アリアン4

アリアン4

TOPEX/ポセイドン衛星を搭載した52番目のアリアン4号。
関数	使い捨てロケット
メーカー	アエロスパシアル
原産国	ヨーロッパ
サイズ
身長	58.72メートル（192.7フィート）
直径	3.8メートル（12フィート）
質量	240,000～470,000 kg（530,000～1,040,000ポンド）
ステージ	3 [1]
容量
LEOへのペイロード[必要な高度と傾斜]
質量	5,000～7,600 kg（11,000～16,800 ポンド）
GTOへのペイロード
質量	2,000～4,300 kg（4,400～9,500 ポンド）
発売履歴
状態	引退
発射場	クールー、ELA-2
総打ち上げ数	116 ( 40: 7, 42P: 15, 42L: 13) ( 44P: 15, 44LP: 26, 44L: 40)
成功	113 ( 40: 7, 42P: 14, 42L: 13) ( 44P: 15, 44LP: 25, 44L: 39)
失敗	3 ( 42P: 1、44L : 1、44LP : 1)
初飛行	40: 1990年1月22日 42P: 1990年11月20日 42L: 1993年5月12日 44P: 1991年4月4日 44LP: 1988年6月15日 44L: 1989年6月5日
最終便	40: 1999年12月3日 42P: 2002年5月4日 42L: 2002年1月23日 44P: 2001年9月25日 44LP: 2001年11月27日 44L: 2003年2月15日
ブースター（アリアン 42L、44LP、または 44L） – PAL
ブースターなし	0、2、または4
搭載	バイキング6
最大推力	752.003 kN (169,057 lbf)
比推力	278秒
燃焼時間	142秒
推進剤	N2O4 /過酸化水素​​​
ブースター（アリアン 42P、44LP、または 44P） – PAP
ブースターなし	0、2、または4
最大推力	650 kN (150,000 lbf)
燃焼時間	33秒
推進剤	CTPB 1613
第一段階 – L220
搭載	4バイキング 5C
最大推力	3,034.1 kN (682,100 lbf)
比推力	278秒
燃焼時間	205秒
推進剤	N2O4 /過酸化水素​​​
第2ステージ – L33
搭載	1バイキング 4B
最大推力	720.965 kN (162,079 lbf)
比推力	296秒
燃焼時間	132秒
推進剤	N2O4 /過酸化水素​​​
第三段階 – H10
搭載	1 HM7-B
最大推力	62.703 kN (14,096 lbf)
比推力	446秒
燃焼時間	759秒
推進剤	LH 2 /液体酸素
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アリアン4号は、フランスの宇宙機関である国立宇宙研究センター（CNES）が欧州宇宙機関（ESA）のために開発した欧州の使い捨て打ち上げ ロケットである。ロケットの製造はアエロスパシアル社が主導し、アリアンスペース社が販売した。1988年6月15日の初飛行から2003年2月15日の最終飛行まで、合計116回の打ち上げのうち113回の打ち上げに成功した。

1982年、アリアネ4計画がESAにより承認された。アリアネ4は、先行するアリアネ3に大きく依拠し、アリアネファミリーの以前のメンバーよりも重いペイロードを1キログラム当たりのコストを抑えて運ぶことができるロケットを提供するように設計された。アリアネ4は、設計理念において革命的であったというよりは、主に既存の技術の進化であった。このアプローチはすぐにほとんどのESAメンバーの支持を得て、資金提供を受け、開発と運用に参加した。アリアネ4は、さまざまなストラップオン型ブースターを搭載できるため、極めて多用途なロケットとして評判を得た。

運用が開始されると、このロケットは通信衛星や地球観測衛星、科学研究用衛星の打ち上げに最適であることがすぐに認識されるようになった。運用期間中、アリアン4は商業衛星の打ち上げ市場の50％を獲得し、商業打ち上げ部門におけるヨーロッパの競争力をしっかりと証明した。^{[2] 2003年2月、最後のアリアン4が打ち上げられた。アリアンスペースは、このタイプを退役させ、より新しく大型の}アリアン5に置き換えることを決定し、事実上、アリアン5が運用を置き換えた。

1973年、11カ国が宇宙探査の分野で共同協力を進めることを決定し、このミッションを遂行するための新しい汎国家組織である欧州宇宙機関（ESA）を設立した。^{[3] : 161–162} 6年後の1979年12月、最初のアリアネ1ロケットがフランス領ギアナのクールーにあるガイアナ宇宙センター（CSG）から首尾よく打ち上げられ、有能な欧州の使い捨て打ち上げシステムの登場が記録された。^{[3] : 169}アリアネ1はすぐに、ソ連やアメリカ合衆国が提供したライバルプラットフォームと比較して有能で競争力のあるロケットであると見なされるようになり、その後すぐにアリアネ2とアリアネ3という改良された派生型が続いた。1986年初頭までに、アリアネ1はアリアネ2とアリアネ3とともに世界市場で支配的なロケットとなった。^{[3] : 172}

1982年1月、ESAはアリアン4の開発と建造の認可を発行した。開発計画の明示された目標は、使用可能なペイロードを90％増加させることだった。^[4]アリアン4は、世界中の最高級のロケットと競合することを目的としており、同シリーズの以前のメンバーよりもかなり大きくて柔軟性の高いロケットになる予定だった。比較すると、アリアン1の標準重量は207トン（456,000ポンド）で、最大1.7トン（3,700ポンド）のペイロードを軌道に打ち上げることができたのに対し、より大型のアリアン4の標準重量は470トン（1,040,000ポンド）で、最大4.2トン（9,300ポンド）のペイロードを軌道に乗せることができた。^{[3] : 178}アリアン4号の開発は、アリアンロケットの初期モデルの製造と運用から得られた技術と経験の両方を大いに活用することで大幅に容易になりました。アリアン4号の総開発費は、1986年に4億7600万欧州通貨単位（ECU）と評価されました。 ^[4]

大幅に推力を高めたロケットを製造するという要件に直面し、設計チームはこれを達成するためのさまざまなアプローチを検討した。^{[3] : 179}検討されたコンセプトの 1 つは、アリアン 3 の拡大された第 1 段に 5 番目のエンジンを追加するというものだったが、これを実現するには非常に高度な再設計作業が必要であることが判明した。代わりに、第 1 段は、アリアン 3 の 145 トン (320,000 ポンド) ではなく 210 トン (460,000 ポンド) の推進剤を保持できるように延長された。第 2 段と第 3 段はアリアン 3 と同じままであったが、このタイプに適用できる一連のストラップオン ブースターが開発され、ロケットの積載量を徐々に増やすように設計された。^{[3] : 179}全体として、アリアン 4 はアリアン 3 よりも 15% 小型であった。^{[3] : 180}

事実上、アリアン 4 は、以前のアリアン 3 の改良・開発された派生型であり、主に固体燃料および液体燃料の各種ブースターの採用によって異なっており、液体燃料ブースターはアリアン 4 の唯一のまったく新しい設計上の特徴であった。この時点では、液体ブースターの使用は珍しく、それ以前には中国の宇宙計画でのみ使用されていた。^{[3] : 179}アリアン 4 のもう 1 つの革新は、デュアル ローンチ SPELDA (Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane) フェアリングであった。^{[3] : 180}これは、衛星を 2 つ重ねて搭載する機能があり、通常モデルと拡張モデルを含むいくつかの異なる SPELDA ノーズ フェアリングを取り付けることができた。SPELDA は前身よりも大幅に軽量化され、誘導システムでははるかに精度の高いリング レーザー ジャイロスコープも使用されていた。 [ ^{3] : 180}航空作家のブライアン・ハーヴェイによれば、アリアン4号の設計に見られる進歩は、革命的な哲学というよりは、保守的で進化的な哲学を表しているという。^{[3] : 180}

アリアン4計画が具体化するにつれ、ベルギー、デンマーク、スペイン、アイルランド、イタリア、オランダ、ドイツ、イギリス、フランス、スウェーデン、スイスからの支援を得た。^{[3] : 180}主な契約者は、アエロスパシアル社（第1段と第2段を担当）、メッサーシュミット・ベルコウ・ブローム社（ MBB）（液体燃料ブースターの製造）、ソシエテ・ユーロペーン・デ・プロパルジョン社（SEP）（エンジン製造）、マトラ社（機器室の組み立て）、エア・リキード社（第3段タンクと断熱材の製造）、BPDスニア社（固体燃料ブースターの製造）、ブリティッシュ・エアロスペース/コントラベス・スペースAG（フェアリングの製造）であった。^{[3] : 180}アリアン4号での作業により、打ち上げチームは2004年に宇宙財団から宇宙功績賞を受賞した。^[5]

アリアン4号の開発と並行して、アリアン4号の整備と年間8回の打ち上げ率（ソ連以外では大型ロケット単体としては前例のないこと）を実現するために、新たに専用に建設された打ち上げ準備エリアとロケット発射台（総称してELA-2）がガイアナ宇宙センターに建設された。 ^{[3] : 178–179}これまでのアリアンシリーズや他のロケットに使用されていたELA-1とは異なり、ロケットの準備作業は発射台ではなく、高さ80メートル（260フィート）の専用ホールで行われる。完成したロケットは、ホールから発射台まで1時間かけてゆっくりと移動するために特別に設計された鉄道で輸送された。この鉄道には、故障したロケットを発射台から撤去して比較的迅速に交換できるという追加の利点もあった。^{[3] : 179}

1988年6月15日、アリアン4号の打ち上げが初めて成功しました。^{[3] : 180}この最初の試験飛行では、4基のメインエンジン、2基の固体ブースター、2基の液体ブースターを備えた、2番目に強力なバージョンのロケット44LPを発射することが決定されました。また、複数の衛星SPELDAフェアリングも装備されていました。離陸後50秒で、固体ブースターは消費され、ロケットの重量を減らすために切り離されました。^{[3] : 180}離陸後143秒で、液体ブースターも切り離され、車両がさらに軽量化されました。初飛行は成功と見なされ、複数の衛星が軌道に乗せられました。^{[3] : 180}

V50の打ち上げ以降、アリアン4ではH10+と呼ばれる改良された第3段が採用された。 ^{[3] : 183} H10+第3段には新しいタンクが搭載され、26kg（57ポンド）軽くなり、32cm（13インチ）長くなり、340kg（750ポンド）多い燃料を収容できるようになり、ロケット全体の積載量が110kg（240ポンド）増加し、燃焼時間が20秒増加した。^{[3] : 183}

アリアン 4 の初飛行より前から、アリアン 5と名付けられた後継機の開発が既に始まっていた。^{[3] : 184–185} 1985年1月、アリアン 5 は ESA プログラムとして正式に採用された。アリアン 4 がそれまでのロケットと持っていた高いレベルの共通性はなく、最大 5.2 トン (11,000 ポンド) のより重いペイロードを打ち上げられるように設計されていただけでなく、アリアン 4 よりも 20% のコスト削減が図られていた。また、アリアン 5 は有人宇宙打ち上げも行えるように設計されており、提案されていたヘルメス宇宙船を使用して宇宙飛行士を輸送することを目的としていたため、安全マージンも高くなっていた。^{[3] : 185}アリアン 5 の開発は議論を呼ばなかったわけではなく、ESA 加盟国の中には、より成熟したアリアン 4 の方が、そのようなロケットの確立されたニーズを満たすのに適していると考える者もいた。このため、英国はアリアン5計画に参加しないことを選択した。^{[3] : 186}数年間、アリアン4とアリアン5のロケットは交互に運用されていたが、最終的には新型のアリアン5に集中するため、アリアン4の運用をすべて中止することが決定された。^{[3] : 193}

アリアン4は、アリアンロケットファミリーの以前のメンバーからの究極の発展型である。アリアン2およびアリアン3と比較すると、アリアン4は第1段（61％）と第3段が延長され、構造が強化され、新しい推進ベイレイアウト、新しい航空電子機器、およびSPELDA（Structure Porteuse Externe de Lancement Double Ariane）デュアルペイロードキャリアが特徴であった。基本の40バージョンではストラップオンモーターは使用されなかったが、アリアン42L、44L、42P、44P、および44LPの派生型はすべて、固体および液体 ブースターのさまざまな組み合わせを使用していた。もともと2,000～4,200 kg（4,400～9,300ポンド）のペイロードを静止軌道に打ち上げるために設計されたアリアン4の6つの派生型は、ストラップオンブースターの助けを借りて、4,900 kg（10,800ポンド）を超えるペイロードの打ち上げを数回にわたって可能にしました。アリアン4ロケットは、オリジナルのアリアン1と比較して、1キロあたりの打ち上げコストを55％削減しました。^{[3] : 180}

このロケットは、いくつかの派生型で使用され、2基または4基の固体燃料ブースターロケット（PAP、Propulseurs d'Appoint à Poudre）または液体燃料ブースターロケット（PAL、Propulseurs d'Appoint à Liquide ）を搭載することができた。このロケットには、一度に複数の衛星を打ち上げるためのSPELDA（Structure porteuse externe de lancement double Ariane、フランス語で「アリアンヌ2基打ち上げ用外部搬送構造」）と呼ばれる衛星ペイロードキャリアシステムが含まれていた。このロケットは、欧州と海外の顧客にサービスを提供し、世界の商業打ち上げサービス市場の約60％を占めた。 ^{[6]第3段の上には、シーケンス、誘導、制御、追跡、}テレメトリ、爆発による自爆など、さまざまな機能を実行するコンピューターを収容した車両機器段があった。 ^{[3] : 180}

アリアン4 AR 40は基本バージョンで、3段式で、高さ58.4メートル（192フィート）、直径3.8メートル（12フィート）、打ち上げ質量245,000kg（540,000ポンド）、最大ペイロードはGTOまで2,100kg（4,600ポンド）、低地球軌道（LEO）まで5,000kg（11,000ポンド）でした。主動力は4つのバイキング2Bモーターで供給され、それぞれ667kN（150,000ポンド）の推力を生み出しました。第2段は単一のバイキング4Bモーターで駆動され、第3段にはHM7-B液体酸素/液体水素モーターが装備されていました。アリアン 4 AR 44L は、4 基の液体燃料ロケット ストラップオンによる最大追加ブーストを装備した 4 段ロケットで、重量は 470,000 kg (1,040,000 ポンド)、GTO に 4,730 kg (10,430 ポンド)、または LEO に 7,600 kg (16,800 ポンド) のペイロードを輸送することができました。

1988年6月、アリアン4号の初飛行が行われ、成功しました。それ以来、アリアン4号は116回の飛行を行い、そのうち113回が成功し、成功率は97.4%となっています。

1990年2月22日、最初の故障はアリアン4の8回目の打ち上げであるV36飛行中に発生した。ロケットはクールー上空9kmで爆発した。^{[3] : 182–183}この故障は、バイキングロケットのモーターを組み立てていた作業員がモーターの冷却チューブの1つにハンカチを置き忘れたことが原因でした。彼は、チューブをはめ込むために予定外の研磨を行ったことを手順に従って上司に報告することを忘れないようにするためにそうしていたのです。しかし、彼は報告する前に体調を崩し、ハンカチに気づかなかった他の作業員に交代しました。飛行中、ハンカチが冷却チューブを塞ぎ、モーターが過熱して故障し、アリアンは軌道を外れて自爆しました。搭載されていた5億ドル相当の通信衛星2機（スーパーバードBとBS-2X）は、クールー近郊の沼地にバラバラになって落下しました。^[7]その後の調査では、ロケットの組み立てに使用されたすべての布片に番号を付けてチェックするなど、44の修正が推奨されました。^[7]その後の26回の打ち上げはすべて成功しました。^{[3] : 183}

このシステムは、113回の成功と3回の失敗を記録したヨーロッパの衛星打ち上げの基盤となった。アリアン4号は、静止トランスファー軌道（GTO）へのペイロードをアリアン3号の1,700 kg （3,700ポンド）から最大4,800 kg（10,600ポンド）に増加させた。アリアン4号のGTOへの記録は4,946 kg（10,904ポンド）であった。^[8]

2003年2月15日、アリアン4ロケットの最後の打ち上げが行われ、インテルサット907が静止軌道に投入された。^{[9]アリアンスペースは、すでに数年間運用されていた新型の大型}アリアン5ロケットを採用し、アリアン4ロケットを段階的に廃止することを決定していた。2011年には、中型ロケットのソユーズSTが、ガイアナ宇宙センターの打ち上げロケットの提供を補完した。ソユーズで打ち上げられた宇宙船は、もともとアリアン用に設計されたペイロードプラットフォームとディスペンサーを再利用した。^[10]

• デルタ II (退役)
• GSLV Mk II
• GSLV Mk III
• 長征3B
• ソユーズU（退役）

• 軌道ロケットファミリーの比較
• ツィクロン4（アリアネ4から派生したフェアリングを備えたウクライナの運搬ロケット）

ウィキメディア・コモンズには、アリアン 4に関連するメディアがあります。

• ESA アリアン4ロケット
• FAS アリアン 4 2016 年 3 月 14 日にWayback Machineにアーカイブされました
• アリアン4の断面図