亞利安5號運載火箭

**亞利安 5 號運載火箭**是歐洲開發的大型運載火箭，為亞利安系列火箭中的最新型號，用於將人造衛星等酬載發射到地球同步轉移軌道（GTO）或低地球軌道（LEO）。亞利安 5 號運載火箭由歐洲太空總署及法國國家太空研究中心出資建造，空中巴士集團為主要承包商與建造者，同時也整合下游承包商。亞利安航太公司負責經營及銷售亞利安火箭。太空載具公司則在歐洲建造火箭及在蓋亞那太空中心發射火箭。

亞利安 4 號運載火箭雖然十分成功，但其研發耗費了十年時間和 70 億元資金，使亞利安太空公司無法直接從中獲利。亞利安 5 型火箭從第一次發射成功後即進行改良，由其衍生的型號有 G,G+,GS,ECA 及最新的 ES。歐洲太空總署原先計劃用亞利安 5 型火箭發射小型的載人太空梭赫爾墨斯號，並按照「載人等級標準」來建造，當歐洲太空總署將赫爾墨斯計劃取消後，亞利安 5 型運載火箭才被完全用於載物。

兩枚人造衛星可以選擇使用 SYLDA 貨架以相互堆疊放置；三枚人造衛星則使用 SPELTRA；如超過八枚人造衛星，通常是實驗衛星或微型衛星，可使用 ASAP 平台來承載如此多的人造衛星。

2015 年 7 月，亞利安太空公司宣布亞利安 5 號運載火箭 ECA 型號會持續使用到 2023 年，與預定 2021 年發射的亞利安 6 號運載火箭達到無斷層的銜接。

## 構造

亞利安 5 號運載火箭的低溫主引擎為 H158 主引擎被稱為**冷凍技術主引擎**，在引擎上方則是一個長 30.5 公尺的燃料槽，內部又細分成兩個部分，裝有液態氧 130 噸及液態氫 25 噸，而火神引擎基本上只能產生 142 噸推力，無法獨力將重達 189 噸的第一節送上太空，需要固態輔助火箭的協助才能完成任務。

位於主燃料槽兩旁的兩枚固態輔助火箭 EAP-P238，填裝燃料後每枚重約 277 噸，並可提供約 722 噸的推力，固態輔助火箭能像太空梭的固態輔助火箭回收並重複使用，而不同的是亞利安 5 號運載火箭的固態輔助火箭回收只用於發射後分析而不重複使用，回收分析的固態輔助火箭會被拖回蓋亞那太空中心做進一步分析與研究，不過有時候定位失常，例如 2000 年的時候，固態輔助火箭的鼻錐被海浪沖到南德州的海灘上並被海灘活動的民眾搶先取得，造成民眾誤認有不明飛行物到訪的現象。固態輔助火箭有許多技術從 M51 潛射彈道飛彈轉移而來。

第二節位於第一節之上、酬載艙之下，亞利安五號 G 型運載火箭第二節使用的燃料為聯氨及四氧化二氮；然而 ECA 型第二節使用的燃料則是液態氧及液態氫，酬載艙及第二節皆被整流罩包覆，達到 100 公里以上的高空就會就會分離。

## 改良型

* 亞利安 5 號運載火箭的原型為亞利安五號 **G** 型運載火箭，發射時重 737 噸，可以將總重 6100 公斤的數顆人造衛星送至地球同步轉移軌道，如果是單一顆人造衛星則可以提升至 6900 公斤，此型號在 1996 至 2003 年間發射過 17 次，並有 1 次失敗和 2 次部分失敗的紀錄。
* 亞利安五號 **G+** 型運載火箭改良了第二節，地球同部轉移軌道的酬載能力達單顆 7100 公斤或是多顆衛星總重 6300 公斤，此型號只在 2004 年發射了三次，沒有失敗紀錄。
* 亞利安五號 **GS** 型運載火箭於 2005 年取代 G + 型，使用了和 ECA 型相同的 EAP 固態輔助火箭及改良版火神 1B 引擎，目的是為了 ECA 行做發射準備，也因為第二節的引擎做變更，所以可以酬載的重量也略微下降，只能酬載單一衛星 6600 公斤與多顆衛星 5800 公斤。此型號在 2005 至 2009 年間發射過 6 次，沒有失敗紀錄。
* 亞利安五號 **ECA** 型運載火箭能酬載多枚總重 9100 公斤的衛星或是一枚 9600 公斤的衛星至地球同步轉移軌道，這個改良型使用新的火神 2 型引擎為第一節引擎，第二節則使用 ESC-A，並使用 HM-7B 引擎。回顧過往，亞利安 5 號運載火箭的第二節曾被做為亞利安 4 號運載火箭的第三節，在 ECA 型中，燃料槽改良後將整體長度縮短。而火神引擎經過修改後變得更為修長，使得推進劑的使用效率提升許多。除此之外，固態輔助火箭 EAP 部件也改用較輕的銲接金屬團，因此可以裝入較多的推進劑。和亞利安五號 G 型運載火箭比較，ESC-A 低溫第二節的低地球軌道酬載能力並無顯著提升，也因此亞利安五號 ECA 型運載火箭將不用來發射自動運載太空船。
* 亞利安五號 **ES** 型運載火箭，主要功能是將自動運載太空船送至國際太空站。此外，亞利安五號 ES 型運載火箭也綜合所有改裝後的配備，從亞利安五號 ECA 型運載火得到第一節冷凍技術主引擎和輔助火箭 EAP，第二節則是沿用亞利安五號 GS 型運載火箭的部分。亞利安 5 號 ES-ATV 型運載火箭可將 21000 公斤的酬載物送至低地球軌道。首次發射日期時間是 2008 年 3 月 9 日格林尼治標準時間 04 點 03 分。至 2018 年最後一次飛行共發射過 8 次，沒有失敗紀錄。

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## 未來發展

### 亞利安 5 號 ECB 型運載火箭計畫停滯

原定計畫在 2006 年進行第一次亞利安 5 號 ECB 型運載火箭的發射，然而 2002 年亞利安 5 號 ECA 行首次發射的挫敗與商業衛星發射環境的惡化，促使歐洲太空總署在 2003 年取消這一項計畫，亞利安 5 號 ECB 型運載火箭原本預計使用 ESC-B 的第二節，第三節使用新型的達文西加大的引擎。地球同步轉移軌道的酬載能力增加為 12000 公斤。達文西引擎原先計劃用於 ECB 型的第三節，但研發進度遲緩，雖然於 2008 年歐洲太空總署有挹注資金用於達文西引擎的研發，並於後續數年提供 3.12 億歐元給空中巴士集團做為研製最新型的亞利安 5 號 ME 型運載火箭之用，後續預估需花費高達 10 億歐元才能將亞利安 5 號 ME 型運載火箭研製完成。到了 2012 年 11 月 21 日，歐洲太空總署決定繼續投入資金研發亞利安 5 號 ME 型運載火箭，並期望能將達文西引擎通用於亞利安 6 號運載火箭上，如此與其他低單價的運載火箭做競爭。預定在 2018 年年中進行首次發射。然而最後於 2014 年 12 月 2 日，龐大的研發預算讓歐洲太空總署決定停止亞利安 5 號 ME 型運載火箭的研發，並期望亞利安 6 號運載火箭能向低成本運載火箭的方向去發展。

### 固態輔助火箭（EAP）

用於亞利安 5 號運載火箭的固態輔助火箭引擎也被應用在織女星運載火箭上，例如織女星運載火箭的第一節 P80 固態火箭引擎即是一種較短的固態輔助火箭轉化而成，除此之外，P80 固態火箭的外殼是石墨細絲環氧基這類新素材，比現在的不鏽鋼外殼材質還輕的多。新型的綜合操縱噴嘴也因為特殊的熱流絕緣體材料和精細的管線被研發出來而得以實現，進而增加燃料的擴散效率。除此之外，新的噴嘴擁有電機械學的調動器取代了原本較重的水力學方法以向量控制推力。上述這些新科技在不久的將來運用在亞利安系列運載火箭上。

## 火箭花費

截至 2014 年 11 月，發射一次位於下層的中型衛星約需花費 6000 萬美元，相較之下，其競爭對手太空探索科技公司所需花費的資金比亞利安 5 號運載火箭還少 1500 萬美元。除此之外，位於上層的重量更重的人造衛星位置花費會更加高昂，整體而言一次的發射費用約在 1.5 億美元左右。

## 重要發射紀錄

1996 年 6 月 4 日，亞利安 5 號運載火箭首次測試發射，火箭在發射後 37 秒被迫自行引爆，肇因於 64 位元的運算錯誤地變為 16 位元的運算，造成程式崩潰後處理器發生算術溢位，將感測角度的垂直讀值錯誤的代入到水平值做運算，導致火箭在高速下進行 90 度水平滾轉而崩解，觸發自毀裝置的啟動。總結來說是控制火箭飛行的軟體故障而非無法運算。

經過了一年多的改善，於 1997 年 10 月 30 日進行第二次測試飛行，結果為部分失敗，主要是火神發動機的噴嘴導致翻轉問題，亦使第一節主引擎提早關閉，未達預定運作秒數，雖然第二節正常運作，仍無法達到預定軌道。

直到 1998 年 10 月 21 日，亞利安 5 號運載火箭終於成功，並於 1999 年 12 月 10 日進行第一次商用飛行，酬載衛星為 XMM - 牛頓衛星。

另一次部分失敗則發生於 2001 年 7 月 12 日，由於火箭第三級工作異常，兩枚酬載衛星進入了錯誤的軌道，只達到地球同步軌道高度的一半。歐洲太空總署的月神通信衛星藉由實驗用的離子推力器離才於 2003 年 1 月 31 日到達預定軌道；然而，日本廣播衛星系統公司的 BSAT-2b 廣播衛星，則因姿態控制引擎馬力不足，最終無法入軌而報廢。

上述失敗發生後，直到 2002 年 3 月 1 日才發射了重達 8100 公斤的歐洲環境衛星到達 800 公里的軌道，此次為第十一次發射，也是在 2008 年 3 月 9 日將 9000 公斤重的自動運載太空船送上太空前最重的酬載。

亞利安 5 號 ECA 型運載火箭的第一次發射在 2002 年 12 月 11 日，因輔助火箭發生問題導致無法轉向而失敗，在發射三分鐘後自行引爆，價值約 6.3 億歐元的兩枚酬載衛星 Stentor 及火鳥 7 衛星也隨之消失在大海中。經過調查之後，這次事故禍首是冷卻管破裂使引擎溫度過高，此次事故後，亞利安太空公司延後了羅塞塔號的發射時程。

在 2003 年 9 月 27 日最後一次亞利安 5 號 G 型運載火箭酬載三枚衛星，其中包括第一個歐洲月球探測器－SMART-1。在 2004 年 7 月 18 日，亞利安五號 G + 型運載火箭酬載當時最重的 Anik F2 衛星到達地球同步轉移軌道，重量約 6000 公斤。

亞利安 5 號 ECA 型運載火箭直到 2005 年 2 月 12 日才首次發射成功，酬載衛星有 XTAR-EUR 軍事通訊衛星、'SLOSHSAT' 小型科學衛星及 MaqSat B2 類比酬載，原先預定於 2004 年 10 月發射，因額外的測試及軍方要求而延遲後預定發射時間。

於 2005 年 8 月 11 日，亞利安 5 號 GS 型運載火箭，其特色為固態輔助火箭由 ECA 型的輔助火箭改良，酬載了當時最重的 Thaicom-4/iPStar-1 衛星送至地球同步轉移軌道，衛星重達 6505 公斤。

2005 年 11 月 16 日，第三次亞利安 5 號 ECA 型運載火箭第三次發射也獲得第二次成功，酬載多衛星包括 DirecTV 的 Spaceway-F2 衛星及印度尼西亞 PT Telekomunikasi 公司的 Telkom-2 衛星，此次為最重的多衛星酬載，總重超過 8000 公斤。

2006 年 3 月 11 日，亞利安 5 號 ECA 型運載火箭第四次發射，也是多衛星酬載，酬載衛星有 Eutelsat 公司的火鳥 7A 衛星，作為代替第一次 ECA 型失敗的火鳥 7 衛星及 SPAINSAT 衛星，為一西班牙政府提供 HISDESAT 公司的通信衛星。

2006 年 5 月 27 日，亞利安 5 號 ECA 型運載火箭又再度創下新商業的酬載紀錄，達 8.2 噸，含兩枚衛星，包括 Thaicom 5 衛星及 Satmex 6 衛星。 

2007 年 5 月 4 日，亞利安 5 號 ECA 型運載火箭更進一步創下新的商業酬載紀錄，酬載的兩枚衛星 Astra 1L 衛星及 Galaxy 17 通訊衛星總重 8.6 噸，再包括其他酬載，共重 9.4 噸。這個紀錄在 2007 年 11 月 11 日又被打破，酬載衛星 Skynet 5B 衛星及 Star One C1 衛星共重 9535 公斤。

2008 年 3 月 9 日，亞利安五號 ES-ATV 型運載火箭第一次發射自動運載太空船至國際太空站，名稱為**儒勒・凡爾納號**。

2009 年 7 月 1 日，亞利安 5 號 ECA 型運載火箭發射重達 6910 公斤的 TerreStar-1 衛星，也是史上最大的單一商用通訊衛星。

2011 年 4 月 22 日，亞利安 5 號 ECA 型運載火箭將 Yahsat 1A、Intelsat New Dawn 兩顆衛星送入地球同步轉移軌道，重量達 10164 公斤；不久後的 2012 年 8 月 2 日，又將紀錄推升至 10182 公斤，不過這個紀錄很快的在 6 個月後被增加到 10317 公斤。

## 發射紀錄

## 全球現役大型運載火箭效能比較

## 註腳

## 參考文獻

## 外部連結

* ESA Launchers (ESA) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* Ariane5 Generic (ESA) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* ESA description of the Ariane 5 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* The last and the next Launch（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* BBC News report on the (delayed) successful launch of the Ariane 5 ECA flight on November 16, 2005. （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* Vinci Engine development（英文）
* Watch an Ariane 5 launch（webcast begins 20 mins before launch）.（英文）
* YouTube 上的亞利安 5 號運載火箭爆炸