アリアン5
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/02/16 06:28 UTC 版)
| アリアン5 | |
|---|---|
 アリアン5 | |
| 基本データ | |
| 運用国 | ESA |
| 開発者 | アリアンスペース |
| 運用機関 | ESA |
| 使用期間 | 1996年 - 2023年 |
| 射場 | ギアナ宇宙センターELA-3 |
| 打ち上げ数 | 117回（成功112回） |
| 原型 | アリアン4 |
| 発展型 | アリアン6 |
| 公式ページ | Ariane5 Generic (ESA) |
| 物理的特徴 | |
| 段数 | 2段 |
| ブースター | 2基 |
| 総質量 | 777,000 kg |
| 全長 | 59 m |
| 直径 | 5.4 m |
| 軌道投入能力 | |
| 低軌道 |
G: 16,000 kg ES: 21,000 kg ペイロード: G: 6,200 kg |
| 静止移行軌道 |
G+: 6,950 kg GS: 6,100 kg ECA: 10,500 kg |
| 脚注 | |
| ロゼッタ探査機、ATVの打ち上げに使用 | |
アリアン5はアリアン4の成功を受けて開発されたロケットであるが、アリアン1 - 4が各部の段階的な改良を積み重ねて開発されていったのとは異なり、アリアン5はほぼすべての要素が新規開発である。開発には10年の歳月と70億ユーロの費用が投じられた。ESAは当初、再利用型の有人宇宙往還機エルメスを打ち上げるための大きなペイロードを持つロケットとしてアリアン5を計画したが、後にエルメスは計画がキャンセルされた。そのためにアリアン5は無人の人工衛星の打ち上げ、特にその大きなペイロードを生かした商用静止衛星の2機同時打ち上げ（デュアルローンチ）に特化していた。
構成部分
液体水素燃料主エンジン
アリアン5の1段目であるH158（アリアン5 ECAの場合はH173である）はEPC（Étage Principal Cryotechnique - 低温メイン・ステージ）と呼ばれ、 直径は5.4m、高さは30.5mある。EPCは大小2つのタンクからなり、上方の小さなタンクには130トンの液体酸素、下方の大きなタンクには25トンの液体水素が満たされ、その底部に115tf (1.130MN) の推力を持つヴァルカンエンジンが据え付けられている。EPCの質量は、空の状態で約15トンである。
固体燃料補助ロケット
EPCの両脇には、一対のEAP（固体ロケットブースタ、Étages d’Accélération à Poudre）P238が取り付けられている。（アリアン5 ECAの場合はP241である）P238のそれぞれの重量は約227tで、それぞれ約630tf (6.2MN) の推力を生み出す。このブースタは、使用後は通常海底に沈むが、時折、スペースシャトルのブースタと同様にパラシュートで回収される。ただし、検査のための回収であって再利用されることはない。最近の回収はアリアン5 ECAの打ち上げ時だった[いつ?]。2本のブースターの1つが成功裏に回収され、ギアナ宇宙センターへ分析の為に持ち帰られた[1]。同様の回収作業は2003年に行われた。フランスのM51 SLBMはこれらの補助ロケットの技術の大部分を共有している。
2000年3月、アリアン5補助ロケットのノーズコーンが南テキサスの沿岸に漂着して沿岸監視員によって回収された[2]。
第2段
第1段の上部には第2段がある。アリアン5 ECAが液体水素と液体酸素の極低温燃料を推進剤とする比推力に優れたHM7Bエンジンを用いるESCステージ（Étage Supérieur Cryotechnique - 低温上段ステージ）を持つのに対して、一方、アリアン5 Gはモノメチルヒドラジン (MMH) と四酸化二窒素を推進剤とするエスタスエンジンを用いるEPSステージ（Étage à Propergols Stockables - 貯蔵可能な推進剤ステージ）を持つ。
EPS上段はこれまで2回実証された再着火能力を有する。最初の実証は2007年10月5日のフライトV26であった。この時は純粋にエンジンの試験としてペイロードを放出した後に実施された。最初に再着火能力を使用した運用は2008年3月9日で最初の欧州補給機を円形待機軌道へ放出する時に2回燃焼した。
フェアリング
第2段の上にはペイロード（人工衛星やISSへの貨物など）があり、打ち上げ時にはペイロードを覆う流線型のフェアリングで覆われている。このフェアリングは空気抵抗が無い十分な高度（通常は約150km）に達すると分離されるようになっている。また、中に衛星を格納するスペクトラやシルダといったモジュールを用い、その上にさらに衛星とフェアリングを重ねることで、複数衛星の同時打ち上げに対応する。アリアン5 G+やアリアン5 GSとESは増強型のEPS上段ロケットを使用する。
バリエーション
最初に登場したアリアン5Gの打ち上げ重量は737トンで、5970kgの荷物を静止トランスファ軌道まで運ぶことができたが、後に最大積載量は6200kgまで増えた。
さらに改良されたアリアン5G+は、静止トランスファ軌道へのペイロードが6950kgまで増え、2004年中に3回打ち上げられた。
さらに2005年に登場したアリアン5GSはアリアン5ECAと同じ固体ブースターを備え、ヴァルカン1Bエンジンも改良され、静止トランスファ軌道まで6100kgを運ぶことができた。
アリアンECAは、2つのペイロード合わせて10000kgまで、もしくは単一のペイロードを10500kgまで、静止トランスファ軌道へ運ぶことができた。このバリエーションでは、第1段でヴァルカン2エンジンを、第2段ではHM7Bエンジンを使用した。この第2段は空虚質量が2100kgで、14000kgの推進剤を搭載できる。HM7Bは以前アリアン4の第3段のエンジンとして使用されていた。改良されたヴァルカン2エンジンはヴァルカンに比べてより長くなり、ノズルやフローサイクルが高効率になり、混合比が向上した。この混合比は、第一段階のタンクの長さを調整したことにより実現した。また、新しい溶接法により固体ブースターが軽くなった。ESC-Aの極低温ステージは静止衛星の打ち上げには大きな威力を発揮するものの、低軌道向けにはさほど性能向上が見込めないため、ATV打ち上げには利用されない。
アリアン5ES-ATVは、ATV向けにアリアン5ECAを改良したもので、ATVの打ち上げに使われる。第2段のEPSにはアリアン5Gのものを利用している。21000kgの荷物を低軌道に運ぶ能力を持つ。
アリアン5ME
新しい極低温上段を備えるアリアン5 ECBは、静止トランスファ軌道 (GTO) へのペイロード投入能力12,000kgを計画していたが、予算削減のために計画は棚上げされた。2005年にベルリンで開かれたESA会議では市場のニーズがないとして開発が保留されたものの、2段目として使用されるヴィンチエンジンの開発はゆっくりしたペースではあるが継続されることになった。その後、2011年時点でECBからアリアン5ME（"Midlife Evolution"の略）に名称が変更され、2016年頃の打ち上げを目指すとされていた。
アリアン5MEは2段にヴィンチエンジンを使用してロングフェアリングを新たに導入し、GTOへのペイロード投入能力11,500kgとなる計画で、2018年から2019年にかけての初打ち上げが計画されていた[3]が、2014年12月のESAの閣僚会議で、アリアン6の開発に集中することとなり計画は中止された[4]。
比較表
| 形式 | アリアン5G | アリアン5G+ | アリアン5GS | アリアン5ES ATV | アリアン5ECA | アリアン5ME |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 質量 (t) | 740-750 | 740-750 | 740-750 | 780 | 760-780 | 約800 |
| 全長 (m) | 52 | 52 | 52 | 53 | 56 | 53 |
| 発射場 | ELA-3 | ELA-3 | ELA-3 | ELA-3 | ELA-3 | ELA-3 |
| ペイロード (t) (LEO400 km) | 18 | ? | ? | 21 | 21 | ? |
| ペイロード (t) (GTO) | 6.9 | 7.1 | 6.6 | 8 | 9.6-10.5 | 11.5 |
| ペイロード (t) (2機 GTO) | 6.1 | 6.3 | 5.8 | 7 | 9.1 | ? |
| 離床推力 (kN) | 〜12,000 | 〜12,000 | 〜12,500 | 〜13,000 | 〜13,000 | 〜13,000 |
| 最大推力 (kN) | 〜14,400 | 〜14,400 | 〜15,300 | 〜15,500 | 〜15,500 | 〜15,500 |
| 初飛行 | 1996年6月4日 | 2004年3月2日 | 2005年8月11日 | 2008年3月9日 | 2002年12月11日 | 開発中止 |
| ラストフライト | 2003年9月27日 | 2004年12月18日 | 2009年12月18日[5][6] | 2018年7月25日 | 2023年7月5日 | -- |
| 主な積荷 | エンビサット XMM-Newton 商用通信衛星 |
ロゼッタ 商用通信衛星 |
メテオサット 商用通信衛星 |
ATV ガリレオ |
ハーシェル宇宙望遠鏡 プランク 商用通信衛星 |
-- |
| 補助ロケット | ||||||
| 段名 | EAP P238 | EAP P241 | ||||
| エンジン | P238 | P241 | ||||
| 全長 (m) | 31 | 31 | ||||
| 直径 (m) | 3 | 3 | ||||
| 質量 (t) | 270 (空 33) | 273 (空 33) | ||||
| 推力 (最大) (kN) | 4400 (6650) | 5060 (7080) | ||||
| 比推力 (s) | 275 | |||||
| 燃焼時間 (s) | 130 | 140 | ||||
| 燃料 | NH4ClO4 / Al HTPB (固体燃料) |
NH4ClO4 / Al HTPB (固体燃料) | ||||
| 第1段 | ||||||
| 段名 | EPC H158 | EPC H158 変更型 | EPC H173 | |||
| エンジン | ヴァルカン 1 | ヴァルカン 1B | ヴァルカン 2 | |||
| 全長 (m) | 30.5 | 30.5 | 30.5 | |||
| 直径 (m) | 5.4 | 5.4 | 5.4 | |||
| 質量 (t) | 170.5 (空 12.2) | 170.5 (空 12.5) | 185.5 (空 14.1) | |||
| 海面推力 (kN) | 815 | 815 | 960 | |||
| 真空推力 (kN) | 1180 | 1180 | 1350 | |||
| 比推力 (s) | 430 | 430 | 431 | |||
| 燃焼時間 (s) | 605 | 605 | 540 | |||
| 燃料 | LOX / LH2 | LOX / LH2 | LOX / LH2 | |||
| 第2段 | ||||||
| 段名 | EPS L9.7 | EPS L10 | ESC-A H14.4 | ESC-B H28.2 | ||
| エンジン | エスタス | エスタス | HM-7B | Vinci | ||
| 全長 (m) | 3.4 | 3.4 | 4.7 | ? | ||
| 直径 (m) | 3.96* | 3.96* | 5.4 | 5.4 | ||
| 質量 (t) | 10.9 (空 1.2) | 11.2 (空 1.2) | 約19.2 (空 約4.6) | (燃料 28.2) | ||
| 最大推力 (kN) | 27 | 27 | 64.8 | 180 | ||
| 比推力 (s) | 324 | 324 | 446 | 464 | ||
| 燃焼時間 (s) | 1100 | 1170 | 970 | ? | ||
| 燃料 | N2O4 / CH6N2 | N2O4 / CH6N2 | LOX / LH2 | LOX / LH2 | ||
| 形式 | G | G+ | GS | ES ATV | ECA | 5ME |
* 直径5.4mのインストルメントユニットに乗っている。
- ^ “France in Space #387”. Office of Science and Technology Embassy of France in the USA. 2009年1月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1月12日閲覧。
- ^ “NASA confirms French nose cone found”. UPI (2000年3月2日). 2009年1月15日閲覧。[リンク切れ]
- ^ “Adapted Ariane 5 ME”. ESA. (2013年6月19日) 2014年9月30日閲覧。
- ^ “Ariane 6” (英語). Space Launch Report (2014年12月3日). 2015年5月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年11月16日閲覧。
- ^ http://www.dlr.de/DesktopDefault.aspx/tabid-1/86_read-21482/
- ^ http://www.esa.int/esaCP/SEM5TFAK73G_index_0.html
- ^ “Arianespace launch a success: Ariane 5 ECA orbits EchoStar XVII and MSG-3”. アリアンスペース. 2012年7月6日閲覧。
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