Ariane 4: Еуропалық ғарыш тасымалдағышының тарихы

Кіріспе

Ракета

Ariane 4 – Еуропалық ғарыш агенттігі (ЕКА) үшін француз ғарыш агенттігі CNES (CNES) әзірлеген, бір реттік пайдаланылатын еуропалық ұшыру құралы. Оны ArianeGroup өндірді және Arianespace сатты. 1988 жылдың 15 маусымында алғашқы ұшырылысынан бастап, 2003 жылдың 15 ақпанындағы соңғы ұшырылысына дейін 116 ұшырылыстың 113-і сәтті аяқталды. 1982 жылы ЕКА Ariane 4 бағдарламасын бекітті. Бұл құрал, алдыңғы Ariane 3 моделінің негізінде жасалып, одан ауыр жүктерді тасымалдауға және килограммына төмен құнмен ұшыру мүмкіндігін беру үшін жобаланды. Ariane 4 – бұл негізінен қолданылып келген технологиялардың дамуы болды, дизайны жағынан революциялық емес; осы тәсілге ЕКА мүшелерінің көпшілігі қолдау көрсетіп, оны әзірлеуге және пайдалануға қаржыландырып, қатысты. Көптеген қосымша күштеуіштермен жабдықтауға қабілетті Ariane 4 өте әмбебап ұшыру құралы ретінде танылды. Қызметке енгеннен кейін, бұл құрал байланыс және Жерді бақылау спутниктерін, сондай-ақ ғылыми зерттеулер үшін қолданылатын спутниктерді ұшыруға өте қолайлы екені анықталды. Ariane 4 жұмыс істеген кезеңде коммерциялық спутниктерді ұшыру нарығының 50%-ын иеленді, бұл Еуропаның коммерциялық ұшыру секторында бәсекеге қабілетті екенін көрсетті. 2003 жылдың ақпан айында соңғы Ariane 4 ұшырылды; Arianespace оны қызметте тиімді түрде алмастырған, жаңа және үлкен Ariane 5 пайдасына бұл модельді зейнеткерлікке шығаруды шешті.

Шығу тегі

1973 жылы он бір ел ғарыш зерттеу саласында бірлескен ынтымақтастыққа түсуге шешім қабылдады және осы миссияны орындау үшін жаңа жалпыұлттық ұйым құрды, ол – Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA). Алты жыл өткен соң, 1979 жылдың желтоқсанында, бірінші Ariane 1 ұшыру құралы Француз Гвианасының Куру қаласындағы Ғарыш орталығынан (CSG) сәтті ұшырылып, қабілетті еуропалық бір реттік ұшыру жүйесінің пайда болуын белгіледі. Ariane 1 көп ұзамай Кеңес Одағы мен Америка Құрама Штаттары ұсынған бәсекелес платформалармен салыстырғанда тиімді және бәсекеге қабілетті ұшыру құралы деп танылды, оның ізінен Ariane 2 және Ariane 3 сияқты жақсартылған түрлері тез арада пайда болды. 1986 жылдың басына қарай Ariane 1, Ariane 2 және Ariane 3 әлемдік нарықтағы басты ұшыру құралы болып қалыптасты. 1982 жылдың қаңтарында ESA Ariane 4-тің дамыту және құрылыс жұмыстарына рұқсат берді; даму бағдарламасының мақсаты пайдалы жүктемені 90%-ға арттыру болды. Ariane 4 жобасының жұмысы алдыңғы Ariane ракеталарын өндіру және пайдалану тәжірибесі мен технологиясын пайдалану арқасында едәуір жеңілдетілді. 1986 жылы Ariane 4-ті дамытуға кеткен жалпы шығын 476 миллион еуропалық валюта бірлігі (ECU) деп бағаланды. Әлдеқайда қуатты ракета жасау қажеттілігіне байланысты жобалау тобы осы мақсатқа жетудің әртүрлі жолдарын қарастырды. Бұл екі спутникті бірін үстіне бірін орналастыруға мүмкіндік берді; әртүрлі SPELDA мұрындықтарын, соның ішінде стандартты және кеңейтілген модельдерді орнатуға болады. SPELDA бұрынғы модельге қарағанда айтарлықтай жеңіл болды; басқару жүйесі де әлдеқайда дәл дөңгелек лазерлік гироскоптарды қолданды. Ariane 4-тің дамуымен бірге, Ariane 4-ке қызмет көрсету және жылына 8 рет ұшыру мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін Ғарыш орталығында ELA 2 деп аталатын жаңа ұшыру дайындық аймағы мен ұшыру алаңы салынды (мұндай көрсеткіш бір ғана ірі ракета үшін бұрын-соңды болмаған, Кеңес Одағынан басқа). Ariane отбасының бұрынғы мүшелері мен басқа ракеталарға қолданылған бұрынғы ELA 1-нен айырмашылығы, ракетаға дайындық жұмыстары платформада емес, арнайы салынған биік зал ішінде жүргізілетін болды; дайын ракета арнайы жасалған теміржол арқылы залдан ұшыру алаңына бір сағаттық сапармен тасымалданатын еді. Бұл теміржол ракетада ақаулық болған жағдайда оны платформадан алып, тез ауыстыруға қосымша мүмкіндік берді. 1988 жылдың 15 маусымында Ariane 4-тің алғашқы сәтті ұшырылуы орындалды. 1985 жылдың қаңтарында Ariane 5 ресми түрде ESA бағдарламасы ретінде қабылданды. Ол Ariane 4-тің алдыңғы үлгілерімен салыстырғанда ортақ элементтері аз болды және Ariane 4-ке қарағанда 20%-ға дейін шығынды азайтумен, сондай-ақ қауіпсіздік деңгейін арттыру мақсатымен, ауыр жүктерді ұшыруға арналған еді, себебі Ariane 5 ұшақпен бірге ғарышқа ұшырылатын ұшақтарды, жоспарланған Hermes ғарыш кемесін пайдаланып ғарышкерлерді тасымалдауға арналған. Ariane 5-тің дамуы кейбір ESA мүшелері осындай ұшыру құралдарының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін толысқан Ariane 4-ті тиімдірек деп есептегендіктен, даулы мәселе болды; осы себепті Ұлыбритания Ariane 5 бағдарламасына қатысудан бас тартты. Бірнеше жыл бойы Ariane 4 және Ariane 5 ұшыру құралдары бір-бірін алмастыра жұмыс істеді; алайда, ақырында Ariane 4 операцияларын тоқтату және жаңа Ariane 5-ке назар аудару туралы шешім қабылданды.

In 1973, eleven nations decided to pursue joint collaboration in the field of space exploration and formed a new pan national organisation to undertake this mission, the European Space Agency (ESA). Six years later, in December 1979, the arrival of a capable European expendable launch system was marked when the first Ariane 1 launcher was successfully launched from the Centre Spatial Guyanais (CSG) at Kourou, French Guiana. The Ariane 1 soon became considered to be a capable and competitive launcher in comparison to rival platforms offered by the Soviet Union and the United States of America, and it was quickly followed by improved derivatives in the form of the Ariane 2 and Ariane 3. By early 1986, the Ariane 1, along with the Ariane 2 and Ariane 3, had become the dominant launcher on the world market. In January 1982, the ESA issued its authorisation for the development and construction of the Ariane 4; the development programme had the stated objective of increasing the usable payload by 90%. Work on the Ariane 4 was substantially eased via drawing heavily on both the technology and experiences gained from producing and operating the earlier members of the Ariane rocket. The total development cost for the Ariane 4 was valued at 476 million European Currency Units (ECU) in 1986. Posed with the requirement to produce a rocket with substantially greater thrust, the design team considered various approaches to achieve this. This had the function of allowing a pair of satellites, one placed on top of the other; several different SPELDA nose fairings could be installed, including normal and extended models. The SPELDA was considerably lighter than its predecessor; the guidance system also used much more accurate ring laser gyroscopes. In conjunction with the development of the Ariane 4 itself, a new purpose built launch preparation area and launch pad for the rocket, collectively designated as ELA 2, was constructed at the Centre Spatial Guyanais to service the Ariane 4 and provide a launch rate of 8 launches per year (this feat was near unprecedented for a single large rocket, other than within the Soviet Union). Unlike the earlier ELA 1 which had been used for the previous members of the Ariane family and other rockets, preparation activity for the rocket would be performed in a purpose built tall hall rather than on the pad itself; the completed rocket was then transported using a specially designed railway to slowly traverse from the hall to the launch pad, taking one hour. This railway provided the additional benefit of enabling faulty rockets to be withdrawn from the pad and be substituted for relatively quickly. On 15 June 1988, the first successful launch of the Ariane 4 was conducted. In January 1985, the Ariane 5 had been officially adopted as an ESA programme. It lacked the high levels of commonality that the Ariane 4 had with its predecessors, and had been designed not only for launching heavier payloads of up to and at a 20% cost reduction over the Ariane 4, but for a higher margin of safety due to the fact that the Ariane 5 was designed to conduct crewed space launches as well, being intended to transport astronauts using the proposed Hermes space vehicle. Development of the Ariane 5 was not without controversy as some ESA members considered the more mature Ariane 4 to be more suited for meeting established needs for such launchers; it was for this reason that Britain chose not to participate in the Ariane 5 programme. For some years, Ariane 4 and Ariane 5 launchers were operated interchangeably; however, it was eventually decided to terminate all Ariane 4 operations in favour of concentrating on the newer Ariane 5.

Дизайн

Ariane 4 – Ariane зымыран отбасының алдыңғы мүшелерінің толыққанды дамуы болды. Ariane 2 және Ariane 3 зымырандарымен салыстырғанда, Ariane 4 зымыранының бірінші (61%) және үшінші сатылары ұзартылған, құрылымы күшейтілген, жаңа қозғалтқыш бөлімдері, жаңа авионикасы және SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane) екі жүк тасымалдағышы болды. Бастапқы 40 нұсқасында қосымша қозғалтқыштар қолданылмады, ал Ariane 42L, 44L, 42P, 44P және 44LP нұсқалары әртүрлі қатты және сұйық күштемелердің комбинацияларын пайдаланды. Бастапқыда жүктерді геостационарлық орбитаға шығару үшін жобаланған алты Ariane 4 нұсқасы, күштемелердің көмегімен бірнеше рет артық жүктерді ғарышқа шығаруға мүмкіндік берді. Ariane 4 ұшыру құралы бастапқы Ariane 1-ге қарағанда бір килограммға шаққандағы ұшыру құнының 55%-ын төмендетті. Үшінші сатының үстінде түрлі функцияларды орындайтын компьютер орналасқан машиналық жабдықтар сатысы болды, оның ішінде реттілік, бағыттау, басқару, іздеу, телеметрия және жарылғыш негіздегі өзін-өзі жою жүйесі. Ақаулықтың себебі, "Viking" зымыран қозғалтқышын құрастырған жұмысшының қозғалтқыштың салқындатқыш түтігінің біріне сүлгі қалдыруы болды. Ол мұны процедура бойынша, түтікті жоспарланбаған түрде жылтырату туралы басшысына хабарлау үшін еске салғыш ретінде жасады. Бірақ ол ауырып, оның орнына басқа жұмысшылар келді, олар сүлгіні байқамады. Ұшу кезінде сүлгі салқындатқыш түтігін бітеп тастады, қозғалтқыш қызып, істен шықты, ал Ariane траекториясынан ауысқаннан кейін өзін-өзі жойды. Оның жүгі, 500 миллион АҚШ доллары тұратын екі байланыс спутнигі (Superbird B және BS 2X) Куру маңындағы батпақтарға бөлініп түсті. Соңғы тергеу нәтижесінде 44 өзгеріс ұсынылды, оның ішінде ракетаның құрастыруында қолданылған барлық маталарды нөмірлеп, тексеру қажеттігі айтылды. Бұл жүйе еуропалық спутниктерді ұшырудың негізіне айналды, 113 сәтті және 3 сәтсіз ұшыру тіркелді. Ariane 4, Ariane 3-ке қарағанда геостационарлық орбитаға (GTO) шығарылатын жүк мөлшерін арттырды. Ariane 4 үшін GTO рекорды 2003 жылдың 15 ақпанында Ariane 4 зымыранының соңғы ұшырылуымен тіркелді, Intelsat 907 спутнигі геосинхронды орбитаға шығарылды. Arianespace компаниясы жаңа, ауыр жүк көтеруге арналған Ariane 5 зымыранының пайдасына Ariane 4 зымыранын тоқтату туралы шешім қабылдады, ол бірнеше жылдан бері қолданыста болды. 2011 жылы орта көтергіш "Союз СТ" зымыраны Гвиана ғарыш орталығынан ұшырылатын зымырандардың қатарын толықтырды. "Союз" зымыранымен ұшырылған ғарыш кемелері бастапқыда "Ariane" үшін жобаланған жүк платформасын және таратушысын қайта пайдаланды.

The Ariane 4 was the ultimate development from the preceding members of the Ariane rocket family. Compared with the Ariane 2 and Ariane 3, the Ariane 4 featured a stretched first (by 61%) and third stages, a strengthened structure, new propulsion bay layouts, new avionics, and the SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane) dual payload carrier. The basic 40 version did not employ any strap on motors, while the Ariane 42L, 44L, 42P, 44P, and 44LP variants all used various combinations of solid and liquid boosters. Originally designed to place payloads in geostationary orbit, the six Ariane 4 variants, aided by strap on boosters, enabled the launch of payloads in excess of on several occasions. The Ariane 4 launcher reduced the launch costs per kilo by 55% in comparison to the original Ariane 1. Atop the third stage was a vehicle equipment stage which housed a computer that performed various functions, including sequencing, guidance, control, tracking, telemetry and an explosive based self destruct. The failure occurred because a worker assembling a Viking rocket motor had left a handkerchief in one of the motor's coolant tubes. He had done so as a reminder to himself to inform his superior, as per procedure, of an unplanned polishing he had made to fit the tube. But he fell ill before he could do so and was replaced by other workers who did not notice the handkerchief. In flight, the handkerchief blocked the coolant tube, the motor overheated and failed, and the Ariane self destructed after veering off its trajectory. Its payload, two communications satellites worth 500 million US dollars (Superbird B and BS 2X) landed in pieces in the swamps near Kourou. The ensuing investigation recommended 44 modifications, including numbering and checking all pieces of cloth used in the rocket's assembly. The system became the basis for European satellite launches with a record of 113 successful and three launch failures. Ariane 4 provided a payload increase from for Ariane 3 to a maximum of to geostationary transfer orbit (GTO). The record for Ariane 4 to GTO was
On 15 February 2003, the final launch of Ariane 4 rocket occurred, placing Intelsat 907 into geosynchronous orbit. Arianespace had decided to phase out the Ariane 4 launcher in favour of the newer heavy lift Ariane 5 rocket, which had already been in service for some years. In 2011, the medium lift Soyuz ST complemented the offering of launch vehicles from the Centre Spatial Guyanais. Spacecraft launched by the Soyuz reused the payload platform and dispenser which had been originally designed for the Ariane.