アリアン4号
 TOPEX/ポセイドン衛星を搭載した52番目のアリアン4号。 | |
| 関数 | 中型ロケット |
|---|---|
| メーカー | アエロスパシアル |
| 原産国 | 欧州の多国籍企業 |
| サイズ | |
| 身長 | 58.72メートル（192.7フィート） |
| 直径 | 3.8メートル（12フィート） |
| 質量 | 240,000～470,000 kg (530,000～1,040,000 ポンド) |
| ステージ | 3 [ 1 ] |
| 容量 | |
| LEOへのペイロード | |
| 質量 | 5,000～7,600 kg（11,000～16,800ポンド） |
| GTOへのペイロード | |
| 質量 | 2,000～4,300 kg（4,400～9,500ポンド） |
| 関連ロケット | |
| 家族 | アリアン |
| に基づく | アリアン3号 |
| 派生作品 | アリアン5号 |
| 発売履歴 | |
| 状態 | 引退 |
| 発射場 | ギアナ、ELA-2 |
| 総打ち上げ数 | 116 (40: 7, 42P: 15, 42L: 13, 44P: 15, 44LP: 26, 44L: 40) |
| 成功 | 113 (40: 7, 42P: 14, 42L: 13, 44P: 15, 44LP: 25, 44L: 39) |
| 失敗 | 3 (42P: 1、44LP: 1、44L: 1) |
| 初飛行 | 1988年6月15日 |
| 最終便 | 2003年2月15日 |
| ブースター（アリアン42L、44LP、または44L）– PAL | |
| ブースターなし | 0、2、または4 |
| 搭載 | バイキング6 |
| 最大推力 | 752 kN (169,000 lb f ) |
| 比推力 | 278秒（2.73 km/s） |
| 燃焼時間 | 142秒 |
| 推進剤 | N 2 O 4 / UDMH |
| ブースター（アリアン42P、44LP、または44P）– PAP | |
| ブースターなし | 0、2、または4 |
| 最大推力 | 650 kN (150,000 lb f ) |
| 燃焼時間 | 33秒 |
| 推進剤 | CTPB 1613 |
| 第一段階 – L220 | |
| 搭載 | バイキング5C ×4 |
| 最大推力 | 3,034 kN (682,000 lb f ) |
| 比推力 | 278秒（2.73 km/s） |
| 燃焼時間 | 205秒 |
| 推進剤 | N 2 O 4 / UDMH |
| 第2ステージ – L33 | |
| 搭載 | バイキング4B ×1 |
| 最大推力 | 721 kN (162,000 lb f ) |
| 比推力 | 296秒（2.90 km/s） |
| 燃焼時間 | 132秒 |
| 推進剤 | N 2 O 4 / UDMH |
| 第三段階 – H10 | |
| 搭載 | HM7-B × 1 |
| 最大推力 | 62.7 kN (14,100 lb f ) |
| 比推力 | 446秒（4.37 km/s） |
| 燃焼時間 | 759秒 |
| 推進剤 | LH 2 / LOX |
アリアン4号（フランス語: [aʁjan katʁ]）は、フランスの宇宙機関である国立宇宙研究センター（CNES）が欧州宇宙機関（ESA）向けに開発した、アリアンシリーズの欧州使い捨てロケットである。ロケットの製造はアエロスパシアル社が主導し、アリアンスペース社が販売した。1988年6月15日の初飛行から2003年2月15日の最終飛行まで、合計116回の打ち上げのうち113回の打ち上げに成功した。
1982年、アリアネ4号計画がESA（欧州宇宙機関）によって承認されました。アリアネ4号は、先行するアリアネ3号を大きく参考にしながら、アリアネファミリーの以前の機種よりも重いペイロードを、より低いキログラム当たりのコストで打ち上げられるロケットを目指して設計されました。アリアネ4号は、革新的な設計理念ではなく、主に既存技術の進化型でした。このアプローチは、ESA加盟国の大半からすぐに支持され、開発と運用に資金提供と参加を行いました。様々なストラップオン型ブースターを搭載可能なアリアネ4号は、極めて汎用性の高いロケットとして高い評価を得ました。
運用開始後、アリアン4号機は通信衛星や地球観測衛星、そして科学研究用衛星の打ち上げに最適であることがすぐに認められました。運用期間中、アリアン4号機は商業衛星打ち上げ市場の50%を占め、商業打ち上げ分野におけるヨーロッパの競争力を如実に示しました。[ 2 ] 2003年2月、最後のアリアン4号機が打ち上げられました。アリアンスペース社は、より新しく大型のアリアン5号機の導入を決定し、事実上アリアン4号機の後継機となりました。
発達
起源
1973年、11カ国が宇宙探査の分野で共同協力を進めることを決定し、このミッションを遂行するための新しい汎国家組織である欧州宇宙機関（ESA）を設立した。[ 3 ] : 161–162 6年後の1979年12月、最初のアリアネ1号ロケットがフランス領ギアナのクールーにあるギアナ宇宙センター（CSG）から正常に打ち上げられ、有能なヨーロッパの使い捨て打ち上げシステムの登場が記録された。[ 3 ] : 169 アリアネ1号はすぐに、ソ連や米国が提供したライバルプラットフォームと比較して有能で競争力のあるロケットであると考えられるようになり、その後すぐにアリアネ2号とアリアネ3号という改良型が続いた。 1986年初頭までに、アリアネ1号は、アリアネ2号とアリアネ3号とともに、世界市場で支配的なロケットとなった。[ 3 ] : 172
1982年1月、ESAはアリアネ4号の開発と建造の認可を発行した。開発計画の明示された目標は、使用可能なペイロードを90%増加させることだった。[ 4 ]アリアネ4号は、世界中の上位機種のロケットと競合することを目的として、同シリーズの以前のロケットよりもかなり大きく柔軟性の高いロケットとなるはずだった。比較すると、アリアネ1号の標準重量は207トン（456,000ポンド）で、最大1.7トン（3,700ポンド）のペイロードを軌道に乗せることができたのに対し、より大型のアリアネ4号の標準重量は470トン（1,040,000ポンド）で、最大4.2トン（9,300ポンド）のペイロードを軌道に乗せることができた。[ 3 ] : 178 アリアン4号の開発は、アリアンロケットの初期型の製造と運用から得られた技術と経験の両方を大いに活用することで、大幅に容易化されました。アリアン4号の総開発費は、1986年時点で4億7600万欧州通貨単位（ECU）と評価されました。[ 4 ]
大幅に推力の大きいロケットを製造するという要件に直面して、設計チームはこれを達成するための様々なアプローチを検討した。[ 3 ] : 179 検討されたコンセプトの 1 つは、アリアネ 3 の拡大された第 1 段に 5 番目のエンジンを追加するというものだったが、これを実現するには非常に高度な再設計作業が必要であることが判明した。代わりに、第 1 段は、アリアネ 3 にある 145 トン (320,000 ポンド) の推進剤ではなく、210 トン (460,000 ポンド) の推進剤を保持できるように延長された。第 2 段と第 3 段はアリアネ 3 と同一のままであったが、このタイプに適用するために、ロケットの積載量を徐々に増やすように設計された一連のストラップオン式ブースターが開発された。[ 3 ] : 179 全体として、アリアネ 4 はアリアネ 3 よりも 15% 小型であった。[ 3 ] : 180
実際には、アリアネ 4 は、以前のアリアネ 3 の改良および開発された派生型であり、主にさまざまな固体燃料および液体燃料ブースターの適用によって異なっており、後者はアリアネ 4 で唯一のまったく新しい設計特徴であった。この時点では、液体ブースターを使用する慣行は珍しく、以前は中国の宇宙計画でのみ使用されていました。[ 3 ] : 179 アリアネ 4 のもう 1 つの革新は、デュアル打ち上げ SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane) フェアリングでした。[ 3 ] : 180 これは、衛星のペアを上下に配置できるようにする機能があり、通常モデルと拡張モデルを含むいくつかの異なる SPELDA ノーズフェアリングを取り付けることができました。 SPELDA は前任者よりも大幅に軽量で、誘導システムでははるかに正確なリングレーザージャイロスコープも使用されました。[ 3 ] : 180 航空作家のブライアン・ハーベイによると、アリアン4号の設計における進歩は、革命的な哲学というよりは、保守的で進化的な哲学を表しているという。[ 3 ] : 180
チーム編成と建設
アリアン4号計画が具体化するにつれ、ベルギー、デンマーク、スペイン、アイルランド、イタリア、オランダ、ドイツ、イギリス、フランス、スウェーデン、スイスからの支援を得た。[ 3 ] : 180 主な契約者は、アエロスパシアル社（第1段および第2段を担当）、メッサーシュミット・ベルコウ・ブローム社（MBB）（液体燃料ブースターの製造）、ソシエテ・ユーロペーン・ド・プロパルジョン社（SEP）（エンジン製造）、マトラ社（機器ベイ組立）、エア・リキード社（第3段タンクおよび断熱材の製造）、BPDスニア社（固体燃料ブースターの製造）、ブリティッシュ・エアロスペース/コントラベス・スペース社（フェアリングの製造）であった。[ 3 ] : 180 アリアン4号での作業により、打ち上げチームは2004年に宇宙財団から宇宙功績賞を受賞した。 [ 5 ]
アリアン4号自体の開発と併せて、アリアン4号の整備と年間8回の打ち上げ率（ソ連以外では単一の大型ロケットとしては前例のない快挙）を実現するため、ガイアナ宇宙センターに新たに建設された専用の打ち上げ準備エリアとロケット発射台（総称してELA-2 ）が建設された。[ 3 ]：178～179。 アリアンシリーズの以前のメンバーや他のロケットに使用されていたELA-1とは異なり、ロケットの準備作業は発射台ではなく、高さ80メートル（260フィート）の専用ホールで行われる。完成したロケットは、ホールから発射台まで1時間かけてゆっくりと移動するように特別に設計された鉄道で輸送された。この鉄道には、故障したロケットを発射台から撤去して比較的迅速に交換できるという追加の利点もあった。[ 3 ]：179
1988年6月15日、アリアネ4号の打ち上げが初めて成功しました。[ 3 ]：180 この最初のテスト飛行では、4基のメインエンジン、2基の固体ブースター、2基の液体ブースターを備えた、2番目に強力なバージョンのロケット44LPの発射が決定されました。また、複数の衛星SPELDAフェアリングも装備されていました。離陸後50秒で、固体ブースターは消費され、ロケットの重量を減らすために切り離されました。[ 3 ]：180 離陸後143秒で、液体ブースターも切り離され、車両がさらに軽量化されました。複数の衛星を軌道に乗せた初飛行は成功と見なされました。[ 3 ]：180
さらなる発展
V50以降の打ち上げでは、アリアン4にH10+として知られる改良された第3段が採用された。 [ 3 ]：183 H10+第3段には、26kg（57ポンド）軽量で32cm（13インチ）長く、340kg（750ポンド）多い燃料を含む新しいタンクが採用され、ロケット全体の積載量が110kg（240ポンド）増加し、燃焼時間が20秒増加した。[ 3 ]：183
アリアン4号の初飛行よりも前に、アリアン5号と名付けられた後継機の開発が既に開始されていた。[ 3 ] : 184–185 1985年1月、アリアン5号はESAのプログラムとして正式に採用された。アリアン4号がそれまでの機種と持っていた高度な共通性はなく、最大5.2トン（11,000ポンド）のより重いペイロードを打ち上げられるように設計されていただけでなく、アリアン4号よりも20％のコスト削減が図られていた。また、アリアン5号は有人宇宙打ち上げも行えるように設計されており、提案されているヘルメス宇宙船を使って宇宙飛行士を輸送することを目的としていたため、安全マージンも高かった。[ 3 ] : 185 アリアン5の開発は論争を伴わずにはいられなかった。ESA加盟国の中には、より成熟したアリアン4の方が、既存のロケット需要を満たすのに適していると考える者もいたからである。このためイギリスはアリアン5計画に参加しないことを選択した。[ 3 ] : 186 数年間、アリアン4とアリアン5は交互に運用されていたが、最終的には新型のアリアン5に集中するため、アリアン4の運用をすべて終了することが決定された。[ 3 ] : 193
デザイン
アリアン4は、アリアンロケットファミリーのこれまでのロケットから発展した究極のロケットです。アリアン2およびアリアン3と比較すると、アリアン4は第1段（61%）と第3段の延長、強化された構造、新しい推進ベイレイアウト、新しい航空電子機器、そして複数の衛星を同時に打ち上げるための衛星ペイロードキャリアシステムであるSPELDA（フランス語：Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane、直訳すると「アリアン2基打ち上げ用外部搬送構造」）を特徴としています。
基本の40型にはストラップオンモーターは採用されていなかったが、アリアン42L、44L、42P、44P、44LPの各派生型は固体および液体燃料ブースターの様々な組み合わせを採用した。当初は2,000～4,200 kg（4,400～9,300ポンド）のペイロードを静止軌道に投入するように設計された6つのアリアン4派生型は、ストラップオンブースターの支援を受け、4,900 kg（10,800ポンド）を超えるペイロードの打ち上げを複数回実現した。アリアン4ロケットは、オリジナルのアリアン1と比較して、1キログラムあたりの打ち上げコストを55%削減した。[ 3 ] : 180
このロケットはいくつかの派生型で使用され、固体燃料のPAP（フランス語：Propulseurs d'Appoint à Poudre、直訳すると「粉末ブースタープロペラ」）または液体燃料のPAL（フランス語： Propulseurs d'Appoint à Liquide、直訳すると「液体ブースタープロペラ」）の2基または4基の追加ブースターロケットを取り付けることができました。
このロケットは世界の商業打ち上げサービス市場の約60％を占め、欧州と海外の顧客にサービスを提供した。[ 6 ]第3段の上には、シーケンス、誘導、制御、追跡、遠隔測定、爆発による自爆装置など、さまざまな機能を実行するコンピューターを収容した車両機器段があった。 [ 3 ] : 180
アリアン4 AR 40は基本型で、3段式であった。高さ58.4メートル（192フィート）、直径3.8メートル（12フィート）、打ち上げ質量245,000キログラム（540,000ポンド）、最大ペイロードはGTO（地球周回軌道）まで2,100キログラム（4,600ポンド）、低地球周回軌道（LEO）まで5,000キログラム（11,000ポンド）であった。主動力は4基のバイキング2Bモーターで供給され、それぞれ667 kN（150,000ポンド）の推力を発揮した。第2段は1基のバイキング4Bモーターで駆動され、第3段にはHM7-B液体酸素/液体水素モーターが搭載されていた。アリアン 4 AR 44L は、4 本の液体燃料ロケット ストラップオンによる最大の追加ブーストを装備した 4 段ロケットで、重量 470,000 kg (1,040,000 ポンド) であり、4,730 kg (10,430 ポンド) のペイロードを GTO に、または 7,600 kg (16,800 ポンド) を LEO に転送することができました。
| モデル | パル | PAP | GTOへのペイロード | 打ち上げ | 成功 | 失敗 | 初飛行 | 最終便 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | 0 | 0 | 2,100 kg (4,630 ポンド) | 7 | 7 | 0 | 1990年1月22日 | 1999年12月3日 |
| 42ページ | 0 | 2 | 2,930 kg (6,460 ポンド) | 15 | 14 | 1 | 1990年11月20日 | 2002年5月4日 |
| 42L | 2 | 0 | 3,480 kg (7,672 ポンド) | 13 | 13 | 0 | 1993年5月12日 | 2002年1月23日 |
| 44ページ | 0 | 4 | 3,460 kg (7,628 ポンド) | 15 | 15 | 0 | 1991年4月4日 | 2001年9月25日 |
| 44LP | 2 | 2 | 4,220 kg (9,304 ポンド) | 26 | 25 | 1 | 1988年6月15日 | 2001年11月27日 |
| 44L | 4 | 0 | 4,720 kg (10,406 ポンド) | 40 | 39 | 1 | 1989年6月5日 | 2003年2月15日 |
運用履歴
1988年6月、アリアン4号の初飛行は成功を収めました。それ以来、アリアン4号は116回の飛行を行い、そのうち113回は成功し、成功率は97.4%でした。
1990年2月22日、最初の故障はアリアン4号の8回目の打ち上げであるV36便で発生した。ロケットはクールー上空9キロメートル（5.6マイル、4.9海里）で爆発した。[ 3 ] : 182–183 この故障は、バイキングロケットモーターを組み立てていた作業員がモーターの冷却管の1つにハンカチを置き忘れたことが原因であった。彼は、管をはめ込むために予定外に磨いてしまったことを手順に従って上司に報告することを忘れないようにするためだった。しかし、報告する前に彼は体調を崩し、ハンカチに気づかなかった他の作業員と交代した。飛行中、ハンカチが冷却管を塞ぎ、モーターが過熱して故障し、アリアンは軌道を外れて自爆した。搭載されていた5億ドル相当の通信衛星2基（スーパーバードBとBS-2X）は、クールー近郊の沼地にバラバラに落下した。[ 7 ]その後の調査では、ロケットの組み立てに使用されたすべての布片に番号を付けて点検するなど、44点の改修が勧告された。[ 7 ]その後の26回の打ち上げはすべて成功裏に完了した。[ 3 ] : 183
このシステムは、113回の成功と3回の失敗という記録を残し、欧州の衛星打ち上げの基盤となった。アリアン4号は、静止トランスファ軌道（GTO）へのペイロードを、アリアン3号の1,700 kg（3,700ポンド）から最大4,800 kg（10,600ポンド）に増加させた。アリアン4号のGTOへの記録は4,946 kg（10,904ポンド）であった。[ 8 ]
2003年2月15日、アリアン4ロケットの最後の打ち上げが行われ、インテルサット907が静止軌道に投入された。[ 9 ]アリアンスペースは、既に数年間運用されていた新型の大型ロケット、アリアン5に切り替え、アリアン4ロケットを段階的に廃止することを決定していた。2011年には、中型ロケットのソユーズSTが、ギアナ宇宙センターの打ち上げ機の供給を補完した。ソユーズで打ち上げられた宇宙船は、元々アリアン用に設計されたペイロードプラットフォームとディスペンサーを再利用した。[ 10 ]
同等のロケット
参照
- 軌道ロケットファミリーの比較
- ツィクロン4（アリアネ4号から派生したフェアリングを備えたウクライナのロケット）
参考文献
- ^ Wade, Mark (ed.). 「アリアン4」 . Encyclopedia Astronautica . 2016年12月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年6月22日閲覧。
- ^ 「アリアン4」欧州宇宙機関2004年5月14日. 2023年12月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年6月13日閲覧。
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa abハーヴェイ、ブライアン（2003年）。ヨーロッパの宇宙計画：アリアンとその先へ。シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア。ISBN 1-8523-3722-2。
- ^ a b Wade, Mark (ed.). 「アリアン」 . Encyclopedia Astronautica . 2024年2月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年6月13日閲覧。
- ^ 「Awards」 . Space Foundation . 2024年5月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年6月13日閲覧。
- ^ “Ariane 4, un défi pour l'Europe spatiale” [アリアンヌ4：欧州宇宙産業への挑戦] (フランス語). CNES . 2015年6月9日. 2023年9月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年6月13日閲覧。
- ^ a b Castanos, Francis (2020年12月7日). 「The Space Review: The cloth of doom: The weird, doomed ride of Ariane Flight 36」 . The Space Review . 2023年12月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年12月10日閲覧。
- ^ 「アリアン4」エアバス・ディフェンス・アンド・スペース。2016年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年6月13日閲覧。
- ^ 「Arianespace Flight 159: Mission Accomplished! 23rd launch for Intelsat」（プレスリリース）Arianespace . 2003年2月15日. 2023年7月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年5月28日閲覧。
- ^ 「ソユーズ ユーザーズ マニュアル」(PDF) . Arianespace . 2012年3月. 2013年12月28日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2015年6月13日閲覧。
外部リンク
- ESAアリアン4ロケット
- FAS アリアン4号アーカイブ2016年3月14日 ウェイバックマシン
- アリアン4号の断面図
