Аріан-1 () — європейська ракета-носій середнього класу, перша з родини ракет-носіїв «». Розроблена як заміна невдалій ракеті-носію «».
Історія створення
Передумови 1 грудня 1960 року у місті Мерен (Швейцарія) відбулося підписання угоди про створення постійної Європейської організації з дослідження космічного простору — ESRO (скор. від ). До складу організації увійшли такі країни, як Бельгія, Нідерланди, Норвегія, Швеція і Велика Британія, частково приєдналися Данія, Франція, Італія, Іспанія та Швейцарія, а Німеччина відклала підписання угоди на більш пізній термін.
Основна програма ESRO передбачала здійснення космічних проектів у декілька етапів: Перший етап — протягом перших 3 років здійснити запуск невеликих (масою близько 45 кг) штучних супутників, оснащених відносно простим науковим обладнанням; Другий етап — створити напрацювання для більш важких супутників масою 225—450 кг, а також космічних апаратів для запуску в бік Місяця (готовність до старту через 5 років). Наступні етапи — розробка космічної техніки для доставки наукової апаратури на Місяць, дослідження інших планет і організації орбітального моніторингу в навколосонячному просторі. Угода в рамках ESRO припускала, що до створення європейської ракети-носія всі супутники будуть запускатися за допомогою американських ракет. Перший загальноєвропейський малий супутник планувалося запустити в 1967 році, а перший важкий супутник — в 1969 році. Пуски балістичної ракети Blue Streak виробництва Великої Британії планувались з полігону Вумера, а ракети-носія Diamant — з Куру. Розглядалося питання про ракетний полігон у зоні полярних сяйв: вивчались район Кіруна (Швеція), Нассассуак (Гренландія) і Андьо (Норвегія).
У рамках розвитку програми ESRO було вирішено створити Європейський центр космічної техніки — ESTC (скор. від ), який відповідає за проектування, розробку і виготовлення головних частин ракет-носіїв, штучних супутників та космічних апаратів, а також Європейський центр обробки даних космічних польотів — ESDC (скор. від ), котрий займався би питаннями супроводу і телеметрії, розрахунком орбіт супутників, а також сонячними і геодезичними вимірюваннями. Планувалося збудувати чотири станції супроводу і телеметричних вимірювань та три станції оптичного стеження.
30 січня 1961 року у Страсбурзі (Франція) відкрилася конференція з питання створення Європейської організації з розробки ракет-носіїв — ELDO (скор. від ). У ній взяли участь офіційні представники 12 країн: Великої Британії, Франції, Німеччини, Італії, Швейцарії, Австрії, Бельгії, Нідерландів, Норвегії, Швеції, Данії і Іспанії, а Канада, Греція, Ірландія і Туреччина прислали спостерігачів. У ході конференції була розглянута можливість створення нової триступеневої ракети-носія з проведенням перших дослідних пусків уже в 1965 році.
Бюджет ELDO на 5 років було визначено у розмірі £70 млн.: 55 % бюджету складала програма продовження Великою Британією дослідних робіт по ракеті Blue Streak; роботи Франції зі створення другого ступеня потребували 18 %, на створення третього ступеня виділялося близько 9 % бюджету організації. Розміщення загальноєвропейських контрактів здійснювалося або адміністрацією ELDO, або, за її дорученням, урядами відповідних країн «на основі раціонального розподілу робіт серед суб'єктів-учасників з урахуванням їхнього технічного рівня і стану економіки». Технічним досвідом, накопиченим у ході виконання програми, мали право користуватися усі учасники організації.
16 квітня 1962 року в угоді про створення організації ELDO було поставлено останній підпис; до організації увійшло шість країн-засновниць і Австралія. Резиденцією ELDO був обраний Париж, де знаходилася і ESRO. Проектні завдання організації були розділені наступним чином: Велика Британія — розробка першого ступеня нової ракети-носія; Франція — розробка другого ступеня Німеччина — розробка третього ступеня Італія — розробка експериментальних космічних апаратів; Нідерланди — системи телеметрії дальньої дії; Бельгія — розробка наземних станцій управління і стеження; Австралія — будівництво стартового комплексу і пускової інфраструктури.
Створення ракети-носія «Європа» У ході робіт зі створення нової європейської ракети-носія у рамках організації ELDO була створена ракета «Європа-1» (). Її першим ступенем послугувала англійська балістична ракета Blue Streak, другим — французька Coralie і третім — ракета Astris німецької розробки. Загальний бюджет проекту перевищив £130 млн. «Європа-1» була розрахована на виведення корисного навантаження масою не більше 1150 кг на полярну орбіту висотою 500 км, або космічного апарата масою не більше 180 кг — на орбіту висотою ~ 9300 км.
Перший ступінь ракети-носія практично не відрізнявся від вихідної ракети Blue Streak. Другий ступінь Coralie розроблявся Лабораторією балістичних і аеродинамічних досліджень (LRBA) і фірмою Nord-Aviation. Coralie оснащувалась чотирикамерним рідинним ракетним двигуном (РРД), паливом була суміш НДМГ (гептил) / АТ (аміл). Успішні вогневі стендові випробування ступеня Coralie були проведені 9 грудня 1965 року.
Третій ступінь Astris розробляли фірми Belkov і ERNO. Astris оснащувалася одним маршовим і двома допоміжними РРД. В якості палива для РРД була обрана суміш AT (аміл) і «Аерозин-50». На третьому ступені встановлювалася радіокомандна система управління. Її бортові приймачі працювали на частоті 700 і 1400 МГц. Телеметрична система забезпечувала контроль 250 різних параметрів. Перші вогневі випробування двигунів третього ступеня були проведені 1 квітня 1965 року.
Для проведення льотних випробувань верхніх ступенів ракети-носія за програмою ELDO була створена спеціальна експериментальна ракета Cora довжиною 11,5 м, діаметром 2 м і стартовою масою не більше 16,5 тонн. Вона була створена на базі модифікованого ступеня Coralie з укороченими соплами в якості першого ступеня та включала другий ступінь Astris і головний обтікач (ГО) розробки італійських відомств.
За програмою було заплановано провести 10 злітно-конструкторських випробувань (ЗКВ) «Європи-1» (ELDO-A). Також слід зазначити, що «Європа-1», в цілому, не відповідала передовому технічному рівню того часу, а про її надійність можна говорити лише приблизно. Всі перші пуски за програмою злітно-конструкторських випробувань проходили з австралійського полігону Вумера в період з 1964 року по 1970 рік. До трьох останніх стартів «Європу-1» планувалося підготувати в повній комплектації з супутником STV. Неполадки третього ступеня призвели до аварій ракети-носія.
У липні 1966 року був затверджений проект нової ракети-носія — ELDO PAS («Європа-2»). Нова ракета-носій зі стартовою масою 112 тонн являла собою модернізований варіант ракети-носія «Європа-1» з твердопаливною «перигейно-апогейною системою» для запуску космічних апаратів масою до 170 кг на геостаціонарну орбіту (ГСО). У конструкції можна виділити наступні зміни: Велика Британія замінила систему радіонаведення Blue Streak на інерційну, Італія забезпечила створення перигейного РДТП і експериментального супутника STV, а Франція підготувала Центр запусків в Куру.
Мізерні можливості ракети «Європа-2» з виведення корисного навантаження на ГСО спонукали ELDO до кардинального перегляду концепції загальноєвропейського носія: так з'явився проект ракети-носія «Європа-3». Один із можливих варіантів являв собою двоступеневу ракету-носій висотою 36,5 м, діаметром корпусу до 3,8 м і максимальною стартовою масою не більше, ніж 191 тонна. Перший ступінь L150 пропонувалося оснастити чотирма французькими РРД «» (паливо — НДМГ / АТ). Другий ступінь з киснево-водневим двигуном Н-20, з тягою у вакуумі 20 тс. Перший запуск РН «Європа-3» був запланований на 1978 рік.
На тлі місячних програм США і солидної програми орбітальних станцій СРСР надмірні витрати і невтішні випробування ракет родини «Європа» викликали загрозу розпаду ELDO. Також варто зазначити, що організація не мала дійсних повноважень у технічних рішеннях, а останнє слово в керуванні програмою належало державам — членам ELDO. Крім того, у квітні 1969 року, коли в ELDO вирішили ініціювати розробку «Європи-3» (400—700 кг на ГСО), керівництво Великої Британії та Італії ухвалило рішення вийти з організації. Супутня криза ELDO в 1972 році призвела до закриття проектів зі створення і доробки ракет родини «Європа». Невдовзі після цього організація ELDO була ліквідована. Загальний бюджет організації за весь час існування склав 745 млн доларів.
Створення ЄКА и ракети-носія «Аріан» Після ліквідації організації ELDO, Велика Британія ухвалила рішення використовувати американські ракети-носії для виведення своїх супутників зв'язку, а Франція взялася розробляти «резервні» програми. Національне космічне агентство Франції (CNES) запропонувало розробити недорогу ракету з високими характеристиками, яка використовує випробувані технології і націлену на комерційний ринок телекомунікаційних космічних апаратів. Для мінімізації ризиків у новому проекті ракети-носія L-3S планувалося брати за основу лише рішення, які могли бути реалізовані французькою промисловістю. В основу нової ракети-носія був покладений досвід зі створення ракет «Діамант» В и В-Р4.
Новий проект передбачалося реалізувати за семирічний період (1973—1979 гг.), витративши у 2—3 рази менше, ніж на «Європу-3». Щоб зміцнити своє технічне і політичне лідерство, Франція запропонувала країнам-партнерам оплатити будь-які витрати в розмірі понад 120 % від оціненої загальної вартості, що, імовірно, і переконало їх взяти участь у новій амбіційній програмі. Французи змогли також отримати вигоду з двох непродуманих рішень, прийнятих США, а саме: у 1973—1974 гг. США намагались блокувати комерційну експлуатацію франко-німецьких супутників зв'язку Symphony, а NASA запланувало припинити запуски одноразових носіїв у 1980-х роках на користь кораблів Спейс шаттл.
У липні 1973 року в результаті злиття ELDO і ESRO було створене Європейське космічне агентство — ЄКА (). Основною ракетою-носієм нової організації повинна була стати нова ракета «Аріан» (колишня L-3S), названна так на честь дочки міфічного критського царя Міноса, яка допомогла грецькому герою Тесею вбити страхітливого Мінотавра і вибратися з його лабіринту.
Конструкція
Ракета-носій Аріан-1 призначалася для запуску корисного навантаження масою до 1850 кг на перехідну до геостаціонарної орбіту (ГПО)[?]. Вона має у своєму складі три ступені, її стартова маса складає 210 т, а загальна висота 47,4 м.90 % від стартової маси складає маса палива, а маса конструкції та корисного навантаження становлять 9 та 1 відсоток відповідно. На першому і другому ступенях ракети-носія були встановлені рідинні ракетні двигуни відкритого циклу на самозаймистому ракетному паливі тривалого зберігання з турбонасосною подачею родини . Додаткові до перелічених у таблиці на початку статті характеристики ступенів ракети-носія Аріан-1 Параметр Перший ступінь Другий ступінь Третій ступінь Четвертий ступінь Вартість (у цінах 1985 р.)14,5 млн. USD5,8 млн. USD Маса палива140 т Максимальний діаметр8,3 м2,6 м2,6 м0,77 м Питомий імпульс (у вакуумі)281 с293,5 с443 с295 с Питомий імпульс (на рівні моря)248 с200 с220 с Час роботи145 с131 с132 с50 с Рушійні установки4 х РРД «Вікінг-2»1 х РРД «Вікінг-4»1 х РРД «HM7-A»1 х РДТП «Mage-1» Розмір двигуна: висота/діаметр2,87 × 0,99 м3,51 × 1,70 м1,13 × 0,77 м Повна маса двигуна826 кг
Перший ступінь (індекс L-140) Перший ступінь складається з паливного та хвостового відсіку. Він має суху масу 13,2 т, висоту 18,4 м та діаметр 3,8 м.
Паливний відсік складається з двох циліндричних баків, в яких розміщено основні компоненти палива (ОКП). Маса палива (АТ+НДМГ) складає 147,5 т, з яких 815 кг залишаються незгорілими після 145 с польоту. Циліндричні баки виготовлені зі сталі 15CDV-6. З'єднуються циліндричним перехідником. Щоб уникнути кавітації при заборі палива, у баках створується тиск близько 5 бар. Гази виробляють газогенератори чотрирьох двигунів, які працюють на ОКП. Вони охолоджуються в газогенераторі впорскуванням води з торового бака.