Ariane 5

Ariane 5 on käytöstä poistettu 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 Guayanan 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.

Viimeinen Ariane 5 -laukaisu tehtiin kesällä 2023. Raketin seuraajaksi tulee vielä kehitysvaiheessa oleva Ariane 6.

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.

 Päivä  Aika(UTC)  Lennon numero  Raketin tyyppi  Sarjanumero  Hyötykuorma  Kommentti  # 04.06.1996  12:34:06  V-89  Ariane-5G  501  ESAn Cluster  Epäonnistui - kantoraketti räjäytettiin, kun raketin ohjauskyky oli menetetty.  1 30.10.1997  13:43:00  V-101  Ariane-5G  502  MaqSat H, TEAMSAT, MaqSat B  Osittainen epäonnistuminen   2 21.10.1998  16:37:21  V-112  Ariane-5G  503  MaqSat 3, ESAn ARD  onnistui     3 10.12.1999  14:32:07  V-119  Ariane-5G  504  ESAn XMM-Newton  onnistui  4 21.03.2000  23:28:19  V-128  Ariane-5G  505  Insat 3B, AsiaStar  onnistui    5 14.09.2000  22:54:07  V-130  Ariane-5G  506  Astra 2B, GE 7  onnistui  6 16.11.2000  01:07:07  V-135  Ariane-5G  507  PAS 1R, Amsat P3D, STRV 1C, STRV 1D  onnistui    7 20.12.2000  00:26:00  V-138  Ariane-5G  508  Astra 2D, GE 8 (Aurora 3), LDREX  onnistui   8 08.03.2001  22:51:00  V-140  Ariane-5G  509  Eurobird 1, BSat 2a  onnistui     9 12.07.2001  22:58:00  V-142  Ariane-5G  510  ESAn Artemis, BSat 2b  osittainen epäonnistuminen    10 01.03.2002  01:07:59  V-145  Ariane-5G  511  ESAn ENVISAT-1  onnistui  11 05.07.2002  23:22:00  V-153  Ariane-5G  512  Stellat 5,  N-Star c  onnistui   12 28.08.2002  22:45:00  V-155  Ariane-5G  513  Atlantic Bird 1, ESAn MSG 1, MFD  onnistui    13 11.12.2002  22:22:00  V-157  Ariane-5 ECA  517  Hot Bird 7, Stentor, MFD A, MFD B  epäonnistui      14 09.04.2003  22:52:19  V-160  Ariane-5G  514  Insat 3A, Galaxy 12  onnistui  15 11.06.2003  22:38:15  V-161  Ariane-5G  515  Optus C1, BSat 2c  onnistui  16 27.09.2003  23:14:46  V-162  Ariane-5G  516  Insat 3E, eBird 1, ESAn SMART-1  onnistui   17 02.03.2004  07:17:44  V-158  Ariane-5G+  518  ESAn Rosetta  onnistui   18 18.07.2004  00:44:00  V-163  Ariane-5G+  519  Kanadan Anik F2  onnistui   19 18.12.2004  16:26:00  V-165  Ariane-5G+  520  CNESin Helios 2A, Essaim 1 to 4, CNESin PARASOL, Nanosat 01  onnistui  20 12.02.2005    V-164  Ariane 5 ECA  521  XTAR-EUR ja koehyötykuorma  onnistui  21 11.08.2005    V-166  Ariane 5 G  523  THAICOM 4 (IPSTAR)   onnistui  22 13.10.2005    V-168  Ariane 5 G  524  Syracuse 3A ja Galaxy 15   onnistui  23 16.11.2005    V-167  Ariane 5 ECA  522  Spaceway 2 ja Telkom 2   onnistui  24 21.12.2005    V-169   Ariane 5 G  525  INSAT 4A ja Meteosat Second Generation-2  onnistui  25 11.03.2006    V-170  Ariane 5 ECA  527  Hot Bird 7A ja SPAINSAT tietoliikennesatelliitit  onnistui  26 27.05.2006    V-171  Ariane 5 ECA  529  Satmex 6 ja Thaicom 5 tietoliikennesatelliitit  onnistui  27 11.08.2006  22:15:00  V-172  Ariane 5 ECA   531  JCSAT-10, SYRACUSE 3B   onnistui  28 13.10.2006   21:56:00  V-173    Ariane 5 ECA   533  DIRECTV 9S, Optus D1 ja LDREX-2  onnistui  29 08.12.2006     V-174  Ariane 5 ECA   534  AMC-18, WildBlue-1  onnistui  30 11.03.2007   V-175  Ariane-5ECA  535  Skynet-5A, Insat-4B  onnistui  31 04.05.2007    V-176  Ariane 5 ECA   536  Astra L1, Galaxy 17  onnistui  32 14.08.2007  23:44 	V-177  Ariane-5ECA  537  Spaceway F3, BSAT-3A  onnistui  33 05.10.2007  22:02  V-178  Ariane-5GS  526  Intelsat 11, Optus D2  onnistui  34 14.11.2007  22:06  V-179  Ariane-5ECA  538  Skynet 5B, Star One C1  onnistui  35 21.12.2007  21:41  V-180  Ariane-5GS   530   RASCOM-QAF 1, Horizons 2 onnistui  36 09.03.2008  04:03  V-181  Ariane-5ES ATV  528   Automated Transfer Vehicle 1 - "Jules-Verne"  onnistui  3718.04.2008  V-182 Ariane 5 ECA   Star One C2 ja VINASAT-1 onnistui  3812.06.2008   V-183  Ariane 5 ECA   Skynet 5C ja  Turksat 3A  onnistui   3907.08.2008   V-184Ariane 5 ECA  ProtoStar I ja BADR-6  onnistui  4014.08.2008   V-185 Ariane 5 ECA  Superbird-7 ja AMC-21  onnistui 4120.12.2008   V-186 Ariane 5 ECA  Eutelsat W2M ja Hot Bird 9  onnistui 4212.2.2009   V-187 Ariane 5 ECA  545 Hot Bird 10, NSS-9 ja Spirale  onnistui 4314.5.2009   V-188 Ariane 5 ECA  546 Herschel/Planck  onnistui 44  1.7.2009  19:52  V-189  Ariane 5 ECA  547  TerreStar-1  onnistui  45 21.8.2009    V-190  Ariane 5  548  JCSAT-12 ja Optus D3  onnistui  46 1.10.2009  V-191  Ariane 5  549  Amazonas 2 ja COMSATBw-1  onnistui  47 29.10.2009  V-192  Ariane 5  550  NSS-12 ja THOR 6   onnistui  48 18.12.2009  V-193  Ariane 5  551  Helios 2B  onnistui  49 21.5.2010  V-194  Ariane 5 ECA   ASTRA 3B ja COMSATBw-2  onnistui  50 26.6.2010    V-195  Ariane 5 ECA      Arabsat-5A ja COMS  onnistui  514.8.2010 V-196  Ariane-5 ECA   RASCOM-QAF 1R ja NILESAT 201  onnistui 5228.10.2010 V-197  Ariane-5 ECA   W3B ja BSAT-3  onnistui, tosin Eutelsatin W3B-satelliitin polttoainetankki oli puhki laukaisun jälkeen ja satelliitti ei pystynyt aloittamaan toimintaansa  5325.11.2010  V-198  Ariane 5ECA  556 Intelsat 17, HYLAS 1     onnistui 54

 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 joutui 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. 

Päivä Aika (UTC)  Lennon numero  Raketin tyyppi  Sarjanumero  Hyötykuorma  Kommentti 2010-12-28  V-199  Ariane 5ECA  ???  Koreasat 6 , HispaSat-1E  Suunnitteilla  2011-02-15    V-200 Ariane-5ES  544   ATV-2 "Johannes Kepler"  Suunnitteilla 

 Käytöstä poistaminen 
Raketin viimeinen laukaisu oli 5. heinäkuuta 2023. Kyydissä oli kaksi satelliittia, yksi ranskalainen ja yksi saksalainen. Viimeisen laukaisun hetkellä seuraaja Ariane 6 ei ollut vielä käyttövalmis.

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

Luokka:Ariane-rakettiperhe