Ariane 6, Europos Kosmoso Agentūra, Ariane 5, Airbus – keli terminai šiandien pokalbiui apie naują Europos startūną
Ariane 5 – vakar
Šiandieną ne visi laikraščiai kuklia žinute praneša, kad Indija, Kinija, JAV, Europos Kosmoso Agentūra ar Rusija startūnu iškėlė vieną ar kitą palydovą. Raketų startai, palydovai jau tapo neatsiejama mūsų gyvenimo dalimi. Daugelis suvokiam tai kaip savaime suprantamą dalyką. Retas tepagalvojame kokie tai sudėtingi įrenginiai ir koks ilgas kelias nuo sumanymo iki jo įgyvendinimo. Nesėkmes ir nelaimes tame kelyje galima pamatyti vaizdo įraše.
2018 liepos 25 dienos Ariane 5 startas
Europos kosmoso agentūra (ESA) nuo 1996 metų palydovus iškelia startūnu Ariane 5. Tai sunkioji raketa, skirta iškelti krovinius į žemą arba aukštesnę orbitą aplink Žemę. Nuo pirmojo komercinio starto 1999 metų gruodžio 10 dienos iki 2018 m vidurio startūnas sėkmingai kilo 94 kartus ir turėtų likti pagrindiniu startūnu, kurį Europos kosmoso agentūra naudos iki 2023 metų.
Europos Kosmoso agentūra startui ruošia Ariane 5 su krovininiu erdvėlaiviu ATV 4
Nežiūrint startūno Ariane 5 patikimumo, jau 2009 metais Europos Kosmoso agentūra pradėjo svarstyti klausimą dėl naujo, galingesnio, startūno Ariane 6 kūrimo. Tai vertė daryti didėjanti konkurencija ir siekis atpiginti krovinio iškėlimą (Ariane 5 paleidimas kainuoja 132-176 mln €). Prancūzijos Kosmoso agentūra (CNES) aptarė įvairius startūno variantus: pradedant inovaciniais sprendimais kurti daugkartinio naudojimo startūną ir baigiant supaprastintu, bet pigiu startūnu. 2013 metais buvo patvirtinta raketos konfigūracija. Naujo startūno ir startinio komplekso kūrimas kainuos ~ 4 mlr €, tad finansavimo derinimas užtrūko net penkis metus ir galutinai buvo išspręstas tik 2014 m.
Europos Kosmoso agentūra startūnui Ariane 6 jau stato starto aikštelę Kuru kosmodrome
Ariane 6 konfigūracija
Galiausiai sutarta, kaip atrodys Ariane 6 – vidutinės klasės startūnas, galintis į tarpinę orbitą iškelti 3 – 6,5 tonos sveriančius krovinius. Eksploatacinės išlaidos turėtų būti 40% mažesnės, lyginant su Ariane 5. Startūnas turi būti unifikuotas, siekiant sumažinti projektavimo ir starto aikštelių paruošimo kaštus. Projektą vykdantys koncernai Airbus ir Safran pasiūlė Ariane 6 padaryti sumažintą Ariane 5 versiją su modernizuotais varikliais. Toks startūno paleidimas kainuotų 70 – 100 mln €.
Ariane 6 konstrukcija
Projektas numato sukurti dvi bazines startūnų modifikacijas, 2 pakopų, ~ 63 m aukščio:
a) Ariane 62, su dviem kieto kuro greitintuvais P120, masė ~ 550 tonų ir galės iškelti į tarpinę orbitą iki 6.5 tonų naudingo krovinio;
b) Ariane 64 – su keturiais greitintuvais P120, masė ~ 900 tonų ir į tarpinę orbitą galės iškelti iki 12 tonų.
Ariane 6 variantai: 62 (2 greitintuvai) ir 64 (4 greitintuvai)
Ariane 6 greitintuvai
Greitintuvai P120 – patobulinti kieto kuro greitintuvai P80 šiuo metu naudojami Vega startūne. Varytuvų masė su kuru 143.6 tonų, aukštis 11.7 m, skersmuo 3.4 metrų, savitasis impulsas 278.2 s, veikimo laikas 132,8 s, trauka 4500 kN, naudojamas kuras – polibutadienas su hidroksilu. Numatomas ~ 10 – 15 startų į metus, tad kieto kuro greitintų poreikis sieks iki 60 vienetų.
Startūno Ariane 6 greitintuvo P120C testai atlikti liepos menėsį
Pirmoji pakopa LLPM (Lower Liquid Propulsion Module) aprūpinta modernizuotu Arian 5 kriogeniniu varikliu Vulcain 2.1 Variklį kuria koncernas Airbus Safran Launchers (ASL). Pirmoji pakopa 5,4 m skersmens, talpins 150 t skysto deguonies (oksidatorius) ir vandenilio (kuras).
Ariane 6 variklio testavimai
Antroji pakopa ULPM (Upper Liquid Propulsion Module) analogiška Ariane 5. Tokio pat skersmens – 5,4 m. talpins 30 tonų kuro vandenilio ir oksidatoriaus deguonies. Antrajai pakopai kuriamas naujas variklis Vinci, galės išvystyti 180 kN trauką. Numatoma jo daugkartinio naudojimo galimybė.
Pirmą kartą ESA raketų centrinės pakopos bus renkamos horizontalioje padėtyje. Kosmodrome, pastačius startūną vertikaliai, bus prijungiami greitintuvai. Toks technologinis startūnų montavimo pakeitimas atpigins pastatų eksploataciją (nereikės sudėtingų kranų), sumažins gamybos išlaidas ir leis gaminti iki 12 vienetų per metus.
Tačiau nuo koncepcijos iki įgyvendinimo labai toli. Tai, kas buvo sutarta 2013 metais, buvo didelių darbų pradžia. Norėdami susidaryti nors minimalų panašių projektų įgyvendinimo vaizdą, trumpai apžvelkime kai kuriuos raketos kūrimo etapus.
Ariane 6 2016 metais ir Airbus
2016 metų vasaris – Europos Kosmoso agentūra ir Airbus Safran Launchers (ASL) pasirašo kontraktą su Thales Alenia Space saugumo sistemos sukūrimui: saugus startūno sunaikinimas paskutiniame – krovinio paleidimo – etape.
2016 kovas – Airbus Safran Launchers patvirtina ketinimą įgyvendinti raketos surinkimą horizontalioje padėtyje.
2016 gegužė – Airbus Safran Launchers pradeda paskutinės pakopos variklio Vinci bandymus. Variklis turės dirbti ~ 1000 sekundžių. Bandymai trūks iki metų pabaigos.
2016 birželis – Vokietija pastatė Ariane 6 paskutinės pakopos variklio bandymų stendą. Pagal susitarimus, Vokietija gamins iki 23 % naujojo startūno.
Startūno Ariane 6 variklio Vulcain 2.1 pirmasis testas 2018 vasaryje buvo sėkmingas, variklis dirbo 650 sekundžių
2016 birželis – Airbus Safran Launchers baigė devynis mėnesius trūkusį, pirmąjį Ariane 6 gamybos pasiruošimo etapą. Buvo išnagrinėtos techninės ir gamybinės galimybės. Kompanija patvirtino, kad jai pavyks pasiekti numatytus paleidimo kaštus.
2016 liepa – Prancūzijos Kosmoso agentūra (CNES) su kompanija Eclair pasirašė Ariane 6 startinio komplekso statybos Kuru kosmodrome 143 mln € vertės kontraktą.
2016 rugsėjo 13 diena – Europos Kosmoso agentūra oficialiai pranešė, kad visi organizaciniai naujos kartos startūno kūrimo klausimai sėkmingai išspręsti:
a) pagrindinius darbus vykdys Airbus Safran Launchers; b) kontrakto suma 2,16 mlrd €; c) naujos kosminės infrastruktūros Kuru kosmodrome kainuos 600 mln. €; d) pirmas startas numatomas 2020 metais; e) Europos Kosmoso agentūra garantuoja Airbus Safran Launchers ne mažiau 5 startus per metus; f) Europos Kosmoso agentūra ir ateityje vykdys projekto darbų kontrolę.
2016 spalis – vokiečių kompanijos MT Aerospace AG padalinys OHB gavo kontraktą Ariane 6 mechaninių sistemų kūrimui bei montažui. Įranga bus pristatyta į Gvijanos kosminį centrą, esantį Kuru kosmodrome. Darbai vyks iki 2018 m. Kontrakto suma – 20,6 mln €
2016 lapkritis – Europos Kosmoso agentūra pranešė galutinius projekto įgyvendinimo terminus ir finansavimą: a) pirmas startas numatomas 2020 m, o serijinė eksploatacija turėtų prasidėti 2023 metai; b) pagrindinius darbus vykdys Airbus Safran Launchers (ASL), kuriai bus išmokėta 2,4 mlrd €.
Ariane 6 2017 metais
2017 vasaris – Europos Kosmoso agentūra nutaria remti daugkartinių variklių kūrimą bei gamybą, pasirašydama trijų metų kontraktą su ASL. Prieš tai ASL pranešė, kad nauji startūnai Ariane 6 ir Vega C vienkartiniai, nes daugkartinio naudojimo sistemų eksploatacinėms išlaidoms padengti nepakaks užsakymų. Ateityje situacija gali keistis, tad Europos Kosmoso agentūra palaiko šių sistemų kūrimą.
2017 balandis – XXXIII kosmoso simpoziume Europos Kosmoso agentūra pareiškė: a) Europos Kosmoso agentūra ateityje per metus apmokės Ariane 6 5 paleidimus ir Vega C 2 paleidimus. Toks stabilus užsakymas padės įsitvirtini pasaulinėje kosminėje rinkoje; b) pirmajame etape šių serijų startūnai bus vienkartiniai; c) ArianeSpeace duomenimis, Europos paleidimo programos vertinamos 1,2 mlrd €.
2017 balandis – ASL informavo apie Ariane 6 kūrimo darbų eigą: a) kompanija naudoja 15 pakopų schemą vertinant startūno kūrimo etapus, kur 11 pakopa atitinka pirmojo bandomojo paleidimo galimybę, o 15 pakopa – galutiniai serijiniai startai. Esama situacija vertinama 6.1. Sekantis žingsnis iki metų galo pasiekti lygį 6.2, kuomet bus paruošti pirmieji modeliai bandymams žemėje; b) naujoje serijoje bus startūnai Airiane 6.2 ir 6.4; c) pirmas startas vyks 2020 metais.
2017 birželis – italų kompanija Avio pranešė apie sėkmingus greitintuvo P-120C bandymus. Buvo atliktas korpuso patikimumo mechaninių bandymų ciklas.
Nauji Ariane 6 kontraktai
2017 birželis – Prancūzijos Kosmoso agentūra (CNES), siekdama mažinti paleidimo kaštus, pasirašė du kontraktus: a) su Švedijos APCO Technologies dėl mechaninės sistemos raketų transportavimo. Startūnai bus surenkami horizontalioje padėtyje; b) su konsorciumu Letecoere Services, Air Liquide и Celeg Projects et Caribes tarpinės kriogeninės įrangos tarp startūno ir antžeminio startinio komplekso kūrimo.
2017 liepa – ArianeGroup pradėjo konstruoti varytuvo Vinci skraidančio modelio degimo kamerą. Šis varytuvas bus naudojamas paskutinėje startūno pakopoje. Tik po 120 demonstracinių testų buvo įmanoma sukurti skridimui skirtą modelį.
2017 lapkritis – Europos Kosmoso agentūra baigė greitintuvo P120 C korpuso bandymus. Tai didžiausias naudojamas viensegmentis kieto kuro greitintuvas, kurio ilgis ~11 metrų.
2017 lapkritis – kompanija Thales Alenia Space pranešė apie kontraktą su ArianeGroup pasirašimą: kompanija kurs ir tieks elektroninę įrangą varytuvo valdymo sistemoms. Tai ne pirmas kompanijos kontraktas, anksčiau buvo pasirašytas startūno skriejimo kontrolės sistemos kontraktas.
2017 lapkritis – kompanija Thales Alenia Space pasirašė kontraktą su ArianeGroup ir gavo teisę kurti ir gaminti startūno Arian 6 telemetrijos sistemas, atsakingas už informacijos perdavimą viso startūno skrydžio metu.
2018 metai – Ariane 6
2018 sausis – pranešama, kad kartu su daugkartinio naudojimo variklio Prometheus kūrimo programa bus vykdoma papildoma Calisto programa, skirta daugkartinio naudojimo raketinio bloko kūrimui. Pirmieji bloko bandymai numatomi 2020 metais. Pranešime pabrėžiama, kad kalbama ne apie naujo startūno kūrimą, o tik apie pakopos gelbėjimo technologiją. Calisto programai finansuoti numatoma tik 1-2 % nuo bendros startūno Ariane 6 kūrimui skirtos ~ 4 mlrd € sumos.
2018 sausis – Vokietijos aerokosmoso centras DLR pranešė apie sėkmingą varytuvo Vulcain 2.1 pirmąjį stendinį bandymą. Artimiausioje ateityje planuojama testuoti kuro degimo sąlygas ir varytuvo darbo našumą įvairiuose režimuose. ArianeGroup sukurtas Vulcain 2.1. turi paprastesnę ir patikimesnę išmetimo tūtą, o dujų generatorius pagamintas 3D spausdintuvu, o taip pat naudojamos adityvines bei kitos technologinės naujovės.
2018 sausis – Europos Kosmoso agentūra praneša, kad atlikta daugiau nei 130 varytuvo Vinci bandymų. Jų metu patvirtinta daugkartinio įjungimo galimybė, o varytuvas bus statomas viršutinėje startūno pakopoje.
2018 kovas – Europos Kosmoso agentūra pranešė apie kosminių aparatų (KA) paleidimo sąlygų standartizavimą. Perspektyvūs startūnai Vega, Vega-C ir Ariane 6 turės galimybę teikti nebrangias nedidelių, (iki 500 kg) KA paleidimo paslaugas. Kaip privalumas, įvardinamas geresnis startūnų energetinio potencialo išnaudojimas, kas turėtų sumažinti paleidimo kaštus.
2018 gegužė – Europos Kosmoso agentūra pranešė, kad kieto kuro greitintuvų P120 gamyba paliekama Italijoje, o nauja gamybos linija Vokietijoje nebus statoma. Kompensuojant tokį sprendimą, vokiečiams suteikiama galimybė gaminti turbosiurblius bei kūrti naują, anglinę viršutinės pakopos konstrukciją, kuri turėtų beveik 1000 kg padidinti startūno Ariane 6 keliamąją galią. Greitintuvai P120 bus naudojami ne tik Ariane 6, bet ir startūnui Vega – C. Toks greitintuvų naudojimo praplėtimas suteiks papildomus užsakymus Italijos gamintojams. Tikimasi, kad pirmasis patobulinto startūno su modernizuota viršutine pakopa paleidimas turėtų vykti tarp 2025 ir 2030 metų.
Ariane 6 2018 vasarą
2018 birželis – Rusijos spauda, remdamasi Europos Kosmoso agentūra tarnautojų pasisakymais, praneša apie Europos Kosmoso agentūra ketinimus nuo 2023 metų atsisakyti komercinių Sojuz – ST startų iš Kuru kosmodromo. Tokio žingsnio pagrindinė priežastis – siekis didinti Ariane 62 paleidimų skaičių.
Ariane 6 greitintuvas P120 prieš testus 2018 birželio menėsį
2018 birželis – JAV spaudos pranešimais, Arianspeace šiais metais greičiausiai, apsiribos jau įvykdytais 11 paleidimų, o planuotų rekordinių 14 paleidimų įgyvendinti nepavyks. Ateities planai siejami su startūno Ariane 6 serija ir tikimasi, kad ženkliai sumažinus paleidimo kaštus (iki 40 % lyginant su Ariane 5) rasis galimybė konkuruoti su SpaceX startūnu Falcon 9.
2018 liepa – Europos Kosmoso agentūra pranešė, kad Europos kosmodrome Prancuzų Gvianoje sėkmingai atlikti greitintuvo P120 statiniai bandymai. Numatoma, kad kieto kuro greitintuvas (ilgis 13,5 m, skersmuo 3,5 m, kuro masė 142 t, trauka vakuume 4615 kN, darbo laikas apie 135 s.) bus naudojami kaip šoniniai greitintuvai Ariane 6, ir kaip raketos Vega – C pirmoji pakopa. Reikia pastebėti, kad tai pats didžiausias iki šiol sukurtas kieto kuro blokas.
Startūnų Ariane 6, Falcon 9 ir Proton M palyginimas
Nuo pirmųjų pasvarstymų ir idėjos, jau praėjo 9 intensyvaus darbo metai. Visų pastangų rezultatus matysime dar po dvejų metų, po pirmųjų sėkmingų startūno Ariane 6 starto 2020 metais. Šiandien startūnų paleidimai atrodo įprasti ir kasdieniški, tačiau retai susimąstome koks tai didžiulių lėšų, kompanijų ir tūkstančių žmonių darbo rezultatas.