Ariane 5: Intro

简介

制造商：Ariane集团

运营方：ESA 发射场：ELA-3，法属圭亚那太空中心 单次发射费用：1.5-2亿欧元 型号：G, G+, GS, ES, ECA(以及被砍了的ME) 运力：260km LEO：约21t GTO：11.115t 整流罩：直径5.4m，长度17m/12.7m 发射清单：117次发射，112次完全成功，3次部分成功，2次失败 知名载荷：James Webb望远镜，BepiColumbo水星探测器，JUICE木星冰卫星探测器，Galileo星座，ATV飞船，XXM-Newton探测仪，Envisat观测卫星，Rosetta小行星任务，Herschel望远镜，Planc探测器 用于进行SSO, GTO，国际空间站补给以及深空探测发射 资料来源：Wikipedia, NextSpaceFlight, ESA官网, Arianespace官网，Everyday Astronaut，Chinese Space Report，RUAG Space官网

初生：从配角到主角

这是一个由奥地利，比利时，捷克，丹麦，芬兰，法国，德国，希腊，爱尔兰，意大利，卢森堡，尼德兰，挪威，波兰，葡萄牙 ，罗马尼亚，西班牙，瑞典，瑞士，英国，共计20个国家联合研发的项目。

人多不一定力量就大，各国之间的不协调反而可能放大官僚主义下的低效率。 1987年，ESA部长会议在尼德兰的海牙召开，决定研制欧洲的第一款重型火箭。设计目标指数是GTO运载能力为Ariane 44L的1.6倍（后者的GTO运力为4.72t），价格仅为后者的90%。 Ariane 5由法国国立太空研究中心CNES设计。虽然顶着Ariane的名字，但其实Ariane 5与前面的Ariane 1 2 3 4没有直接的"亲缘关系"，因为Ariane 5就是为了运输Hermes载人航天飞机而研发的。尽管Ariane 5是因为GTO双星任务而闻名，但是21t的LEO能力才是它最初的设计目标(Hermes的质量为21t)。所以某种程度上，Ariane 5才是副产品。

Ariane 5是两级半构型，即二级火箭加上助推。使用了大推力助推+小推力氢氧芯级的设计，与航天飞机，SLS，长征5号相似，让高比冲的氢氧机得到充分发挥。

GTO三星甚至双星

让Ariane 5声名远扬的恰恰是相对不受性能斗兽棋爱好者关注的载荷部分。GTO多星的能力弥补了其不出色的价格。 首先看

整流罩

部分（以下是现役GTO超过10t的火箭） 长征5号：（约GTO14t）整流罩尺寸5.2m*12.5m Delta IV重型：（GTO14.22t）整流罩尺寸5.1m*19m 猎鹰重型：（GTO26.7t）整流罩尺寸5.2m*13.1m Ariane 5：（GTO11.2t）整流罩尺寸5.4m*17m 不看SLS，我猜没有人会拿40亿美刀去打GTO拼车任务 可见，Ariane 5的整流罩直径最大，长度仅次于Delta IV Heavy。虽然Ariane 5的运载能力在这些火箭里偏小，但是发射频率远高于竞争者。 Ariane 5的整流罩由整流罩大厂RUAG Space的分部Beyond Gravity生产。整流罩不仅仅是用来保护卫星，减小空气阻力的，还起到减震、防噪、隔热的作用，同时还不能阻隔卫星与地面的通信。 外层是蜂窝铝，覆盖上了碳纤维复合材料层，使质量尽量较轻（“仅”两吨），同时强度够高。 内层含有声学吸收面板，主要用于吸收大推力固推的声波，然而后来的检测发现这种保护是多余的便不再添加声学吸收面板了。 对于空气敏感的载荷（比如JWST），还可以在发射前通入干燥且纯净的空气予以保护。 此外，整流罩上还开了孔用于平衡内外气压，以防在开罩后气压剧变损害载荷。

然后便是Ariane 5的

适配器

。 最常见便是SYLDA 5，总重440kg，直径4.5m，可以携带两颗GTO通讯卫星。一颗放里面，一颗放头上。

接着就是SPELTRA，直径5.4m，分长短两版，长版高5.6m，重820kg，短版高4.1m，重704kg，同样可携带两颗GTO通讯卫星。除了2颗主要的卫星，一些小卫星也能一起拼车，让Ariane 5有了GTO多星的能力。

还有ASAP，与前两者不同，ASAP专门用于携带较多小卫星。置于SYLDA 5内部，可以最多搭载4颗300kg卫星，或者2颗300kg卫星加上6颗120kg卫星。

另外，Ariane 5与前辈不同，载荷直至发射前8小时才与火箭组装，降低了发射台操作对载荷的影响。 最后就是GTO任务的超高

精度

：平均误差不超过19km（GTO远地点距离地心42164km），倾角误差不超过0.001° 正是对载荷本身而非单纯性能的重视让Ariane 5的GTO双星任务络绎不绝，占据了Ariane 5的大部分任务。

法属圭亚那：天选发射场

尽管欧洲纬度高，但是法国在南美有殖民地啊，甚至是目前地球上纬度最低的发射场（5°10′08″N），显著低于卡角28.5°和文昌19°。 同时，发射场东面朝向大西洋，没有助推器砸人的风险，对Ariane 5很是友好。 地面设施从设计上支持一年8次发射，最短间隔1个月，虽然远远不及同量级的猎鹰9，但相比于Atlas V，Delta IV，长征5号已经相当可观了。

征程：荣辱兴衰

首飞失利 第一版的Ariane 5 G，GTO运力单星6.9t，双星6.1t 1996年6月4号，Ariane 5 G搭载4颗Cluster卫星升空，由于使用了Ariane 4的飞控软件，系统认为火箭逐渐偏离航线（Ariane 5的水平速度更快）。发射37秒，随着一个超过20°的急转弯，两边的固推与芯级分离，火箭的自毁系统启动。共计造成3.7亿美刀的损失。

复飞拉跨 1997年10月30号，Ariane 5的第一次三星GTO任务。 固推分离后，Vulcain引擎故障导致了姿态逐渐偏离，最终引起Vulcain提前关机。尽管二级拼命发力，也没能弥补一级造成的损失，三颗卫星进入了较低的GTO。 拓展新型号ECA Ariane 5的第14次发射，型号经过全方面大幅进化换成了Ariane 5 ECA，也就是后来最成熟、最常见的版本。主要的更新是将一级发动机从Vulcain换成了性能更高的Vulcain 2，二级从常温的EPS-L9.7换成了低温的ESC-A，助推从P238换成了推力更大燃烧时间更长的P241，性能得到了大幅度提升。只可惜，首飞一样失败力（悲），带着3颗GTO一起砸海。

退而求之G+ Ariane 5 ECA首飞问题出自新上任的Vulcain 2，致使ESA不得不怀疑它的可靠性，于是又拼凑出了Ariane 5 G+，即在Ariane 5 G的基础上仅改进了常温二级EPS-L10（只是增大了燃料储量）。在第18次发射首飞，成功发射Rosetta，但对于这款明显带有过渡性质的产品，仅仅飞了3次便退役了。

遗留问题GS 当ECA将引擎换成推力更大的Vulcain 2时，芯级也进行了相应的改进和加固，使得ECA的新芯级H173更重。在调查ECA失败原因时，老版芯级H158消耗完了，只能使用Vulcain+新芯级这种奇葩组合。由于芯级性能下降，助推必须换成新版的P241，尽管如此，这依旧是性能最差的一版，单星GTO6.6t，双星5.8t。

ECA的王者归来 在第21次发射即复飞中，ECA终于成功力。此后的任务中未尝败绩，成为可靠性最高的火箭之一。 （只有VA241中由于遥测在发射后9分30秒时失联，重新上线时地面发现卫星已经分离辣，进入了一个错误的轨道。好在只是倾角偏差比较大，GTO双星中的SES-14得以消耗很少的燃料纠正，最终活到了预定时间。另一颗Al Yah 3就比较惨，一半都没活到。） 昙花一现的国际化ES 随着ESA参与国际空间站项目，需要改进Ariane 5以满足史上最重货运飞船ATV的发射。使用了新芯级H173，新助推P241，但没有使用更重的二级，还是用回了常温二级。 在发射了5次ATV任务后，ESA又通过ES发射了3次伽利略星座，尽管每次可以发射4颗，但是每次发射2颗的Soyuz-ST便宜了不止一星半点，ES就这样在8次发射后退役了。

族谱

G：芯级EPC H158，芯级发动机Vulcain，二级EPS L9.7，二级发动机Aestus，固推EAP P238 G+：芯级EPC H158，芯级发动机Vulcain，二级EPS L10，二级发动机Aestus，固推EAP P238 GS：芯级EPC H158，芯级发动机Vulcain 1B，二级EPS L10，二级发动机Aestus，固推EAP P241 ECA：芯级EPC H173，芯级发动机Vulcain 2，二级EPS L10，二级发动机Aestus，固推EAP P241 ES：芯级EPC H173，芯级发动机Vulcain 2，二级ESC-A，二级发动机HM7B，固推EAP P241

最后，是幻想时间