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Ariane 6

Ariane 6 es un sistema de lanzamiento desechable europeo operado por Arianespace y desarrollado y producido por ArianeGroup en nombre de la Agencia Espacial Europea (ESA). Reemplaza a Ariane 5 , como parte de la familia de vehículos de lanzamiento Ariane .

Este cohete de dos etapas utiliza motores de hidrógeno líquido y oxígeno líquido ( hidrolox ). La primera etapa cuenta con un motor Vulcain mejorado del Ariane 5, mientras que la segunda utiliza el motor Vinci , diseñado específicamente para este cohete. La variante Ariane 62 utiliza dos cohetes propulsores sólidos P120C , mientras que Ariane 64 utiliza cuatro. El propulsor P120C se comparte con el otro vehículo de lanzamiento europeo, Vega C , y es una versión mejorada de la etapa de cohete P80 utilizada en el Vega original .

El Ariane 6, seleccionado en diciembre de 2014 en lugar de una opción de combustible sólido, estaba previsto originalmente para su lanzamiento en 2020. Sin embargo, el programa sufrió retrasos y el primer lanzamiento se produjo el 9 de julio de 2024.

Ariane 6 fue diseñado para reducir a la mitad los costos de lanzamiento y aumentar la capacidad anual de siete a once misiones en comparación con su predecesor, [ necesita actualización ] pero el programa ha enfrentado controversia por los altos costos y la falta de reutilización frente a los cohetes de la competencia, como el Falcon 9 de SpaceX . Los funcionarios europeos defienden el programa, diciendo que proporciona un acceso espacial independiente crucial para sus estados miembros.

Descripción

Se ofrecen dos variantes del Ariane 6:

Primera etapa

La primera etapa (inferior) del Ariane 6 se denomina módulo de propulsión líquida inferior (LLPM). Está propulsada por un único motor Vulcain 2.1 alimentado por hidrógeno líquido (LH 2 ) con oxígeno líquido (LOX). [8] El LLPM tiene 5,4 m (18 pies) de diámetro y contiene aproximadamente 140 toneladas (310.000 libras) de combustible. [9]

Potenciadores

El empuje adicional para la primera etapa será proporcionado por dos o cuatro cohetes propulsores sólidos modelo P120C , conocidos dentro de la nomenclatura de Ariane 6 como Cohetes Sólidos Equipados (ESR). [8] Cada propulsor contiene aproximadamente 142.000 kilogramos (313.000 lb) de propulsor y entrega hasta 4.650 kN (1.050.000 lb f ) de empuje. El motor P120C también se utiliza en la primera etapa del lanzador Vega C mejorado . Al compartir motores, se pueden aumentar los volúmenes de producción, lo que reduce los costos de producción. [10] La primera prueba a gran escala del ESR se realizó en Kourou, Guayana Francesa, el 16 de julio de 2018, y la prueba se completó con éxito con un empuje que alcanzó los 4.615 kN (1.037.000 lb f ) en el vacío. [11] [12] [13]

Segunda etapa

La segunda etapa (superior) del Ariane 6 se denomina módulo de propulsión líquida superior (ULPM, por sus siglas en inglés). Tiene el mismo diámetro de 5,4 m (18 pies) que el LLPM y también se alimenta con LH 2 y LOX. Está propulsada por el motor Vinci , que desarrolla 180 kN (40 000 lb f ) de empuje, funciona durante 900 segundos y es capaz de reiniciarse hasta cinco veces. [14] El ULPM lleva unas 31 toneladas (68 000 lb) de combustible. [10]

Bloque 2

Está previsto que la versión más potente del bloque 2 del Ariane 6 entre en servicio en 2026. Utilizará cohetes propulsores sólidos modelo P160C más potentes y aumentará el empuje del motor Vinci en la etapa superior a 200 kN. Esto ampliará la envolvente de vuelo y aumentará en gran medida sus capacidades de carga útil, con un aumento esperado de dos toneladas en LEO. [15]

El desarrollo comenzó en 2022 con la variante P120C+ de los propulsores, que finalmente evolucionó hasta convertirse en el P160C. Esta versión extendida agrega 1 metro (3 pies 3 pulgadas) a la longitud del motor y 14 toneladas (14 toneladas largas; 15 toneladas cortas) adicionales de propulsor. [16] Esta actualización se traduce en una mejora de aproximadamente 2 toneladas (4400 libras) en el rendimiento de sustentación del Ariane 64 con cuatro propulsores. [17] 16 de los 18 lanzamientos de Kuiper planificados por Ariane 6 utilizarán este propulsor mejorado. [17]

El CNES está proporcionando asistencia para adaptar la plataforma de lanzamiento actual en Kourou para dar cabida a estas versiones más potentes A62 y A64. [18]

Bloque 3

La Agencia Espacial Europea, ArianeGroup y el CNES están estudiando una actualización adicional del Bloque 3. El aumento del rendimiento se logrará principalmente mediante una etapa superior modernizada. [15]

El impulso para la actualización es una serie de misiones lunares futuras, incluido el proyecto europeo de aterrizaje lunar logístico Argonaut. Se espera que se tome una decisión durante la reunión ministerial europea de noviembre de 2025.

Historia

El Ariane 6 fue concebido a principios de la década de 2010 para reemplazar al Ariane 5 como vehículo de lanzamiento, y entre 2012 y 2015 se sugirieron y propusieron varios conceptos y diseños de alto nivel. A principios de 2016, se consiguió financiación para el desarrollo de varios gobiernos europeos y se firmaron contratos para comenzar el diseño detallado y la construcción de los artículos de prueba. En 2019, el vuelo orbital inaugural se había planeado para 2020, [19] sin embargo, en mayo de 2020, la fecha de lanzamiento inicial planificada se retrasó hasta 2021. [20] En octubre de 2020, la Agencia Espacial Europea (ESA) solicitó formalmente 230 millones de euros adicionales en financiación a los países patrocinadores del proyecto para completar el desarrollo del cohete y llevar el vehículo a su primer vuelo de prueba , que se había pospuesto hasta el segundo trimestre de 2022. [21] En junio de 2021, la fecha se había retrasado hasta finales de 2022. [22] En junio de 2022, se anunció un retraso hasta "algún momento en 2023" [23] y en octubre de 2022, la ESA aclaró que el primer lanzamiento no sería antes del cuarto trimestre de 2023, sin proporcionar ninguna razón pública para el retraso. [24] En agosto de 2023, la ESA anunció que la fecha del primer lanzamiento se había pospuesto nuevamente hasta 2024. [25]

Concepto y desarrollo inicial: 2010-2015

Dibujo de corte transversal del Ariane 6 PPH

Tras estudios de definición detallados en 2012, [26] la ESA anunció en julio de 2013 la selección de la configuración "PPH" (primera etapa de tres motores de cohete P145, segunda etapa de un motor de cohete P145 y etapa superior criogénica H32) para Ariane 6. [27] Sería capaz de lanzar hasta 6.500 kg (14.300 lb) a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO), [28] con un primer vuelo proyectado para 2021-2022. [29] Se proyectó que el desarrollo costaría 4 mil millones de euros en mayo de 2013. [ 30] Un estudio de 2014 concluyó que el costo de desarrollo podría reducirse a aproximadamente 3 mil millones de euros limitando los contratistas a cinco países. [31]

Mientras que Ariane 5 normalmente lanza un satélite grande y uno mediano a la vez, la propuesta PPH para Ariane 6 estaba destinada a cargas útiles individuales, con un precio estimado a principios de 2014 de aproximadamente 95 millones de dólares estadounidenses por lanzamiento. [32] El Falcon 9 de SpaceX y el Long March 3B chino lanzan cargas útiles más pequeñas pero a precios más bajos, aproximadamente 57 millones de dólares y 72 millones de dólares respectivamente a principios de 2014, lo que hace que el lanzamiento del Falcon 9 de un satélite de tamaño mediano sea competitivo con el costo de la ranura inferior de un Ariane 5 de doble carga útil. [32] Para los satélites ligeros totalmente eléctricos, Arianespace tenía la intención de utilizar el motor reiniciable Vinci para entregar los satélites más cerca de su órbita operativa de lo que podría hacerlo el Falcon 9, reduciendo así el tiempo necesario para transferirlos a la órbita geoestacionaria en varios meses. [32]

Propuestas Ariane 6.1 y Ariane 6.2

En junio de 2014, Airbus y Safran sorprendieron a la ESA al anunciar una contrapropuesta para el proyecto Ariane 6: una empresa conjunta 50/50 para desarrollar el cohete, que también implicaría la compra de la participación del gobierno francés del CNES en Arianespace. [33] [34]

Este sistema de lanzamiento propuesto vendría en dos variantes, Ariane 6.1 y Ariane 6.2. [35] Mientras que ambos utilizarían una etapa principal criogénica impulsada por un motor Vulcain 2 y dos propulsores sólidos P145, Ariane 6.1 contaría con una etapa superior criogénica impulsada por el motor Vinci y propulsaría hasta 8.500 kg (18.700 lb) a GTO, mientras que Ariane 6.2 utilizaría una etapa superior hipergólica de menor costo impulsada por el motor Aestus . Ariane 6.1 tendría la capacidad de lanzar dos satélites propulsados ​​eléctricamente a la vez, mientras que Ariane 6.2 se centraría en el lanzamiento de cargas útiles gubernamentales.

El periódico francés La Tribune cuestionó si Airbus Defence and Space podría cumplir con los costos prometidos para su propuesta Ariane 6, y si se podía confiar en Airbus y Safran Group cuando se descubrió que eran responsables de un fracaso del vuelo 517 de Ariane 5 en 2002 y un fracaso más reciente en 2013 del misil balístico M51 . [36] Las empresas también fueron criticadas por no estar dispuestas a asumir riesgos de desarrollo y pedir una financiación inicial mayor a la prevista originalmente: 2.600 millones de euros en lugar de 2.300 millones . Los precios de lanzamiento estimados de 85 millones de euros para Ariane 6.1 y 69 millones de euros para Ariane 6.2 no se comparaban favorablemente con las ofertas de SpaceX. [37] Durante la reunión de ministros de la UE en Ginebra el 7 de junio de 2014, estos precios se consideraron demasiado altos y no se llegó a ningún acuerdo con los fabricantes. [38]

Propuestas Ariane 62 y Ariane 64

Originalmente propuestos Ariane A62 y Ariane A64

Tras las críticas al diseño del Ariane 6 PPH, Francia presentó una propuesta revisada del Ariane 6 en septiembre de 2014. [39] Este lanzador utilizaría una etapa principal criogénica impulsada por el Vulcain 2 y una etapa superior impulsada por el Vinci, pero variaría el número de impulsores sólidos. Con dos impulsores P120C, Ariane 6 lanzaría hasta 5.000 kg (11.000 lb) a GTO a un coste de 75 millones de euros. Con cuatro impulsores, Ariane 6 podría lanzar dos satélites con un peso total de 11.000 kg (24.000 lb) a GTO a un coste de 90 millones de euros. [40]

Esta propuesta, a diferencia del Ariane 6 PPH, ofrecía un lanzador escalable, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de lanzamiento dual del Ariane 5. La propuesta también incluía la simplificación de la organización industrial e institucional, junto con una versión mejor y más barata del motor Vulcain 2 para la etapa principal. [39] [40] Aunque se proyectaba que el Ariane 6 tendría "costos de producción recurrentes estimados más bajos", se proyectaba que tendría "un costo de desarrollo general más alto debido a la necesidad de una nueva plataforma de lanzamiento dedicada al Ariane 6". [41]

Los ministros de espacio italiano, francés y alemán se reunieron el 23 de septiembre de 2014 para planificar la estrategia y evaluar la posibilidad de llegar a un acuerdo sobre la financiación del sucesor del Ariane 5, [42] y en diciembre de 2014, la ESA seleccionó los diseños Ariane 62 y Ariane 64 para su desarrollo y financiación. [43]

En el Congreso Astronáutico Internacional de 2022 , ArianeGroup anunció la propuesta " Etapa superior inteligente para exploración innovadora ", una etapa superior reutilizable para la variante 64 (o posterior), capaz de realizar operaciones de carga autónomas o transportar cinco astronautas a LEO. [44]

Desarrollo del vehículo de prueba: 2016-2021

En noviembre de 2015, se presentó un diseño actualizado de Ariane 64 y 62, con nuevos conos de nariz en los propulsores, el diámetro de la etapa principal aumentado a 5,4 m (18 pies) y la altura reducida a 60 m (200 pies). [45]

El diseño básico del Ariane 6 se finalizó en enero de 2016 como una etapa central de combustible líquido descartable más cohetes propulsores sólidos descartables. El desarrollo avanzó hacia las fases de diseño detallado y producción, y ya se han firmado los primeros contratos importantes. [46] [47] A diferencia de los cohetes Ariane anteriores, que se ensamblan y se cargan de combustible verticalmente antes de ser transportados a la plataforma de lanzamiento, las etapas principales del Ariane 6 se ensamblarían horizontalmente en la nueva sala de integración en Les Mureaux y luego se transportarían a la Guayana Francesa, para ser erigidas e integradas con los propulsores y la carga útil. [48]

El proceso de ensamblaje horizontal se inspiró en la tradición rusa de los lanzadores Soyuz y Proton (que se había aplicado más recientemente a los cohetes estadounidenses Delta IV y Falcon 9 [49]  ), con el objetivo declarado de reducir a la mitad los costos de producción. [50]

El proceso de producción industrial fue completamente revisado, permitiendo un flujo de trabajo sincronizado entre varios sitios de producción europeos que se movían a una cadencia mensual, lo que permitiría doce lanzamientos por año, duplicando la capacidad anual de Ariane 5. [48] Para reducir aún más el precio, los motores de Ariane 6 utilizarían componentes impresos en 3D . [51] Ariane 6 iba a ser el primer cohete grande en utilizar un sistema de encendido láser desarrollado por el Centro de Investigación Carintia (CTR) de Austria, que anteriormente se había implementado en motores de automóviles y turbinas. [52] Un láser de estado sólido ofrece una ventaja sobre los sistemas de encendido eléctrico en el sentido de que es más flexible con respecto a la ubicación del plasma dentro de la cámara de combustión, ofrece una potencia de pulso mucho mayor y puede tolerar una gama más amplia de relaciones de mezcla de combustible y aire. [53]

La reorganización de la industria detrás de un nuevo vehículo de lanzamiento, que llevó a la creación de Airbus Safran Launchers (ASL), también dio inicio a una revisión por parte del gobierno francés sobre cuestiones impositivas y de la Comisión Europea sobre un posible conflicto de intereses si Airbus Defence and Space, un fabricante de satélites, comprara lanzamientos de ASL. [51]

Aunque inicialmente se había previsto que el desarrollo se completara sustancialmente en 2019, con un lanzamiento inicial en 2020, la fecha de lanzamiento inicial se ha pospuesto varias veces: primero a 2021, [54] luego a 2022, [21] [22] luego a 2023, [23] y luego a 2024. [55] En octubre de 2022, Arianespace esperaba que el vuelo inaugural ocurriera en 2023, [24] aunque en diciembre de 2023, Arianespace volvió a fijar el vuelo para el 15 de junio de 2024. [55] En junio de 2024, la ESA Executive dijo que su primer lanzamiento se pospuso al 9 de julio de 2024. [56] El vuelo inaugural tuvo lugar el 9 de julio de 2024 y orbitó con éxito algunos satélites a pesar de que la misión sufrió algunos problemas.

Opciones de desarrollo futuro

En 2010, el CNES inició estudios [57] sobre una primera etapa alternativa y reutilizable para el Ariane 6, utilizando una mezcla de oxígeno líquido y metano líquido en lugar del hidrógeno líquido que se utiliza en el diseño de la primera etapa del Ariane 6 de 2016. El núcleo propulsado por metano podría utilizar uno o más motores, lo que igualaría las capacidades del Ariane 64 con solo dos propulsores en lugar de cuatro. A enero de 2015 , la viabilidad económica de reutilizar una etapa completa seguía siendo cuestionada. Simultáneamente con la investigación sobre propulsores líquidos fly-back a fines de la década de 1990 y principios de la década de 2000, el CNES junto con Rusia concluyeron estudios [ ¿cuándo? ] que indicaban que reutilizar la primera etapa era económicamente inviable ya que fabricar diez cohetes al año era más barato y más factible que la recuperación, el reacondicionamiento y la pérdida de rendimiento causada por la reutilización . [58]

En junio de 2015, Airbus Defence and Space anunció que Adeline, una primera etapa parcialmente reutilizable, entraría en funcionamiento entre 2025 y 2030, y que se desarrollaría como una primera etapa posterior para Ariane 6. En lugar de desarrollar una forma de reutilizar una primera etapa completa (como SpaceX), Airbus propuso un sistema en el que solo las partes de alto valor se devolverían de forma segura utilizando un módulo alado en la parte inferior de la pila del cohete. [57]

En agosto de 2016, ASL dio más detalles sobre los planes de desarrollo futuros basados ​​en el diseño del Ariane 6. El director general Alain Charmeau reveló que Airbus Safran estaba trabajando en dos líneas principales: primero, continuar el trabajo (a expensas de la propia empresa) en el módulo de motor y aviónica recuperable Adeline ; y segundo, comenzar el desarrollo de un motor de próxima generación que se llamaría Prometheus . Este motor tendría aproximadamente el mismo empuje que el Vulcain 2 que actualmente propulsa al Ariane 5, pero quemaría metano en lugar de hidrógeno líquido. Charmeau no se comprometió sobre si Prometheus (todavía solo en los primeros meses de desarrollo) podría usarse como un reemplazo prescindible para el Vulcain 2 en Ariane 6, o si estaba vinculado al diseño reutilizable de Adeline, diciendo solo que "Somos cautelosos y preferimos hablar cuando estamos seguros de lo que anunciamos... Pero ciertamente este motor podría encajar muy bien con la primera etapa de Ariane 6 algún día", una decisión sobre si proceder con Prometheus en un papel prescindible o reutilizable podría tomarse entre 2025 y 2030. [59] Charmeau no fue positivo sobre la reutilización en 2018, afirmando que si Ariane tenía un programa de lanzamiento de diez vuelos por año y tenía un cohete que pudiera reutilizarse diez veces, la compañía solo construiría un cohete por año, lo que haría inviable el apoyo a una cadena de suministro de fabricación continua ("No puedo decirles a mis equipos: '¡Adiós, nos vemos el año que viene!'"). Ariane necesitaría 30 lanzamientos al año para justificar el coste de investigar la reutilización, dijo. [60]

En 2017, se reveló que el proyecto del motor Prometheus tenía como objetivo reducir el coste unitario del motor de los 10 millones de euros del Vulcain2 a 1 millón de euros y permitir que el motor se reutilizara hasta cinco veces. [61] Se dice que el desarrollo del motor es parte de un esfuerzo más amplio, cuyo nombre en código es Ariane NEXT [62] , para reducir los costos de lanzamiento de Ariane en un factor de dos más allá de las mejoras aportadas por Ariane 6. La iniciativa Ariane NEXT incluye un cohete de sondeo reutilizable, Callisto , para probar el rendimiento de varios combustibles en nuevos diseños de motores. [63]

La Agencia Espacial Europea está estudiando la posibilidad de certificar el Ariane 6 para misiones tripuladas y ha adjudicado a Arianespace un contrato para explorar posibles opciones que permitan lanzar misiones tripuladas a bordo del vehículo. [64]

Producción

En una entrevista de enero de 2019, el director ejecutivo de Arianespace, Stéphane Israël, dijo que la empresa necesitaría cuatro lanzamientos institucionales más para que Ariane 6 firmara un contrato de fabricación. Se necesitarían contratos de lanzamiento para el período de transición de 2020 a 2023, cuando Ariane 5 se descontinuará y será reemplazado gradualmente por Ariane 6. La empresa requeriría que las instituciones europeas se conviertan en un cliente principal para el lanzador. En respuesta, los representantes de la ESA dijeron que la agencia estaba trabajando para trasladar el lanzamiento de 2022 del Jupiter Icy Moons Explorer del Ariane 5 ECA al Ariane 64, lo que indica además que hay otros clientes institucionales en Europa que deben respaldar el proyecto, como la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT) o la Comisión Europea.

En enero de 2019 , Arianespace había vendido tres vuelos del vehículo de lanzamiento Ariane 6. [65] Un mes después, agregaron un contrato de lanzamiento de constelación de Internet satelital con OneWeb para utilizar el lanzamiento inaugural de Ariane 6 para ayudar a poblar la gran constelación de 600 satélites. [66]

El 6 de mayo de 2019, Arianespace ordenó el primer lote de producción de 14 cohetes Ariane 6. [67]

Después de los dos primeros lanzamientos en 2024, el ritmo de lanzamiento aumentará a 6 en 2025, 8 en 2026 y se estabilizará en 10 por año a partir de 2027. [68]

Los componentes del cohete se transportan por mar desde Europa hasta el Centro Espacial de Guayana a bordo del Canopée , un buque de carga que utiliza velas para ayudar con su propulsión, lo que reduce el uso de combustible. [69] [70]

Financiación del desarrollo

El Ariane 6 se desarrolló en el marco de una colaboración público-privada, y la mayor parte de la financiación provino de diversas fuentes gubernamentales de la ESA. En 2015 , el coste de desarrollo gubernamental estimado durante la fase de desarrollo de seis años prevista hasta 2020 era de 2.815 millones de euros de fondos aportados por el gobierno, mientras que se informó de que 400 millones de euros eran la "participación de la industria". En aquel momento, en un enfoque novedoso para la ESA, se trataba de "un acuerdo en el que la empresa [Airbus Safran] asumía el control total del diseño y el desarrollo del Ariane 6 y se comprometía a firmar un contrato firme a precio fijo" [71].

Cuando el Consejo de la ESA aprobó el proyecto en noviembre de 2016, la ESA ya había pagado 688 millones de euros a Airbus Safran [72] y el Comité de Política Industrial de la ESA liberó 1.700 millones de euros de fondos adicionales el 8 de noviembre de 2016. [73]

En enero de 2020, dos instituciones de la UE, el Banco Europeo de Inversiones y la Comisión Europea, prestaron 100 millones de euros a Arianespace, procedentes de los programas de inversión corporativa Horizonte 2020 y del Plan de Inversiones para Europa. El reembolso del préstamo a 10 años está vinculado al éxito financiero del proyecto Ariane 6. [74] [ necesita actualización ]

Historial de lanzamiento

Lista de lanzamientos

Lanzamientos planificados

Crítica

Ariane 6 ha sido objeto de críticas por su coste por lanzamiento y su falta de reutilización.

Cuando la ESA lo aprobó inicialmente en 2012, el cohete se concibió como una versión modernizada del Ariane 5, optimizada en cuanto a costes. En aquel momento, competidores comerciales como SpaceX ya estaban ejerciendo una presión a la baja sobre los costes de lanzamiento. [112] [113] Sin embargo, estas empresas habían realizado pocos vuelos con éxito y aún no habían demostrado que la reutilización sería económicamente beneficiosa, y algunos citaron el transbordador espacial reutilizable como ejemplo de lo contrario. En la más de una década que estuvo en desarrollo el Ariane 6, el proyecto se retrasó y superó el presupuesto. Durante ese mismo tiempo, SpaceX siguió desarrollando iterativamente su cohete Falcon 9, casi duplicando su capacidad de carga útil y aterrizando con éxito cohetes para su reutilización, lo que lo hizo más capaz y mucho menos costoso que el Ariane 6. [114] [115] [2]

Los funcionarios europeos han defendido el Ariane 6 afirmando que sus gobiernos necesitan tener acceso al espacio, independientemente de otros estados o empresas privadas. Señalan los acontecimientos geopolíticos que cortaron el acceso de Europa a los cohetes rusos Soyuz como ejemplo de esa necesidad. También defienden la falta de reutilización del cohete, argumentando que no sería económicamente viable dado el menor número de lanzamientos previstos del cohete. [116] [117]

Los estados miembros de la ESA acordaron subvencionar el cohete con hasta 340 millones de euros anuales desde su vuelo número 16 hasta el número 42 (previsto para 2031) a cambio de un descuento del 11% en los lanzamientos. [116] [118]

Notas

  1. ^ El fabricante principal es de Francia , pero el cohete cuenta con importantes contribuciones de empresas con sede en Alemania , Italia , España , Bélgica , Austria , Suiza y Suecia .

Referencias

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