Ariane

European Space Agency * Arianespace * Astrium Space * EADS Space

 

Die Konzipierung der Trägerrakete Ariane begann faktisch 1973 unter dem Dach der damaligen ESRO (European Space Research Organisation) durch die französische CNES mit dem Ziel, nach dem totalen Mißerfolg mit der ELDO-Rakete Europa II, einen modernen leistungsfähigeren Träger zu schaffen. In der Definitionsphase noch als L3S (Lanceur 3^ieme Generation Substitution) bezeichnet, wurde das Projekt mit Gründung der ESA (European Space Agency) am 31.05.1975 verändert und in Ariane umbenannt.
Die L3S war als Alternative zur perspektivlosen und am 20.12.1972 aufgegebenen Europa-III der ELDO von der französischen CNES bereits 1972 projektiert und 1973 der Industrie vorgestellt worden.
Ariane-1
Die erste Einsatzversion der neuen von der französischen CNES im Auftrag der ESA entwickelten und gebauten europäischen Trägerrakete war die Ariane-1.
Sie wurde nach kurzer Erprobungsphase erfolgreich am 24.12.1979 von einem neuen Startkomplex in Kourou (Franz.-Guayana) gestartet.
Die Ariane-1 ist dreistufig. Die erste (L-140) und zweite (L-33) Stufe verwenden Treibstoffkombinationen UDMH/N2O4 (Mischungsverhältnis 1,86).
Als Triebwerke werden die französischen Entwicklungen SEP Viking-5 bzw. 4 verwendet. Die kryogene dritte Stufe (H-8) ist mit einem ebenfalls von SEP (Societe Europeenne de Propulsion) entwickelten Triebwerk HM-7A ausgerüstet.
Die Ariane-1 war für Nutzlasten bis 1,75 t (GTO) ausgelegt. Der Fairing mit einer Länge von 8,65 m und 3,20 m Durchmesser wog 0,73 t. Von 1979 bis 1986 wurden insgesamt 11 Starts durchgeführt.
Ariane-2 und 3
Bei den seit 1984 zur Verfügung stehenden Ariane-2 und Ariane-3 wurde durch verschiedene Maßnahmen eine Leistungssteigerung des Gesamtsystems erzielt.

      1. Verwendung der neuen Treibstoffkombination UH25/N2O4 (MV 1,7)
           für die beiden ersten Stufen (UH25 = 75% UDMH + 25% Hydrazin)
      2. Verbesserte Triebwerke Viking-5B
           Schubsteigerung von 2386 kN auf 2580 kN (s.l.)
           Erhöhung des Brennkammerdrucks von 53,0 auf 53,5 bar
       3. Verbessertes Triebwerk Viking-4B
           Schubsteigerung von 713 kN auf 785 kN (vac)
           Erhöhung des Brennkammerdrucks von 53,5 auf 58 bar
      4. Dritte Stufe H-8 durch H-10 ersetzt, größere Treibstoffmenge
           Verbessertes Triebwerk HM-7B; Schubsteigerung von 62,7 auf 65,4 kN (vac)
           Erhöhung des Brennkammerdrucks von 29,4 auf 34,3 bar

Die Ariane-3 hatte zwei zusätzliche Starthilfen SEP P7.35 (Feststoff CTPB). Die Ariane-3 verwendete für Satellitendoppelstarts erstmals ein spezielles Nutzlastsystem SYLDA (Systeme de Lancement Double Ariane), das im Fairing dem Nutzlastadapter aufgesetzt wurde. Die SYLDA erreicht bei einem Durchmesser von 2,80 m eine Höhe von 4,40 und hat ein Eigengewicht von 0,18 t.
Die Nutzlastkapazitäten wurden für einen GTO auf 2,2 t für die Ariane-2 und 2,7 t für die Ariane-3 gesteigert. Der konische Teil des Fairing wurde verändert.
Die Ariane-2 wurde zwischen 1986 und 1989 insgesamt 6 mal gestartet. Die Ariane-3 wurde zwischen 1984 und 1989 insgesamt 11 mal gestartet.
Ariane-4
Eine entscheidende Aufrüstung und Flexibilisierung des Gesamtsystems wurde mit der Einführung der Ariane-4 erreicht. Zunächst wurden die Tanks der erste Stufe (L-220) verlängert. Die Treibstoffmenge wurde um 50 % erhöht (142,9 t N2O4 und 84,2 t UH25). Der vergrößerte Wassertank (6,58 t H2O) wurde von der Basis der Stufe nach oben verlagert. Dann wurden die weiter verbesserten Triebwerke Viking-5C mit einem Gesamtschub von 2715 kN (s.l.) eingebaut (Erhöhung des Brennkammerdrucks von 53,5 auf 58 bar).
Die zweite Stufe (L-33) blieb unverändert. Der Brennkammerdruck des Triebwerkes Viking-4B wurde aber von 58 auf 58,5 bar erhöht. Damit gelang eine Schubsteigerung von 785 auf 808 kN (vac). Die Tanks werden mit 22,12 t N2O4 und 12,80 t UH25 gefüllt. Der Wassertank enthält 0,57 t H2O.
Gleichzeitig wurden neue Feststoff- und Flüssigtreibstoff-Booster entwickelt, die es gestatten, je nach Mission flexibel zwischen 0, 2 und 4 der einen oder anderen Sorte oder gemischt zu wählen. Entsprechend den Möglichkeiten der Kombination ergeben sich folgende 6 Varianten:

    Ariane 40
    Ariane 42P (2 Poudre)
    Ariane 42L (2 Liquide)
    Ariane 44P (4 Poudre)
    Ariane 44L (4 Liquide)
    Ariane 44LP (2 Liquide/2 Poudre)

Die Flüssigtreibstoffbooster (UH25/N2O4) werden von je einem Triebwerk Viking-6 angetrieben. Bei einer Brenndauer von 142 sec werden je Booster 24,5 t N2O4 und 14,5 t UH25 verbraucht (MV 1,7). Das benötigte Wasser wird aus dem Tank der ersten Stufe zugeführt. Der Bodenschub beträgt nominal 680 kN (s.l.), durch das Verschwenken der Triebwerksachse um 10 Grad effektiv nur 670 kN.
Als Feststoffbooster werden SEP P9.5 verwendet, die bereits bei der Ariane-3 in kürzerer Ausführung eingesetzt wurden (SEP P7.35). Der Schub konnte allerdings von 620 kN (s.l.) auf 625 kN erhöht werden.
Die Nutzlastbuchten wurden erheblich vergrößert (Durchmesser 4,0 m). Wahlweise stehen drei Fairings von 8,6; 9,6 und 11,12 m Länge zur Verfügung. Sie werden entweder direkt der equipment bay (VEB), die mit der dritten Stufe verbunden ist (Höhe 1,0 m und 0,530 t Gewicht), oder einer dazwischen plazierten  SPELDA, short oder long, von 0,41 bzw.0,33 t Gewicht aufgesetzt.
Die SPELDA (Structure Porteuse Externe pour Lancement Double Ariane) wird bei Satelliten-Doppelstarts verwendet. Die Abmessung der Nutzlastbucht insgesamt kann zwischen 8,60 m und 12,40 m schwanken:
                                        

* zylindrischer Teil der  SPELDA

Der Finanzierung, Bau und Start der Ariane-4 (und auch der Ariane-5) erfolgt im Auftrag der ESA durch ein neu gegründetes Vermarktungs-Konsortium Arianespace Ltd. Es wurde am 26.03.1980 gegründet. Ihm gehören 36 Firmen der Industrie, 13 Banken und die franz. CNES (Centre de Etudes Spatiales) an.
Der erste Start einer Ariane-4 (44LP) erfolgte am 15.06.1988. Der letzte Start der inzwischen zugunsten der Ariane-5 ausgemusterten Ariane-4 (44L) datiert vom 15.02.2003.
1992 wurde die Ariane-4⁺ mit um 0,32 m gestreckter dritter Stufe (0,34 t mehr Treibstoff) eingesetzt.
Bei der seit 1994 eingesetzten Ariane-4^III konnte die dritte Stufe mit nochmals 0,72 t Treibstoff optimiert werden.
Mit diesen Maßnahmen wurden faktisch folgende Nutzlaststeigerungen für einen GTO erreicht:

                                                              Variante            0            +            III    
                                                            Ariane 40        1,90        2,00         2,07  t
                                                            Ariane 42P      2,60        2,75         2,92  t
                                                            Ariane 42L      3,20        3,30         3,45  t
                                                            Ariane 44P      3,00        3,20         3,38  t
                                                            Ariane 44LP    3,70        3,90         4,17  t
                                                            Ariane 44L      4,26        4,53         4,72  t