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欧洲火箭,青黄不接!主力火箭阿里安5退役,后续火箭接不上班!

2023-07-06 10:03 作者:熹天取经  | 我要投稿

欧洲火箭 进入空窗期


阿里安5最后一发,阿里安6不知何时首发,俄罗斯火箭不能拿来发。欧洲火箭面临四重打击,进入空窗期,猎鹰估计正在笑嘻嘻。今天说说刚刚最后一发的欧洲火箭阿里安5,它的继任者阿里安6,还有欧洲火箭目前青黄不接的局面和以后的路如何走?


【阿里安5情况和退役原因】

阿里安5,另一个常听到的说法是阿丽亚娜5,也是欧空局现役唯一的大型运载火箭。它的最后一发,发射了法国军用中继通信卫星和德国技术测试通信卫星。这是阿里安系列的第261次发射,阿里安5的第117次发射。

阿里安5是两级半构型,一级和二级用液氢液氧发动机。两个助推器都是固体发动机。阿里安5也是不停在迭代,所以有G、G+、GS、ECA、ES多个版本。目前在用的,也就是这最后一发是ECA,也是运力最强的版本。

这个版本高52.5米,直径5.4米,起飞质量为787吨,近地轨道运力是20.3吨,地球同步转移轨道运力超过11吨。

看着还不错,但成本高竞争不过,下架也是被迫。

21世纪初,国际发射市场上,阿里安5很有竞争力,曾经占据半壁江山。但是,猎鹰9这几年疯狂搅局,发射价格降低,发射频率升高。尽管欧空局给阿里安5更多补贴,但是1.75亿美元的发射价格,还是导致市场份额急剧下降。必须更新换代。

 

【阿里安5的过去】

都说辉煌过后是暗淡。如今暗淡的阿里安,曾经很是风光。下面说说阿里安的过去。

阿里安5研制始于1984年,大约有1000家企业参与研制,项目成本为70亿美元,近一半儿是法国出资。

1996年6月4日,首飞失败。首发箭在升空后36秒前,一切正常!之后,问题就来了,先是两个惯性基准系统几乎同时出现故障。接着,两个固体助推器的喷管摆动到极限位置。不久,发动机喷管也出现类似情况,导致火箭突然剧烈摇晃。最后,固体助推器和芯级之间电气连接断开,触发自毁系统。

首飞之后,阿里安5保持了较好的状态,总体成功率96%。

阿里安5有很多重要发射任务。比如,2008年到2014年,5次发射ATV货运飞船。2016年到2018年,发射了12颗伽利略导航卫星。2021年,发射韦伯太空望远镜。今年,发射欧空局“果汁”木星冰月探测器。

 

【欧洲火箭青黄不接】

下面说说阿里安5的将来。都退役了,其实阿里安5也没有将来了,应该是欧洲火箭格局的将来。

目前的状况是青黄不接的空窗期。出现这个局面,主要是来自于四个方面。

第一,肯定就是阿里安5的退役。前边说过,它是欧空局现役唯一的大型运载火箭,既然是唯一,退役了,也就意味着没人能接上。其实,按照原本计划有个接班的,那就是阿里安6。

这也就是第二个方面了,阿里安6一直在推迟。原计划是2020年首飞,但是多国合作难以把控质量,加上疫情影响,一直推推推,没赶不上阿里安5的最后一飞。现在说法是,阿里安6今年四季度首飞,但不排除继续往后推。

第三个方面,织女星-C第二次发射失败。织女星-C是欧空局的固体火箭,700公里太阳同步轨道运载能力2.3吨,有异轨多星部署能力,有较好的任务适应性。可是在2022年7月成功首飞之后,同年12月第二次发射,因为二级发动机故障而失败。这让欧空局小型火箭发展,以及商业化发射服务遭遇挫折。大型火箭接不上,小型火箭也瘸腿。

第四个方面,来自于复杂的国际局势。之前,欧空局还可以借助俄罗斯的联盟火箭,不过,受到众所周知的影响,不好用俄罗斯的了。

 

【阿里安6情况和目的】

那么,接下来欧空局就要赶快弄好阿里安6。

阿里安6其实已经拿到了数十个订单,但就是在推迟。

阿里安6高63米、直径5.4米,也是两级半的构型。

一级是液氢液氧的火神2.1发动机。二级用的是液氢液氧的芬奇发动机。助推器用的是固发。

阿里安6目前有62和64两个构型,分别安装2个或者4个固体助推发动机。62型近地轨道运力10.3吨,地球同步转移轨道运力4.5吨。64型近地轨道运力20.6吨,地球同步转移轨道运力11.5吨。

大家发现,阿里安6从运力的角度来看,和阿里安5相比,并没有什么显著提升。为什么还要做呢?欧空局需要通过应用新技术,提升任务适应性,降低发射成本,抢市场!

阿里安6的发射价格从阿里安5最高1.75亿美元,降低到7700万美元到1.12亿美元,单位有效载荷发射成本有望降低40%到50%。同时,年度发射次数从7次增加到11次,发射场转运时间从两个月缩短到一个月。

大家也发现了,阿里安6发射成本虽然降低了,但相比于猎鹰9,还是没有价格优势。猎鹰9近地轨道运力,不回收的话22.8吨,和阿里安6同级别。但是猎鹰9近地轨道发射报价,此前有数据是6200万美元,即便调价到过6700万美元,也比阿里安6要低。所以,要想夺回市场,欧空局必须发展可重复使用运载火箭。

 

【欧洲可重复使用火箭计划】

欧空局要在2030到2040年的远期框架下,实现“阿里安”系列复用火箭型号的研发应用,一共分四步。

第一步,就是刚才提到的,从阿里安5升级换代到阿里安6。

第二步,研制复合材料低温上面级,提升阿里安6性能。

第三步,到2030年,“下一代阿里安”问世,一级垂直起降复用,一二级结构、动力实现通用化,成本下降50%。

第四步,2040年,单级入轨、垂直起降复用的终极阿里安面世。 

其中,第三步的“下一代阿里安”将采用规模从小到大、构型从简单到复杂的具体发展路径,发动机用“普罗米修斯”液氧甲烷发动机。最开始,造“玛雅”小型重复使用火箭,作为初始构型。之后,逐步增大箭体结构,一级是5台“普罗米修斯”的中型复用阿里安,然后是一级9台“普罗米修斯”的大型复用阿里安。最后,在大型“阿里安”复用火箭的基础上,再捆绑2个“玛雅”小火箭作为助推器,成为重型“阿里安”复用火箭。 

说一下“普罗米修斯”液氧甲烷发动机。它的成本是现役火神2的十分之一,大约是100万欧元。“普罗米修斯”推力为100吨级,具备 30%到110%的大范围变推力能力。另外,“普罗米修斯”还会有液氢液氧版本,也会不断探索如何应用。

再来说“终极阿里安”。“终极阿里安”会采用新型轻质材料、3D打印技术、新型高能量密度推进剂、可复用热防护、人工智能、高性能计算器、灵活遥测等技术,地面设施也会最大程度的简化。计划2040年前后实现单级入轨的目标。不过,“终极阿里安”还处于ppt设想阶段。

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