阿麗亞娜

阿麗亞娜

阿麗亞娜是一種3級火箭,高47.7米,重200餘噸,火箭的推力為245噸。這次發射是預定在1981年前為鑑定這種火箭的性能進行4次發射試驗的第一次。在發射之前,“阿麗亞娜”火箭的發射曾兩次因技術故障而推遲。這枚火箭是由歐洲航天局製造的。為了打破美蘇兩國在發射地球同步衛星技術上的壟斷,1972年法國倡議西歐國家合作研製自己的重型火箭,得到了西德、英國、比利時和西班牙等10個西歐國家的贊同和支持,並共同參與研製,其中法國承擔了約64%的研製費用。

基本信息

基本簡介

阿麗亞娜阿麗亞娜

阿麗亞娜是古希臘一位美麗公主的名字,她幫助熱戀中的雅典王子塞休斯逃出魔鬼把守的迷宮,一起奔向自由。現在,阿麗亞娜成為現代火箭的名字,以衝出太空迷宮而舉世聞名。

1973年12月,歐洲空間局的11個成員國(現在已發展到15個國家)開始聯合投資研製阿麗亞娜1型運載火箭,這是一種液體三子級運載火箭,研製工作歷時6年時間,投資費用大約10億美元(1988年幣值)。1979年12月,第一枚阿麗亞娜1型運載火箭首次亮相,並圓滿完成了第一次試飛任務,1981年正式投入商用。自此,歐洲的運載火箭技術獲得了快速發展。特別是進入20世紀80年代以後,由於商業通信衛星技術的迅猛發展及其大量套用,推動了運載火箭的不斷發展。衛星操作商希望在通信衛星上安裝更多的有效載荷,從而提供更多的通信功能,這導致運載火箭必須具備更高的運載能力。

就運載火箭的運載能力而言,80年代至90年代初國際商業衛星發射市場呈現了供不應求的局面。為此,歐空局又在阿麗亞娜1型運載火箭基礎上陸續研製了阿麗亞娜2型、阿麗亞娜3型、阿麗亞娜4型和阿麗亞娜5型運載火箭,從而使阿麗亞娜系列運載火箭的地球同步轉移軌道運載能力從最初的1850千克增加到6500千克。

與其他國家運載火箭的不同之處在於,阿麗亞娜系列運載火箭主要用於發射商業有效載荷。由於不斷出現性能更高的新型阿麗亞娜運載火箭,因而進入90年代之前,為了減少性能接近的火箭型號,歐洲空間局先後停止生產了阿麗亞娜1、2、3型等幾種火箭,只保留了阿麗亞娜4型和阿麗亞娜5型運載火箭。自從90年代初至今,它們為歐洲競爭國際商業衛星發射市場提供了保障,特別是1999年阿麗亞娜5型運載火箭正式投入商用以後,更加鞏固了歐洲商用運載火箭強國的地位。

歷史沿革

阿里亞娜3號運載火箭阿里亞娜3號運載火箭

阿麗亞娜4型運載火箭的研製開始於1982年,其研製費用大約6.5億歐洲貨幣單位,包括6種不同的子型號,各型號之間的主要區別是捆綁不同數量的助推器,其地球同步轉移軌道運載能力介於1900~4400千克之間。1988年6月15日,第一枚阿麗亞娜4型運載火箭試飛成功,此後轉入正式的商業發射,它成為了歐洲未來10年內最主要的商用運載火箭。至今,阿麗亞娜4型運載火箭已完成了113次發射,而自從1995年3月以來獲得了77次連續發射不敗的戰績。從運載火箭技術方面講,阿麗亞娜4型運載火箭在當時保持了相當高的水平,特別是它採用了以液氫液氧作為發動機推進劑低溫上面級,這種技術後來在其他國家的運載火箭上得到了廣泛套用。

阿麗亞娜5型運載火箭是90年代由歐洲率先研製成功的世界上第一個“少級數、大直徑”的大型運載火箭。1987年11月,歐洲空間局部長級會議正式批准研製阿麗亞娜5型大型運載火箭。次年1月,計畫正式實施。原計畫1995年4月和10月分別進行兩次鑑定發射,隨後投入商用。後因研製進度和財政等原因,計畫被迫推遲。1996年6月4日,終於進行了第一次鑑定發射,但不幸遭遇失敗,這在世界上產生了重大影響。從1987年確定計畫直到1996年首次鑑定飛行以來,阿麗亞娜5型運載火箭計畫歷時8年多時間,研製費用高達80億美元以上。雖然首次發射不幸失敗,但為以後的研製工作積累了豐富的經驗。1997年10月30日,阿麗亞娜5型運載火箭進行第二次鑑定發射時,終於獲得成功。

1998年10月28日,第三次鑑定發射任務成功後,正式投入商用。至今,阿麗亞娜5型運載火箭已完成了10次商業發射任務,其中9次成功。2001年7月12日,第七枚商用阿麗亞娜5型運載火箭進行雙星發射時,由於上面級發動機不穩定燃燒導致衛星進入了比預定軌道低很多的無用軌道。這是阿麗亞娜5型運載火箭正式投入使用以後第一次遇到故障,為此,歐洲空間局停止了2001年阿麗亞娜5型運載火箭的其他發射任務,並成立了專門的故障調查小組對故障原因進行調查,2002年3月再次恢復發射。

發展歷程

阿里亞娜4號運載火箭阿里亞娜4號運載火箭

阿麗亞娜火箭至今已研製成功4種型號。截至1994年1月底,共發射63次,其中僅6次失敗。

1979年12月24日第一枚阿麗亞娜1型火箭發射成功。它是一種三級火箭,長47.39米,直徑3.8米,發射重量200噸,能將1.7噸的有效載荷發射到地球同步轉移軌道。阿麗亞娜1型火箭發射11次,其中1次失敗。

1984年8月4日發射成功第一枚阿麗亞娜3型火箭。它的低軌道運載能力為2.7噸,共發射11次,其中1次失敗。阿麗亞娜2型比3型晚兩年發射,運載能力只有2.2噸,1986年5月31日首次試飛失敗,隨後連續發射5次均獲成功。

1988年6月15日,第一枚阿麗亞娜4型火箭發射成功。它的同步轉移軌道運載能力為1.9噸到4.2噸,現已發射25次,也有1次失敗。阿麗亞娜4型火箭又分5種型號。第一種是ar40,同步軌道運載能力為1.9噸;第二種是ar42p,帶有兩個固體捆綁式助推火箭,有效載荷增加到2.6噸;第三種是ar44p,帶有4個固體捆綁式助推火箭,有效載荷為3噸;第四種是ar42l,採用兩個液體火箭助推火箭,有效載荷3.2噸;第五種是ar44l,採用4個液體助推火箭,同步轉移軌道運載能力達4.2噸,這是阿麗亞娜火箭中最大的一種型號。

戰略優勢

庫魯發射中心(法屬蓋亞那)庫魯發射中心(法屬蓋亞那)

歐洲空間局把阿麗亞娜火箭發射基地建在南美洲東北海岸的法屬蓋亞那,它的優越之處是靠近赤道,從這裡易於把衛星送入極地軌道和赤道軌道。

地理位置上看,庫魯是全球最佳的衛星發射地點,它可以把衛星向東射入大西洋上空,又能得到地球自轉的助推,而且向北和向東的海面上有一個很寬的發射弧度。由於這個地方位於赤道之上,所以用同一種火箭把衛星送入赤道上空軌道時,可比在美國卡納維拉爾角發射多載15%的重量。

從1979年“阿麗亞娜1號”火箭首次發射,歐洲空間局先後研製了1型、2型、3型和4型火箭,每一種新型號在繼承前面的型號成就的基礎上大力創新,不僅大大提高了性能和可靠性,也建立了良好的國際聲譽。最初,“阿麗亞娜1號”火箭根本沒有被美國瞧上眼,但隨著高度成功的“阿麗亞娜”4型火箭,歐空局迅速占領了原來屬於美國的航天發射市場。當“阿麗亞娜”5型火箭於20世紀末研製成功後,它以大運載能力和高可靠性進一步對美國構成了威脅。“阿麗亞娜”系列火箭取得商業上的巨大成功,原因是多方面的。

在戰略上,歐洲空間局一貫強調獨立自主、在擺脫對美國的依靠之後又同美國競爭;在預測上,歐空局通過對航天發展與套用的認真研究,預見到航天發射市場的巨大潛力;在管理上,歐空局採取一國為主,多國協作的研製政策,既加強了統一領導,又發揮了各國的優勢;在技術上,歐空局一直採取從低起點開始,逐步改進,減少風險的研製方針。

實踐證明,這一方針是行之有效的,有著許多優點。在總目標上,歐空局始終強調高水準、低成本、高可靠性和適應性。在市場競爭上,歐空局採取了相當靈活的政策,例如新火箭在頭幾次發射時,對搭載的載荷只收取很少的費用,對歐洲以外的收費標準也低一些。這些都是“阿麗亞娜”系列運載火箭取得成功的經驗。

技術優勢

阿麗亞娜阿麗亞娜

在技術方面,與以前的火箭相比,阿麗亞娜5型運載火箭具有很大的突破。

首先,它採用了“少級數、大直徑”的箭體結構,芯級採用5米大直徑,箭體採用兩級,這樣可以有效增加運載火箭內部零部件的部署空間,降低火箭的縱橫比,從而提高火箭的結構可靠性。

其次,一子級採用一台液體氫氧火箭主發動機,由於火箭級數和主發動機數量減少,使運載火箭的分離控制得到簡化,從而增加了運載火箭的系統可靠性;此外,由於採用無毒、無污染推進劑,也有利於環保

第三,研製大直徑整流罩和多種靈活的多星發射支架,使阿麗亞娜5型運載火箭具有良好的多星發射環境。

這是阿麗亞娜第1 0 0 次發射,標誌著歐洲衛星發射技術的進一步成熟。來自法國政府的一位高級官員欣喜地表示,阿麗亞娜的成功是在世界激烈競爭中歐洲的
成功。

阿麗亞娜火箭是歐洲國家共同參與的一項航天冒險,該計畫是在70 年代末美蘇兩家壟斷世界航空航天市場的背景下啟動的。為實現這一計畫,歐洲調動了近250 家企業的1.2 萬名工作人員,投入基金600多億法郎。在100次發射中,阿麗亞娜只有7次失敗,成功率為96.4 %。

憑技術僅用了18年,阿麗亞娜就簽訂了價值740億法郎的180項契約,占據了世界衛星發射市場60%的份額。阿麗亞娜計畫的牽頭人歐洲宇航局自創辦以來,已實現550 多億法郎的營業額,現還有40枚已經建成和正在製造的阿麗亞娜已接受定貨,光是在今後的三四年中,等待由歐洲火箭送入太空軌道的衛星就有44顆。

發展現狀

阿麗亞娜阿麗亞娜

2010年阿麗亞娜火箭將完成7次發射,同時俄羅斯的“聯盟”火箭也將首次在阿麗亞娜空間公司的發射基地——法屬蓋亞那庫魯航天中心升空。

阿麗亞娜空間公司行政總裁讓-伊夫·勒加爾在當天舉行的新聞發布會上說,該企業將在今年組織發射7枚阿麗亞娜5型火箭,與2009年該型號火箭的發射數量持平。今年的首次發射大約在3月中旬,屆時一枚阿麗亞娜5型火箭將攜帶盧森堡衛星運營商SES的Astra3B通信衛星和德國國防部的ComsatW2衛星升空。另一項重要任務是發射一艘前往國際空間站的ATV貨運飛船,它是歐洲自2008年3月以來發射的第二艘ATV貨運飛船。

由於俄羅斯“聯盟”火箭的部分市場經營已由阿麗亞娜空間公司負責,因此從2010年起“聯盟”火箭將在靠近南美赤道的庫魯航天中心發射。勒加爾說,首枚“聯盟”火箭將在今年夏季攜帶一顆名為“Hylas”的英國衛星升空,阿麗亞娜空間公司的目標是在今年發射3枚“聯盟”火箭。此外,義大利的Vega火箭預計將於今年年底在庫魯航天中心升空。

阿麗亞娜空間公司是全球最大的衛星發射企業之一。據該公司介紹,迄今阿麗亞娜火箭已完成193次發射,把73家用戶的277顆衛星送入地球或太陽同步軌道,全球正在運行的商業衛星中約有50%由這種火箭發射。

重大影響

阿麗亞娜阿麗亞娜

阿麗亞娜5型運載火箭是目前世界上運載能力最大的商用運載火箭。當進行單星發射任務時,它可以把6500千克的有效載荷送入地球同步轉移軌道,而進行雙星發射任務時,可以把6000千克的有效載荷送入相同的軌道。由於目前世界上最大的商業通信衛星質量不超過在5.5噸,而大部分商業通信衛星的質量介於2.5~4噸之間,因而阿麗亞娜5型運載火箭不僅具有發射世界上最大的高軌道商業通信衛星的能力,還具有一箭發射兩顆較大高軌道衛星的能力,這樣可以大大降低用戶的發射成本。

阿麗亞娜系列運載火箭的發射服務業務由阿麗亞娜空間公司負責,該公司成立於1980年3月,總部位於法國,是一間私營股份公司,股東包括法國、德國、英國、愛爾蘭義大利荷蘭、西班牙、瑞典和瑞士等國家的空間技術研究機構或公司,其中法國持有最多的股份。它專門負責經營並發射阿麗亞娜系列運載火箭。90年代以來,阿麗亞娜空間公司憑藉阿麗亞娜5型運載火箭無與倫比的性能優勢,在整個的國際商業衛星發射市場中占據了幾乎一半的市場份額,成為了名副其實的世界頂級商用運載火箭經銷商。然而,據相關資料報導,首批阿麗亞娜5型運載火箭的平均發射價格為1.5億美元/枚,這樣的價格顯然有些過於昂貴。

為此,歐洲空間局又在1995年召開的部長級會議上提出研製阿麗亞娜5型改進型運載火箭。改進的目的是:一方面,繼續提高阿麗亞娜運載火箭的運載能力;另一方面,大幅降低發射成本。阿麗亞娜5型改進型火箭的改進點主要集中在以下兩個方面:(1)改進現有的一子級主發動機,使其具有更高的推力;(2)改進或重新研製新的上面級,從而形成系列化的阿麗亞娜5型運載火箭。

改進後,阿麗亞娜5型運載火箭將由4種型號組成(包括現有的普通型)。歐洲空間局原計畫2002年春季發射第一枚改進型阿麗亞娜5型運載火箭,但由於研製進度問題,發射時間已被推遲到下半年。即將發射的新型阿麗亞娜5型運載火箭命名為“阿麗亞娜5ECA”,它除使用了改進的一子級外,還使用了在阿麗亞娜4型運載火箭三子級基礎上改進而成的新型低溫上面級,經過改進後,它的地球同步轉移軌道運載能力提高到8噸(單星)。而運載能力最大的阿麗亞娜5型改進型計畫2005年或2006年發射,它的上面級發動機將採用先進的膨脹循環技術。改進後,地球同步轉移軌道運載能力將提高到12噸(單星)。2002年第一種改進型阿麗亞娜5型運載火箭投入使用後,歐洲空間局將停止生產舊的阿麗亞娜4型運載火箭。

在過去十年里,阿麗亞娜系列運載火箭不僅在激烈的國際商業衛星發射市場競爭中獲得了巨大的成功,並且推動了人類現代運載火箭技術的發展。同時,也帶動其他航天大國開發研製了新一代運載火箭。如上個世紀90年代中期,美國、俄羅斯和日本分別研製了“德爾它4”、“宇宙神5”、“安加拉”和“H-2A”系列運載火箭,由於這些運載火箭全部採用了“系列化、標準化、模組化”的設計方案,並且由於引入了高性能發動機等,不僅使其具有了與阿麗亞娜5型運載火箭相當的運載能力,還使生產成本大幅降低。這些運載火箭將在本世紀初陸續發射成功,並在未來兩三年里形成一定的生產規模。大批新型運載火箭湧入國際航天發射市場後,必將對未來的市場格局產生重大影響,阿麗亞娜5型運載火箭的競爭優勢也必將受到影響。

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