導入
アリアンロケットは、ヨーロッパの民間衛星打ち上げ装置の一種です。アリアン計画は、他の宇宙大国に依存せずに衛星を軌道に乗せる手段をヨーロッパに提供することを目的として、欧州宇宙機関によって1973年に開始された。このプロジェクトの前には、ヨーロッパロケットの失敗がありました。最初のバージョンであるアリアン 1 は、1979 年 12 月 24 日にクールー基地 (フランス領ギアナ) から初飛行しました。それはすぐに、より強力なバージョンであるアリアン 2 、アリアン 3 、およびアリアン 4に置き換えられ、それぞれ 1984 年に初飛行しました。衛星の質量の増加に対処するために、発射装置は完全に再設計され、約 9.5 トンを静止トランスファー軌道に配置できるアリアン 5バージョンが誕生しました。初飛行は 1996 年に行われました。
このロケットは、1980 年代に急成長した分野である静止軌道への通信衛星の打ち上げの分野で急速に大きな市場シェアを獲得し、近年では年間 5 ～ 7 回発射されるアリアン打ち上げロケットが約 50% を占めています。この市場の。フランス領ギアナのクールーにあるアリアン ロケット発射基地(ガイアナ宇宙センター) では、赤道に近いため、打ち上げロケットは競合他社よりも大きな優位性を得ることができます。
アリアンは当初、フランスの宇宙機関CNES の仕事から生まれました。フランスの宇宙政策は、政治的理由と産業上の理由から、常に欧州宇宙機関内のパートナーよりも欧州の打ち上げロケットの開発に重点を置いてきた。フランスのメーカーは今日でもアリアンロケットの設計と製造において圧倒的なシェアを保っており、ドイツ（ロケット本体の推進に多くの貢献）、イタリア（推進）、スウェーデン、ベルギー、オランダとスイス。アリアン ロケットによる衛星の打ち上げは、CNES とこのプログラムに関与する主要メーカーによって 1970 年に設立された子会社であるアリアンスペース社によって販売されています。
歴史的
背景: 宇宙征服の始まりにおける課題
1960 年、ヨーロッパの科学コミュニティは、CERN に似た組織によって運営されるヨーロッパ科学宇宙プログラムの創設を求めました。ロシアとアメリカの宇宙計画は非常に急速に進歩しており、特に物理学と天文学の分野で新たな展望を切り開いています。ブルーストリーク弾道ミサイル計画を停止したばかりの英国当局者は、その後、このミサイルをベースにした宇宙発射装置の開発を提案した。英国にとっての目的は、何よりもブルー・ストリークの費用（5,600万ポンド）を償却することである。 1961年1月、ド・ゴール将軍は、要求に応じて、最終的に、ブルー・ストリークを第1段として使用し、第2段としてフランスとドイツデザインの3階。
ヨーロッパのヨーロッパロケットの失敗
ヨーロッパ ロケットの要素の最初の点火は 1964 年 6 月にウーメラ (オーストラリア) で行われました。それは成功しましたが、それはすでにテストされたブルー ストリークの最初のステージに関するもので、フランスとドイツのステージはまだテストされていませんでした。勉強段階。しかし、ヨーロッパプログラムの設立以来、状況は変わりました。最も情報に詳しいヨーロッパの観察者は、このロケットの能力が、新興の通信衛星市場には適応していないことを知っているが、現在はより強力な発射装置が必要となっている。 1965年1月、フランスはELDO内のパートナーに対し、衛星を静止軌道に配置できる極低温第2段（フランスが研究を始めていた技術）を組み込むことでロケットの仕様を変更するよう説得しようとした。しかし、そのような技術を習得することは大胆な賭けであり、最初の打ち上げを 1970 年まで延期する必要があります。妥協点が見つかりました。静止軌道に到達できるようにするための第 4 段階が開発に含まれています。英国はとりわけ予算超過と、クールーを打ち上げ基地としてウーメラに置き換えたいというフランスの願望にイライラし、撤退をちらつかせた後、1966年6月に参加率を38.79%から27%に減らした。
フランスのコラリー段単独の最初のテストと、その後組み立てられたヨーロッパロケットの最初のテストは、信頼を回復するのに役立ちませんでした。不活性な第 3 段 (CORA アセンブリ) のみで打ち上げられたフランス段は、3 回の試行のうち 2 回失敗しました (1966 年から 1967 年)。 1967年に行われたヨーロッパ・ロケット完成品（不活性の第3段）の2回の打ち上げも、コラリー段が点火しなかったため失敗に終わった。 10回の打ち上げで結論が出なかったが、ヨーロッパ人がロケットの性能がニーズをはるかに下回っていることに気づいたため、ヨーロッパ1計画は中止された。イギリスとイタリアは 1969 年にこのプロジェクトから離脱しました。150 kg の衛星を静止軌道に乗せることができる発射装置の 2 番目のバージョンであるヨーロッパ 2 ロケットが開始されました。このバージョンは主にフランスとドイツによって資金提供されています。残念ながら、1971 年 11 月にクールー基地から行われた最初で唯一の打ち上げは失敗に終わりました。エウロパ II プログラムは停止されました。ヨーロッパ ロケットの 3 番目のバージョンは 1970 年代初頭に研究されましたが、3 年以上の研究の後、プロジェクトは放棄されました。ただし、最初の段階で行われた作業は、ヨーロッパのアリアン発射装置の開発の出発点として機能します。 Europa プログラムは、各参加者を満足させるために中央プロジェクト管理を行わずに開発され、したがって実際の調整も行われずに開発されたため、完全な失敗に終わりました。エウロパ計画の結論は、欧州宇宙計画の方向性に強い影響を与えることになる。
アリアン計画の開始
1971 年 11 月のヨーロッパ II ロケットの失敗と、より強力なバージョンであるヨーロッパ III の研究の放棄にもかかわらず、当時のフランス政府は、フランスのディアマンロケットの成功体験の延長として発射装置の創設を提案しました。 、L3S (第 3世代の代替ランチャー)。このプロジェクトの立ち上げは、フランス、ドイツ、イギリス政府間の微妙な交渉を経て、1973 年末になって初めて実現することができました。イギリスは海洋衛星MAROTS に資金を提供することを好み、ドイツはスペースシャトルで運ばれるスペースラブ モジュールに資金を提供することを好みました。米国は欧州諸国に独自の打ち上げ機を開発する意図を思いとどまらせようとしたが、打ち上げ機の使用、特にシンフォニー衛星の打ち上げと引き換えに課された制限は、欧州諸国の立場を支持する論拠となった。フランス政府はヨーロッパが衛星打ち上げの自主権を獲得することを望んでいた。 1973 年 7 月 31 日、ヨーロッパ諸国はブリュッセルで、アリアン計画を含む主要参加国が推奨したプロジェクトに同時に資金を提供することを可能にする合意に達しました。
合意に達するために、フランス当局は予算の60％を負担し、プログラムの120％を超えた超過分については支払うことを約束することに同意する。その代わり、開発を担当する施設はフランス人です。CNES 宇宙機関が元請け業者であり、アエロスパシアル社が産業設計者です。単一のマネージャーを選択することで、ヨーロッパ プロジェクトでの間違いを回避できるはずです。アリアン計画には20億6,300万フランの費用がかかる。ランチャーに名前を付けるために、CNES はアイデアの募集を開始しています。選択された提案の中から: フェニックス、ベガ、リラ、白鳥。 CNESのゼネラルディレクターであるミシェル・ビニエはジャン・シャルボネル大臣にリストを提案し、ジャン・シャルボネル大臣は最終的に打ち上げロケットの名前をアリアン（ギリシャ神話のヒロイン・アリアンにちなんで命名）と決定した。
アリアドネ 1
最初のアリアン ロケットであるアリアン I は 3 段構成で、高さ 47 メートル、重さ 210 トン、推力240 トンのおかげで、重さ 1,700 kg の衛星を静止軌道に乗せることができます。許容可能な予算範囲内に収めるために、発射装置の特性はヨーロッパ III プロジェクトの背後にあります。このロケットでは、アリアン 1 ではより従来型の推進剤を使用する段に置き換えられる極低温の第 2 段を開発することが計画されました。ロケット エンジンの種類であるバイキングは、第 1 段 (4 つのエンジン) と第 2 段 (1 つのエンジン) の両方に動力を供給します。一方、第 3 段階では、非常に効率的な酸素と水素の混合物を燃焼させる HM-7エンジンが使用されます。クールー発射基地は、ヨーロッパロケットの最後の発射にすでに使用されており、新しいロケットの発射センターとして選択されました。そこでは、新しいロケット専用の最初の発射施設である ELA-1施設が建設されています。
ランチャーの開発には問題はなく、予定通りに完了しました。 1979 年 12 月 24 日、何度かの試みが失敗に終わった後、アリアン 1 号は完璧な飛行を行い、エウロパ発射装置の体験でトラウマを負った参加者全員を驚かせました。しかし、1980 年 5 月 23 日の 2 回目の飛行は失敗に終わりました。第 1 段目の 4 基のバイキング エンジンのうち 1 基の燃焼室が不安定になり、104 秒の飛行後に発射装置が破壊されました。インジェクターの特性を変更した後、1年後に飛行が再開されました。 5回目の飛行もまた失敗でした。今回は第3段エンジンのターボポンプが原因でした。修正とテストはほぼ 9か月続きました。 1983年から1986年にかけて行われたアリアン1号打ち上げ機の最後の6回の飛行は通常通りに行われた。
アリアン2と3
アリアン打ち上げロケットが競争力を維持するには、飛行ごとに 2 つの衛星を静止トランスファー軌道に配置できる必要がありました。しかし、1970 年代の終わりに、アリアンの主な競争相手であるアメリカの打ち上げロケット デルタとアトラスがその能力を大幅に増強したため、静止衛星の運用者はより重い機械を発注できるようになりました。したがって、アリアン計画の責任者は、2.4 トン、つまり 600 kg 以上の重量を静止トランスファー軌道に投入できる改良版のアリアンを開発することを決定しました。
発射装置には一定のパワーリザーブがあり、すべてのエンジンの燃焼室内の圧力がわずかに増加するため、改造は安価です（約1億4,400万ユーロ）。得られる追加の推力により、第 3 段を 1.2メートル延長し、さらに 2 トンの推進剤を搭載できるようになります。アリアン 3 バージョンには、それぞれ 29 秒間で 66 トンの追加推力を提供する 9.7 トンのパウダーブースター スラスター 2 基が取り付けられています (アリアン 2 バージョンには取り付けられていません)。第 1 段の 2 つの推進剤のうちの 1 つである UDMH は、より高エネルギーの UH 25 に置き換えられます。最終的な結果は予測を上回り、ペイロードはアリアン 2 バージョンで 2.2 トン、アリアン 3 バージョンで 2.7 トンになります。
アリアン 3 は 1984 年 8 月 4 日に初飛行を行いました。アリアン 3 は 1988 年まで 10 回飛行しますが、1985 年に失敗しました。毎回 2 つの静止衛星を搭載します。アリアン 2 ロケットは、威力が低いためあまり使用されていません。初飛行は 1986 年 5 月 31 日に行われましたが、失敗に終わりました。 1987 年から 1989 年の間にさらに 4 便が運航される予定です。
アリアン 4
欧州宇宙機関は、フランスの提案を受けて、1981 年 10 月に、4.17 トンを静止軌道に配置できるようにする、より強力なバージョンを開発することを決定しました。目的は、この新しいバージョンを 1986 年に運用開始して、次のことを可能にすることでした。新世代の通信衛星のニーズに応えます。アリアン 4 には細長い第 1 段があり、226 トンの推進剤を搭載できます。バイキングエンジンは再び出力がわずかに増加しました。液体ブースター スラスターは第 1 段と関連付けることができます。これらのスラスターは、第 1 段および第 2 段と同じ燃料を消費するバイキング エンジンを使用します。ランチャーは 6 つの異なる構成で販売されており、ブースター推進剤の数(0 または 2 または 4) と推進剤の種類 (粉末または液体) によって区別されます。バージョンに応じて、アリアン 4 は 2 ～ 4.3 トンを静止軌道に投入できます。
クールーの打ち上げ施設は拡張されています。実際、最初の打ち上げ施設では年間 6 回の打ち上げしか許可されていませんが、将来的には年間平均10 回の打ち上げが計画されています。一方、液体ブースター推進剤は既存の設備に設置できません。 1981年8月、ESAは1億5,300万ユーロをかけて2番目の打ち上げ施設ELA 2の建設を認可した。 ELA 2 では、ロケットの組み立てと打ち上げが大幅に変更され、離陸時の爆発の影響を制限し、何よりも 2 回の発射までの時間を短縮します。組み立て棟はロケットの発射エリアから 1 km 近く離れた場所に建てられます。ロケットは、レール上を移動する発射台に置かれた離陸場所に運ばれます。これらの新しい設置のおかげで、理論的には 2 回のショットの間の時間を 28 日から 18日に短縮できます。
アリアン 4 の最初の打ち上げは 1988 年 6 月 15 日に行われました。アリアン 4 は 1988 年から 2003 年の間に 116 回打ち上げられ、失敗は 3 回だけでした。このランチャーは平均ペイロード3,585kgを搭載しており、これまでに186基の衛星を打ち上げた。
アリアン 5: まったく新しいランチャー
アリアン 5 打ち上げロケットの製造決定は 1985 年 1 月 31 日に行われました。当時、アリアン 4 はまだ飛行しておらず、打ち上げロケットは商業衛星市場で支配的な地位を獲得するには程遠い状況でした。アリアン 1 は静止衛星の打ち上げ用に設計されましたが、アリアン 5 は当初の計画によれば、重量物、特に後に放棄される将来のヨーロッパのスペースシャトルエルメスを低軌道に打ち上げる必要があります。この初期の方向性は、ランチャーのアーキテクチャに部分的に見られます。しかし、その直後に行われた市場動向の分析により、静止通信衛星の平均重量は 1995 年頃には 2 トンを超え、アリアン 4 号の 2 倍の打ち上げ能力を超えることが判明した。そのため、この日に打ち上げ機アリアン 5 が引き継ぐことが決定された。アリアン 4 より。投資額は当初 41 億 ECU (ユーロ換算で同額) と見積もられています。主な貢献国はフランス (46.2%)、ドイツ (22%)、イタリア (15%)、ベルギー (6%) です。スペイン、オランダ、スウェーデン、スイスが１─２％出資する。 2009 年に計算された実際の投資額は 80 億ユーロに達します。
技術的なレベルでは、アリアン 5 ランチャーには前任者との共通点はありません。打ち上げ時の 1,200 トンの推力は、2 つの大型固体ブースター推進剤 (EAP) によって最大90% 得られます。第 1 段自体 (EPC) は新しいロケット エンジンによって駆動され、ヴァルカンは非常に効率的な水素と酸素の混合物を消費しますが、最初は推力の 10% しか提供しません。このアセンブリには、再点火可能な高エネルギー推進剤 (EPC) またはより強力だが再点火不可能な極低温ステージ (ESC) を使用するステージの選択が追加されます。ランチャーの中央本体の直径は 5.4 メートルと大きく、大きなペイロードを上部に簡単に取り付けることができます。衛星のサイズと数に応じて、いくつかのキャップのセットが利用可能です。
アリアン5の打ち上げにあたり、クールーには特に重要な施設が建設された。既存の設備であるELA-1とELA-2は、実際には、根本的に異なる構成を備えた、よりずんぐりとした新しい発射装置には適応していない。射撃作戦の合理化がさらに進められています。ブースター推進剤、発射装置、およびそのペイロードの組み立てを可能にするいくつかの建物が建設されました。それらはすべて、ロケットとそのコンポーネントが移動する二重線路によって互いに接続されています。複数の衛星を並行して準備できる建物も建設される。最後に、新しい発射エリアが建設されます。 ELA-3 と呼ばれる複合施設は、最後のアリアン 4 ロケットの発射後に廃止されなければならない既存の施設に代わるもので、さらに、ブースター推進剤 (EAP) 用の粉末ブロックを鋳造するための工場が発射エリアの近くに建設されています。その後、専用の建物に組み立てられます。
アリアン5ランチャーの失敗
1995 年に計画されていた最初の打ち上げは 1996 年 6 月まで行われませんでした。V-87 便は発射装置を制御するソフトウェアのエラーにより失敗しました。 2回目の飛行は半ば失敗に終わり、EPCの第1段が推進剤を使い果たす前に停止したため、目標の軌道に到達しなかった。発射装置が信頼できるようになるまでのニーズを満たすために、アリアンスペース社は追加のアリアン 4 発射装置を注文する必要があります。 11回目の起動で問題が再発する。
2002 年の ECA バージョンの最初の発売も失敗に終わりました。このバージョンが再び飛行するには、2005 年まで待つ必要があります。それ以来、打ち上げ機は失敗することなく20回の打ち上げを実施しました（2009年末の状況）。
主なマイルストーン
- アリアン 5: 1996 年 6 月 4 日の初飛行中の失敗の後、1997 年 10 月 30 日に最初の打ち上げに成功しました。
- アリアン 5 G: 1998 年 10 月 21 日に最初の完全な成功
- アリアン 5 G+: 2004 年 3 月 2 日に最初の打ち上げに成功
- アリアン 5 ECA: 2005 年 2 月 12 日に最初の打ち上げに成功し、静止軌道容量は 10 トンでした。
- アリアン 5 GS: 2005 年 8 月 11 日に最初の打ち上げに成功
- アリアン 5 ES ATV: 2008 年 3 月 9 日に最初の打ち上げに成功