Kosmonautika II – Ariane 5

V listopadu 1987 odsouhlasila Rada ESA (European Space Agency) vývoj rakety Ariane 5. Jejím hlavním úkolem mělo být vynášení pilotovaného raketoplánu Hermes (ESA) k orbitální stanici Columbus (ESA). V krušném období počátku 90. let vedla komplikovaná hospodářská situace členských zemí ESA k zastavení projektů Hermes a Columbus. Program Ariane 5 byl již v pokročilém realizačním stádiu, a tak zůstal zachován. Ariane 5 svou architekturou vůbec nepřipomíná svou předchůdkyni Ariane 4, ale spíše americké rakety Titan 3 a Titan 4. Raketa se skládá ze dvou základních částí, prvního stupně H-155 a urychlovacích bloků EAP, které jsou společné pro všechny lety. Rozdílný je druhý stupeň L-9, který může nést samostatnou družici nebo multidružicový adaptér Speltra či Sylda 5.

Obr. 1: Raketa Ariane 5 při druhém kvalifikačním letu. Start proběhl z kosmodromu Kourou (CSG) ve Francouzské Guyaně 30.10.1997. Byl to první úspěšný start Ariane 5. Užitečné zatížení tvořila dvojice německých družic Maqsat-H, Maqsat-B a družice YES [4].

Obr. 2: Celkový pohled na Ariane 5 v devadesátimetrové budově BAF (Final Assembly Building). Zde se na raketu připevní užitečné zatížení a aerodynamický kryt. Dále se provedou testy systémů a reketa je přavezena na vypouštěcí stanoviště [4].

První stupeň rakety má délku 30 metrů a pohání jej jeden kryogenní motor Vulcain Mk.1, který vyvine tah 1,12 MN ve vakuu a 0,89 MN při hladině moře. Francouzská firma SEP, výrobce motoru, podrobila motor náročným testům. Celkem proběhlo 275 testovací zážehů, které odzkoušely funkci motoru i v extrémních režimech práce. Za letu motor pracuje 600 sec. a spotřebuje 150 tun pohonných látek (LOX+LH2). Specialisté vyvíjejí další, výkonnější verze motoru, např. nejvýkonnější Vulcain Mk.4 (tah 1,5 MN) má být sériově montován v roce 2014.

Společně s prvním stupněm pracují při startu rakety dva mohutné urychlovací bloky EAP s motory P-230 na TPL. První zkouška (B1) urychlovacího motoru byla natolik úspěšná, že se ihned přešlo ke zkouškám s normálním pancéřováním (M1-M5). Každý z motorů přispěje při startu tahem 5,4 MN (při hladině moře) a pracuje 130 sec. Za tuto dobu spotřebuje každý z motorů 240 tun HTPB.

Druhý stupeň tvoří pohonná jednotka s motorem Aestus o tahu 27 kN ve vakuu, která dopraví užitečné zatížení na požadovanou oběžnou dráhu. Pro uložení družic lze použít jak adaptér Speltra, tak i Sylda 5. Adaptér Speltra slouží k vynášení dvojice družic, jejichž maximální průměr může být 4,5 metrů a výška do 6 metrů. Sylda 5 slouží stejně jako Speltra k vynášení dvojice družic, liší se však rozměry úložného prostoru (maximální průměr do 4 metrů a výška od 2,9 do 4,4 metru). Na oba typy adaptérů lze ještě připevnit speciální platformu ASAP. Ta slouží k upevnění dvou až čtyř minidružic nebo šesti mikrodružic. Na stupni L-9 je také uložen systém řízení rakety VEB (Vehicle Equipment Bay), na který dosedá aerodynamický kryt chránící užitečné zatížení. Aerodynamický kryt je buď krátký (12,7 metrů) nebo dlouhý (17 metrů). Pomocí této, základní, verze Ariane 5 lze dopravit na GTO 6 200 kg při startu s jednou družicí. Při startu s více družicemi se pohybuje nosnost kolem 5 700 kg podle použitého družicového adaptéru.

V roce 1999 se rozhodla ESA spustit programy Evolution a Plus na zdokonalení nosiče Ariane 5. Počítá se s vytvořením tří nových verzí ESC-A, ESC-B a Versatile. Již v tomto roce by měla podle předpokladů odstartovat Ariane 5 Versatile, která dokáže vynést 8 000 kg na GTO při startu s jednou družicí a 7 300 kg při startu s adaptérem (v tomto případě asi pouze Speltra). První stupeň dostane nový motor Vulcain Mk.2 o tahu 1,35 MN ve vakuu. U urychlovacích bloků EAP se zvýší tah o 300 kN zhuštěním TPL. Druhý stupeň bude stejně jako základní verze poháněn motorem Aestus. V letošním roce má také odstartovat Ariane 5 ESC-A s možností vynést na GTO 10 500 kg při startu s jednou družicí a 10 000 kg při startu s adaptérem Sylda. První stupeň a urychlovací motory jsou stejné jako u verze Versatile. Podstatnou změnu však prodělal druhý stupeň. Ten dostal kryogenní motor HM-7B o tahu 65 kN ve vakuu, který byl již úspěšně využit u třetího stupně rakety Ariane 4. Za tři roky se snad dočkáme také poslední verze Ariane 5 ESC-B. První stupeň s urychlovacími bloky bude totožný s Ariane 5 Versatile resp. ESC-A. Druhý stupeň bude mít úplně nový kryogenní motor Vinci o tahu 154 kN ve vakuu. Ariane 5 ESC-B se tak stane nejvýkonnější raketou ESA. Schopnost vynést na GTO jednu družici o hmotnosti 12 000 kg je opravdu úctyhodná.

Doposud se uskutečnilo celkem 10 startů Ariane 5, z nichž neúspěšný byl pouze první start (4.6.1996). Úspěšnost Ariane 5 je tedy 90 %, plánovaná spolehlivost je 99 %. ESA zahájila také realizaci lehkého nosiče Vega (první start v roce 2005). Těžké družice se tedy stanou doménou Ariane 5, lehké potom Vegy. V letech 2003 – 2005 je také naplánováno 8 startů Ariane 5 se zásobovacím prostředkem ATV (Automated Transfer Vehicle) k mezinárodní vesmírné stanici ISS.