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阿丽亚娜-5运载火箭
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阿丽亚娜-5运载火箭是欧洲开发的大型运载火箭，用于将人造卫星等有效载荷发射到地球同步转移轨道（GTO）或低地球轨道（LEO）。阿丽亚娜-5运载火箭由欧洲航天局及法国国家太空研究中心出资建造，空中客车集团为主要承包商与建造者，同时也集成下游承包商。阿丽亚娜航天公司负责经营及销售阿丽亚娜火箭。航天器公司则在欧洲建造火箭及在圭亚那航天中心发射火箭。
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阿丽亚娜4号运载火箭虽然十分成功，但其研发耗费了十年时间和70亿元资金，使阿丽亚娜太空公司无法直接从中获利。阿丽亚娜5型火箭从第一次发射成功后即进行改良，由其派生的型号有G、G+、GS、ECA及最新的ES。欧洲航天局原先计划用阿丽亚娜5型火箭发射小型的载人航天飞机赫尔墨斯号，并按照“载人等级标准”来建造，当欧洲航天局将赫尔墨斯计划取消后，阿丽亚娜5型运载火箭才被完全用于载物。
两枚人造卫星可以选择使用SYLDA货架[注1]以相互堆栈放置；三枚人造卫星则使用SPELTRA[注2]；如超过八枚人造卫星，通常是实验卫星或微型卫星，可使用ASAP平台[注3]来承载如此多的人造卫星。
协调世界时2023年7月5日22:00，阿丽亚娜5型火箭执行了最后一次发射任务，将Syracuse 4B与Heinrich Hertz两颗人造卫星成功送入地球同步转移轨道后宣告退役。欧洲航天局将与其成员国和工业伙伴合作，以阿丽亚娜家族中最新的运载火箭阿丽亚娜6号接替阿丽亚娜5号，为相应的航天发射市场继续服务。
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构造
阿丽亚娜-5运载火箭的低温主发动机为H158主发动机[注4]被称为冷冻技术主发动机[注5]，在发动机上方则是一个长30.5米的燃料槽，内部又细分成两个部分，装有液态氧130吨及液态氢25吨，而火神发动机基本上只能产生142吨推力，无法独力将重达189吨的第一节送上太空，需要固态助推级的协助才能完成任务[参1]。
位于主燃料槽两旁的两枚固态助推级EAP-P238[注6]，填装燃料后每枚重约277吨，并可提供约722吨的推力，固态助推级能像航天飞机的固态助推级回收并重复使用，而不同的是阿丽亚娜-5运载火箭的固态助推级回收只用于发射后分析而不重复使用，回收分析的固态助推级会被拖回圭亚那航天中心做进一步分析与研究[参2]，不过有时候定位失常，例如2000年的时候，固态助推级的鼻锥被海浪冲到南德州的海滩上并被海滩活动的民众抢先获取，造成民众误认有不明飞行物到访的现象[参3]。固态助推级有许多技术从M51潜射弹道导弹转移而来。
第二节位于第一节之上、有效载荷舱之下，阿丽亚娜五号G型运载火箭第二节使用的燃料为联氨及四氧化二氮[注7]；然而ECA型第二节使用的燃料则是液态氧及液态氢，有效载荷舱及第二节皆被整流罩包覆，达到100公里以上的高空就会就会分离。
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改良型
- 阿丽亚娜-5运载火箭的原型为阿丽亚娜五号G型运载火箭，发射时重737吨，可以将总重6100公斤的数颗人造卫星送至地球同步转移轨道，如果是单一颗人造卫星则可以提升至6900公斤，此型号在1996至2003年间发射过17次，并有1次失败和2次部分失败的纪录[参4]。
- 阿丽亚娜五号G+型运载火箭改良了第二节，地球同部转移轨道的有效载荷能力达单颗7100公斤或是多颗卫星总重6300公斤，此型号只在2004年发射了三次，没有失败纪录[参5]。
- 阿丽亚娜五号GS型运载火箭于2005年取代G+型，使用了和ECA型相同的EAP固态助推级及改良版火神1B发动机，目的是为了ECA行做发射准备[参6]，也因为第二节的发动机做变更，所以可以有效载荷的重量也略微下降，只能有效载荷单一卫星6600公斤与多颗卫星5800公斤[参7]。此型号在2005至2009年间发射过6次，没有失败纪录。
- 阿丽亚娜五号ECA型运载火箭能有效载荷多枚总重9100公斤的卫星或是一枚9600公斤的卫星至地球同步转移轨道[参8]，这个改良型使用新的火神2型发动机为第一节发动机，第二节则使用ESC-A，并使用HM-7B发动机。回顾过往，阿丽亚娜-5运载火箭的第二节曾被做为阿丽亚娜4号运载火箭的第三节，在ECA型中，燃料槽改良后将整体长度缩短。而火神发动机经过修改后变得更为修长，使得推进剂的使用效率提升许多。除此之外，固态助推级EAP部件也改用较轻的焊接金属团，因此可以装入较多的推进剂。和阿丽亚娜五号G型运载火箭比较，ESC-A低温第二节的低地球轨道有效载荷能力并无显著提升，也因此阿丽亚娜五号ECA型运载火箭将不用来发射自动运载飛船。
- 阿丽亚娜五号ES型运载火箭，主要功能是将自动运载飛船送至国际空间站。此外，阿丽亚娜五号ES型运载火箭也综合所有改装后的配备，从阿丽亚娜五号ECA型运载火得到第一节冷冻技术主发动机[参9][注8]和助推级EAP[注9]，第二节则是沿用阿丽亚娜五号GS型运载火箭的部分。阿丽亚娜5号ES-ATV型运载火箭可将21000公斤的有效载荷物送至低地球轨道。首次发射日期时间是2008年3月9日格林尼治标准时间04点03分。至2018年最后一次飞行共发射过8次，没有失败纪录。
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阿丽亚娜-5运载火箭GS型截面图 -
阿丽亚娜-5运载火箭ECA型截面图
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未来发展
原定项目在2006年进行第一次阿丽亚娜5号ECB型运载火箭的发射，然而2002年阿丽亚娜5号ECA行首次发射的挫败与商业卫星发射环境的恶化，促使欧洲航天局在2003年取消这一项项目[参10]，阿丽亚娜5号ECB型运载火箭原本预计使用ESC-B的第二节，第三节使用新型的达芬奇加大的发动机。地球同步转移轨道的有效载荷能力增加为12000公斤。达芬奇发动机原先计划用于ECB型的第三节，但研发进度迟缓，虽然于2008年欧洲航天局有挹注资金用于达芬奇发动机的研发[参11]，并于后续数年提供3.12亿欧元给空中客车集团做为研制最新型的阿丽亚娜5号ME型运载火箭之用[参12][参13]，后续预估需花费高达10亿欧元才能将阿丽亚娜5号ME型运载火箭研制完成[参14]。到了2012年11月21日，欧洲航天局决定继续投入资金研发阿丽亚娜5号ME型运载火箭，并期望能将达芬奇发动机通用于阿丽亚娜6号运载火箭上，如此与其他低单价的运载火箭做竞争[参15]。预定在2018年年中进行首次发射[参16]。然而最后于2014年12月2日，庞大的研发预算让欧洲航天局决定停止阿丽亚娜5号ME型运载火箭的研发，并期望阿丽亚娜6号运载火箭能向低成本运载火箭的方向去发展[参17]。
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用于阿丽亚娜-5运载火箭的固态助推级发动机也被应用在织女星运载火箭上，例如织女星运载火箭的第一节P80固态火箭发动机即是一种较短的固态助推级转化而成[参18]，除此之外，P80固态火箭的外壳是石墨细丝环氧基这类新素材，比现在的不锈钢外壳材质还轻的多。新型的综合操纵喷管也因为特殊的热流绝缘体材料和精细的流水线被研发出来而得以实现，进而增加燃料的扩散效率。除此之外，新的喷管拥有电机械学的调动器取代了原本较重的水力学方法以矢量控制推力。上述这些新科技在不久的将来运用在阿丽亚娜系列运载火箭上[参19]。
火箭花费
截至2014年11月，发射一次位于下层的中型卫星约需花费6000万美元[参20]，相较之下，其竞争对手太空探索科技公司所需花费的资金比阿丽亚娜-5运载火箭还少1500万美元[参21]。除此之外，位于上层的重量更重的人造卫星位置花费会更加高昂，整体而言一次的发射费用约在1.5亿美元左右[参22]。
重要发射纪录
1996年6月4日，阿丽亚娜-5运载火箭首次测试发射，火箭在发射后37秒被迫自行引爆，肇因于64位的运算错误地变为16位的运算，造成程序崩溃后处理器发生算术溢出，将感测角度的垂直读值错误的代入到水平值做运算，导致火箭在高速下进行90度水平滚转而崩解，触发自毁设备的启动。总结来说是控制火箭飞行的软件故障而非无法运算[参23][参24]。
经过了一年多的改善，于1997年10月30日进行第二次测试飞行，结果为部分失败，主要是火神发动机的喷管导致翻转问题，亦使第一节主发动机提早关闭，未达预定运作秒数，虽然第二节正常运作，仍无法达到预定轨道。
直到1998年10月21日，阿丽亚娜-5运载火箭终于成功，并于1999年12月10日进行第一次商用飞行，有效载荷卫星为XMM-牛顿卫星。
另一次部分失败则发生于2001年7月12日，由于火箭第三级工作异常，两枚有效载荷卫星进入了错误的轨道，只达到地球同步轨道高度的一半。欧洲航天局的月神通信卫星借由实验用的离子推力器离才于2003年1月31日到达预定轨道；然而，日本广播卫星系统公司的BSAT-2b广播卫星，则因姿态控制发动机马力不足，最终无法入轨而报废。
上述失败发生后，直到2002年3月1日才发射了重达8100公斤的欧洲环境卫星到达800公里的轨道，此次为第十一次发射，也是在2008年3月9日将9000公斤重的自动运载飛船送上太空前最重的有效载荷。
阿丽亚娜5号ECA型运载火箭的第一次发射在2002年12月11日，因助推级发生问题导致无法转向而失败，在发射三分钟后自行引爆，价值约6.3亿欧元的两枚有效载荷卫星Stentor及火鸟7卫星也随之消失在大海中。经过调查之后，这次事故祸首是冷却管破裂使发动机温度过高，此次事故后，阿丽亚娜太空公司延后了罗塞塔号的发射时程。
在2003年9月27日最后一次阿丽亚娜5号G型运载火箭有效载荷三枚卫星，其中包括第一个欧洲月球探测器－SMART-1。在2004年7月18日，阿丽亚娜五号G+型运载火箭有效载荷当时最重的Anik F2卫星到达地球同步转移轨道，重量约6000公斤。
阿丽亚娜5号ECA型运载火箭直到2005年2月12日才首次发射成功，有效载荷卫星有XTAR-EUR军事通信卫星、'SLOSHSAT'小型科学卫星及MaqSat B2模拟有效载荷，原先预定于2004年10月发射，因额外的测试及军方要求[注10]而延迟后预定发射时间。
于2005年8月11日，阿丽亚娜5号GS型运载火箭，其特色为固态助推级由ECA型的助推级改良，有效载荷了当时最重的Thaicom-4/iPStar-1卫星送至地球同步转移轨道，卫星重达6505公斤[参25]。
2005年11月16日，第三次阿丽亚娜5号ECA型运载火箭第三次发射也获得第二次成功，有效载荷多卫星包括DirecTV的Spaceway-F2卫星及印度尼西亚PT Telekomunikasi公司的Telkom-2卫星，此次为最重的多卫星有效载荷，总重超过8000公斤。
2006年3月11日，阿丽亚娜5号ECA型运载火箭第四次发射，也是多卫星有效载荷，有效载荷卫星有Eutelsat公司的火鸟7A卫星，作为代替第一次ECA型失败的火鸟7卫星及SPAINSAT卫星，为一西班牙政府提供HISDESAT公司的通信卫星。
2006年5月27日，阿丽亚娜5号ECA型运载火箭又再度创下新商业的有效载荷纪录，达8.2吨，含两枚卫星，包括Thaicom 5卫星及Satmex 6卫星[参26]。
2007年5月4日，阿丽亚娜5号ECA型运载火箭更进一步创下新的商业有效载荷纪录，有效载荷的两枚卫星Astra 1L卫星及Galaxy 17通信卫星总重8.6吨，再包括其他有效载荷，共重9.4吨[参27]。这个纪录在2007年11月11日又被打破，有效载荷卫星Skynet 5B卫星及Star One C1卫星共重9535公斤[参28]。
2008年3月9日，阿丽亚娜五号ES-ATV型运载火箭第一次发射自动运载飛船至国际空间站，名称为儒勒‧凡尔纳号。
2009年7月1日，阿丽亚娜5号ECA型运载火箭发射重达6910公斤的TerreStar-1卫星，也是史上最大的单一商用通信卫星。
2011年4月22日，阿丽亚娜5号ECA型运载火箭将Yahsat 1A、Intelsat New Dawn两颗卫星送入地球同步转移轨道，重量达10164公斤[参29]；不久后的2012年8月2日，又将纪录推升至10182公斤[参30]，不过这个纪录很快的在6个月后被增加到10317公斤[参31]。
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发射纪录
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脚注
参考文献
外部链接
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