Ariana 4

El Ariane 4 fue un sistema de lanzamiento espacial desechable europeo, desarrollado por el Centre national d'études spaciales (CNES), la agencia espacial francesa, para el Agencia Espacial Europea (ESA). Fue fabricado por ArianeGroup y comercializado por Arianespace. Desde su primer vuelo el 15 de junio de 1988 hasta el vuelo final el 15 de febrero de 2003, logró 113 lanzamientos exitosos de un total de 116 lanzamientos.

En 1982, la ESA aprobó el programa Ariane 4. Basándose en gran medida en el Ariane 3 anterior, fue diseñado para proporcionar un lanzador capaz de entregar cargas útiles más pesadas y a un costo por kilogramo más bajo que los miembros anteriores de la familia Ariane. El Ariane 4 fue principalmente una evolución de las tecnologías existentes utilizadas, en lugar de ser revolucionario en su ethos de diseño; este enfoque ganó rápidamente el respaldo de la mayoría de los miembros de la ESA, quienes financiaron y participaron en su desarrollo y operación. Capaz de estar equipado con una amplia variedad de propulsores con correa, el Ariane 4 se ganó la reputación de ser un lanzador extremadamente versátil.

Una vez en servicio, el lanzador pronto fue reconocido por ser ideal para el lanzamiento de satélites de comunicaciones y de observación de la Tierra, así como para los que se utilizan para la investigación científica. Durante su vida útil, el Ariane 4 logró captar el 50 % del mercado en el lanzamiento de satélites comerciales, demostrando contundentemente la capacidad de Europa para competir en el sector del lanzamiento comercial. En febrero de 2003, se lanzó el último Ariane 4; Arianespace había decidido retirar el tipo a favor del Ariane 5, más nuevo y más grande, que efectivamente lo reemplazó en servicio.

Desarrollo

Orígenes

En 1973, once naciones decidieron buscar una colaboración conjunta en el campo de la exploración espacial y formaron una nueva organización pannacional para llevar a cabo esta misión, la Agencia Espacial Europea (ESA). Seis años más tarde, en diciembre de 1979, se marcó la llegada de un sistema de lanzamiento desechable europeo capaz cuando el primer lanzador Ariane 1 se lanzó con éxito desde el Centre Spatial Guyanais (CSG) en Kourou, Guayana Francesa. El Ariane 1 pronto se consideró un lanzador capaz y competitivo en comparación con las plataformas rivales ofrecidas por la Unión Soviética y los Estados Unidos de América, y fue rápidamente seguido por derivados mejorados como el Ariane 2 y el Ariane 3. Por A principios de 1986, el Ariane 1, junto con el Ariane 2 y el Ariane 3, se había convertido en el lanzador dominante en el mercado mundial.

En enero de 1982, la ESA emitió su autorización para el desarrollo y construcción del Ariane 4; el programa de desarrollo tenía el objetivo declarado de aumentar la carga útil utilizable en un 90%. El Ariane 4 sería un lanzador considerablemente más grande y más flexible que los miembros anteriores de su familia, con la intención de competir con los lanzadores de gama alta en todo el mundo. En comparación, mientras que el Ariane 1 tenía un peso típico de 207 toneladas (456 000 lb) y podía lanzar cargas útiles de hasta 1,7 toneladas (3700 lb) en órbita; el Ariane 4 más grande tenía un peso típico de 470 toneladas (1 040 000 lb) y podía orbitar cargas útiles de hasta 4,2 toneladas (9300 lb). El trabajo en el Ariane 4 se facilitó sustancialmente al aprovechar en gran medida tanto la tecnología como las experiencias obtenidas de la producción y operación de los miembros anteriores del cohete Ariane. El coste total de desarrollo del Ariane 4 se valoró en 476 millones de unidades monetarias europeas (ECU) en 1986.

Con el requisito de producir un cohete con un empuje sustancialmente mayor, el equipo de diseño consideró varios enfoques para lograrlo. Un concepto estudiado había implicado la adición de un quinto motor a una primera etapa ampliada del Ariane 3, pero se descubrió que implicaba un nivel muy alto de trabajo de rediseño para lograrlo; en cambio, la primera etapa se alargó para contener 210 toneladas (460 000 lb) de propulsor en lugar de las 145 toneladas (320 000 lb) presentes en el Ariane 3. Mientras que la segunda y la tercera etapa permanecieron idénticas a las del Ariane 3, una gama de correas en propulsores se desarrollaron para ser aplicados al tipo, diseñado para aumentar gradualmente la capacidad de carga útil del cohete. En general, el Ariane 4 era un 15 % más pequeño que el Ariane 3.

En efecto, el Ariane 4 era un derivado mejorado y desarrollado del anterior Ariane 3, que se diferenciaba principalmente por la aplicación de varios propulsores de combustible sólido y líquido, siendo este último la única característica de diseño completamente nueva del Ariane. 4; en este punto, la práctica de usar propulsores líquidos era poco común, ya que solo se había usado anteriormente en el programa espacial chino. Otra innovación del Ariane 4 fue el carenado SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane) de lanzamiento dual. Este tenía la función de permitir un par de satélites, uno colocado encima del otro; Se pueden instalar varios carenados de morro SPELDA diferentes, incluidos los modelos normales y extendidos. El SPELDA era considerablemente más ligero que su predecesor; el sistema de guía también usó giroscopios láser de anillo mucho más precisos. Según el autor de aviación Brian Harvey, los avances presentes en el diseño del Ariane 4 representan una filosofía conservadora y evolutiva, más que revolucionaria.

Equipo y construcción

A medida que tomaba forma, el programa Ariane 4 obtuvo el apoyo de Bélgica, Dinamarca, España, Irlanda, Italia, los Países Bajos, Alemania, el Reino Unido, Francia, Suecia y Suiza. Los principales contratistas fueron Aérospatiale (responsable de la primera y segunda etapa), Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) (produjo los propulsores de combustible líquido), Société Européenne de Propulsion (SEP) (fabricante de motores), Matra (ensamblaje de bahía de equipos), Air Liquide (producción de tanques de tercera etapa y aislamiento), BPD Snia (fabricante de propulsores de combustible sólido) y British Aerospace/Contraves Space AG (fabricantes del carenado). Por su trabajo en el Ariane 4, el equipo de lanzamiento recibió posteriormente el premio Space Achievement Award de la Space Foundation en 2004.

Junto con el desarrollo del propio Ariane 4, se construyó una nueva área de preparación de lanzamiento y una plataforma de lanzamiento especialmente diseñadas para el cohete, designadas colectivamente como ELA-2, en el Centre Spatial Guyanais para dar servicio al Ariane 4 y proporcionar una tasa de lanzamiento de 8 lanzamientos por año (esta hazaña fue casi sin precedentes para un solo cohete grande, fuera de la Unión Soviética). A diferencia del ELA-1 anterior que se había utilizado para los miembros anteriores de la familia Ariane y otros cohetes, la actividad de preparación para el cohete se llevaría a cabo en un edificio de 80 metros (260 pies) de altura especialmente diseñado. hall en lugar de en la almohadilla misma; Luego, el cohete completo se transportó utilizando un ferrocarril especialmente diseñado para atravesar lentamente desde la sala hasta la plataforma de lanzamiento, lo que tomó una hora. Este ferrocarril proporcionó el beneficio adicional de permitir que los cohetes defectuosos se retiraran de la plataforma y se sustituyeran con relativa rapidez.

El 15 de junio de 1988 se llevó a cabo con éxito el primer lanzamiento del Ariane 4. Para este primer vuelo de prueba, se decidió disparar la segunda versión más potente del cohete, denominada 44LP, equipada con cuatro motores principales, dos propulsores sólidos y dos propulsores líquidos; también se equipó con el carenado multisatélite SPELDA. 50 segundos después del despegue, los propulsores sólidos se gastarían y se separarían para reducir el peso del cohete. 143 segundos después del despegue, los propulsores líquidos también se separaron, aligerando aún más el vehículo. El vuelo inaugural se consideró un éxito y puso en órbita varios satélites.

Más desarrollo

Para el lanzamiento del V50 en adelante, se adoptó una tercera etapa mejorada, conocida como H10+, para el Ariane 4. La tercera etapa H10+ presentaba un nuevo tanque, que pesaba 26 kg (57 lb) más ligero, 32 cm (13 in) más largo y contenía 340 kg (750 lb) más de combustible, lo que elevó la capacidad de carga útil total del cohete en 110 kg (240 lb) y aumentó su tiempo de combustión en 20 segundos.

Incluso antes del primer vuelo del Ariane 4, ya había comenzado el desarrollo de un sucesor, denominado Ariane 5. En enero de 1985, el Ariane 5 se adoptó oficialmente como programa de la ESA. Carecía de los altos niveles de similitud que tenía el Ariane 4 con sus predecesores, y había sido diseñado no solo para lanzar cargas útiles más pesadas de hasta 5,2 toneladas (11 000 lb) y con una reducción de costos del 20 % con respecto al Ariane 4, sino también para un mayor margen de seguridad debido al hecho de que el Ariane 5 también fue diseñado para realizar lanzamientos espaciales tripulados, con la intención de transportar astronautas utilizando el vehículo espacial Hermes propuesto. El desarrollo del Ariane 5 no estuvo exento de controversia, ya que algunos miembros de la ESA consideraron que el Ariane 4, más maduro, era más adecuado para satisfacer las necesidades establecidas de tales lanzadores; fue por esta razón que Gran Bretaña decidió no participar en el programa Ariane 5. Durante algunos años, los lanzadores Ariane 4 y Ariane 5 se operaron indistintamente; sin embargo, finalmente se decidió terminar todas las operaciones de Ariane 4 a favor de concentrarse en el nuevo Ariane 5.

Diseño

El Ariane 4 fue el último desarrollo de los miembros anteriores de la familia de cohetes Ariane. En comparación con el Ariane 2 y el Ariane 3, el Ariane 4 presentaba una primera (61 %) y una tercera etapa ampliadas, una estructura reforzada, nuevos diseños de bahía de propulsión, nueva aviónica y la SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane) portador de doble carga útil. La versión básica 40 no empleaba ningún motor auxiliar, mientras que las variantes Ariane 42L, 44L, 42P, 44P y 44LP usaban varias combinaciones de propulsores sólidos y líquidos. Originalmente diseñadas para colocar cargas útiles de 2000 a 4200 kg (4400 a 9300 lb) en órbita geoestacionaria, las seis variantes del Ariane 4, con la ayuda de propulsores, permitieron el lanzamiento de cargas útiles de más de 4900 kg (10 800 lb) en varias ocasiones. El lanzador Ariane 4 redujo los costes de lanzamiento por kilo en un 55 % en comparación con el Ariane 1 original.

El cohete se usó en varias variantes: podía equiparse con dos o cuatro cohetes propulsores adicionales de combustible sólido (PAP para Propulseurs d'Appoint à Poudre) o combustible líquido (PAL para Propulseurs d'Appoint à Liquide). El lanzador incluía un sistema portador de carga útil satelital llamado SPELDA (Structure porteuse externe de lancement double Ariane, en francés External Carrying Structure for Ariane Double Launches) para lanzar más de un satélite a la vez. El cohete capturó casi el 60 % del mercado mundial de servicios de lanzamiento comercial, atendiendo tanto a clientes europeos como internacionales. Encima de la tercera etapa había una etapa de equipo de vehículos que albergaba una computadora que realizaba varias funciones, incluida la secuenciación, guía, control, seguimiento, telemetría y autodestrucción basada en explosivos.

El Ariane 4 AR 40 era la versión básica, con tres etapas: 58,4 m (192 pies) de altura, un diámetro de 3,8 m (12 pies), una masa de despegue de 245 000 kg (540 000 lb) y una carga útil máxima de 2100 kg (4600 lb) a GTO o 5000 kg (11 000 lb) a órbita terrestre baja (LEO). La energía principal fue proporcionada por cuatro motores Viking 2B, cada uno produciendo 667 kN (150 000 lbf) de empuje. La segunda etapa estaba impulsada por un solo motor Viking 4B y la tercera etapa estaba equipada con un motor de oxígeno líquido/hidrógeno líquido HM7-B. El Ariane 4 AR 44L, que estaba equipado con el impulso adicional máximo de cuatro cohetes de combustible líquido, era un cohete de cuatro etapas, con un peso de 470 000 kg (1 040 000 lb) y capaz de transferir una carga útil de 4730 kg (10 430 lb) a GTO, o alternativamente 7.600 kg (16.800 lb) a LEO.

5 de las 6 versiones de Ariane 4

Historial operativo

En junio de 1988 se realizó el vuelo inaugural del Ariane 4, el cual fue todo un éxito. Desde entonces, Ariane 4 ha volado 116 veces, 113 de las cuales fueron exitosas, con una tasa de éxito de 97,4 %.

El 22 de febrero de 1990 se produjo el primer fallo durante el octavo lanzamiento del Ariane 4, vuelo V36. El cohete explotó a 9 km sobre Kourou. La falla se produjo porque un trabajador que montaba un motor cohete Viking había dejado un pañuelo en uno de los tubos de refrigeración del motor. Lo había hecho como un recordatorio para sí mismo de informar a su superior, según el procedimiento, de un pulido no planeado que había hecho para encajar el tubo. Pero enfermó antes de que pudiera hacerlo y fue reemplazado por otros trabajadores que no notaron el pañuelo. En vuelo, el pañuelo bloqueó el tubo de refrigeración, el motor se sobrecalentó y falló, y el Ariane se autodestruyó tras desviarse de su trayectoria. Su carga útil, dos satélites de comunicaciones por valor de 500 millones de dólares estadounidenses (Superbird-B y BS-2X) aterrizaron en pedazos en los pantanos cerca de Kourou. La investigación posterior recomendó 44 modificaciones, incluida la numeración y verificación de todas las piezas de tela utilizadas en el ensamblaje del cohete. Los siguientes 26 lanzamientos se completaron con éxito.

El sistema se convirtió en la base de los lanzamientos de satélites europeos con un récord de 113 lanzamientos exitosos y tres fallidos. Ariane 4 proporcionó un aumento de la carga útil de 1700 kg (3700 lb) para Ariane 3 a un máximo de 4800 kg (10 600 lb) para la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). El récord del Ariane 4 a GTO fue de 4946 kg (10 904 lb).

El 15 de febrero de 2003, se produjo el lanzamiento final del cohete Ariane 4, que colocó al Intelsat 907 en órbita geosincrónica. Arianespace había decidido eliminar gradualmente el lanzador Ariane 4 en favor del nuevo cohete de carga pesada Ariane 5, que ya había estado en servicio durante algunos años. En 2011, la Soyuz ST de carga media complementó la oferta de vehículos de lanzamiento del Centre Spatial Guyanais. La nave espacial lanzada por Soyuz reutilizó la plataforma de carga útil y el dispensador que se habían diseñado originalmente para Ariane.

Cohetes comparables

• Delta II (retirado)
• GSLV Mk II
• GSLV Mk III
• Long March 3B
• Soyuz-U (retirada)