Cesta úspěšné Evropanky: Jak se zrodila evropská raketa Ariane (2)

Při vývoji rakety Ariane měla hlavní slovo Francie. První i druhý stupeň poháněly její motory Viking a země galského kohouta zodpovídala také za celkovou integraci nosiče. V případě prvních dvou stupňů se jednalo o víceméně zvládnutou technologii, která pouze prošla odpovídající evolucí. Pozornost se naopak upírala k pokročilejšímu třetímu stupni vyvíjenému v Německu. Ten poháněl kryogenický kapalný vodík, jehož využití pro své rakety do té doby zvládly jen Spojené státy. Pro vynášení družic na geostacionární dráhu šlo nicméně o klíčovou technologii.

Předchozí část: Cesta úspěšné Evropanky: Jak se rodila evropská raketa Ariane (1)

Na starty Ariane se začal připravovat i nový evropský kosmodrom CSG v Kourou, převzatý od francouzské CNES. Tamní rampa BEC, původně sloužící neúspěšné raketě Europa organizace ELDO, se dočkala přestavby a přejmenování na Ensemble de Lancement Ariane 1 alias ELA-1. Premiérový vzlet se z ní měl odehrát ještě před koncem roku 1979, avšak při prvním pokusu 15. prosince se několik sekund po zážehu prvního stupně start přerušil kvůli poklesu tlaku v motorech. Raketa zůstala bezpečně na rampě a v následujících dnech byla závada odstraněna. Druhý pokus nastal na Štědrý den a finální pokyn k němu zadal jediným tlačítkem sám francouzský prezident Valéry Giscard d’Estaing. Mladá Evropská kosmická agentura si tehdy nemohla k Vánocům nadělit hezčí dárek, jelikož premiéra Ariane 1 se stoprocentně vydařila.

Vstříc byznysu

Náklad simulující družici a provádějící měření všemožných veličin byl doručen na zamýšlenou dráhu přechodovou ke geostacionární. Znamenalo to konec amerického monopolu na vynášení komerčních satelitů. O tři měsíce později vytvořila francouzská CNES spolu s ESA novou, částečně soukromou společnost Arianespace, jež měla za úkol získávat pro Ariane komerční zákazníky a starat se o vynášení jejich nákladů i obecný provoz nosiče: Dodnes uskutečnila necelých 300 startů svých raket a na oběžnou dráhu při nich poslala přes 850 družic.

Ariane 1 nakonec mezi léty 1979 a 1986 absolvovala 11 misí, z nichž dvě neuspěly. Její nejvýznamnější náklad představovala meziplanetární sonda Giotto, která prolétla v blízkosti Halleyovy komety. Už před zmiňovaným prvním startem došlo ovšem ke schválení vývoje Ariane 2, a dokonce i „trojky“! Obě vznikaly současně a ve velkém vycházely z Ariane 1, přičemž ji ani jedna neměla nahradit, ale jednalo se spíš o rozšíření možností zmíněné raketové rodiny.

Vyspělejší sestry

Novinky spočívaly v prodloužení třetího stupně, který pojal až o 30 % pohonných látek víc, dále ve zvýšení pracovního tlaku ve spalovacích komorách motorů na prvních dvou stupních a ve vylepšení palivové směsi. Ariane 2 tak oproti „jedničce“ nabízela mírně vyšší nosnost, avšak u Ariane 3, k jejímuž prvnímu stupni bylo možné přidat i postranní motory na tuhá paliva, již nosnost narostla významně. A především přibyla schopnost vynášet dvě družice současně, čímž rapidně klesla cena pro zákazníky. Ariane 3 přitom absolvovala první start o dva roky dřív než „dvojka“, jež nakonec plně nahradila raketu s číslem jedna.

Premiéra Ariane 2 se uskutečnila v roce 1986, ale kvůli selhání motoru třetího stupně se nevydařila. Do roku 1989 pak raketa vzlétla ještě pětkrát, vždy bez komplikací, a ve všech případech vynášela telekomunikační družice. „Trojka“ poprvé startovala v roce 1984 a před první úspěšnou misí Ariane 2 stihla hned sedm vzletů, přičemž jednou neuspěla. Poté přidala ještě čtyři zdařilé pokusy, celkem tedy jedenáct. Také tentokrát se jednalo o starty telekomunikačních satelitů, nicméně Ariane 3 až na jednu výjimku vynášela vždy dva naráz. 

Poslední z první generace

Vývoj rodiny Ariane pokračoval překotným tempem a již v roce 1982 byl schválen postup k další metě v podobě Ariane 4. Začalo se na ní tudíž pracovat ještě před prvními starty raket číslo dvě a tři. Z Ariane 3 pak měla „čtyřka“ vycházet a jejím cílem bylo především další významné navýšení nosnosti, a tedy i snížení ceny za dopravu 1 kg nákladu do kosmu. Aby však mohla vzrůst nosnost, bylo nutné významně zvýšit tah.

Evoluce raket Ariane 1-4. (zdroj ESA, CC BY-SA 4.0)

U prvního stupně toho lze dosáhnout několika způsoby: Vývoj nových, silnějších motorů by si bohužel vyžádal nejen víc času a financí, ale znamenal by i značné přepracování konstrukce prvního stupně, což s sebou nese další náklady. Jako druhé řešení se nabízelo přidání pátého motoru Viking ke stávajícím čtyřem, což by ovšem rovněž vyžadovalo významné přepracování, a především rozšíření prvního stupně. 

Nakonec tedy zůstal první stupeň víceméně stejný, až na prodloužení, které vedlo k navýšení hmotnosti pohonných látek ze 145 tun na 210 tun. K němu se pak dalo připojit hned několik různých kombinací postranních motorů na tuhá i kapalná paliva. Díky šesti níže popsaným konfiguracím se jednalo o nesmírně univerzální nosič, schopný vynášet na dráhu přechodovou ke geostacionární náklad v rozmezí 2 100–4 900 kg.

Základní varianta rakety s označením 40 byla bez postranních motorů, zatímco Ariane 42L, 44L, 42P, 44P a 44LP využívaly kombinaci bočních motorů na pevné (P) a kapalné (L) pohonné látky, přičemž druhá číslice značila jejich počet. Vzhledem k prodlouženému prvnímu stupni a značnému nárůstu hmotnosti se přitom varianta 40 nedokázala z rampy zvednout bez bočních motorů, proto startovala pouze s částečně naplněnými nádržemi.

Lepší, silnější, úspornější

Další inovaci na Ariane 4 tvořil adaptér SPELDA pro vynášení dvojice velkých družic. Podobný systém se objevil již na „trojce“, nyní byl ovšem podstatně lehčí, což opět umožnilo navýšit hmotnost nákladu, a v neposlední řadě byl k dispozici ve více velikostech. Vylepšením prošel rovněž třetí kryogenický stupeň, který se také dočkal prodloužení nádrží. Celkově pak Ariane 4 přibyla zesílená konstrukce a lepší avionika.

Pro premiérovou misi v roce 1988 byla zvolena druhá nejsilnější i nejkomplikovanější varianta 44LP, se dvěma postranními stupni na pevné pohonné látky a se dvěma na kapalné. Využití se dočkal také adaptér SPELDA, jenž umožnil vynést hned trojici družic – dvě telekomunikační a jednu meteorologickou. Už v 50. sekundě letu se bezproblémově oddělily postranní bloky na tuhá paliva a ve 143. sekundě je následovaly jejich větší a silnější kapalné alternativy. Všechny tři satelity se podařilo dopravit na správnou oběžnou dráhu, a premiéra Ariane 4 tak představovala naprostý úspěch.

Dokončení: Cesta úspěšné Evropanky: Jak se rodila evropská raketa Ariane (3)

Díky inovacím, vyšší nosnosti a mnoha zkušenostem získaným z předchozího vývoje nabídla „čtyřka“ oproti Ariane 1 úsporu 55 % nákladů na start. Stala se tažným koněm Evropské kosmické agentury i světového trhu vynášení komerčních družic a během svého operačního provozu na něm získala úctyhodný 50% podíl. Naposledy odstartovala v roce 2003. Za 15 let tak uskutečnila 116 misí, z toho pouze tři neúspěšné, což znamená pro raketu z 80. let výbornou spolehlivost 97,4 %.