El Ariane 4 fue un vehículo de lanzamiento prescindible 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 vuelo final 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 anterior Ariane 3 , fue diseñado para proporcionar un lanzador capaz de entregar cargas útiles más pesadas y a un costo por kilogramo menor 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 espíritu de diseño; Este enfoque rápidamente obtuvo el respaldo de la mayoría de los miembros de la ESA, quienes financiaron y participaron en su desarrollo y operación. Capaz de equiparse con una amplia variedad de propulsores con correa , 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 lanzar satélites de comunicaciones y de observación de la Tierra , así como aquellos utilizados para la investigación científica. Durante su vida útil, el Ariane 4 logró captar el 50% del mercado en el lanzamiento de satélites comerciales, lo que demuestra claramente la capacidad de Europa para competir en el sector del lanzamiento comercial. [2] En febrero de 2003, se lanzó el último Ariane 4; Arianespace había decidido retirar el modelo en favor del nuevo y más grande Ariane 5 , que efectivamente lo reemplazó en servicio.
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] Seis años más tarde, en diciembre de 1979, la llegada de un sistema de lanzamiento prescindible europeo capaz se marcó cuando el primer lanzador Ariane 1 fue lanzado con éxito desde el Centre Spatial Guyanais (CSG) en Kourou , Guayana Francesa . [4] El Ariane 1 pronto pasó a ser considerado un lanzador capaz y competitivo en comparación con plataformas rivales ofrecidas por la Unión Soviética y los Estados Unidos de América , y rápidamente fue seguido 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 habían convertido en el lanzador dominante en el mercado mundial. [5]
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%. [6] El Ariane 4 sería un lanzador considerablemente más grande y más flexible que los miembros anteriores de su familia, y estaría 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 lb) y podía poner en órbita cargas útiles de hasta 1,7 toneladas (3.700 lb); el Ariane 4 más grande tenía un peso típico de 470 toneladas (1.040.000 libras) y podía orbitar cargas útiles de hasta 4,2 toneladas (9.300 libras). [7] El trabajo en el Ariane 4 se facilitó sustancialmente aprovechando en gran medida tanto la tecnología como las experiencias adquiridas al producir y operar los miembros anteriores del cohete Ariane . El coste total de desarrollo del Ariane 4 se valoró en 476 millones de unidades monetarias europeas (ecus) en 1986. [6]
Ante el requisito de producir un cohete con un empuje sustancialmente mayor, el equipo de diseño consideró varios enfoques para lograrlo. [8] Un concepto estudiado había implicado la adición de un quinto motor a una primera etapa ampliada del Ariane 3, pero se descubrió que implicaba un nivel muy alto de trabajo de rediseño para lograrlo; en cambio, 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, una gama de correas . Se desarrollaron propulsores para su aplicación al tipo, diseñados para aumentar gradualmente la capacidad de carga útil del cohete. [8] En general, el Ariane 4 era un 15% más pequeño que el Ariane 3. [9]
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 líquido , siendo este último la única característica de diseño completamente nueva del Ariane 4; En ese momento, la práctica de utilizar propulsores líquidos era poco común, ya que anteriormente solo se había utilizado en el programa espacial chino . [8] Otra innovación del Ariane 4 fue el carenado SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane) de doble lanzamiento. [9] Este tenía la función de permitir un par de satélites, uno colocado encima del otro; Se podrían 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 anulares mucho más precisos . [9] 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. [9]
A medida que el programa Ariane 4 tomó forma, obtuvo el apoyo de Bélgica , Dinamarca , España , Irlanda , Italia , Países Bajos , Alemania , Reino Unido , Francia , Suecia y Suiza . [9] Los principales contratistas 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 (equipos montaje de la bahía), 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). [9] Por su trabajo en el Ariane 4, el equipo de lanzamiento recibió posteriormente el premio Space Achievement Award de la Fundación Espacial en 2004. [10]
Junto con el desarrollo del propio Ariane 4, se construyó en el Centre Spatial Guyanais una nueva zona de preparación de lanzamiento y una plataforma de lanzamiento para el cohete, denominadas colectivamente ELA-2 , para dar servicio al Ariane 4 y proporcionar una velocidad de lanzamiento. de 8 lanzamientos por año (esta hazaña casi no tenía precedentes para un solo cohete grande, fuera de la Unión Soviética). [11] 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 especialmente construida de 80 metros (260 pies) de altura en lugar de en la propia almohadilla; Luego, el cohete terminado se transportó utilizando un ferrocarril especialmente diseñado para atravesar lentamente desde la sala hasta la plataforma de lanzamiento, en una hora. Este ferrocarril proporcionó el beneficio adicional de permitir que los cohetes defectuosos fueran retirados de la plataforma y sustituidos con relativa rapidez. [8]
El 15 de junio de 1988 se realizó el primer lanzamiento exitoso del Ariane 4. [9] Para este primer vuelo de prueba, se decidió disparar la segunda versión más potente del cohete, denominada 44LP , equipada con cuatro motores principales, dos propulsores sólidos y dos propulsores líquidos; También estaba equipado con el carenado SPELDA multisatélite. 50 segundos después del despegue, los propulsores sólidos se gastarían y se desmontarían para reducir el peso del cohete. [9] 143 segundos después del despegue, los propulsores líquidos también se soltaron, aligerando aún más el vehículo. El vuelo inaugural se consideró un éxito y puso en órbita varios satélites. [9]
A partir del lanzamiento del V50, se adoptó una tercera etapa mejorada, conocida como H10+ , para el Ariane 4. [12] La tercera etapa H10+ presentaba 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 elevó la capacidad de carga útil total del cohete en 110 kg (240 lb) y aumentó su tiempo de combustión en 20 segundos. [12]
Incluso antes del primer vuelo del Ariane 4, ya había comenzado el desarrollo de un sucesor, denominado Ariane 5 . [13] En enero de 1985, el Ariane 5 había sido adoptado oficialmente como programa de la ESA. Carecía de los altos niveles de similitud que el Ariane 4 tenía con sus predecesores, y había sido diseñado no sólo para lanzar cargas útiles más pesadas de hasta 5,2 toneladas (11.000 lb) y con una reducción de costos del 20% respecto al Ariane 4, sino también para un mayor margen de seguridad debido al hecho de que el Ariane 5 fue diseñado para realizar lanzamientos espaciales tripulados también, ya que estaba destinado a transportar astronautas utilizando el vehículo espacial Hermes propuesto . [14] 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; Por este motivo, Gran Bretaña decidió no participar en el programa Ariane 5. [15] Durante algunos años, los lanzadores Ariane 4 y Ariane 5 fueron operados indistintamente; sin embargo, finalmente se decidió poner fin a todas las operaciones del Ariane 4 y concentrarse en el nuevo Ariane 5. [16]
El Ariane 4 fue el último desarrollo 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 y tercera etapa alargadas (en un 61%), una estructura reforzada, nuevos diseños de bahía de propulsión, nueva aviónica y la SPELDA ( Estructura Porteuse Externe de Lancement Double Ariane ) dual. -portador de carga útil. La versión básica 40 no empleaba ningún motor con correa, mientras que las variantes Ariane 42L, 44L, 42P, 44P y 44LP usaban varias combinaciones de propulsores sólidos y líquidos . Originalmente diseñadas 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 de correa, permitieron el lanzamiento de cargas útiles de más de 4.900 kg (10.800 lb) en varias ocasiones. El lanzador Ariane 4 redujo los costes de lanzamiento por kilo en un 55% en comparación con el Ariane 1 original . [9]
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 satélite llamado SPELDA ( Structure porteuse externe de lancement double Ariane , estructura de transporte externa para lanzamientos dobles de Ariane en francés ) para lanzar más de un satélite a la vez. El cohete capturó casi el 60% del mercado mundial de servicios de lanzamiento comercial y atendió a clientes tanto europeos como internacionales. [17] Encima de la tercera etapa había una etapa de equipamiento del vehículo que albergaba una computadora que realizaba varias funciones, incluyendo secuenciación, guía, control, seguimiento, telemetría y una autodestrucción basada en explosivos. [9]
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 la órbita terrestre baja (LEO). La energía principal era proporcionada por cuatro motores Viking 2B , cada uno de los cuales producía 667 kN (150 000 lbf) de empuje. La segunda etapa estaba propulsada 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 máximo impulso adicional de cuatro correas de cohete de combustible líquido, era un cohete de cuatro etapas, pesaba 470.000 kg (1.040.000 lb) y era 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 se produjo el vuelo inaugural del Ariane 4, que fue un éxito. Desde entonces, Ariane 4 ha volado 116 veces, 113 de las cuales tuvieron 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, vuelo V36. El cohete explotó a 9 kilómetros por encima de Kourou. [18] La falla 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 un recordatorio para informar a su superior, según el procedimiento, de un pulido no planificado que había realizado para ajustar el tubo. Pero cayó enfermo antes de poder hacerlo y fue sustituido por otros trabajadores que no notaron el pañuelo. En vuelo, el pañuelo bloqueó el tubo de refrigeración, el motor se sobrecalentó y falló, y el Ariane se autodestruyó tras desviarse de su trayectoria. Su carga útil, dos satélites de comunicaciones valorados en 500 millones de dólares ( Superbird-B y BS-2X ), aterrizaron destrozados en los pantanos cercanos a Kourou. [19] La investigación subsiguiente recomendó 44 modificaciones, incluida la numeración y verificación de todas las piezas de tela utilizadas en el ensamblaje del cohete. [19] Los siguientes 26 lanzamientos se completaron con éxito. [12]
El sistema se convirtió en la base para los lanzamientos de satélites europeos con un récord de 113 lanzamientos exitosos y tres fallidos. 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) a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). El récord del Ariane 4 a GTO fue de 4.946 kg (10.904 lb). [20]
El 15 de febrero de 2003 se produjo el lanzamiento final del cohete Ariane 4, colocando al Intelsat 907 en órbita geosincrónica . [21] Arianespace había decidido eliminar progresivamente el lanzador Ariane 4 en favor del nuevo cohete de carga pesada Ariane 5 , que ya había estado en servicio durante algunos años. En 2011, la Soyuz ST de carga media complementó la oferta de vehículos de lanzamiento del Centre Spatial Guyanais . Las naves espaciales lanzadas por la Soyuz reutilizaron la plataforma de carga útil y el dispensador que habían sido diseñados originalmente para el Ariane. [22]
