Главная » 2023 » Июль » 6 » Знаменитая ракета «Ариан-5» была в последний раз запущена в космос. Чем европейцы её заменят? Видео пуска.
06.07.2023 18:57
Знаменитая ракета «Ариан-5» была в последний раз запущена в космос. Чем европейцы её заменят? Видео пуска.
Европейская ракета-носитель тяжёлого класса «Ариан-5» была в последний раз запущена в космос. 117 запусков за 27 лет и лишь несколько аварий, множество важных и исторических пусков — таковы итоги эксплуатации «Ариан-5». Но какая ракета её заменит, чем она будет лучше, и как Европа будет покрывать потребность по носителям тяжёлого класса в период замены?
Последний запуск «Ариан-5», кадры с трансляции.Credit: ESA/CNES/Arianespace/VideoFromSpace.
Последний в истории запуск РН «Ариан-5», получивший обозначение VA-261, был произведён 6 июля в 01:00 по московскому времени (5 июля в 22:00 UTC) с космодрома Куру во Французской Гвиане. На геопереходную орбиту было выведено два спутника: немецкий экспериментальный спутник связи Heinrich-Hertz-Satellit и французский военный спутник связи Syracuse 4B. Общая масса полезной нагрузки составила 7680 кг. Последний пуск РН «Ариан-5» оказался 117 в истории её эксплуатации и 2 в 2023 году.
Heinrich-Hertz-Satellit в космосе, иллюстрация. Credit: BMWK/BMVg.
Syracuse 4B в космосе, иллюстрация. Credit: DGA.
Этот запуск несколько раз переносился как и по техническим причинам, так и из-за непогоды.
Эмблема миссии VA-261. Credit: ESA/CNES/Arianespace.
Особенности «Ариан-5» и причины прекращения эксплуатации
Это одноразовая РН тяжёлого класса, способная выводить в последней модификации до 21 тонны грузов на низкую околоземную орбиту и 10,5 тонн на геопереходную орбиту (она выше, поэтому требует больше энергии). «Ариан-5» производилась в интересах Европейского союза (ЕС) компанией ArianeGroup (совместное предприятие Airbus и Safran), пуски осуществляла компания Arianespace.
РН «Ариан-5» перед стартом. Хорошо виден двигатель первой ступени Vulcain 2. Credit: ESA/CNES/Arianespace.
Это двухступенчатая РН высотой 52 м (крупнейшая модификация), т. е. по высоте она сравнима с 16-этажным зданием, максимальный диаметр центрального блока — 5,4 м. На первой ступени установлен кислородно-водородный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) Vulcain (в дальнейшем был обновлён до модификации Vulcain 2). «Ариан-5» также имеет два боковых ускорителя P241 с твердотопливными ракетными двигателями (ТРД) на основе смеси перхлората аммония (68%), алюминия (18%) и полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (14%). Вторая ступень первоначально использовала ЖРД Aestus на ядовитом монометилгидразине и тетраоксиде азота, но в дальнейшем её переработали для применения кислородно-водородного ЖРД HM-7B. Интересно отметить, что все применявшиеся на «Ариан-5» ЖРД открытого цикла. Они, в отличие от двигателей закрытого цикла, просты в изготовлении, более надёжны, но обычно немного уступают по тяге ЖРД закрытого цикла, поэтому в наши дни моделей таких двигателей меньше.
Строение «Ариан-5» на примере носителя для пуска космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 2021 году. Credit: ESA/NASA/CSA/CNES/Arianespace.
«Ариан-5» является частью семейства РН «Ариан», заменив РН среднего класса «Ариан-4». На создание «Ариан-5» ушло 10 лет и 7 млрд долларов США. РН получила несколько модификаций, последняя из которых имеет индекс ECA (англ. Evolution Cryotechnique type A, русс. «Эволюционная Криотехника, типа А»). Интересно то, что первоначально «Ариан-5» создавалась для пилотируемого космического корабля «Гермес», но проект его создания был отменён, а ракета так ни разу и не полетела с людьми. Однако многие её пуски вошли в историю!
Первый пуск, получивший обозначение V-88, РН «Ариан-5» совершила 4 июня 1996 года, но он окончился неудачей из-за ошибки в программном обеспечении. На борту находились аппараты Cluster, предназначенные для исследования магнитосферы Земли, их потеря вызвала волну критики и пересмотр требований к тестированию космической техники.
Второй пуск (V-101), состоявшийся 30 октября 1997 года, тоже закончился аварией, но уже из-за проблем с двигателем первой ступени. Она отключилась слишком рано, вторая ступень попыталась компенсировать это, но орбита, которую она смогла достигнуть, оказалась ниже запланированной. На борту было несколько частных спутников связи.
Следующие 7 пусков были успешными, а вот после вновь была авария (12 июля 2001 года, запуск V-142), но один из двух спутников связи смог достичь заданной орбиты. Ещё одна авария произошла 11 декабря 2002 года, когда запускали РН «Ариан-5» в новой модификации ECA. Тогда из-за сбоя в работе первой ступени пришлось уничтожить РН прямо на стартовом столе вместе с полезной нагрузкой (несколько спутников связи).
С того момента было произведено более 80 пусков за 15 лет, РН «Ариан-5» считалась крайне безопасной, но 25 января 2018 года вновь произошла авария из-за неверного ввода значения азимута. Спутники достигли космоса, но им пришлось двигаться на заданную орбиту «своим ходом», растрачивая собственное топливо, которое им необходимо для манёвров и поддержания орбиты. Больше аварий с РН «Ариан-5» не было.
Но какие примечательные аппараты выводила в космос РН «Ариан-5»? Их было немало: космические обсерватории XMM-Newton, «Гершель», «Планк» и «Джеймс Уэбб»; автоматические межпланетные станции (АМС) «Розетта», BepiColombo и JUICE; большое число спутников для изучения Земли, в том числе и Envisat — крупнейший гражданский спутник дистанционного зондирования Земли; экспериментальные аппараты. Отдельно стоит отметить, что с помощью РН «Ариан-5» с 2008 по 2014 года запускались к Международной космической станции грузовые космические корабли ATV. Это, кстати, были самые грузоподъёмные корабли, обслуживающие станцию, после «Спейс Шаттлов», они брали на борт до 7100 кг полезной нагрузки. Для сравнения, российские «Прогрессы» могут доставить не более 2500 кг, японские H-II — 3500 кг, а американские Dragon 2 Cargo — 6000.
Примеры полезной нагрузки для «Ариан-5», слева направо и сверху вниз: космические обсерватории XMM-Newton, «Гершель», «Планк» и «Джеймс Уэбб», АМС «Розетта», BepiColombo и JUICE, спутник Envisat и грузовой космический корабль ATV.
Так почему же было принято решение отказаться от «Ариан-5»? Причин две. Во-первых, высокая цена запуска и появление конкурентов (например, Falcоn 9), которые выдавливают «Ариан-5» с рынка запусков, в том числе даже в Европе. Во-вторых, «Ариан-5» — старая РН, большинство компонентов которой можно значительно улучшить.
Что на замену?
На замену «Ариан-5» должна прийти «Ариан-6» — дальнейшее развитие РН этого семейства. «Ариан-6» разрабатывается с 2012 года, при этом окончательно конфигурация РН была выбрана в начале 2016 года. Планируется, что «Ариан-6» будет значительно дешевле «Ариан-5», а новые технологии и методы производства будут позволять ArianeGroup изготавливать 10-15 ракет в год. В «Ариан-6» активно применяются композитные материалы и новые технологии производства (аддитивные (3D-печать), обработка лазером, более широкое использования сварки трением и т. д.), обновлена большая часть авионики, которая заменена на значительно более лёгкую. Интересно отметить, что сборка РН «Ариан-6» теперь будет производиться горизонтально. Будет обновлён и стартовый комплекс на космодроме Куру, который не только будет учитывать новые особенности РН, но и позволит производить техническое обслуживание установленной «Ариан-6» быстрее и эффективнее, нежели это было во времена эксплуатации «Ариан-5».
Она будет похожа на «Ариан-5»: две ступени с кислородно-водородными ЖРД и боковые ускорители с ТРД. Но есть и немало отличий. На первой ступени будет стоять улучшенный ЖРД Vulcain 2.1, на второй — новый ЖРД Vinci. Vulcain 2.1 будет мощнее своего предшественника, но при этом дешевле. Vinci будет без газогенератора, зато со складным соплом и возможностью повторного запуска до 5 раз, что зачастую необходимо при выводе нескольких спутников на разные или необычные орбиты. На обоих двигателях будет использована лазерная система зажигания, а некоторые компоненты, в том числе турбонасосные агрегаты, будут производиться с помощью 3D-печати.
Будут использованы боковые ускорители P120 (более крупная версия P80, которые используются на РН Vega). Они будут меньше, чем P241 в «Ариан-5», зато при необходимости их будет 4. Да, «Ариан-6» будет предлагаться клиентам в двух модификациях: A62 и A64 — с 2 или 4 боковыми ускорителями соответственно.
РН «Ариан-6» в версии A62 (слева) и A64 (справа). Credit: ESA/CNES/Arianespace.
Несмотря на все улучшения, у многих специалистов возникают сомнения, что «Ариан-6» сможет конкурировать, например, с частично многоразовой Falcon 9 американской компании SpaceX, или с другими носителями. Да, возврат первой ступени со множеством дорогих компонентов, таких как, например, ЖРД, и их многократное повторное использование — важнейшее преимущество Falcon 9, благодаря которым эта РН почти завоевала рынок пусков в США и значительно укрепилась на мировом (60 пусков в 2022 году). Но в любом случае, «Ариан-6» нужна Европе как собственный носитель тяжёлого класса.
Что делать европейцам сейчас, ведь ракета «Ариан-6» ещё не готова?
Ввод в эксплуатацию «Ариан-6» задерживается, и когда это стало очевидным, даже пришлось заказать дополнительный пуск РН «Ариан-5», который и был произведён сегодня. Если бы не это, то последним в истории был бы запуск АМС JUICE в апреле текущего года. При этом выигранного времени не хватает: «Ариан-6» впервые будет запущена не раньше конца этого года, либо, что ещё вероятнее, в 2024. И если это было бы единственной проблемой европейцев. Дело в том, что сейчас у ЕС нет РН лёгкого и среднего класса. В прошлом году они обновили свою ракету лёгкого класса Vega-C, и если первый пуск был успешный, то второй закончился аварией из-за некачественной дюзовой вставки ТРД второй ступени Zefiro 40. Однако во время новых испытаний были вновь зафиксированы проблемы с этим двигателем. В Европе планируют возобновить запуск ракет Vega в сентябре, однако модификация Vega C, в которой используется двигатель Zefiro 40, скорее всего полетит уже в 2024 году.
Ранее в качестве РН среднего класса использовалась российская «Союз-СТ-Б», запускаемая Arianespace с космодрома Куру. Но после февраля 2022 года и взаимных санкций это стало невозможным, а стартовый комплекс «Союз-СТ-Б» на космодроме Куру законсервирован на неопределённый срок.
В выигрыше оказались американцы, а особенно уже упомянутая SpaceX Илона Маска, так как запускать свои грузы на российских и китайских ракетах европейцы не могут по политическим причинам, а пусковых возможностей, например, Японии и Индии явно не хватает. Благо, частота пусков в США позволяет выводить в космос не только свои спутники, но и выполнять заказы со всего мира. Например, SpaceX запустила несколько партий спутников OneWeb, когда от них весной прошлого года отказался «Роскосмос». Также на Falcon 9 недавно была запущена обсерватория «Евклид», о котором подробно написано в специальном материале.
К счастью для европейцев, такая ситуация временная. Но мир меняется, мало получить новые ракеты, и в Европейском космическом агентстве это понимают. Так, например, его глава Йозеф Ашбахер пообещал трансформацию всей космической отрасли с широким, как в США, привлечением частных подрядчиков. Нет сомнений, что такая трансформация пройдёт успешно, вопрос лишь в том, сколько времени на это понадобится.
