Ariane 5

Ariane 5 on suuri eurooppalainen kertakäyttöinen kantoraketti. Raketti on kehitetty ESAn kantorakettiohjelmassa ja sen valmistaja on Arianespace. Teollisen valmistuksen pääurakoitsija on EADS Space Transportation-yhtiö. Raketit laukaistaan ESAn avaruuskeskuksesta Guyanan avaruuskeskuksesta, Etelä-Amerikasta.

Raketti

Ariane 5:n päämoottori on nk. kryogeenimoottori eli se käyttää ajoainetta, joka varastoidaan kylmänä. Moottorin tyyppi on H155 Vulcain – siitä käytetään myös nimitystä EPC (ranskan kielen sanoista Etage Principal Cryotechnique). Se polttaa 132,3 tonnia nestehappea ja 25,8 tonnia nestevetyä. Rakettimoottori tuottaa 1 160 000 Newtonin työntövoiman.

Ensimmäiseen rakettivaiheeseen kuuluu myös kaksi kiinteäajoainemoottoria, jotka tuottavat lähdössä yli 90% koko raketin työntövoimasta. Booster-raketit ovat yli 30 metriä korkeita ja niissä on kussakin 237,8 tonnia ajoainetta. Ajoaineesta 18 % on alumiinia (polttoaine) ja 68 % ammoniumperkloraattia (hapetin). Loput 14 % on sidosainetta.

Raketin toinen vaihe kuljettaa hyötykuorman halutulle radalle. Ariane 5G-versio käyttää hypergolista EPS (Étage à Propergols Stockables/Storable Propellant Stage) vaihetta, mutta Ariane 5 ECA-versio uudempaa kryogeenista ESC:tä (Étage Supérieur Cryotechnique/Cryogenic Upper Stage). 

Ariane 5 pystyy nostamaan geostationaariselle siirtoradalle (GTO, jonka apogeum on 36 000 km) 6 200 kg painavan satelliitin. Ariane 5 -rakettia on tarkoitus kehittää siten, että nostokyky nousisi 12 000 kg:aan.

Historia

Ariane 5 korvasi Ariane 4 -kantoraketin. Ariane 5:n kehitystyö kesti kymmenen vuotta ja maksoi 7 miljardia euroa. Ariane 5 oli suunniteltu laukaisemaan ESAn Hermès-avaruussukkula, jota ei kuitenkaan toteutettu. Toinen syy suuren kantoraketin toteutukseen oli oletus siitä, että jatkossa  tietoliikennesatelliitit ovat hyvin suurikokoisia ja toteutuneena tavoitteena laukaista kaksi suurta tietoliikennesatelliittia yhdellä laukaisulla geostationaariselle kiertoradalle. 

Ensimmäinen Ariane 5 -laukaisu (lento 501) 4. kesäkuuta 1996 päätyi raketin asennonsäätöä ohjaavan ohjelmiston virhetoiminnon takia tilanteeseen, jossa raketti lensi väärään suuntaan. Raketti tuhottiin räjäyttämällä se 40 sekuntia laukaisun alun jälkeen. Raketin tietokoneen (OBC) ohjelmisto yritti muunnosta 64-bittisestä liukuluvusta 16-bittiseen kokonaislukuun, joka aiheutti vikatilanteen kun arvo ei mahtunut muuttujaan. OBC:n Ada-kielisessä ohjelmakoodissa ei ollut suojausta kyseisen muuttujan muuntamiselle, vaikka toiset vastaavat muunnokset samassa koodissa oli suojattu. Ohjelmakoodi oli peräisin aiemmasta Ariane 4 -raketista. Tämä johti väärään ohjauskomentoon. Laukaisussa oli lähellä se, että raketista putoavat romut vahingoittavat laukaisua katsoneita VIP-vieraita. Laukaisussa menetettiin 4 ESAn Cluster-satelliittia.

Kolme seuraavaa lentoa olivat onnistuneita. Viides laukaisu 12. heinäkuuta 2001 oli epäonnistunut, koska laukaisu sijoitti kaksi satelliittia liian matalalle radalle. ESAn Artemis-tietoliikennesatelliitti pystyi kuitenkin omalla ionipropulsio-moottorillaan ajamaan itsensä oikealle radalle. Tämä ei merkittävästi lyhentänyt Artemisin käyttöikää, koska se on edelleen käytössä vuonna 2010.

Ensimmäisen Ariane 5 ESC-A-version laukaisu epäonnistui 11. joulukuuta 2002. Sen jälkeiset laukaisut ovat onnistuneet virheettömästi.

Vuoden 2009 lopussa ja huhtikuussa 2010 Ariane 5-laukaisun lähtölaskenta piti keskeyttää ja lykätä laukaisua raketin vetytankkien väärän paineistuksen tai paineistusmittauksen vuoksi. Joulukuussa 2009 tämä viivästytti laukaisua 9 vuorokautta. Arianespace asetti tutkimusryhmän selvittämään ongelman alkuperää.

Versioita

Ariane 5 Generic (G) on raketin alkuperäisen version nimi. Sillä voitiin laukaista 6200 kg painava satelliitti geostationaariselle siirtoradalle (GTO).

5G-versiosta jatkokehitettiin Generic Plus (G+), jonka tehokkaamman toisen vaiheen ansiosta GEO-radalle voitiin nyt laukaista 6950 kg painava satelliitti. Se lensi neljä kertaa vuonna 2004.

Edellisen korvasi Ariane 5 GS, jonka nostokyky on 6700 kg. Siinä on kehitetty Vulcain 1B -päämoottori.

Ariane 5 ECA on uusin ja voimakkain versio. Se käyttää uutta Vulcain 2 -päämoottoria ja uusien kevyempien materiaalien ansiosta siihen voi tankata enemmän ajoainetta. Toisen vaiheen, ESC-A:n, moottorina toimii HM-7B (joka oli Ariane 4:n kolmannen vaiheen moottori), jolla hyötykuorma GTO-radalle nousee 10 000 kg. ESC-A painaa 6500 kg ja polttaa 14 000 kg kryogeenista ajoainetta.

ESC-B-versiossa käytetään aikanaan uutta "Vinci"-moottoria, joka lisää nostokyvyn 12 000 kg GTO-radalle. Sen kehitys on keskeytynyt.

Ariane 5 ES ATV-kantorakettiversio on suunniteltu ATV-huoltoaluksen laukaisuun. Sillä voidaan laukaista 21 000 kg matalalle maatakiertävälle radalle.

Ariane 5:n laukaisut

Alla oleva Ariane 5-kantoraketin tehdyt laukaisut listaava taulukko paljastaa, että yli 14 vuoden aikana Ariane 5-raketteja on laukaistu vain 54 kappaletta eli keskimäärin vain 4 kappaletta per vuosi, joka on kaukana alun perin tavoitellusta 10 laukaisusta vuodessa. Arianespace on tämän takia tehnyt tappiota useina vuosina 2000-luvulla ja yhtiön toiminnan on pitäneet käynnissä Euroopan avaruusjärjestön tilaamat Ariane 5-kehitysohjelmat. Vuonna 2010 etenkin Ranska on alkanut vaatia Ariane 6:n kehittämistä ja tietoliikennesatelliittiyhtiöille Arianespacelle korvamerkittyä laukaisuveroa.

Seuraavat laukaisut 

31.3.2011 noin klo 00:40 Suomen aikaa Ariane 5 yritti laukaista Yahsat- ja NewDawn-tietoliikennesatelliitit. Raketin päämoottori käynnistyi, mutta järjestelmä sammutti sen 7 sekunnin sisällä eikä boosterimoottoreita käynnitetty. Raketti joutuu teknisen tutkimuksen kohteeksi ennen seuraavaa laukaisuyritystä.  Syynä oli Vulcain-moottorin suuttimen mekanismi, joka ei viallisten komponenttien takia sallinut suuttimen normaalia liikettä. Vika oli huhtikuun puoliväliin (2011) mennessä korjattu.

Seuraaja

Vuoden 2009 lopulla alkoi kuulua huhuja keskikokoisen Ariane 6-kantoraketin ja suuren eurooppalaisen kantoraketin rakentamisesta. Toukokuussa 2010 Saksa on ilmaissut, ettei se ole valmis panostamaan lainkaan mahdolliseen Ariane 6-ohjelmaan (myös termiä "next generation launcher" on käytetty) ESAn puitteissa. Ranska on ajatunut tätä ideaa noin vuoden ajan. Ariane 5 laukaisuja on 2000-luvulla tehty 5-7 kappaletta vuodessa, kun alun perin tuotannon "break-even"-pisteen oli ajateltu olevan 10 vuosittaisen laukaisun kohdalla. ESAn rahoittamat Ariane 5 kehitysohjelmat ovat auttaneet Ariane 5-rakettia rakentavaa teollisuutta ylläpitämään toiminan. Vuonna 2008 ESAn ministerikokouksessa Ariane 5-ohjelmaan kuuluvat maat panostivat noin miljardi euroa Ariane 5:n Midlife Extensioniin. Kahden miljardin euron panostus uuteen kehitysohjelmaan tulisi väitetysti tehdä viimeistään vuoden 2012 lopussa uudestaan, jotta vuonna 2017 olisi käytössä suuremman nostokyvyn omaava Ariane 5. Ennen joulua 2010 ESAn miehitettyjen lentojen komitea ei pystynyt päättämään jatkaako ESA ISS-avaruusaseman rahoitusta vuodesta 2015 vuoteen 2020 asti, koska Arianespace oli vaatinut kahdeksi vuodeksi 120 M€/vuosi tukea Ariane 5:n tuotannon ylläpitoon, kun edellinen 200 M€/vuosi tukiohjelma EGAs päättyi vuoden 2010 lopussa. Vaadittu tuki on kaksivuotinen, koska ESAn ministerikokous vuonna 2012 päättää seuraavasta - todennäköisesti pitempiaikaisesta - tukipaketista. Maaliskuussa 2011 ESAn neuvosto päätti siitä, että Arianespacea tuetaan 120 miljoonalla eurolla vuodessa kahden vuoden ajan. 

Ranska on vuonna 2010 antanut 82,5 miljoonaa euroa uuden "Post Ariane 5 next-generation launcher"-kantoraketin esisuunnitteluun ja tulossa on kaikkiaan 250 miljoonaa euroa "big load"-tyyppisenä rahoituksena. 

Kesällä 2010 Astrium Space Transportation-yhtiö sai 10 miljoonan euron suuruisen ja 15 kk kestävän urakan toteuttaa Ariane 5-rakettia pienemmän vuonna 2025 käyttöön saatavan kantoraketin esisuunnitteluN. ESAn ministerikokous päättää toteutusohjelmasta vuoden 2012 lopussa. Uusi raketti vaikuttaa Sojuzin kokoluokan raketilta - voi olla mahdollista, että ESA pyrkii luomaa niin luotettavan raketin (jota Ariane 5 ei ole), että sitä voitaisiin käyttää avaruuslentäjien kuljettamiseen avaruuteen?

Lähteet
Spaceflight Now Luettu 21.6.2009.

Viitteet

Aiheesta muualla

Ariane 5 Arianespacessa
ESA:n Ariane 5-sivusto

Ariane-rakettiperhe