11月16日 01:07:07 V-135 5G 507 Intelsat 1R(PAS-1R)、AO-40(Amsat P3D)、STRV 1C、STRV 1D 成功 7
2000年12月20日 00:26:00 V-138 5G 508 Astra 2D、AMC-8(GE-8)、LDREX 成功 8
2001年3月8日 22:51:00 V-140 5G 509 Eurobird 1、BSAT-2a 成功 9
2001年7月12日 22:58:00 V-142 5G 510 Artemis衛星、BSAT-2b 部分失敗[6] 10
2002年3月1日 01:07:59 V-145 5G 511 歐洲環境衛星 成功 11
2002年7月5日 23:22:00 V-153 5G 512 Stellat 5、N-Star c 成功 12
2002年8月28日 22:45:00 V-155 5G 513 Atlantic Bird 1、Meteosat 8 成功 13
2002年12月11日 22:22:00 V-157 5ECA 517 Hot Bird 7、Stentor衛星 失敗[7] 14
2003年4月9日 22:52:19 V-160 5G 514 INSAT-3A、Galaxy 12 成功 15
2003年6月11日 22:38:15 V-161 5G 515 Optus and Defence C1、BSAT-2c 成功 16
2003年9月27日 23:14:46 V-162 5G 516 INSAT-3E、eBird 1、SMART-1 成功 17
2004年3月2日 07:17:44 V-158 5G+ 518 羅塞塔號 成功 18
2004年7月18日 00:44:00 V-163 5G+ 519 Anik F2 成功 19
2004年12月18日 16:26:00 V-165 5G+ 520 Helios 2A、Essaim 1、Essaim 2、Essaim 3、Essaim 4、PARASOL衛星、Nanosat 01 成功 20
2005年2月12日 21:03:00 V-164 5ECA 521 XTAR-EUR、Maqsat-B2、Sloshsat 成功 21
2005年8月11日 08:20:00 V-166 5GS 523 Thaicom 4 成功 22
2005年10月13日 22:32:00 V-168 5GS 524 Syracuse 3A、Galaxy 15 成功 23
2005年11月16日 23:46:00 V-167 5ECA 522 Spaceway F2、TELKOM-2 成功 24
2005年12月21日 22:33:00 V-169 5GS 525 INSAT-4A、Meteosat 9 成功 25
2006年3月11日 22:32:50 V-170 5ECA 527 Spainsat、Hot Bird 7A 成功[8] 26
2006年5月26日 21:09 V-171 5ECA 529 Satmex 、Thaicom 5 成功[9] 27
2006年8月11日 22:15 V-172 5ECA 531 JCSAT-10、Syracuse 3B 成功[10] 28
2006年10月13日 20:56:00 V-173 5ECA 533 DirecTV-9S、Optus D1、LDREX-2 成功[11] 29
2006年12月8日 22:08:00 V-174 5ECA 534 WildBlue 1、AMC-18 成功[12] 30
2007年3月11日 22:03 V-175 5ECA 535 天網衛星計劃5A、INSAT-4B 成功[13] 31
2007年5月4日 22:29 V-176 5ECA 536 Astra 1L、Galaxy 17 成功[14] 32
2007年8月14日 23:44 V-177 5ECA 537 Spaceway-3、BSAT-3A 成功[15] 33
2007年10月5日 22:02 V-178 5GS 526 Intelsat 11、Optus D2 成功[16] 34
2007年11月14日 22:06 V-179 5ECA 538 天網衛星計劃5B、Star One C1 成功[17] 35
2007年12月21日 21:41 V-180 5GS 530 RASCOM-QAF 1、Horizons-2 成功[18] 36
2008年3月9日 04:03 V-181 5ES 528 自動運載飛船-1 成功[19] 37
2008年4月18日 22:17 V-182 5ECA 539 Star One C2、Vinasat-1 成功[20] 38
2008年6月12日 22:05 V-183 5ECA 540 Turksat 3A、天網衛星計劃5C 成功[21] 39
2008年7月7日0 21:47 V-184 5ECA 541 Badr-6、ProtoStar I 成功[22] 40
2008年8月14日 20:44 V-185 5ECA 542 AMC-21、Superbird 7 成功[23] 41
2008年12月20日 22:35 V-186 5ECA 543 Eutelsat W2M、Hot Bird 9 成功[24] 42
2009年2月12日 22:09 V-187 5ECA 545 Hot Bird 10、NSS-9、Spirale A、Spirale B 成功[25] 43
2009年5月14日 13:12 V-188 5ECA 546 赫雪爾太空望遠鏡普朗克衛星 成功[26] 44
2009年7月1日 19:52 V-189 5ECA 547 TerreStar-1 成功[27] 45
2009年8月21日 22:09 V-190 5ECA 548 JCSAT-RA(JCSAT-12)、Optus D3 成功[28] 46
2009年10月1日 21:59 V-191 5ECA 549 Amazonas 2、COMSATBw-1 成功[29] 47
2009年10月29日 20:00 V-192 5ECA 550 NSS-1、Thor 6 成功[30] 48
2009年12月18日 16:26 V-193 5GS 532 Helios 2B 成功[31] 49
2010年5月21日 22:01 V-194 5ECA 551 Astra 3B、COMSATBw-2 成功[32] 50
2010年6月26日 21:41 V-195 5ECA 552 Arabsat-5A、千里眼 (衛星) 成功[33] 51
2010年8月4日 20:59 V-196 5ECA 554 Nilesat 201、RASCOM-QAF 1R 成功[34] 52
2010年10月28日 21:51 V-197 5ECA 555 Eutelsat W3B、BSAT-3b 成功[35] 53
2010年11月26日 18:39 V-198 5ECA 556 Intelsat 17、HYLAS 1 成功[36] 54
2010年12月29日 21:27 V-199 5ECA 557 Koreasat 6、HispaSat-1E 成功[37] 55
2011年2月16日 21:50 V-200 5ES 544 自動運載飛船-2 成功[38] 56
2011年4月22日 21:37 VA-201 5ECA 558 Yahsat 1A 、New Dawn衛星 成功[39] 57
2011年5月20日2011-05-20 20:38 VA-202 5ECA 559 中新二號、GSAT-8 成功[40] 58
2011年8月6日 22:52 VA-203 5ECA 560 ASTRA 1N、BSAT 3c 成功[41] 59
2011年9月21日 21:38 VA-204 5ECA 561 Arabsat 5C,SES 2 成功[42] 60

預計發射[编辑]

日期 航班 型號 系列代碼 酬載衛星 結果

参考文献[编辑]

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參見[编辑]

外部連結[编辑]