El Ariane 4 fue un vehículo de lanzamiento desechable europeo , desarrollado por el Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES), la agencia espacial francesa , para la Agencia Espacial Europea (ESA). Fue fabricado por ArianeGroup y comercializado por Arianespace . Desde su primer vuelo el 15 de junio de 1988 hasta el último vuelo 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 , se diseñó para proporcionar un lanzador capaz de transportar cargas útiles más pesadas y a un menor coste por kilogramo 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 filosofía de diseño; este enfoque ganó rápidamente el respaldo de la mayoría de los miembros de la ESA, que financiaron y participaron en su desarrollo y operación. Capaz de ser equipado con una amplia variedad de propulsores acoplables , 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 utilizados para la investigación científica. Durante su vida útil, el Ariane 4 logró captar el 50% del mercado en el lanzamiento de satélites comerciales, demostrando claramente la capacidad de Europa para competir en el sector de lanzamiento comercial. [2] En febrero de 2003, se lanzó el último Ariane 4; Arianespace había decidido retirar el modelo en favor del más nuevo y más grande Ariane 5 , que lo reemplazó en la práctica.
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). [3] : 161–162 Seis años después, en diciembre de 1979, la llegada de un sistema de lanzamiento desechable europeo capaz se marcó cuando el primer lanzador Ariane 1 se lanzó con éxito desde el Centro Espacial Guyanais (CSG) en Kourou , Guayana Francesa . [3] : 169 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 seguido rápidamente por derivados mejorados en forma de Ariane 2 y Ariane 3. 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. [3] : 172
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%. [4] El Ariane 4 sería un lanzador considerablemente más grande y más flexible que los miembros anteriores de su familia, y estaba destinado a competir con el extremo superior de los lanzadores en todo el mundo. En comparación, mientras que el Ariane 1 tenía un peso típico de 207 toneladas (456.000 libras) y podía lanzar cargas útiles de hasta 1,7 toneladas (3.700 libras) en órbita; el Ariane 4 más grande tenía un peso típico de 470 toneladas (1.040.000 libras) y podía poner en órbita cargas útiles de hasta 4,2 toneladas (9.300 libras). [3] : 178 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. [4]
Ante la necesidad de producir un cohete con un empuje sustancialmente mayor, el equipo de diseño consideró varios enfoques para lograrlo. [3] : 179 Un concepto estudiado había implicado la adición de un quinto motor a una primera etapa agrandada del Ariane 3, pero se descubrió que implicaba un nivel muy alto de trabajo de rediseño para lograrlo; en su lugar, 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. Si bien la segunda y tercera etapas permanecieron idénticas al Ariane 3, se desarrolló una gama de propulsores acoplables para ser aplicados al tipo, diseñados para aumentar gradualmente la capacidad de carga útil del cohete. [3] : 179 En general, el Ariane 4 era un 15% más pequeño que el Ariane 3. [3] : 180
En efecto, el Ariane 4 era un derivado mejorado y desarrollado del anterior Ariane 3, diferenciándose principalmente por la aplicación de varios propulsores de combustible sólido y de combustible 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, habiéndose usado previamente solo en el programa espacial chino . [3] : 179 Otra innovación del Ariane 4 fue el carenado SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane) de doble lanzamiento. [3] : 180 Este tenía la función de permitir un par de satélites, uno colocado encima del otro; se podían 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 utilizaba giroscopios láser de anillo mucho más precisos . [3] : 180 Según el autor de aviación Brian Harvey, los avances presentes en el diseño del Ariane 4 representaban una filosofía conservadora y evolutiva, más que revolucionaria. [3] : 180
A medida que el programa Ariane 4 fue tomando forma, obtuvo el apoyo de Bélgica , Dinamarca , España , Irlanda , Italia , Países Bajos , Alemania , Reino Unido , Francia , Suecia y Suiza . [3] : 180 Los contratistas principales 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 la 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). [3] : 180 Por su trabajo en el Ariane 4, el equipo de lanzamiento recibió posteriormente el premio Space Achievement Award de la Space Foundation en 2004. [5]
Junto con el desarrollo del propio Ariane 4, se construyó una nueva zona de preparación de lanzamiento y una plataforma de lanzamiento especialmente diseñadas para el cohete, denominadas colectivamente ELA-2 , en el Centro Espacial Guyanais para dar servicio al Ariane 4 y proporcionar una tasa de lanzamiento de 8 lanzamientos por año (esta hazaña era casi inédita para un solo cohete grande, fuera de la Unión Soviética). [3] : 178–179 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 realizaría en una sala de 80 metros (260 pies) de altura construida especialmente en lugar de en la propia plataforma; el cohete terminado se transportaba entonces utilizando un ferrocarril especialmente diseñado para atravesar lentamente desde la sala hasta la plataforma de lanzamiento, lo que tomaba una hora. Este ferrocarril proporcionaba el beneficio adicional de permitir que los cohetes defectuosos se retiraran de la plataforma y se sustituyeran con relativa rapidez. [3] : 179
El 15 de junio de 1988 se realizó el primer lanzamiento exitoso del Ariane 4. [3] : 180 Para este primer vuelo de prueba, se decidió disparar la segunda versión más potente del cohete, designada 44LP , equipada con cuatro motores principales, dos propulsores sólidos y dos propulsores líquidos; también estaba equipada con el carenado multisatélite SPELDA. 50 segundos después del despegue, los propulsores sólidos se gastarían y se separarían para reducir el peso del cohete. [3] : 180 143 segundos después del despegue, los propulsores líquidos también se separaron, aligerando aún más el vehículo. El vuelo inaugural se consideró un éxito, poniendo en órbita múltiples satélites. [3] : 180
Para el lanzamiento del V50 en adelante, se adoptó una tercera etapa mejorada, conocida como H10+ , para el Ariane 4. [3] : 183 La tercera etapa H10+ presentó un nuevo tanque, que era 26 kg (57 lb) más liviano, 32 cm (13 in) más largo y contenía 340 kg (750 lb) más de combustible, lo que aumentó la capacidad de carga útil general del cohete en 110 kg (240 lb) y aumentó su tiempo de combustión en 20 segundos. [3] : 183
Incluso antes del primer vuelo del Ariane 4, ya se había iniciado el desarrollo de un sucesor, designado como Ariane 5. [3] : 184–185 En enero de 1985, el Ariane 5 había sido adoptado oficialmente como un 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 coste del 20% sobre el Ariane 4, sino para un mayor margen de seguridad debido al hecho de que el Ariane 5 también fue diseñado para realizar lanzamientos espaciales tripulados, estando destinado a transportar astronautas utilizando el vehículo espacial Hermes propuesto . [3] : 185 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 para tales lanzadores; Fue por esta razón que Gran Bretaña decidió no participar en el programa Ariane 5. [3] : 186 Durante algunos años, los lanzadores Ariane 4 y Ariane 5 fueron operados indistintamente; sin embargo, finalmente se decidió terminar todas las operaciones de Ariane 4 a favor de concentrarse en el más nuevo Ariane 5. [3] : 193
El Ariane 4 fue el desarrollo definitivo 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 etapa y una tercera alargadas (en un 61 %), una estructura reforzada, nuevos diseños de bahía de propulsión, nueva aviónica y el portacargas dual SPELDA ( Estructura Porteuse Externe de Lancement Double Ariane ). La versión básica 40 no empleaba ningún motor adicional, mientras que las variantes Ariane 42L, 44L, 42P, 44P y 44LP utilizaban varias combinaciones de propulsores sólidos y líquidos . Originalmente diseñado para colocar cargas útiles de 2.000 a 4.200 kg (4.400 a 9.300 lb) en órbita geoestacionaria , las seis variantes del Ariane 4, con la ayuda de propulsores acoplados, permitieron el lanzamiento de cargas útiles de más de 4.900 kg (10.800 lb) en varias ocasiones. El lanzador Ariane 4 redujo los costos de lanzamiento por kilo en un 55% en comparación con el Ariane 1 original . [3] : 180
El cohete se utilizó en varias variantes: podía equiparse con dos o cuatro cohetes propulsores adicionales de combustible sólido (PAP por Propulseurs d'Appoint à Poudre ) o líquido (PAL por Propulseurs d'Appoint à Liquide ). El lanzador incluía un sistema de transporte de carga útil de satélites llamado SPELDA ( Estructura porteuse externe de lancement double Ariane , en francés para Estructura de transporte externa para lanzamientos dobles Ariane ) para lanzar más de un satélite a la vez. El cohete capturó casi el 60% del mercado mundial de servicios de lanzamiento comercial, prestando servicio tanto a clientes europeos como internacionales. [6] Encima de la tercera etapa había una etapa de equipamiento del vehículo que albergaba una computadora que realizaba varias funciones, incluidas secuenciación, guía, control, seguimiento, telemetría y una autodestrucción basada en explosivos. [3] : 180
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 2.100 kg (4.600 lb) a GTO o 5.000 kg (11.000 lb) a órbita baja terrestre (LEO). La potencia principal era 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 4.730 kg (10.430 lb) a GTO, o alternativamente 7.600 kg (16.800 lb) a LEO.
En junio de 1988 tuvo lugar el vuelo inaugural del Ariane 4, que fue un éxito. Desde entonces, el Ariane 4 ha volado 116 veces, 113 de ellas con éxito, lo que supone una tasa de éxito del 97,4%.
El 22 de febrero de 1990, se produjo el primer fallo durante el octavo lanzamiento del Ariane 4, el vuelo V36. El cohete explotó a 9 km sobre Kourou. [3] : 182–183 El fallo se produjo porque un trabajador que ensamblaba un motor de cohete Viking había dejado un pañuelo en uno de los tubos de refrigerante del motor. Lo había hecho como recordatorio para informar a su superior, según el procedimiento, de un pulido no planificado que había hecho para ajustar el tubo. Pero cayó enfermo antes de poder hacerlo y fue reemplazado por otros trabajadores que no notaron el pañuelo. En vuelo, el pañuelo bloqueó el tubo de refrigerante, el motor se sobrecalentó y falló, y el Ariane se autodestruyó después de 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. [7] La investigación subsiguiente recomendó 44 modificaciones, incluida la numeración y verificación de todas las piezas de tela utilizadas en el ensamblaje del cohete. [7] Los siguientes 26 lanzamientos se completaron con éxito. [3] : 183
El sistema se convirtió en la base de los lanzamientos de satélites europeos , con un récord de 113 lanzamientos exitosos y tres fracasos. Ariane 4 proporcionó un aumento de carga útil de 1.700 kg (3.700 lb) para Ariane 3 a un máximo de 4.800 kg (10.600 lb) en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). El récord para Ariane 4 en GTO fue de 4.946 kg (10.904 lb). [8]
El 15 de febrero de 2003 se produjo el lanzamiento final del cohete Ariane 4, que colocó al Intelsat 907 en órbita geoestacionaria . [9] Arianespace había decidido sustituir gradualmente el lanzador Ariane 4 por el nuevo cohete de carga pesada Ariane 5 , que ya llevaba algunos años en servicio. En 2011, el cohete de carga media Soyuz ST complementó la oferta de vehículos de lanzamiento del Centro Espacial Guyanais . La nave espacial lanzada por el Soyuz reutilizó la plataforma de carga útil y el dispensador que se habían diseñado originalmente para el Ariane. [10]
