Ariane 6

Vulcain 2.1, усовершенствованная версия жидкостного двигателя Ariane 5 Vulcain 2 для Ariane 6. Фото: ArianeGroup

ArianeGroup готовит заключительные испытания модернизированной тяжелой ракеты Ariane 6, которую она надеется впервые запустить в следующем году.

Первый запуск станет кульминацией многолетних совместных усилий нескольких европейских космических организаций под управлением Arianespace, дочерней компании ArianeGroup, отвечающей за эксплуатацию и маркетинг семейства ракет Ariane, инструментов для борьбы за долю рынка против SpaceX и ее многоразовых ракет и государственно-субсидированных запусков в Китае, России и Индии.

Французская компания ArianeGroup отвечает за разработку преемника «рабочей лошадки» Ariane 5 и ее производственных мощностей, а французское космическое агентство CNES отвечает за стартовый комплекс, включая стартовую площадку и связанные с ней объекты на космодроме во Французской Гвиане.

Тем временем Европейское космическое агентство (ESA) выступает в качестве архитектора системы запуска для Ariane 6, чтобы обеспечить совместимость ракеты-носителя и ее стартовой площадки.

Перед ними стоит задача превзойти одну из самых надежных ракет-носителей в мире, которая в настоящее время готовится к запуску 18 декабря космического телескопа «Джеймса Уэбба» стоимостью 10 миллиардов долларов в рамках одной из последних миссий Ariane 5.

Однако с момента начала работ над Ariane 6 в 2014 году индустрия запуска кардинально изменилась, что вызвало новые требования со стороны операторов спутниковых группировок, а также конкуренцию со стороны существующих и новых ракетных компаний.

SpaceNews поговорил с Франком Хейбаном , который возглавляет программу ArianeGroup Ariane 6, о том, как компания адаптирует Ariane 6 для этого быстро развивающегося рынка, поскольку пандемия мешает в работе.

Франк Хейбан, менеджер гражданской программы ArianeGroup. Предоставлено: ArianeGroup

COVID-19 вынудил перенести первый запуск Ariane 6 на второй квартал 2022 года, первоначально намеченный на 2020 год. Учитывая, что пандемия все еще ощущается во всем мире, как этот график выглядит сегодня?

Мы планируем запустить его как можно скорее в 2022 году. В ближайшие недели и месяцы у нас будет ряд важных тестов, чтобы проверить, все ли работает нормально. Сначала в Германии совместно с космическим агентством DLR, которое провело испытания верхней ступени Ariane 6 в целом, включая ее двигатель и все связанные с ним системы. Это почти так же сложно, как запуск.

Параллельно у нас будут комбинированные тесты в Куру ракеты-носителя и пусковой площадкой. Трудно определить точную дату запуска до этих крупных тестов на уровне системы, но мы сделаем все возможное для успешного запуска. Дата запуска важна, но еще важнее успешный запуск.

Но вы все еще чувствуете себя уверенно с датой во втором квартале 2022 года?

Это сложная задача, но это цель, которую мы поставили перед собой и подтвердила ESA, наш заказчик в этой истории. Если в какой-то момент нам понадобится больше времени, чтобы повысить надежность, мы это сделаем. Нам нужен этот первый полет, чтобы он прошел успешно.

Не поэтому ли Arianespace не объявила о заказчике первого запуска?

Самый первый запуск — это квалификационный запуск, и у нас обычно нет на него заказчика. Некоторые из наших конкурентов запускали бы в космос автомобили или сыр.

Мы также постараемся проявить творческий подход. ЕSА собирается опубликовать объявление о возможностях запуска, предназначенных, я бы сказал, для академических проектов. Мы были бы счастливы, если бы клиенты отправились на первый рейс, но это определенно не будет связано с коммерческими интересами.

Так что мы пока не знаем, кто будет пассажиром первого рейса.

Кто на данный момент является первым коммерческим заказчиком Ariane 6?

Второй запуск будет для Galileo, что не является коммерческим запуском. Arianespace, компания, отвечающая за маркетинг и обслуживание запусков, объявила о заключении контракта с Viasat, которая сегодня является первым коммерческим заказчиком Ariane 64 [четырехдвигательный вариант Ariane 6].

Помимо отсрочки начала обслуживания, как еще этот новый график повлиял на разработку Ariane 6?

Даже без задержки конструкция Ariane 6 сильно изменилась с тех пор, как государства-члены ЕSА начали программу по многим причинам. Первая — это эволюция рынка с изменением спроса и предложения. Рынок стал гораздо более сегментированным с развитием негеостационарных приложений на протяжении многих лет.

Мы постарались наверстать упущенное. Когда мы начали программу Ariane 6 в 2014 году, почти никто не предсказал эволюцию, которую мы наблюдали за последние семь лет. Например, резкое развитие «спутниковых созвездий». Сегодня у нас есть очень универсальный Ariane 6, который также идеально соответствует потребностям клиентов Constellation. Arianespace регулярно сообщает, что они получают сильные выражения интереса, и их команды ведут обстоятельные обсуждения с потенциальными клиентами.

Одна из основных эволюций между Ariane 5 и Ariane 6 — это верхняя ступень. Ariane 6 имеет двигатель с повторным включением Vinci под названием Vinci; Ariane 5 — нет. Это открывает двери для гораздо более широкого спектра миссий по выведению на любую орбиту. И мы добавили APU, вспомогательную силовую установку, которая обеспечивает дополнительные возможности для выполнения более сложных задач. С APU Ariane 6 может развертывать группировки и заполнять всю плоскость спутников всего за один запуск. APU стало возможным благодаря аддитивному производству, которое достигло зрелости в то время, когда мы начали разработку Ariane 6, и не входило в первоначальный план.

Значит, задержки дали вам больше времени для внедрения новых функций?

Это более сложно и взаимосвязано. Когда началась пандемия, у нас, как и во всех отраслях, произошел сбой в цепочке поставок, поэтому нам пришлось реорганизовать нашу стратегию развития. В некоторых случаях мы могли бы углубиться в конкретные нововведения. В других нам пришлось оптимизировать работу, чтобы ускорить работу, чтобы компенсировать задержки. Сегодня у нас есть «дорожная карта», которая, я бы сказал, сочетает в себе пандемию, внедренные нами инновации, а также нормальную жизнь процесса разработки.

Итак, где же пусковые установки Ariane вписываются в мир, в котором доминируют Falcon 9,

Falcon Heavy и, возможно, Starship — с Rocket Lab, Relativity и другими, которые также нацелены на долю рынка Ariane?

Это вопрос к Arianespace, но что я могу сказать со своей стороны, так это то, что Ariane 6 разрабатывается, прежде всего, для удовлетворения потребностей в запуске европейских институциональных клиентов, включая Европейскую комиссию, ESA и государства-члены. Каждая космическая держава должна поддерживать устойчивый, независимый и надежный доступ в космос. Коммерческий рынок выходит на первое место, и Ariane 6 успешно его обслуживает.

Мы начали Ariane 6, потому что после нескольких десятилетий качественного обслуживания Ariane 5 подходил к концу, и для европейских государств важно сохранить свою автономию в доступе к космосу. Поэтому мы не можем провести прямое сравнение двух пусковых установок на конкретном сегменте коммерческого рынка. На карту поставлена возможность предоставлять общедоступные услуги для таких приложений, как безопасность, связь, навигация, наблюдение и т. д. Наряду с такими проектами, как Galileo, существует также проект по разработке новой группировки подключений на европейском уровне.

Когда мы выходим на коммерческий рынок, из отзывов, которые мы получаем, и контрактов, полученных Arianespace, становится очень ясно, что существует огромный спрос — особенно на развертывание группировок, но также и со стороны большого разнообразия исторических и новых сегментов. Все заказчики стремятся к гибкости, и поставщики пусковых услуг должны удовлетворять большему разнообразию требований миссии — сочетанию масс и орбит, доступности и скорости реагирования — разнообразнее чем в прошлом. Таким образом, существует потребность в широком спектре пусковых решений для клиентов. Ariane 6 полностью соответствует этим ожиданиям рынка, будучи адаптированным для большинства сегментов.

Модульная конфигурация Ariane 6 представлена в двух версиях: A62 с двумя твердотопливными двигателями и A64 с четырьмя для более тяжелых нагрузок. Предоставлено: ArianeGroup

Как ArianeGroup оценивает конкурентную угрозу, которую представляет New Glenn от Blue Origin? Несколько лет назад они объявили о контрактах с несколькими потенциальными клиентами Ariane 5 и Ariane 6.

Конкуренция — это показатель роста и того, как рынок становится все более и более динамичным. SpaceX и Blue Origin — серьезные игроки, но мы уверены, что Ariane 6 останется ключевым игроком на коммерческом рынке. Например, Arianespace уже подписала контракты на восемь-девять запусков, даже до первого полета Ariane 6.

Если спрос на пусковые услуги возрастет, то во всем мире может появиться место для более чем двух или трех поставщиков пусковых услуг.

Международная конкуренция в индустрии запусков еще никогда не была такой интенсивной, и ваши конкуренты тоже не стоят на месте, пока SpaceX продвигает вперед свою ракету-носитель следующего поколения. Как ArianeGroup остается конкурентоспособной в долгосрочной перспективе? Что будет после Ariane 6?

У нас есть передовые технологические демонстрационные проекты, менее известные за пределами ЕSА, включая, например, Prometheus, очень недорогой кислородно-метановый двигатель многоразового использования, который мы разрабатываем по контракту с ЕSА. Мы планируем провести первые огневые испытания этого нового двигателя в ближайшие месяцы, в конце 2021 года или в начале 2022 года.

Параллельно у нас есть Themis, демонстратор многоразовой основной сцены, которую мы уже начали тестировать, которая использует Prometheus в качестве движка.

У нас есть 10-летняя «дорожная карта», обсуждаемая с ЕSА, которое также недавно начало исследование под названием NESTS, или «Новое европейское космическое транспортное решение», которое имеет очень долгосрочную перспективу до 2030 года или позже. Мы создали очень разнообразный консорциум компаний и ученых в Европе, чтобы не ограничиваться Prometheus и Themis — и тем местом, которое мы хотим занять в мировом ландшафте космических перевозок.

Мы также готовимся осваивать технологии многократного использования. В то время, когда мы запустили Ariane 6, это не было очевидным решением. Скорость запуска во всем мире побудила нас выбрать одноразовую пусковую установку. Очевидно, это было правильное решение, потому что оно позволяет нам очень скоро стать преемником Ariane 5 с Ariane 6 и иметь больше времени для подготовки к действительно революционной технологии повторного использования.

SpaceX во многом объясняет свой успех своим стремлением повторно использовать ракетные ускорители для сокращения затрат и увеличения частоты запусков. Планирует ли ArianeGroup доработать Ariane 6, чтобы включить возможность повторного использования, и когда это может произойти?

Ключевое слово для Ariane 6 — гибкость, и мы разработали его с упором на модульность, что означает, что он будет развиваться. У нас есть программы повышения конкурентоспособности с ESA для повышения производительности, снижения затрат на эксплуатацию и расширения областей миссии.

Так что да, Ariane 6 будет развиваться. Будет ли возможность повторного использования первой функцией, которую мы добавим в Ariane 6? Я не уверен. В качестве первого шага я бы сказал, что мы сосредоточимся на улучшениях, которые имеют больше смысла с точки зрения окупаемости инвестиций. Мы можем, например, разработать новую верхнюю ступень, которая будет намного легче, на основе композитной технологии, чтобы увеличить массовые характеристики и снизить стоимость. Мы могли бы разработать новые твердотопливные ракетные ускорители, чтобы добиться большей грузоподъемности и, соответственно, большей конкурентоспособности.

Когда мы смотрим на глобальный ландшафт, есть одноразовые пусковые установки, которые все еще работают, в том числе в США. Возможность повторного использования является ключом к подготовке будущего, но также есть место для инноваций и прогресса с одноразовыми пусковыми установками.

Потребность SpaceX в частых запусках Starlink является важным фактором жизнеспособности его многоразовых ускорителей. Может ли повторное использование сыграть большую роль для ArianeGroup, когда вы запускаете предложенное в Европе широкополосное мегакозвездие?

Мы все равно к этому подготовимся. Это не зависит от одного конкретного проекта. Скорость запуска, безусловно, поможет, и любой проект, который увеличивает спрос на запуск, добавляет больше смысла для повторного использования. Но мы также думаем о том, чтобы в долгосрочной перспективе держать открытыми как можно больше дверей.

Еще кое-что, что произошло, когда вы разрабатывали Ariane 6, — это рост числа разработчиков малых ракет-носителей, их более 120. По мере того, как некоторые из них созревают в Европе, может ли ArianeGroup в конечном итоге сотрудничать с ними?

Трудно представить, что одна пусковая установка или одна пусковая система удовлетворят все потребности. Мы всегда использовали концепцию европейского стартового семейства, и сегодня это имеет место с Ariane 6 и Vega C. Может быть место для меньшей пусковой установки для меньшей массы — почему бы и нет? Для ЕSА и Европы важно поддерживать эту синергию в рамках семейства продуктов.

Развитие малых ракет-носителей в Европе снова является хорошей новостью. У нас есть партнерские отношения со стартапами в рамках упомянутого мной исследования NESTS. У нас есть партнерские отношения со стартапами, желающими использовать возможности и знания ArianeGroup. Мы увидим, что экосистема будет развиваться — это возможность, даже если она может вызвать конкуренцию.

Какие еще возможности открываются перед европейским стартовым рынком?

Европа, возможно, является сегодня единственной космической державой, не инвестирующей в космические пилотируемые полеты. По этому поводу снова начались дебаты. Это то, что нас интересует и это очень волнует, потому что у нас есть многое, что нужно сделать, если европейские государства решат пойти по этому пути.

Что для этого делать дальше? Какие временные рамки мы рассматриваем, и как что-то подобное добавить в ваш график разработки?

Трудно разработать «дорожную карту» для такого амбициозного проекта, но каждые три года ЕSА проводит важные встречи, и следующая встреча совета министров состоится в ноябре 2022 года, когда ЕSА примет решение о «дорожной карте» на следующие три-пять лет. Но на данном этапе все это очень гипотетично.

Это интервью отредактировано для большей ясности.
Эта статья впервые появилась в ноябрьском номере журнала SpaceNews за 2021 год.

Первоисточник:

Это испытание проверит электрическое и механическое оборудование, необходимое для интеграции верхней части ракеты-носителя. Процедуры проводятся в условиях, характерных для стартовой кампании. Основным этапом этого испытания является закрытие обтекателя Ariane 6 вокруг полезной нагрузки.

Обтекатель, построенный компанией Ruag Space в Швейцарии, имеет высоту 20 метров и диаметр 5,4 метра. Он защищает полезную нагрузку от тепловых, акустических и аэродинамических нагрузок при подъеме в космос. Этот комбинированный тест проводился с использованием новой интеграционной док-станции, состоящей из большой белой рамы, с двумя мобильными платформами, регулируемыми на любом уровне и доступными по стационарным лестницам и платформам, разработанными французским космическим агентством CNES.

Эти мероприятия являются частью обширных “совместных испытаний” на космодроме, проводимых ЕКА, CNES, Ariane Group и другими отраслевыми партнерами. Они проверят системы и процедуры подготовки к полету новой европейской ракеты-носителя Ariane 6, который состоится в следующем году.

Ariane 6 предназначена для увеличения гарантированного доступа в космос для Европы и будет способна выполнять все типы миссий на всех орбитах. Она имеет модульную конструкцию в двух версиях: Ariane 62 среднего класса с грузоподъемностью 10,3т на НОО по цене 75млн$, оснащенная двумя ускорителями по краям, и тяжелая Ariane 64 с четырьмя, выводящая ~22т за 115млн$.

На ракете в качестве двигателя первой ступени устанавливается Vulcain 2.1, использующий в качестве топлива пару жидкий водород / жидкий кислород. Тяга - 135 тонн. Он разработан на базе двигателя Vulcain, который устанавливался на Ariane 5.

Со следующего года на этом носителе будет выводиться группировка спутников Oneweb.

Также Европейское космическое агентство повысит универсальность новой ракеты Ariane 6 с помощью ступени под названием “Astris”. Планируется, что kick stage “Astris” будет готова к середине 2024 года в качестве дополнения к верхней ступени Ariane 6 и будет напрямую взаимодействовать с полезной нагрузкой.

Космический аппарат ЕSА Hera, выполняющий миссию по планетарной защите, должен стать первым, кто получит выгоды от этого усовершенствования конструкции выводящей рн. Предлагаемая ЕSА миссия “Hera” будет исследовать астероиды-близнецы Didymos, а точнее изучать последствия кинетического воздействия предшествующей ей миссии NASA DART на один из этих астероидов.

Ariane 6 сможет разместить одну полезную нагрузку на переходной орбите, после чего Astris отделится от верхней ступени, чтобы доставить вторую полезную нагрузку на ГСО.

Двигатель Berta многократного включения находится в стадии разработки.

Стартовая масса телескопа составляет примерно 1300 килограммов, он состоит из двух термически изолированных друг от друга частей: служебного модуля (SVM) и модуля полезной нагрузки (PLM). В модуле SVM будут находиться топливный бак, солнечные панели, двигатели, работающие на гидразине, и антенна с высоким коэффициентом усиления.

В модуле PLM разместятся телескоп системы Кассегрена, а также инфракрасный спектрометр AIRS, работающий в диапазоне длин волн 1,95–7,8 микрометра, и система точного наведения, включающая трехканальный фотометр и спектрометр низкого разрешения, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне. Главное зеркало телескопа будет иметь форму эллипса, с размерами примерно 1,1 на 0,7 метра, и сделано из алюминия. За счет пассивной системы охлаждения рабочая температура элементов телескопа будет поддерживаться на уровне около 55 кельвинов.

12 ноября 2020 года Европейское космическое агентство на заседании Комитета по научной программе официально одобрило разработанный проект телескопа — и ARIEL перешел в стадию создания. В ближайшие месяцы будут оформлены заявки на поставку элементов телескопа, а летом следующего года выберут главного подрядчика, который займется его сборкой.

В космос телескоп должен отправиться в 2029 году при помощи ракеты-носителя Ariane 6 с космодрома Куру, вместе с ним может полететь аппарат Comet Interceptor. ARIEL будет работать на гало-орбите вокруг второй точки Лагранжа в системе «Солнце–Земля», ожидается, что срок службы составит не менее 4 лет.

Источник: https://nplus1.ru/news/2020/11/18/ariel-now-realising