Endelig suksess for Ariane 5
Av Ragnar Thorbjørnsen
|
Artikkel publisert i Nytt om Romfart, 28. årgang, nummer 105, januar-mars 1998, sidene 14-16 av Norsk Astronautisk Forening/www.romfart.no.
|
Skriv ut
Tips bekjent
|
Nesten halvannet år etter det første forsøket på å skyte opp Ariane 5, ble et nytt forsøk gjort den 30. oktober 1997. Oppskytingen ble betegnet som vellykket, til tross for at ikke alt gikk som planlagt. De to satellittene som var med som nyttelast, ble plassert i en betydelig lavere bane enn planlagt. Denne gangen var det imidlertid ikke snakk om dyre satellitter, men test-satellitter som man «hadde råd til å miste». Dessuten er det heller ikke riktig å si at man mistet dem, i og med at de kun inneholdt instrumenter som skulle gjøre målinger relatert til hvordan bæreraketten oppførte seg under oppskytingen. Hvis det hadde dreiet seg om virkelige kommunikasjonssatellitter, som skulle ha vært plassert i den geostasjonære banen med en forventet levetid på 15 år, ville denne oppskytingen ha resultert i at satellittene måtte ha brukt av sine egne drivstoffreserver for å nå den geostasjonære banen, og dette villle ha redusert deres levetid med ca to år.
Neste oppskyting av en Ariane 5 er planlagt til 2. kvartal av 1998, og tredje oppskyting er planlagt til slutten av 3. kvartal 1998. Deretter vil Ariane 5 være klar for operativ tjeneste, sammen med Ariane 4. Arianespace er foreløpig ikke veldig avhengig av at Ariane 5 kan tas i bruk til planlagt tidspunkt, og har bestilt 20 nye Ariane 4. Således vil Arianespace kunne bruke Ariane 4 og Ariane 5 om hverandre fram til 2002. Arianespace har 43 satellitter i ordrebøkene som skal skytes opp i løpet av de neste fire til fem årene. Arianespace planlegger derfor å øke antall oppskytinger i året fra 12 til 14 eller 15.
Samtidig arbeides det fra forskjellig hold med planer om ytterligere oppgraderinger av Ariane 5, for å sikre at bæreraketten forblir konkurransedyktig i hele det neste tiåret.
Første vellykkede oppskyting av Ariane 5
Ariane 5 forlot bakken ved oppskytingssenteret i Kourou i Fransk Guyana den 30. oktober 1997, kl. 10.43 lokal tid. Etter at en datamaskin hadde verifisert at 1. trinns motor virket som den skulle, ble de to faststoffrakettene tent. Dette skjedde ved T+7 s. Tiden T-0 defineres som tidspunktet for når rakettmotoren i 1. trinn starter. I en høyde av 60 km ble faststoffmotorene koplet fra. Første trinn var utbrent etter 9 m og 50 s; høyden var da 170 km. Ved T+9 m og 56 s tente det øvre trinnet, og det brant i 17 m og 30 s. Da var det slutt på drivstoffet i øvre trinn, som fungerte helt som det skulle. Imidlertid var dette ikke nok til å kompensere for det faktum at første trinn ikke hadde brent så lenge som det skulle ha gjort.
Analyser av det som skjedde under oppskytingen har vist at motoren i 1. trinn ble stoppet av datamaskinene 6,53 s tidligere enn planlagt. Motoren i 2. trinn brant derfor lengre enn normalt, i et forsøk på å kompensere for 1. trinns kortere brenntid, men ikke lenge nok. 2. trinn gikk rett og slett tomt for drivstoff. Som et resultat av dette ble banens høyeste punkt 27 000 km, mot planlagt 36 033 km. Laveste punkt i banen var 581 km.
Årsaken til at datamaskinen i 1. trinn stoppet motoren tidligere enn planlagt var at den fikk informasjon om at det var tomt for drivstoff. Fordi raketten var kommet i rotasjon langs lengdeaksen, førte sentrifugalkreftene til at det gjenværende drivstoffet ble presset ut til siden, og siden drivstoffmåleren er plassert i sentrum av tanken, fikk datamaskinen beskjed om at det var tomt for drivstoff. Dermed sørget den for å stoppe turbopumpene, og da stoppet motoren.
Første trinns brenntid var bare snaue syv sekunder kortere enn planlagt, men dette var altså nok til at nyttelasten endte opp ca 9000 km for lavt.
Raketten roterte 5,8 ganger per minutt om sin egen akse, og det antas at denne rotasjonen startet i forbindelse med en uregelmessighet som inntraff ved T+1 m og 28 s, men man vet ikke hva årsaken til uregelmessigheten var. Imidlertid regnes det med at man ikke vil ha store problemer med å rette opp dette problemet innen neste oppskyting, som tidligst vil finne sted i april 1998. Grundigere analyser av hva som egentlig skjedde skulle etter planen være fullført innen utgangen av januar.
Faststoffrakettene
Etter at faststoffrakettene er utbrent, faller de ned i havet, og det er meningen at de skal plukkes opp av en ventende båt. Imidlertid foldet ikke fallskjermene seg ut, og de traff derfor havoverflaten med så stor hastighet at de ble skadet og dermed sank. Imidlertid er det ikke meningen at disse rakettene skal brukes flere ganger, og det anses derfor ikke som en alvorlig feil. Grunnen til at man likevel ønsker å plukke dem opp, er at man ved å inspisere dem kan finne ut om beregninger av hvordan de virker i de forskjellige faser av forbrenningen stemmer overens med virkeligheten.
Det antas at årsaken til at fallskjermene ikke foldet seg ut, var en feil i elektronikken som skal sørge for å utløse fjerningen av dekslene foran på rakettene.
Videreutvikling av Ariane 5
Da utviklingen av Ariane 5 startet opp, ble det sagt at Europa med denne bæreraketten ville være konkurransedyktig på oppskytingsmarkedet langt inn i neste århundre. Imidlertid mener kontrak-tørene i Frankrike og Tyskland allerede nå at Ariane 5 vil være for svak i 2003. Derfor har de foreslått å være med på finansieringen av et nytt øvre trinn for Ariane 5 som vil øke nyttelastkapasiteten til 9000 kg i 2003. Det er dessuten et ønske om senere å øke denne ytterligere, slik at kapasiteten i 2007 blir 11 000 kg. Fram til nå har det vært vanlig at utviklingen av nye bæreraketter finansieres fullt ut med statlige midler, men kontraktørene innser at dette forslaget neppe har noen sjanse i ESAs ministerråd hvis ikke de selv bidrar med noe. Forslaget går derfor ut på at de selv vil bidra med en tredjedel av kostnadene, mens de resterende to tredjedeler skal komme fra henholdsvis Arianespace og ESAs medlemsland. Dagens Ariane 5 har det kostet 9 milliarder dollar å utvikle, og den har en nyttelastkapasitet på 5900 kg. Til sammenligning kan nevnes at Ariane 4 har en nyttelastkapasitet på 4700 kg.
Riktignok har ESAs medlemsland allerede godkjent oppgraderinger som vil øke kapasiteten til Ariane 5 fra 5900 kg til mellom 7000 og 7500 kg i 2003. Dette mener kontraktørene likevel er for lite, siden man regner med at to moderne kommunikasjonssatellitter anno 2003 vil ha en samlet vekt som overstiger 7500 kg. Kostnadene for et nytt og kraftigere øvre trinn, som samtidig vil få muligheten til å bli stoppet og startet flere ganger - for å kunne plassere forskjellige satellitter i forskjellige baner - har man anslått til ca 371 millioner dollar. Til denne prisen vil man imidlertid kun få et øvre trinn som gir raketten en kapasitet på 9000 kg. For å komme i mål med et nytt trinn med kapasitet på 11 000 kg i 2007, må man ut med nesten fire ganger så mye. Utviklingen av et slikt rakett-trinn, som må benytte flytende hydrogen og oksygen som drivstoff, vil måtte ta minst syv år. Dette er for lang tid og for dyrt til at det kan finansieres av private, og dermed blir det en sak for ESAs ministerråd. Dette rådet skal møtes i midten av 1998, og da må det besluttes i hvilken grad man skal satse videre på Ariane-raketten.
Utspillet fra de franske og tyske rakettfabrikkene kan lett få en til å tro at det er et enkelt ja/nei-spørsmål romfartsministrene må ta stilling til. Saken er imidlertid ikke så enkel. Arbeid med flere mindre endringer, som går under betegnelsen Perfo 2000, er allerede satt i gang. Blant annet vil mengden av drivstoff i faststoffrakettene bli økt, noe som vil føre til at nyttelastkapasiteten økes til 7000 kg. Perfo 2000 vil koste ca 170 millioner dollar, og denne kostnaden vil i det alt vesentlige bli båret av Arianespace. ESA fikk dessuten allerede i 1995 klarsignal til et program som innebærer forbedringer i første trinns motor, noe som vil øke nyttelastkapasiteten til 8000 kg. Dessuten skal det også gjøres endringer i konstruksjonen av faststoffrakettene som vil redusere vekten av hver faststoffrakett med 2000 kg. Dette vil selvsagt også føre til at Ariane 5 får økt nyttelastkapasitet.
Når kontraktørene i stedet (eller i tillegg) vil oppgradere øvre trinn, henger det sammen med at første trinn i utgangspunktet er overdimensjonert for sin oppgave. Årsaken til det er at man, da det ble konstruert, trodde at Ariane 5 i stor utstrekning skulle bringe nyttelaster opp i lav jordbane, først og fremst romflyet Hermes, et prosjekt som nå for lengst er kansellert. Med et overdimensjonert førstetrinn har man derfor mye å gå på når det gjelder modifikasjoner til det øvre trinnet.
Det er likevel lite trolig at forslaget om å utvikle et nytt øvre trinn får tilslutning fra ESAs medlemsland, i hvert fall ikke i 1998. Nå er man antakelig mer interessert i å høste fruktene av det som allerede er investert i Ariane 5, og se at den nye bæreraketten svarer til forventningene på kort sikt. Da må årets to oppskytinger bli gjennomført uten nevneverdige problemer, slik at Arianespace kan sette Ariane 5 inn i aktiv tjeneste fra og med 1999.
|
