Европа запустила в космос свою новую ракету «Ариан-6». Её детальный обзор и видео запуска.
В космос впервые была запущена новая европейская ракета-носитель (РН) Ariane 6 («Ариан-6»). Её запуск, что несколько раз переносился, очень важен для Европейского Союза (ЕС), который сейчас испытывает дефицит собственных ракет.
Как прошёл запуск и что было выведено в космос, в чём особенности «Ариан-6» и почему она так важна для европейцев?
Пуск был произведён Arianespace, дочерней компанией ArianeGroup (совместное предприятие Airbus и Safran), которая осуществляет производство «Ариан-6» а также разрабатывала её совместно с Европейским космическим агентством (ESA).
Содержание:
«Ариан-6», иллюстрация. Credit: ArianeGroup/ESA.
Author: Колпаксиди Александр Павлович.
Запуск
Запуск «Ариан-6», получивший обозначение VA262, был произведён 9 июля 2024 года в 22:00 по московскому времени (16:00 по местному) со стартового комплекса ELA-4 Гвианского космического центра (космодрома Куру) во французской Гвиане. Это первый пуск для «Ариан-6» и для стартового комплекса ELA-4, о котором позже, а также первый космический запуск для ЕС в 2024 году.
Профиль запуска. Credit: ESA.
РН была запущена в версии Ariane 62, где цифра 2 обозначает число боковых ускорителей.
Запущенная «Ариан-6». Credit: Arianespace/ESA.
Запуск «Ариан-6». Credit: Arianespace/ESA.
Так как это был первый запуск, что увеличивало шансы на аварию, европейцы не стали запускать крупные и особо важные аппараты. Не стали пускать и массогабаритный макет полезной нагрузки (ПН), как это часто делают различные космические агентства и компании во время первых полётов ракет, всё же каждый пуск — дело дорогое. Вместо этого на низкую околоземную орбиту было запущено несколько небольших спутников различных заказчиков, в основном кубсатов, некоторые из которых были установлены в специальных контейнерах (4 штуки) для развёртывания. Другое исследовательское оборудование было прикреплено к адаптеру ПН и собирало данные во время полёта. И отдельные спутники, и контейнеры также были установлены на адаптер ПН.
Полезная нагрузка первого запуска «Ариан-6». Credit: ESA.
Среди всех аппаратов отдельно можно выделить 2 спускаемые капсулы (на рисунке выше обозначены цифрами 2 и 9), которые являются технологическими демонстраторами, что должны испытать ряд технологий и материалов, а также вернуться на Землю.
Масса ПН составила всего около 800 кг, их сборка выглядит крошечной относительно головного обтекателя ракеты. Зато было бы не так обидно, если бы случилась авария, а на борту был крупный и дорогой спутник.
Сборка головного обтекателя запущенной РН «Ариан-6», виден адаптер ПН со спутниками. Credit: Arianespace/ESA.
Вторая ступень сначала была выведена на эллиптическую орбиту с высотой 300 на 700 километров, затем путём повторного включения двигателя она была изменена на круговую с высотой 580 километров. После были выпущены спутники OOV-Cube, Curium One и Robusta-3A, а приборы YPSat и Peregrinus начали свою работу. Далее были развёрнуты спутники 3Cat-4, ISTSat и GRBBeta, а также начали работу SIDLOC и Parisat. В последнюю очередь были развёрнуты спутники CURIE и Replicator. Возвращаемые капсулы должны были отделиться перед входом ступени в атмосферу Земли, но последнего не произошло. Из-за ошибки в программном обеспечении преждевременно отключилась вспомогательная установка, необходимая для перезапуска двигателя и схода ступени с орбиты. Из-за этого две спускаемые капсулы не смогут вернуться на Землю. Несмотря на это, пуск всё равно признан успешным, ведь «Ариан-6» доставила на заданную орбиту всю остальную полезную нагрузку.
Также работа двигателя второй ступени вызвала в ночном небе необычное явление в виде светящийся спирали, которое наблюдалось даже в России.
Опубликованные в СМИ фотографии очевидцев.
Как уже писалось выше, «Ариан-6» стартовала с космодрома Куру во французской Гвиане. Он расположен рядом с экватором в северо-восточной части Южной Америки на побережье Атлантического океана. Чем ближе точка старта к экватору, тем большую массу грузов одна и та же ракета может вывести на ряд орбит. Близость к океану позволяет использовать его для относительно безопасного захоронения отработанных ступеней.
Для «Ариан-6» был построен новый стартовый комплекс Ensemble de Lancement Ariane 4 (ELA-4, русс. «Пусковой комплекс для "Ариан" №4»), он включает в себя всю стартовую инфраструктуру, цех сборки, транспортную систему и вспомогательные сооружения. Строительство ELA-4 было начато летом 2015 года и завершено в сентябре 2021.
Стартовый комплекс ELA-4. Credit: CNES-ESA/Sentinel.
Собранная «Ариан-6» находится под специальным сооружением, т. н. мобильным порталом, где на неё устанавливают головной обтекатель с ПН и боковые ускорители. За несколько часов до пуска мобильный портал отъезжает с помощью специальной рельсовой системы на 120 метров от стартовой площадки, на которой установлена ракета. Во время запуска подаётся большое количество воды, которая охлаждает площадку и систему газоотведения, а также уменьшает акустическую нагрузку.
На этой фотографии хорошо видно, что мобильный портал двигается по рельсам. Credits: ESA/CNES/Arianespace.
Доставка компонентов «Ариан-6» из европейских цехов в Южную Америку осуществляется с помощью судна Canopée, которое для экономии топлива используют специальные паруса.
Судно Canopée Credit: ArianeGroup. Credit: ESA/CNES/Arianespace/Arianegroup/Optique Vidéo du CSG - S. Martin.
Наземная транспортировка тоже непростая.
Транспортировка от порта до космодрома. Credit: ESA/CNES/Arianespace/Arianegroup/Optique Vidéo du CSG - S. Martin.
О начале создания замены для «Ариан-5» стало известно в 2012 году, но первые годы шёл выбор концепции будущей ракеты. В сентябре 2014 была выбрана концепция, что предполагала создание двух версий «Ариан-6», Ariane 62 и Ariane 64, при этом основной объём финансирования непосредственно на разработку был выделен в начале 2016 года. Планировалось, что первый пуск будет осуществлён в 2020 году, но, как это часто у всех бывает, начались переносы, которые совпали с дефицитом ракет в Европе.
Кризис ракет-носителей в Европе
В последние годы ЕС столкнулся с дефицитом ракет:
- Весной 2022 года были остановлены пуски РН среднего класса «Союз-СТ-А» и «Союз-СТ-Б» с космодрома Куру, стартовый комплекс для них был навсегда законсервирован. Эти ракеты производились в России и запускались Arianespace.
- 21 декабря 2022 года произошла авария новой версии РН Vega — Vega C. Это был второй запуск этой модификации, первый был успешным. В 2023 году лишь 1 раз европейцы запустили эту ракету, но в старой версии. Мало того, в Vega-C использовались yкpaинcкиe детали, они же и стали причиной аварии, а в текущих обстоятельствах их поставка вообще невозможна. Новый пуск Vega-C, с уже полностью европейскими деталями, планируется лишь осенью этого года.
- 6 июля 2023 года состоялся последний пуск РН «Ариан-5», а ввод в эксплуатацию «Ариан-6» задерживался.
Фактически это все носители, которыми располагали европейцы. Звучит как катастрофа, но на помощь пришли американцы, а точнее компания SpaceX Илона Маска: с помощью Falcon 9 была выведена в космос большая часть европейских аппаратов. Например, с помощью этой РН был запущен телескоп «Евклид», хотя первоначально для него должны были использовать российскую ракету «Союз-СТ-Б». Первый старт «Ариан-6» и планируемый возврат в эксплуатацию Vega-C должны вновь позволить ЕС самим осуществлять космические запуски.
«Ариан-6» является частью семейства ракет «Ариан», заменив РН «Ариан-5», последний пуск которой состоялся 6 июля 2023 года. Её предшественница совершила 117 стартов за 27 лет, среди которых было множество важных и исторических пусков, при этом произошло лишь несколько аварий. «Ариан-6» во многом похожа на «Ариан-5», но имеет и немало отличий. Как и все её предшественники, «Ариан-6» является полностью одноразовой РН, однако она намного дешевле, чем «Ариан-5», но об этом в конце статьи.
«Ариан-6» предлагается к запускам в двух вариантах:
- Ariane 62 (A62), которая и была запущена, имеет 2 боковых ускорителя и может вывести на низкую околоземную орбиту ПН массой до 10,3 тонны, до 6,5 тонны на солнечно-синхронную орбиту, до 5 тонн на геопереходную орбиту и до 3 тонн к Луне. Версия Ariane 62 является РН среднего класса и может выступать как замена российским ракетам «Союз-СТ-А» и «Союз-СТ-Б».
- Ariane 64 (A64) является РН тяжёлого класса и будет иметь 4 боковых ускорителя. Она может вывести на низкую околоземную орбиту ПН массой до 21,6 тонны, до 15 тонн на солнечно-синхронную орбиту, до 12 тонн на геопереходную орбиту и до 8,5 тонны к Луне.
Ariane 62 (сверху) и Ariane 64. Credit: ArianeGroup/ESA.
На «Ариан-6» могут быть установлены головные обтекатели диаметром 5,4 метра и высотой 14 или 20 метров. При использовании самого большого обтекателя высота «Ариан-6» составляет 63 метра, т. е. по высоте она сравнима с 20-этажным зданием.
В «Ариан-6» используются боковые ускорители P120C с твердотопливным ракетным двигателем. Аналогичный ускоритель использует РН Vega-C, но там он выполнен в качестве первой ступени. P120C имеет высоту 22 метра, максимальный диаметр — 3,4 метра, масса — 155 тонн, из которых на топливо приходится 143,6 тонны. Оно состоит из смеси перхлората аммония (68%), алюминия (18%) и полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (14%). P120C имеет корпус толщиной около 25 см из углеродного композита, который наматывается специальной установкой в течение месяца. Каждый боковой укоритель создаёт тягу более 4600 кН, при этом сопло может поворачиваться до 7°.
Боковой ускоритель P120C во время транспортировки в сборочный цех. Credit: Arianespace/ESA.
Первая (нижняя) ступень «Ариан-6» имеет обозначение LLPM (Lower Liquid Propulsion Module, русс. «Нижний жидкостный двигательный модуль»). На ней установлен один жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) Vulcan 2.1, работающий на топливной паре «жидкий кислород — жидкий водород». Это двигатель с открытым циклом, имеет два турбонасоса для водорода и кислорода, использует регенеративную систему охлаждения, когда топливо предварительно пропускается через специальные каналы внутри камеры сгорания и сопла. Для работы турбонасосов газогенератор, изготовленный, что интересно, методом 3D-печати, отбирает часть топлива, которое после использования по патрубкам выводится в окружающую среду. Высота ЖРД составляет 3 метра, диаметр сопла — 2,5 м, масса — 2 тонны, тяга — 1 370 кН. Vulcain 2.1 мощнее своего предшественника Vulcain 2 на «Ариан-5», но при этом дешевле. В «Ариан-6» зажигание первой ступени происходит наземными системами, а не встроенными, как у «Ариан-5».
ЖРД Vulcan 2.1. Credit: ArianeGroup.
Вторая (верхняя) ступень «Ариан-6» имеет обозначение ULPM (Upper Liquid Propulsion Module, русс. «Верхний жидкостный двигательный модуль») и использует ту же топливную пару, что и первая ступень. На ней установлен один ЖРД Vinci, который может перезапускаться несколько раз, что зачастую необходимо для вывода ПН на заданную орбиту или сведения отработанной ступени, чтоб она не становилась космическим мусором. Это двигатель с детандерным циклом, в котором топливо также охлаждает камеру сгорания и сопло, газифицируется без газогенератора и приводит в действие турбонасосы. Для повторного перезапуска двигателя используется вспомогательная установка, которая потребляет небольшое количество топлива. Указывается, что Vinci оснащён углеродно-керамическим выдвижным соплом, которое развёртывается после разделения ступеней и увеличивает длину двигателя с 2,3 м до 4,2 м. Масса ЖРД — 550 кг, диаметр сопла — 1,8 м, тяга — 180 кН.
Вторая ступень. Credit: Arianespace/ESA.
На этом снимке ступень находится в процессе сборки, зато ЖРД Vinci виден лучше, хотя его сопло закрыто защитным чехлом. Credit: ArianeGroup/ESA.
Сборка первой и второй ступени имеет в длину 43 метра, максимальный диаметр, как и у головных обтекателей, составляет 5,4 метра.
В «Ариан-6» активно применяются композитные материалы и новые технологии производства (аддитивные (3D-печать), обработка лазером, более широкое использования сварки трением и т. д.), обновлена большая часть авионики, которая заменена на значительно более лёгкую.
Интересно отметить, что сборка ступеней РН «Ариан-6» производится горизонтально. Также собираются, например, российские ракеты или Falcon 9 и Falcon Heavy американской компании SpaceX. Однако установка боковых ускорителей и головного обтекателя всё же происходит в вертикальном положении.
Горизонтальная сборка «Ариан-6». Credit: Arianespace/ESA.
До конца 2024 года планируется осуществить ещё 1-2 пуска «Ариан-6», но в будущем европейцы рассчитывают осуществлять по 10 запусков ежегодно.
Сейчас «Ариан-6» должна наработать положительную статистику запусков, доказать, что она надёжна. «Ариан-5» считалась довольно надёжной РН, будем надеяться, что и новая европейская ракета тоже сможет считаться надёжной.
Указывается, что себестоимость запуска «Ариан-6» ниже, чем у «Ариан-5». Хотя конечная цена для заказчика будет зависеть от многих условий, примерная рыночная стоимость запуска РН в версии Ariane 62 оценивается в $85 млн, а Ariane 64 — $135 млн. Это дешевле, чем пуски «Ариан-5», цены на которые начинались от $150 млн, но всё равно дороже, чем запуски Falcon 9, где цена обычно начинается от $60-70 млн (себестоимость не раскрывается, но судя по огромному числу пусков (91 в 2023 году), из которых более половины приходится на Starlink, она намного ниже). Но в любом случае, европейцы наконец-то могут вновь запускать свои спутники на своих ракетах — это для них важнее всего.
И хотя «Ариан-6» только начала летать... ей уже готовят замену — Ariane Next. Планируется, что эта новая РН будет частично многоразовой, как та же Falcon 9, и будет использовать жидкий метан, за счёт чего она будет вдвое дешевле «Ариан-6». Однако её первый пуск произойдёт не раньше следующего десятилетия.
Удачных полётов «Ариан-6»!