[科普中国]-阿里安系列火箭

简介

阿丽亚娜火箭（Ariane,也译为阿里安），是1973年7月由法国提议并联合西欧11个国家成立的欧洲空间局着手实施、研制的火箭计划。至今已研制成功5种型号。分别是“Ariane-1”、“Ariane-2”、“Ariane-3”、“Ariane-4”和“Ariane-5”。第六种型号也在研制中，既“阿丽亚娜6型火箭”，“Ariane-6”。

为使一种或多种新型运载火箭提前到来.组成运载火箭系列,就要利用为阿里安5计划而研制的生产能力和一些设备。负责人说,这为欧洲的发射业务市场进人21世纪开创良好的竟争局面,并使欧洲在到月球以及月球以外的星球执行国际合作飞行任务方面成为潜在的参与者。2

为登月飞行而研制的一种增大推力的阿里安5改进型有希望能把35t(77,140磅)有效载荷送入月球入轨点。为增加运载火箭推力对原阿里安5的低温芯级进行了很大改进,这样至少有两枚以上的固体推进剂助推器将安装在阿里安5运载火箭上。

意义阿丽亚娜系列火箭的成功，是欧洲联合自强的一个象征，它在国际航天市场的角逐中占有重要地位，世界商业卫星的发射业务大约有50%由阿丽亚娜火箭承担。

Ariane-1“Ariane-1”火箭是欧洲航天局在“欧洲号”火箭和法国“钻石号”火箭基础上研制的三级液体火箭，自首次发射至1986年2月22日止，共飞行11次。“Ariane-1”火箭从法属圭亚那库鲁发射场发射， 能将1.85吨的有效载荷送入地球同步转移轨道， 或将2.5吨有效载荷送入轨道高度为790公里、 倾角98.7度的太阳同步圆轨道。 火箭长47.7米，直径3.8米，发射重量200吨。

Ariane-2，Ariane-3“Ariane-2”和“Ariane-3”的研制目的均是为了在国际卫星发射市场上争取更多的用户。二者的不同点在于“Ariane-3”在“Ariane-2”的基础上捆绑了两台固体推进器。“Ariane-2”和“Ariane-3”从法属圭亚那库鲁发射场发射，可以执行多种任务，但主要是向地球同步转移轨道发射各种卫星。两箭均为长49.5米， 直径为3.8米，运载能力分别是“Ariane-2”为2.17吨，“Ariane-3”为2.85吨。

Ariane-4“Ariane-4”是在“Ariane-3”的基础上研制成功的。主要目的在于提高运载能力；保持双星和多星发射能力；具有适应多种发射任务的型式；降低了发射成本。“Ariane-4”有六种型号，分别为AR40型，同步转移轨道运载能力为1.9吨；AR42P型，带有两个固体捆绑式助推火箭，有效载荷增加到2.6吨；AR44P型，带有四个固体捆绑式助推火箭，有效载荷为3吨；AR42L型，采用两个液体火箭助推火箭，有效载荷为3.2吨；AR44L型，采用四个液体助推火箭，同步转移轨道运载能力达4.2吨；AR44LP型，采用两个液体助推火箭和两个固体捆绑式助推火箭，同步转移轨道运载能力为3.7吨。火箭长57-59.8米，直径约9米。

Ariane-5“Ariane-5”是根据商业发射市场和近地轨道开发利用的需要研制的，主要用于向地球同步轨道和太阳同步轨道发射各种卫星，向近地轨道发射哥伦布无人驾驶的自由飞行平台和“使神号”空间飞机。火箭长52.76-54米，最大直径12.2米。

法国巴黎时间2011年4月22日23时37分（北京时间23日5时37分），欧洲Ariane-5型火箭携带两颗通信卫星，从法属圭亚那库鲁航天发射中心发射升空。 根据欧洲阿丽亚娜空间公司的电视直播，这枚火箭搭载的是阿联酋Al Yah卫星通信公司的YahsatY1A型通信卫星和国际通信卫星组织的新拂晓卫星。在升空约半小时后，两颗卫星将先后脱离火箭进入临时轨道。按计划，它们将最终进入地球同步轨道。3

宇航工程师和法国国家研究中心国家空间局估算,增加推力后运载火箭的研制费用大约为30、35亿美元,比研制原阿里安5所用费用要低。新型运载火箭的发射成本为2.5亿美元。

Ariane-6阿丽亚娜6型火箭，是一种低成本运载火箭，地球同步轨道有效载荷运载能力为346.5t。由于采用小尺寸和全新技术，发射成本将比“阿丽亚娜5型火箭”降低30%，以更高的效率和具有竞争力的成本适应新的市场变化。阿丽亚娜6型火箭预计于2021年至2022年间首次发射，适用于搭载重量为3吨到6.5吨之间的卫星。

阿里亚娜6型火箭选择的不是模块化设计，而是单一构型的设计：运载火箭的第一级由3台固体燃料发动机组成，每个发动机装填135吨的固体燃料；第二级使用1台与第一级发动机几乎相同的固体燃料推进器，也是135吨；上面级采用法国赛峰集团研制的“芬奇”（Vinci）液体燃料低温发动机，该发动机可以重启，为在复杂轨道上部署有效载荷提供了更多的选择方案。4

长征三号系列与阿里安系列运载火箭长征三号系列与阿里安系列运载火箭具有相同的设计目的,即向地球同步转移轨道发射卫星,其同步转移轨道的运载能力分别为1500一480okg(cz一3系列)及1800一4460kg(AR系列)。两种火箭采取相同的技术方案,即芯级加捆绑助推火箭。5

(1)阿里安1型与长征三号是两个系列的初始原型,从总体技术性能看,阿里安1型火箭优于长征三号火箭。同样的起飞重量,阿里安的运载能力与长征三号相当。阿里安l的氢氧级性能比长征三号第3级要高,一即发动机比推力高22.6秒,结构轻24%,弥补了第1、2级火箭的性能劣势。此外,阿里安的发射点位于北纬5.2°,因此,同步转移轨道的倾角在7。左右,这可以大量节省用于转变轨道面的推进剂量,增加卫星的在轨寿命。

(2)阿里安系列的第1级结构水平比长征三号系列差,结构重量要重45%。

(3)阿里安第l级的发动机水平低于长征三号,即维金5发动机的比推力比YF一20发动机低11秒。

制导控制系统与人轨精度。两种火箭的制导系统均采用了平台计算机方案。在初期,长征三号的制导系统仪器重量比阿里安l型大。长征三号A更换了新的惯性平台,在制导与控制系统的重量水平上做到基本相当。

在入轨精度方面,初期飞行试验结果统计说明,阿里安l型火箭与长征三号的入轨偏差相当。由于阿里安火箭的发射场靠近赤道,第三级火箭只需一次工作即可把卫星送入同步转移轨道,对于提高精度有好处。阿里安4型火箭的入轨精度为:标准偏差,远地点高度50公里,近地点高度1公里,倾角002°。5