Она улетела

На прошлой неделе в небо над Южной Америкой взмыла последняя тяжелая ракета-носитель «Ариан-5». Она 27 лет прослужила штатным носителем для Европейского космического агентства и теперь уступает дорогу новым. Редакция N + 1 вспоминает наиболее примечательные пуски одной из самых надежных ракет за всю историю космонавтики.

«Ариан-5» — универсальный грузовик, рассекавший по трассам между Землей и небом. Пилотируемые корабли ракета не возила — у Европы их банально не было, хотя ракета был сертифицирована под пилотируемые пуски. Так что «Ариан-5» тягала в небо спутники, межпланетные станции, космические телескопы и грузы для МКС. Ракету собирали в Европе, а летала она с космодрома Куру во Французской Гвиане.

Длина «Ариан-5» — 50,5 метра, диаметр — 5,4 метра. Взлетала она на двух твердотопливных ускорителях и основной криогенной ступени с кислородно-водородным двигателем Vulcain. Верхняя ступень поначалу работала на паре монометилгидразин — тетроксид азота (двигатель Aestus), а в последних модификациях на жидком кислороде и водороде (двигатель HM7B).

За 27 лет эксплуатации ракету неоднократно модернизировали — всего вариантов «Ариана-5» летало пять. Она могла вместить в себя два-три крупных спутника и до восьми вторичных грузов. Максимальная грузоподъемность составляла до двадцати тонн полезной нагрузки на низкую опорную орбиту и до десяти тонн — на геопереходную орбиту. Ракета совершила 117 полетов, из которых лишь пять были неудачными и, в основном, относились к первым полетам ракеты. Самая длинная серия успехов была с 2003 по 2017 год, тогда «Ариан-5» совершила 83 пуска подряд без сбоев

Полеты

1996: Сломать за 39 секунд

Разработка «Ариан-5» заняла десять лет, а свой первый полет она ушла 4 июня 1996 года. Полезной нагрузкой тогда были четыре спутника Cluster Европейского космического агентства (ESA), которые должны были изучать магнитосферу Земли. Но не изучили — на 39 секунде полета они вместе с ракетой превратились в огненный шар. Фейерверк над джунглями принес ESA убытки более чем на 370 миллионов долларов.

Расследование показало, что произошла одна из самых дорогих ошибок программного обеспечения в истории. Cистема управления полетом «Ариан-5» включала в себя инерционную навигационную платформу, программный модуль которой использовала ракета «Ариан-4». Так как траектория полета «Ариан-5» отличалась от траектории «Ариан-4», то когда значение горизонтального смещения платформы, связанное с горизонтальной скоростью ракеты, оказалось больше, чем заложенные в программу ограничения, модуль при попытке выравнивания платформы поймал ошибку переполнения переменной при преобразовании данных из 64-битного числа с плавающей запятой в 16-битное целое число.

Так как сбой был программный, а не аппаратный, вышли из строя и активная, и дублирующая навигационные системы, а бортовой компьютер скомандовал соплам двигателей сильно отклониться, из-за чего ракета разрушилась под аэродинамической нагрузкой, на которую ее конструкция рассчитана не была. Самое ироничное в этой истории — то, что для полета «Ариан-5» производившиеся операции были не нужны. Механизм выравнивания платформы в первые 50 секунд после активации режима полета был нужен для предыдущей версии ракеты в случае отмены старта прямо перед пуском.

1999: XMM-Newton

Европейская рентгеновская обсерватория XMM-Newton, оснащенная тремя рентгеновскими телескопами, была запущена на высокоэллиптическую околоземную орбиту при помощи «Ариан-5» в декабре 1999 года и работает до сих пор, вместо того чтобы выйти из строя за десять лет. Она наблюдает за далекими активными галактиками и квазарами, двойными звездными системами, белыми карликами, черными дырами и нейтронными звездами и за 23 года службы сделала огромное количество открытий: обнаружила рекордно массивное скопление галактик и кандидата в самую молодую массивную рентгеновскую двойную, помогла разобраться с природой рентгеновских сияний на Юпитере и получила самое четкое изображение самой большой ударной волны в скоплении галактик.

2003: SMART-1

Этот аппарат для исследований Луны был запущен в космос на «Ариане-5» 27 сентября 2003 года. Он занимался съемкой поверхности Луны и изучением ее химического состава. Однако важнее здесь то, что это был первый европейский аппарат в космосе, оснащенный электрореактивной двигательной установкой. На SMART-1 стоял ионный холловский двигатель на ксеноне, при помощи которого успешно долетел с околоземной орбиты на окололунную и проработал там один год.

2004: «Розетта»

Именно благодаря этой межпланетной станции мы в деталях рассмотрели ядро кометы 67P/Чурюмова — Герасименко. Путешествие «Розетты» началось в марте 2004 года на космодроме Куру, откуда станцию унесла в космос «Ариан-5». В августе 2014 года «Розетта» стала первым аппаратом, вышедшим на орбиту вокруг кометного ядра, а в ноябре того же года состоялась первая в истории мягкая посадка рукотворного аппарата «Филы» на комету. В общей сложности «Розетта» изучала комету чуть более двух лет, нашла на ней ксенон, иней, прекурсоры сахаров, высокомолекулярные органические вещества, необычные скалы, а также увидела смену окраски ядра и сияния в коме. А в конце миссии «Розетта» совершила жесткую посадку на ядро кометы, оставшись на нем навсегда.

2008: ATV

ATV (Automated Transfer Vehicle) был единственным европейским автоматическим грузовиком для снабжения МКС. Всего было создано пять таких кораблей, все они летали в космос на «Ариане-5» в 2008–2015 годах. Грузоподъемность корабля и внутренний объем были больше, чем у российских «Прогрессов», американских Dragon или Cygnus или японского HTV — по сути, это был «самосвал», возивший на станцию оборудование и грузы для экипажа, воду, еду, кислород, топливо, а также корректировавший ее орбиту своими двигателями. После прекращения полетов ATV стал основой для разработки европейского сервисного модуля пилотируемого корабля Orion для возвращения людей на Луну по программе NASA «Артемида».

2009: «Гершель» и «Планк»

14 мая 2009 года «Ариан-5» отправила ко второй точке Лагранжа в системе Земля — Солнце блистательную пару — инфракрасный телескоп «Гершель» и микроволновую и инфракрасную обсерваторию «Планк». «Гершель» оставался самой крупной инфракрасной обсерваторией до запуска «Джеймса Уэбба» и проработал четыре года, получив огромный объем данных, которые ученые обрабатывают до сих пор. Телескоп наблюдал за планетами, карликовыми планетами и малыми телами Солнечной системы, туманностями и областями звездообразования в Млечном Пути и далекими галактиками. Что касается «Планка», то обсерватория четыре года занималась исследованиями космического микроволнового фона: по ее данным астрономы составили детальные карты неба, а астрофизики уточнили модели Вселенной и сделали ряд других важных открытий.

2016-2018: Galileo

Galileo — это глобальная спутниковая навигационная система, подобная GPS или ГЛОНАСС. Ее первые аппараты появились на орбите в 2011 году, сейчас на средних околоземных орбитах их работает уже 24, и с 2020 года система начала отвечать на сигналы SOS. Половину из этих спутников вывела в космос «Ариан-5»: в ноябре 2016 года, декабре 2017 года и июле 2018 года.

2018: «БепиКоломбо»

20 октября 2018 года «Ариан-5» доставила в космос второй в истории аппарат для исследования Меркурия, который состоит из европейского зонда MPO (Mercury Planetary Orbiter), японского MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) и перелетного модуля MTM. Пока что «БепиКоломбо» совершает длинную череду гравитационных маневров у Земли, Венеры и Меркурия, а к своей финальной цели он прибудет в декабре 2025 года. О том, какие тайны Меркурия раскроет «БепиКоломбо», мы писали в материале «На Меркурий за водой».

2021: «Джеймс Уэбб»

Надежность «Ариан-5» к началу 20-х годов стала признанным достоинством европейской ракеты, поэтому именно ей NASA, ESA и CSA доверили в декабре 2021 года вывести в космос «жемчужину» среди телескопов — инфракрасную обсерваторию «Джеймс Уэбб». Сейчас она работает на гало-орбите вокруг второй точки Лагранжа в системе Солнце — Земля уже более года и подарила немало открытий — от самых далеких галактик и квазаров до портретов планет Солнечной системы и поисков атмосфер у землеподобных экзопланет.

2023: JUICE

14 апреля 2023 года «Ариан-5» вывела в космос европейскую межпланетную станцию JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), которая прибудет к системе Юпитера в середине 2031 года. Станция займется подробным изучением трех крупнейших спутников Юпитера: Европы, Ганимеда и Каллисто — да и четвертому галилеевому спутнику, Ио, JUICE тоже уделит внимание. Одна из основных целей миссии — определить наличие и свойства подповерхностных водных океанов на спутниках, об этом мы рассказывали в материале «Хожение за тремя океанами».

Чем заменят?

Отправив «Ариан-5» на пенсию, Европа на время осталась только с легкой ракетой Vega, так как разработка новой тяжелой ракеты-носителя «Ариан-6» задерживается, а пуски средних «Союзов-СТ» с Куру были прекращены по инициативе России в ответ на санкции Евросоюза еще в начале 2022 года. Из-за этого ЕSA пересадила свой телескоп «Евклид» с «Союза» на Falcon 9 компании SpaceX. На той же ракете в 2024 году отправится к астероиду Дидим и межпланетная станция Hera. Рассматривается вариант пересадки некоторых спутников, которые должны были полететь в космос на «Ариане-6», на создаваемую американской компанией United Launch Alliance ракету Vulcan Centaur, однако финальное решение ESA еще не приняло.

Шестая модель «Ариана» разрабатывается с 2014 года и станет более универсальной и мощной ракетой по сравнению со своей предшественницей. Планируется два варианта ракеты — с двумя или четырьмя боковыми ускорителями, в качестве топливной пары для двигателей основной (Vulcain 2) и верхней (Vinci) ступени будут использоваться жидкие кислород и водород. Грузоподъемность ракеты в наиболее мощной конфигурации составит до 11,5 тонны полезной нагрузки для геопереходной орбиты, до 21,6 тонны на низкую опорную орбиту и до 8,5 тонны на траекторию перехода к Луне. После отделения полезной нагрузки ступень будет выполнять маневр ухода с орбиты, чтобы уменьшить количество космического мусора.

Ожидается, что первый полет «Ариан 6», состоится в сентябре этого года. Под него уже готова стартовая площадка — однако велика вероятность, что его перенесут на 2024 год. Нам же пока остается только считать дни до дебюта нового поколения космических тяжеловесов.