A nap képei 242# – az Ariane-6 építése

Kaptunk pár csodás képet az Ariane-6 második fokozatának összeszereléséről az ArianeGroup jóvoltából. Nemrég írtunk egy cikket a projekt állapotáról, az elmúlt hetekben több fontos mérföldkövet elértek a mérnökök az új európai rakéta építését illetően.

Jól látszik ezen a képen a második fokozat cseppfolyós oxigén (LOX) tartálya.
Forrás: ArianeGroup

ESA hírek: Ariane-6, James Webb és BepiColombo

A napokban több ESA-projekt is mérföldkövet ért el, illetve a következő időszakban is fontos események lesznek a különböző európai űrprogramokban.

Ariane-6

A P120C szilárd hajtóanyagú segédrakétának sikeresen lezajlott az utolsó tesztje Kourouban október 7-én a Guyana Űrközpontban. A sikeres tesztnek köszönhetően hamarosan megkaphatja a repülési minősítést a rakétamotor, így egy lépéssel közelebb vagyunk az Ariane-6 repüléséhez. A P120C a P80 rakétamotort hivatott leváltani – a gyártása egyszerűbb, illetve a technológiai fejlődésnek köszönhetően hatékonyabb is. A tervezésnél figyelembe vették hogy nem csak a Vega-C rakéta első fokozata fogja ezt a motort használni, hanem az Ariane-6 segédrakétáiként is felhasználják majd – így univerzálisabb lett a gyártása, mellyel sokkal több pénzt tud a jövőben az ESA spórolni. Amikor ténylegesen repülésre kerül sor, a P120C lesz a világ legnagyobb és legerősebb egy szegmensből álló szilárd hajtóanyagú rakétamotorja (a Space Launch Systemen használt segédrakéták öt szegmensből állnak).

A QM2 (Qualification Motor 2) motor tesztje lefedte a teljes működési időt (130 másodperc) és 4500 kN maximális tolóerőt ért el. A P120C burkolatát Olaszországban, a hajtómű fúvókáját Franciaországban és a gyújtórendszert pedig Norvégiában gyártják. A szilárd hajtóanyagot helyben, Francia Guyanában készítik és töltik a rakétamotorba. Ez volt a harmadik és utolsó tesztgyújtása a P120C-nek, de az első, melyet az Ariane-6 konfigurációban teszteltek – sikerrel. A tesztállást ezért mechanikai szempontokból és a repülési szoftver miatt át kellett alakítani. Korai előrejelzések alapján nem volt semmi rendellenesség a teszt során, de egy teljes elemzés után fogják csak kijelenteni a tényleges minősítést a repülésre.

Ariane-6: a rakéta alján jól látható a négy darab P120C segédrakéta
Forrás: ESA

James Webb űrtávcső

Múlt hét elején a James Webb űrteleszkóp sikeresen átment az összes indítási környezeti teszten, így letesztelve az indítás rideg és megterhelő viszonyainak hatását az űreszközre. A James Webb-et egy Ariane-5 rakétával tervezik indítani.”Az űreteleszkóp sikeres indítási környezeti tesztje egy hatalmas előrelépést képvisel a hosszú út során ami a tényleges starthoz vezet” – nyilatkozta Bill Ochs, J. Webb projektmenedzser a NASA Goddard űrközpontjából. “A környezeti tesztek demonstrálják a James Webb képességeit, ami ahhoz kell, hogy épségben átvészelje a rakétán való utat az űrbe, ami a legmegterhelőbb és legveszélyesebb része a küldetésnek. Az akusztikus és vibrációs teszteket végrehajtó nemzetközi csapat kiemelkedően jó és elhivatott szakemberekből áll, ami szerencsére az egész űrteleszkópot tervező és építő csapatra jellemző”. Az indítás hanghatásainak a tesztelésére a teleszkópot egy akusztikai kamrába vitték, ahol 140 decibeles erővel vizsgálták meg ellenálló képességét. Az akusztikus teszt eredményének kiértékelése után az űrtávcsövet egy másik terembe vitték át, ahol az vibrációs terhelését szimulálták.

A JWST felépítése
Forrás: NASA
A Northrop Grumman videója a JWST felbocsátásáról és üzembe helyezéséről

Az űrteleszkóp most egy komplett ellenőrzésen fog átesni, a fő elemeit fogják vizsgálni: a tükröket és a napellenzőt, ezután pedig a NASA, ESA és a CSA (Kanadai Űrügynökség) szakemberei egy végső tesztsorozattal engedélyeztetik az űreszköz Guyana Űrközpontba való átszállítását. Ha minden a terv szerint halad, akkor a jelenleg is érvényes dátum szerint 2021. október 21-én startol el a James Webb Űrtávcső. A nemzetközi összefogás keretében 258 cég gyártotta le az alkatrészeit, az Egyesült Államokból, Kanadából és az ESA tagországaiból.

A Hubble Űrtávcső és a JWST tükreinek méretének összehasonlítása

BepiColombo

Eközben több millió kilométerre a Földtől az ESA és JAXA Merkúr-szondája, a BepiColombo készülődik az első Vénusz melletti elhaladására, melyre október 15-én kerül sor. A 2018 októberében indított szondának összesen kilenc gravitációs hintamanőverre van szüksége ahhoz, hogy elegendően csökkenteni tudja a sebességét a 2025-ös Merkúr körüli pályára álláshoz. Az első ilyen hintamővert idén áprilisban hajtotta végre, a Földet közelítette meg és annak gravitációjával csökkent a szonda sebessége. Az október 15-i hintamanőver lesz az első a tervezett kettő közül a Vénusszal, míg további hat Merkúr-megközelítés szükséges a végső pályára álláshoz. Magyar idő szerint csütörtökön 06:58-kor lesz a legközelebb a Vénuszhoz az űreszköz, mintegy 10 270 kilométerre. Az elhaladás közben a szonda tudományos méréseket fog végezni az atmoszféra és környezeti adatok gyűtésének érdekében. Ezeket a méréseket a japán Akacuki Vénusz-szonda és a Föld körüli pályán lévő Hiszaki Spektroszkópikusz Obszervatórium méréseivel koordinálják. A második megközelítés 2021. augusztus 11-én várható – ekkor csak 1 007 kilométerre lesz a bolygótól a szonda.

A BepiColombo földközeli elhaladásáról készült felvételek
A BepiColombo felépítése
Forrás: Airbus

Nem a OneWeb fog repülni az Ariane-6-tal először

Az Arianespace és OneWeb szóvivői bejelentették miszerint a két cég átdolgozta a szerződésüket a OneWeb műholdak indításával kapcsolatban.

Tizenhat Szojuz megrendelést kapott az Arianespace, egy indítással 34-38 műholdat fognak majd pályára állítani – a tervek szerint a OneWeb-konstelláció építését így 2022-ben be is tudnák befezni. Az átdolgozott szerződésben két Szojuz indítással van kevesebb az eredeti tervek szerint, illetve az Ariane-6 első indításánál sem lesznek OneWeb műholdak az áramvonalazó kúpok alatt.

OneWeb műholdak az Ariane-6 második fokozati adapterén – művészi illusztráció, valószínűleg már az is marad….

Eddig három OneWebnek szánt indítást hajtott végre az Arianespace, mielőtt az óriáscég ún. “Chapter 11” csődött jelentett, így megállítva a betervezett havi egy darab Szojuz indítást.
A cég nyilatkozata szerint a szerződés megváltoztatása az újjáépítési terv része. A Brit kormány és az indiai telekom-óriás Bharti Global vásárolta fel a céget miközben az kifogyott a tőkéből a 650-műholdas konstelláció kiépítése közben, a OneWeb szerint még év végéig ki tudnak lábalni a csődvédelmi helyzetből. Jelenleg 74 műholdjuk van alacsony Föld körüli pályán, és a következő 36-ot idén decemberben tervezik startolni az orosz Vosztocsnijból.

A második OneWeb küldetés, Szojuz-2.1b rakétával Bajkonurból

A 2021. második felére tervezett Ariane-6 első indításból való kihátrálás nem fogja befolyásolni a rakéta startját, nyilatkozta egy szóvivő – a francia űrvállalat megpróbál időben találni egy vásárlót az óriásrakéta első indítására. A műholdkonstelláció 2021-ben kezdheti szolgáltatni a SpaceX Starlinkjéhez hasonló műholdas internetet a Föld északi régióiban: Alaszka, Kanada, Grönland, Izland, Egyesült Királyáság, Észak-Európa és az Jeges-tenger. A 16 Szojuz indításból kettő Francia Guyanából lesz lebonyolítva – a maradékot pedig még nem osztották el pontosan Bajkonur és Vosztocsnij között.

OneWeb műhold modellje.

A műholdak tömege megközelítőleg 150 kilogramm tömegűek, meghajtásuk pedig ionhajtóművek segítségével van megoldva. Az elektronikus rendszereket napelemtáblák látják el energiával, akkumulátorok segítségével. Egy műhold gyártási árát 0,5 -1 millió dollárra becsülik, pontos információnk azonban nincs. Ku-sávú transzponderekkel vannak ellátva, 12-18 GHz-es tartományban kommunikálnak a földi vevőállomásokkal (36×16 cm-es fázisvezérelt antennarács-technológiára épülő vevőmodul). Idén januárban jelentették be, hogy elérték a napi 2 legyártott műhold mennyiséget. A műholdak munkájuk végeztével a Starlink műholdakhoz hasonlóan visszatérnek és elégnek a légkörben.

SpaceX, Arianespace: Új megrendelések az Intelsattól

7 műhold indítására nyert el megbízást a két cég a világ egyik legnagyobb műholdas távközlési szolgáltatójától, az Intelsattól.

Az Intelsat az FCC (Szövetségi Hírközlési Bizottság) által idén meghirdetett, a C műholdas frekvenciasáv “megtisztítására” alkotott szabályozása miatt indít új műholdakat geostacionárius Föld körüli pályára 2022-től. A C-sáv felszabadítására azért van szükség, mert azt a jövőben főképp 5G szolgáltatásokra kívánják majd használni.
Az Intelsat mostani közleménye szerint a 7 db új műholdat a Maxar és Northrop Grumman fogja gyártani, és az Arianespace és a SpaceX 4 küldetéssel fogják a világűrbe juttatni.

Ariane-5 és Falcon 9 indítás

Bár a közlemény nem tér ki a részletes indítási tervekre, de megerősített információk szerint a következőképpen alakul majd a műholdak feljuttatása:
– Falcon 9: 2 db műhold, 2022. harmadik negyedév
– Falcon 9: 2 db műhold, 2022. harmadik negyedév
– Ariane-5: 2 db műhold, 2022. negyedik negyedév
– Ariane-6 vagy Falcon 9: 1 db műhold 2023. harmadik negyedév
Az utolsó műholdat szállító negyedik indítás mindenképpen érdekes, itt az a szolgáltató indíthat majd, aki időben készen lesz a startra – a kikötésre valószínűleg azért volt szükség, mert az Ariane-6 rakéta még nem repült, így egy esetleg csúszás esetén biztosított a műhold feljuttatása.

A 4 db indítás összköltsége 390 millió dollár, melyről pontos részleteket nem árult el az Intelsat, hogy melyik szolgáltató mennyit pénzt kap.

Az Ariane-6 hordozórakéta

Ezzel a cikkel indul el a következő sorozatunk, melynek célja a világ űrhajózási indítójárműveinek a részletes bemutatása. Az Ariane cikksorozatunkban megígértük, hogy az Ariane-6-ot is megemlítjük, így ezzel a rakétával szeretném elindítani a sorozatunkat. Először pár fontosabb adatot összeírunk a rakétáról, melyekkel sejtést kaphatunk a méretekről és a felhasználási célokról.

Funkció:Közepes teherbírású hordozórakéta
Származási ország, gyártó:ESA/Franciaország – Arianespace 🇫🇷/🇪🇺
Indítási költség:75 millió € vagy 95 millió € (A62/A64)
Sikerességi arány (sikeres/összes indítás):0/0 (fejlesztés alatt)
Elsődleges indítási helyszín:Guyana Űrközpont, ELA-4 🇫🇷
Ariane-6 illusztrációja (64-es konfiguráció)

Méretek

Magasság:63 méter
Átmérő:5,4 méter
Indítási tömeg:530-860 tonna
Fokozatok száma:2 + gyorsítórakéták

Segédrakéták és áramvonalazó orrkúp (fairing) átmérő

Segédrakéták száma:2 vagy 4
Átmérő:3 méter
Hajtóanyag tömege:143 tonna/segédrakéta
Hajtómű:P120
Tolóerő:4 500 kN
Újrfelhasználhatóak?Nem
Áramv. orrkúp átmérő:5,4 méter
Áramv. orrkúp hossz:20 méter
Újrafelhasználható?Igen

Első és második fokozat

1. fokozat átmérő:5,4 méter
Hajtóanyag tömege:140 tonna
Hajtómű:Vulcain 2.1
Tolóerő:1 370 kN
Hajtóanyag:Kriogenikus LH2/LOX
(hidrogén/folyékony oxigén)
Újrafelhasználható?Nem
2. fokozat átmérő:5,4 méter
Hajtóanyag tömege:31 tonna
Hajtómű:Vinci
Tolóerő:180 kN
Hajtóanyag:Kriogenikus LH2/LOX
(hidrogén/folyékony oxigén)
Újrafelhasználható?Nem

Hasznos teher kapacitás

Hasznos teher alacsony Föld
körüli pályára (LEO):
Ariane 62: 10 350 kg
Ariane 64: 21 650 kg
Hasznos teher alacsony
napszinkron pályára (SSO):
Ariane 62: 6 450 kg
Ariane 64: 14 900 kg
Hasznos teher geostacionárius
átviteli pályára (GTO):
Ariane 62: 5 000 kg
Ariane 64: 11 500 kg

Az Ariane-6 története

Az Ariane-6-ot a 2010-es évek elején vetették fel mint az Ariane-5-öt helyettesítő hordozórakétát. 2012 és 2015 között számos koncepciót és tervet kidolgoztak a jövőbeli hordozórakétáról. 2016-ban több ESA tagország is pénzügyileg beszállt a programba, illetve több szerződést is megkötöttek az első tesztpéldányok megtervezésére és megépítésére.
Az Európai Űrügynökség (ESA) a szükséges tanulmányok elkészítése után 2012-ben kiválasztotta az Ariane-6 PPH dizájnt. Ebben az első fokozatot három darab P145 szilárd hajtóanyagú rakéta alkotta volna. A második fokozat egy darab P145 szilárd fokozatból állt volna, tetején a H32 kriogenikus felső fokozattal. Ez a verzió 6500 kilogrammot tudott volna geostacionárius átviteli pályára (GTO) állítani 95 millió dolláros áron. 2014-ben az Ariane-6 PPH program tervezett költségét 4 milliárd euróra becsülték, de később 3 milliárd euróra sikerült ezt csökkenteni a beszállítók körének a leszűkítésével.

Ariane-6 PPH verzió

2014-ben az Airbus és Safran meglepte az Európai Űrügynökséget egy közös vállalkozás bejelentésével az Ariane 6.1 és 6.2 javaslat keretében. A közös vállalkozással nem csak az Ariane-6 tervezése és építése járt volna, hanem a Francia Űrügynökség (CNES) osztalékát is kivásárolták volna az Arianespace-ből. Az ő tervezetük szerint az Ariane 6.1 egy kriogenikus első fokozattal rendelkezett volna, mely egy darab Vulcain-2 hajtóművel lenne felszerelve. Az első fokozatot még P145 gyorsítórakéták segítették volna, amik az Ariane-5 segédrakétáihoz képest váltak volna le a fő fokozatról. A második fokozat egy kriogenikus fokozat lett volna, melyet az újonnan fejlesztett Vinci hajtómű gyorsított volna. A 6.2-es változat annyiban tért volna el a 6.1-es változattól, hogy ezt az EPS hipergolikus fokozatot használta volna második fokozatként az Aestus hajtóművel (az EPS fokozatról ebben a cikkben írtunk bővebben). Az Ariane 6.1 változatot kereskedelmi, míg a 6.2-es változatot főleg katonai célokra használták volna.

Ariane 6.1 és 6.2 verziók

2014 szeptemberében a Francia Nemzeti Űrhivatal (CNES) az Ariane 6 PPH dizájnt ért kritikák miatt egy új tervezetet nyújtott be – az Ariane 62 és 64-et. Ez a verzió egy krigenikus első fokozatot (Lower Liquid Propulsion Module) használ, amely a Vulcain 2.1 hidrolox (hidrogént és oxigént használ) hajtóművel van ellátva (Vulcain 2 fejlesztett változata). A második fokozat (Upper Liquid Propulsion Module) egy darab, szintén kriogenikus üzemanyaggal meghajtott Vinci hajtóművet használ. Ebben a tervben a P120-as szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétákat használnák segédrakétákként. Ezeknek a rakétáknak változtatható a száma, két P120-as esetén 75 millió € egy indítás, négy esetén 90 millió €, a fenti táblázatban lehet látni, hogy milyen tömegű űreszközt tudnak pályára állítani egyes pályatípusokra.
Az Ariane-62/64 a PPH tervezettel ellentétben egy rugalmas indítójárművet biztosít az európai piacnak. Az Ariane-62-t nehezebb (főleg katonai) műholdak indításánal fogják használni, míg a 64-est a kereskedelmi dupla indításoknál. 2014 végén az olasz, francia és német miniszterek egy gyűlésen közös űrstratégiai megállapodásokat kötöttek, az Ariane-5 örökösét illetően is. 2014 decemberében az Európai Űrügynökség bejelentette, hogy az Ariane-62/64 javaslatot választották ki az Ariane-5-öt felváltó jövőbeli indítójárműnek. A fejlesztés teljes költsége 3,6 milliárd €, melynek 89%-át az ESA, a maradék 11%-ot pedig az Arianegroup és egyéb partnerek finanszíroznak.

2014-es luxemburgi gyűlés ahol az Ariane-6-ról döntöttek

2010-ben a CNES a Roszkozmosszal egy újrafelhasználható Ariane-6 variáns lehetőségéről tárgyalt. Egy metánt használó, hajtóművel leszálló első fokozatot terveztek, de később elvetették az ötletet, mert pénzügyileg jobb opció, ha évente tíz darab rakétát legyártanak a tervek szerint. Másik ok a hajtóművek gyártása volt, ugyanis egy stabil hajtóműgyártó láncot építettek ki az elmúlt évtizedekben, és az újrafelhasználással ennek a kihasználtsága jelentősen lecsökkenne a CNES nyilatkozata szerint. 2015-ben az Airbus bejelentette az Adeline visszatérő fokozat fejlesztését, mellyel a hajtóműveket és a legértékesebb részeit a rakétának megpróbálnák visszaszállítani az indítóközpontba egy szárnyakkal és hajtóművekkel rendelkező repülő segítségével. Az Adeline első repülésését 2025 és 2030 között láthatjuk majd.
2016-ban az Airbus Safran Launchers bejelentette, hogy az Adelinen való munka folytatódik, és, hogy egy új methalox (metánt és oxigént égető) hajtómű fejlesztése is elkezdődött. Ez az új hajtómű Prometheus névre hallgat és az Ariane-6 első fokozati hajtóműveként tervezik egy nap alkalmazni, újrafelhasználással (vagy az Adeline-el vagy egy hajtóműves visszatéréssel).
Másik célja ennek a hajtóműnek, hogy az Ariane-6 árát felére csökkentsék, ugyanis a tervezett gyártási költsége csak 1 millió € lenne, és akár ötször is repülhetne.

Az Adeline visszatérés közben. Középen lehet látni a főhajtóművet.
Forrás: Airbus

Előkészületek, jelenlegi állapot

Az Ariane-6 már a végső tesztelési stádiumban van, ahol a teszteredmények fogják meghatározni a gyártási mechanizmusokat. A Német Űrügynökség (DLR) lampoldshauseni telepén sikeres teszteket hajtottak végre a Vulcain 2.1 és Vinci hajtóművekkel, a repülésre való engedélyezés hamarosan megtörténhet. Ugyanezen a teszttelepen zajlanak a második fokozat tesztjei, és a Vinci második fokozatra való integrációja és végső tesztelése. A második fokozat az Arianegroup brémai üzeméből érkezik.

A franciaországi Les Mureaux-ban (ahol a többi Ariane komponenst is gyártják) találhatóak a legnagyobb kavarásos dörzshegesztőgépek Európában, melyekkel az Ariane-6 kriogenikus első fokozati üzemanyagtartályait fogják készíteni. Az első fokozatot és a Vulcain 2.1 hajtóművet összekötő szegmenst is ugyanitt gyártják és szerelik fel a rakétára. Az első P120C (a C-variáns a Vega-C rakéta számára készül, de a motor identikus) gyorsítórakéta statikus tesztgyújtása tavaly januárban sikeresen lezajlott a Guyana Űrközpontban. Egy második sikeres tesztgyújtás után ez is megkapta a repülési engedélyt.

Vulcain 2.1 hajtóműtesztje

A szénkompozit segédrakétákat az Avio olaszországi Colleferroban található üzemében gyártják és töltik meg szilárd hajtóanyaggal. A szénszálas áramvonalazó orrkúpot (payload fairing), ami a rakományt védi az atmoszferikus repülés közben a RUAG Space gyártja Svájcban. Ugyanez a cég gyártja a Vega, Ariane 5 illetve a ULA Atlas és Vulcan rakétákra az orrkúpot. Az első repülésre az orrkúp egyik fele már kész van, a másik gyártása még zajlik.

Az ELA-4 építkezés
Forrás: Arianespace

Az összes felkészülési folyamatot sajnos érintette a koronavírus-járvány, de leginkább az ELA-4 indítóállás építkezését. 2020 végére tervezték az első indítást, de ez sajnos két okból sem valósulhat meg. Az egyik az előbb említett késés, a második a OneWeb műholdak biztonytalansága. Az első misszión 36 OneWeb műholdat állított volna pályára, de sajnos a cég csődbe ment (és az esetleges finanszírozás is biztonytalan még) így valószínűleg új rakományt kell keresni az első startra, ami előreláthatólag 2021-ben lesz.

OneWeb műholdak pályára állítása
Forrás: OneWeb

Ezzel kitárgyaltuk az Ariane-rakétacsaládot. Ha még nem olvastad el a küldön Ariane sorozatunk első vagy második részét, azt az alábbi linkeken megteheted. A következő cikkünkben egy kis hordozóról fogunk írni, amely turbószivattyú-rendszere teljesen egyedi az űriparban…

Az Ariane-1/2/3 rakéták történelme
Az Ariane-4/5 történelme