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亞里安5型火箭
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亞里安5型火箭是歐洲開發的大型運載火箭，用於將人造衛星等載荷發射到地球同步轉移軌道（GTO）或低地球軌道（LEO）。亞里安5型火箭由歐洲太空局及法國國家太空研究中心出資建造，空中巴士集團為主要承包商與建造者，同時也整合下游承包商。亞里安航天公司負責經營及銷售亞里安火箭。太空船公司則在歐洲建造火箭及在圭亞那太空中心發射火箭。
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亞里安4號運載火箭雖然十分成功，但其研發耗費了十年時間和70億元資金，使亞里安太空公司無法直接從中獲利。亞里安5型火箭從第一次發射成功後即進行改良，由其衍生的型號有G、G+、GS、ECA及最新的ES。歐洲太空局原先計劃用亞里安5型火箭發射小型的載人穿梭機赫爾墨斯號，並按照「載人等級標準」來建造，當歐洲太空局將赫爾墨斯計劃取消後，亞里安5型運載火箭才被完全用於載物。
兩枚人造衛星可以選擇使用SYLDA貨架[註1]以相互堆疊放置；三枚人造衛星則使用SPELTRA[註2]；如超過八枚人造衛星，通常是實驗衛星或微型衛星，可使用ASAP平台[註3]來承載如此多的人造衛星。
協調世界時2023年7月5日22:00，亞里安5型火箭執行了最後一次發射任務，將Syracuse 4B與Heinrich Hertz兩顆人造衛星成功送入地球同步轉移軌道後宣告退役。歐洲太空總署將與其成員國和工業夥伴合作，以亞里安家族中最新的運載火箭亞里安6號接替亞里安5號，為相應的航天發射市場繼續服務。
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構造
亞里安5型火箭的低溫主引擎為H158主引擎[註4]被稱為冷凍技術主引擎[註5]，在引擎上方則是一個長30.5公尺的燃料槽，內部又細分成兩個部分，裝有液態氧130噸及液態氫25噸，而火神引擎基本上只能產生142噸推力，無法獨力將重達189噸的第一節送上太空，需要固態輔助火箭的協助才能完成任務[參1]。
位於主燃料槽兩旁的兩枚固態輔助火箭EAP-P238[註6]，填裝燃料後每枚重約277噸，並可提供約722噸的推力，固態輔助火箭能像穿梭機的固態輔助火箭回收並重複使用，而不同的是亞里安5型火箭的固態輔助火箭回收只用於發射後分析而不重複使用，回收分析的固態輔助火箭會被拖回圭亞那太空中心做進一步分析與研究[參2]，不過有時候定位失常，例如2000年的時候，固態輔助火箭的鼻錐被海浪沖到南德州的海灘上並被海灘活動的民眾搶先取得，造成民眾誤認有不明飛行物到訪的現象[參3]。固態輔助火箭有許多技術從M51潛射彈道導彈轉移而來。
第二節位於第一節之上、載荷艙之下，亞里安五號G型運載火箭第二節使用的燃料為聯氨及四氧化二氮[註7]；然而ECA型第二節使用的燃料則是液態氧及液態氫，載荷艙及第二節皆被整流罩包覆，達到100公里以上的高空就會就會分離。
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改良型
- 亞里安5型火箭的原型為亞里安五號G型運載火箭，發射時重737噸，可以將總重6100公斤的數顆人造衛星送至地球同步轉移軌道，如果是單一顆人造衛星則可以提升至6900公斤，此型號在1996至2003年間發射過17次，並有1次失敗和2次部分失敗的紀錄[參4]。
- 亞里安五號G+型運載火箭改良了第二節，地球同部轉移軌道的載荷能力達單顆7100公斤或是多顆衛星總重6300公斤，此型號只在2004年發射了三次，沒有失敗紀錄[參5]。
- 亞里安五號GS型運載火箭於2005年取代G+型，使用了和ECA型相同的EAP固態輔助火箭及改良版火神1B引擎，目的是為了ECA行做發射準備[參6]，也因為第二節的引擎做變更，所以可以載荷的重量也略微下降，只能載荷單一衛星6600公斤與多顆衛星5800公斤[參7]。此型號在2005至2009年間發射過6次，沒有失敗紀錄。
- 亞里安五號ECA型運載火箭能載荷多枚總重9100公斤的衛星或是一枚9600公斤的衛星至地球同步轉移軌道[參8]，這個改良型使用新的火神2型引擎為第一節引擎，第二節則使用ESC-A，並使用HM-7B引擎。回顧過往，亞里安5型火箭的第二節曾被做為亞里安4號運載火箭的第三節，在ECA型中，燃料槽改良後將整體長度縮短。而火神引擎經過修改後變得更為修長，使得推進劑的使用效率提升許多。除此之外，固態輔助火箭EAP部件也改用較輕的銲接金屬團，因此可以裝入較多的推進劑。和亞里安五號G型運載火箭比較，ESC-A低溫第二節的低地球軌道載荷能力並無顯著提升，也因此亞里安五號ECA型運載火箭將不用來發射自動運載太空船。
- 亞里安五號ES型運載火箭，主要功能是將自動運載太空船送至國際太空站。此外，亞里安五號ES型運載火箭也綜合所有改裝後的配備，從亞里安五號ECA型運載火得到第一節冷凍技術主引擎[參9][註8]和輔助火箭EAP[註9]，第二節則是沿用亞里安五號GS型運載火箭的部分。亞里安5號ES-ATV型運載火箭可將21000公斤的載荷物送至低地球軌道。首次發射日期時間是2008年3月9日格林尼治標準時間04點03分。至2018年最後一次飛行共發射過8次，沒有失敗紀錄。
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亞里安5型火箭GS型截面圖 -
亞里安5型火箭ECA型截面圖
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未來發展
原定計劃在2006年進行第一次亞里安5號ECB型運載火箭的發射，然而2002年亞里安5號ECA行首次發射的挫敗與商業衛星發射環境的惡化，促使歐洲太空總署在2003年取消這一項計劃[參10]，亞里安5號ECB型運載火箭原本預計使用ESC-B的第二節，第三節使用新型的達文西加大的引擎。地球同步轉移軌道的載荷能力增加為12000公斤。達文西引擎原先計劃用於ECB型的第三節，但研發進度遲緩，雖然於2008年歐洲太空總署有挹注資金用於達文西引擎的研發[參11]，並於後續數年提供3.12億歐元給空中巴士集團做為研製最新型的亞里安5號ME型運載火箭之用[參12][參13]，後續預估需花費高達10億歐元才能將亞里安5號ME型運載火箭研製完成[參14]。到了2012年11月21日，歐洲太空總署決定繼續投入資金研發亞里安5號ME型運載火箭，並期望能將達文西引擎通用於亞里安6號運載火箭上，如此與其他低單價的運載火箭做競爭[參15]。預定在2018年年中進行首次發射[參16]。然而最後於2014年12月2日，龐大的研發預算讓歐洲太空總署決定停止亞里安5號ME型運載火箭的研發，並期望亞里安6號運載火箭能向低成本運載火箭的方向去發展[參17]。
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用於亞里安5型火箭的固態輔助火箭引擎也被應用在織女星運載火箭上，例如織女星運載火箭的第一節P80固態火箭引擎即是一種較短的固態輔助火箭轉化而成[參18]，除此之外，P80固態火箭的外殼是石墨細絲環氧基這類新素材，比現在的不鏽鋼外殼材質還輕的多。新型的綜合操縱噴嘴也因為特殊的熱流絕緣體材料和精細的管線化被研發出來而得以實現，進而增加燃料的擴散效率。除此之外，新的噴嘴擁有電機械學的調動器取代了原本較重的水力學方法以向量控制推力。上述這些新科技在不久的將來運用在亞里安系列運載火箭上[參19]。
火箭花費
截至2014年11月，發射一次位於下層的中型衛星約需花費6000萬美元[參20]，相較之下，其競爭對手太空探索科技公司所需花費的資金比亞里安5型火箭還少1500萬美元[參21]。除此之外，位於上層的重量更重的人造衛星位置花費會更加高昂，整體而言一次的發射費用約在1.5億美元左右[參22]。
重要發射紀錄
1996年6月4日，亞里安5型火箭首次測試發射，火箭在發射後37秒被迫自行引爆，肇因於64位元的運算錯誤地變為16位元的運算，造成程式崩潰後處理器發生算術溢位，將感測角度的垂直讀值錯誤的代入到水平值做運算，導致火箭在高速下進行90度水平滾轉而崩解，觸發自毀裝置的啟動。總結來說是控制火箭飛行的軟件故障而非無法運算[參23][參24]。
經過了一年多的改善，於1997年10月30日進行第二次測試飛行，結果為部分失敗，主要是火神發動機的噴嘴導致翻轉問題，亦使第一節主引擎提早關閉，未達預定運作秒數，雖然第二節正常運作，仍無法達到預定軌道。
直到1998年10月21日，亞里安5型火箭終於成功，並於1999年12月10日進行第一次商用飛行，載荷衛星為XMM-牛頓衛星。
另一次部分失敗則發生於2001年7月12日，由於火箭第三級工作異常，兩枚載荷衛星進入了錯誤的軌道，只達到地球同步軌道高度的一半。歐洲太空總署的月神通訊衛星藉由實驗用的離子推力器離才於2003年1月31日到達預定軌道；然而，日本廣播衛星系統公司的BSAT-2b廣播衛星，則因姿態控制引擎馬力不足，最終無法入軌而報廢。
上述失敗發生後，直到2002年3月1日才發射了重達8100公斤的歐洲環境衛星到達800公里的軌道，此次為第十一次發射，也是在2008年3月9日將9000公斤重的自動運載太空船送上太空前最重的載荷。
亞里安5號ECA型運載火箭的第一次發射在2002年12月11日，因輔助火箭發生問題導致無法轉向而失敗，在發射三分鐘後自行引爆，價值約6.3億歐元的兩枚載荷衛星Stentor及火鳥7衛星也隨之消失在大海中。經過調查之後，這次事故禍首是冷卻管破裂使引擎溫度過高，此次事故後，亞里安太空公司延後了羅塞塔號的發射時程。
在2003年9月27日最後一次亞里安5號G型運載火箭載荷三枚衛星，其中包括第一個歐洲月球探測器－SMART-1。在2004年7月18日，亞里安五號G+型運載火箭載荷當時最重的Anik F2衛星到達地球同步轉移軌道，重量約6000公斤。
亞里安5號ECA型運載火箭直到2005年2月12日才首次發射成功，載荷衛星有XTAR-EUR軍事通訊衛星、'SLOSHSAT'小型科學衛星及MaqSat B2模擬載荷，原先預定於2004年10月發射，因額外的測試及軍方要求[註10]而延遲後預定發射時間。
於2005年8月11日，亞里安5號GS型運載火箭，其特色為固態輔助火箭由ECA型的輔助火箭改良，載荷了當時最重的Thaicom-4/iPStar-1衛星送至地球同步轉移軌道，衛星重達6505公斤[參25]。
2005年11月16日，第三次亞里安5號ECA型運載火箭第三次發射也獲得第二次成功，載荷多衛星包括DirecTV的Spaceway-F2衛星及印度尼西亞PT Telekomunikasi公司的Telkom-2衛星，此次為最重的多衛星載荷，總重超過8000公斤。
2006年3月11日，亞里安5號ECA型運載火箭第四次發射，也是多衛星載荷，載荷衛星有Eutelsat公司的火鳥7A衛星，作為代替第一次ECA型失敗的火鳥7衛星及SPAINSAT衛星，為一西班牙政府提供HISDESAT公司的通訊衛星。
2006年5月27日，亞里安5號ECA型運載火箭又再度創下新商業的載荷紀錄，達8.2噸，含兩枚衛星，包括Thaicom 5衛星及Satmex 6衛星[參26]。
2007年5月4日，亞里安5號ECA型運載火箭更進一步創下新的商業載荷紀錄，載荷的兩枚衛星Astra 1L衛星及Galaxy 17通訊衛星總重8.6噸，再包括其他載荷，共重9.4噸[參27]。這個紀錄在2007年11月11日又被打破，載荷衛星Skynet 5B衛星及Star One C1衛星共重9535公斤[參28]。
2008年3月9日，亞里安五號ES-ATV型運載火箭第一次發射自動運載太空船至國際太空站，名稱為儒勒‧凡爾納號。
2009年7月1日，亞里安5號ECA型運載火箭發射重達6910公斤的TerreStar-1衛星，也是史上最大的單一商用通訊衛星。
2011年4月22日，亞里安5號ECA型運載火箭將Yahsat 1A、Intelsat New Dawn兩顆衛星送入地球同步轉移軌道，重量達10164公斤[參29]；不久後的2012年8月2日，又將紀錄推升至10182公斤[參30]，不過這個紀錄很快的在6個月後被增加到10317公斤[參31]。
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發射紀錄
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註腳
參考文獻
外部連結
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