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亞利安五號火箭

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亞利安五號火箭又稱阿麗亞娜-5運載火箭(Ariane 5),它是歐洲研製的不可重複使用之運載火箭亞利安火箭系列中的最新型號,主要將人造衛星發射至地球同步軌道或低地球軌道。

阿麗亞娜-5運載火箭(Ariane 5)是歐洲研製的不可重複使用之運載火箭亞利安火箭系列中的最新型號,主要將人造衛星發射至地球同步軌道或低地球軌道。
亞利安五號運載火箭由歐洲航天局(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(Astrium Space Transportation)為主要承包商,負責整合下游承包商。亞利安太空公司負責經營及銷售亞利安火箭。太空載具公司則在歐洲建造火箭及在蓋亞那太空中心發射火箭。
亞利安太空公司的亞利安四號運載火箭雖然十分成功,但並無法直接獲利,因為其研發耗用了十年及70億元,亞利安五號運載火箭從第一次發射成功即進行改良,有亞利安五號運載火箭的衍生型有 G,G+,GS,ECA及最新的ES。歐洲航天局原先計劃亞利安五號運載火箭用來發射小形載人太空梭漢密斯(Hermes),並以"載人等級標準"來建造,當歐洲航天局將漢密斯計劃取消后,亞利安五號運載火箭才完全為載物用途。
兩枚人造衛星能用SYLDA(SYsteme de Lancement Double Ariane)貨架以相互堆棧放置;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。

1 亞利安五號火箭 -主要參數

技術諸元
功能不可重複使用之運載火箭
製造公司EADS Astrium for歐洲航天局 and 亞利安公司
國家歐洲
尺寸
高度59 米 (193 呎)
直徑5.4 米 (17.7 呎)
質量777,000 公斤 (1,712,000 磅)
節數2節
酬載能力
酬載能力 (LEO) 普通:16,000 kg ECA型:21,000 kg
酬載能力 (地球同步軌道) 普通:6,800 kg ECA型:10,500 kg
發射紀錄
現況現役
發射場蓋亞那太空中心ELA-3發射場
發射次數38次 (普通: 24, ECA型: 13, ES型: 1)
成功次數34 (普通: 21, ECA型: 12, ES型: 1)
失敗次數2 (普通: 1, ECA型: 1)
部分失敗次數2 (普通)
首次發射普通:1996年6月4日
ECA型:2002年12月11日
ES型:2008年3月9日
助推器 (Stage 0) - P230型固態輔助火箭
火箭形式2枚
引擎1顆固態引擎
推力6,470 千牛頓 (1,454,510 磅)
比沖275 秒
推進時間129 秒
燃料固態燃料
第一級 (亞利安五號普通)
引擎1顆Vulcain(巴爾幹)火箭引擎
推力1,114 千牛頓 (250,437 磅)
比沖430 秒
推進時間589 秒
燃料液態氫/液態氧
改良式第一級 (亞利安五號ECA)
引擎1顆Vulcain 2(巴爾幹)火箭引擎
推力1,340 千牛頓 (301,243 磅)
比沖431 秒
推進時間650 秒
燃料液態氫/液態氧
第二級 (亞利安五號普通)
引擎1顆Aestus火箭引擎
推力27.4 千牛頓 (6,160 磅)
比沖324 秒
推進時間1,100 秒
燃料四氧化二氮/聯氨
改良式第二級 (亞利安五號ECA)
引擎1顆HM7-B火箭引擎
推力64.7 千牛頓 (14,545 磅)
比沖446 秒
推進時間960 秒
燃料液態氫/液態氧

2 亞利安五號火箭 -構造

亞利安五號運載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米,分為兩槽,分別裝載液態氧130噸及液態氫25噸,而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),填裝燃料后每枚重約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),然料則是液態氧及液態氫,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,是於衛星部署成功后才開始測試引擎。
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。

3 亞利安五號火箭 -改良型


·亞利安五號運載的原型由亞利安五號5G型(Generic)運載火箭複製而來,發射時重737噸,能酬載5970公斤的衛星至地球同步轉移軌道(GTO),最初記載為5970公斤,在實際飛行后評定能酬載6200公斤(一枚衛星)。
 ·亞利安五號G+型運載改良了第二節,地球同部轉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G+型運載火箭於2005年被GS取代,使用了和ECA型相同的EAP固態輔助火箭及改良巴爾幹(Vulcain)1B引擎,可酬載6100公斤的衛星到地球同步轉移軌道(一枚衛星)。
 ·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)至地球同步轉移軌道或10500公斤(一枚衛星),這個改良型使用新的巴爾幹(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,燃料槽改良后將長度縮短。而巴爾幹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部件也改用較輕的焊接金屬團,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-ATV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后的配備,從亞利安五號ECA型運載火得到第一節主引擎EPC(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日格林威治標準時04點03分。

4 亞利安五號火箭 -未來發展

亞利安五號ECB型運載火箭計劃停滯
 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芬奇(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型運載火箭計劃被擱置是因為預算縮水。在2005年10月,歐洲航天局在伯林的會議中並未提及重新開始或取消亞利安五號ECB型運載火箭的計劃,也就是說此項計劃只是被擱置。達芬奇(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年歐洲航天局的會議完全加速研發。
 固態輔助火箭(EAP)
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(炭纖維),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。

5 亞利安五號火箭 -發射記錄

發射日期(日-月-西元年)發射航班火箭型號火箭規格發射衛星
9-3-2008181亞利安5ES自動運載飛船
21-12-2007180亞利安5GSRASCOM-QAF1,Horizons-2
14-11-2007179亞利安5ECAskynet 5B ,STAR ONE C1
5-10-2007178亞利安5GSIntelsat 11 ,optus D2
14-8-2007177亞利安5ECASpaceway 3 ,BSAT 3a
4-5-2007176亞利安5ECAASTRA-1L通信衛星、GALAXY-17通信衛星[2]
11-3-2007175亞利安5ECASkynet 5A軍事通信衛星、INSAT 4B民用通信衛星[3]
12-8-2006174亞利安5ECAWildBlue-1 ,AMC-18
13-10-2006173亞利安5ECADIRECTV 9S Optus D1 LDREX-2
11-08-2006172亞利安5ECAJCSAT-10 Syracuse 3B
27-05-2006171亞利安5ECASatmex 6 Thaicom 5
12-03-2006170亞利安5ECAHot Bird™ 7A Spainsat
21-12-2005169亞利安5普通加強MSG-2INSAT 4A
16-11-2005167亞利安5ECASpaceway 2Telkom 2
13-10-2005168亞利安5普通加強Sycause 3A, Galaxy 15
11-08-2005166亞利安5普通加強THAICOM 4
12-02-2005164亞利安5ECAXtar-EUR, Sloshsat, Maqsat B2
18-24-2004165亞利安5普通加強Helios 11A-Essaim-parasol-Nanosat
17-07-2004163亞利安5普通加強Anik F2
27-09-2003162亞利安5普通INSAT-3C, e-BIRD, and SMART-1
04-09-2003160亞利安5普通INSAT-3A & GALAXY XII
11-06-2003161亞利安5普通Optus and BSAT-2c
02-03-2004158亞利安5普通加強rosetta
11-12-2002157亞利安5ECAHotbird 7 Eutelsat, Stentor CNES
27-08-2002155亞利安5普通Atlantic Bird 1 & MSG 1
29-06-2002153亞利安5普通Stellat 5 & N Star C
28-02-2002145亞利安5普通Envisat
12-07-2001142亞利安5普通Artemis + BSAT 2B» About Artemis
08-03-2001140亞利安5GenericEurobird/BSAT-2a
19-12-2000138亞利安5GenericAstra 2D, GE-8/Aurora III + LDREX
15-11-2000135亞利安5普通PAS 1R (+ Amsat P3D, STRV 1D)
14-09-2000130亞利安5普通Astra 2B; GE-7
21-03-2000128亞利安5普通AsiaStar Insat 3B
10-12-1999119亞利安5普通XMM太空望遠鏡


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