Ariane 5

Lo stadio criogenico primario dell'Ariane è l'H158 (H173 per Ariane 5 ECA) e viene chiamato EPC (Étage Principal Cryotechnique/Primo stadio criogenico). Consiste in un grande serbatoio contenente due compartimenti. Il primo è riempito di ossigeno liquido e il secondo di idrogeno liquido. Questi propellenti vengono utilizzati dai motori Vulcain.^[3]

Attaccati ai lati del serbatoio si trovano i due razzi a propellente solido P238 (P241 per Ariane 5 ECA). Questi razzi vengono sganciati durante il volo e ritornano a terra grazie a dei paracadute, similmente ai booster a propellente solido (SRB, solid rocket boosters) del primo stadio dello Space Shuttle. Possono essere recuperati per essere esaminati ma non sono riutilizzabili.

Il secondo stadio è montato in testa al serbatoio e prima del carico utile. L'Ariane 5G utilizza il EPS (Étage à Propergols Stockables/Stadio a propellente immagazzinabile), che è alimentato a MMH e tetrossido di diazoto, mentre l'Ariane 5 ECA utilizza l'ESC (Étage Supérieur Cryotechnique/Stadio superiore criogenico), che è alimentato a idrogeno e ossigeno liquido. Il carico utile e le apparecchiature superiori sono protette da un guscio che si divide una volta che si è raggiunta una sufficiente altitudine.

La versione originale del razzo si chiamava Ariane 5G (Generic) e aveva una massa di 746 t. Era in grado di trasportare in orbita di trasferimento geostazionaria (GTO) 6000 kg e in orbita eliosincrona (SSO) 9500 kg.^[4]

Ariane 5G+ (Generic Plus) ha introdotto diverse modifiche, come ugelli di scarico dei booster EAP più leggeri, due serbatoi della MMH con una capienza aumentata di 300 kg e una nuova struttura in materiali compositi del compartimento del carico utile. La variante G+ poteva lanciare in orbita di trasferimento geostazionaria 150 kg di carico in più.^[5] Nell'anno 2004 è stato utilizzato tre volte ed è stato sostituito dalla variante GS che utilizza 5 razzi a propellente solido del modello ECA.

Ariane 5 GS, derivata dalla versione G, è stata utilizzata al termine dei lanci della serie G+. Questa versione introduceva altre modifiche come una maggiore quantità di propellente nei booster EAP.^[6] La massa del lanciatore in questa versione era di 750 t ed era in grado di portare un carico di 6700 kg in orbita di trasferimento geostazionaria (GTO).

Ariane 5 ECA (Evolved Cryogenic, model A) è la variante con il massimo carico utile. È in grado di lanciare 10000 kg in GTO con due satelliti o 10500 kg con un singolo satellite. Questa variante utilizza il nuovo motore per il primo stadio Vulcain 2 e l'ESC-A come secondo stadio, alimentato da un motore HM-7B pesante 4540 kg e trasportante 14900 kg di propellente criogenico. Questo secondo stadio veniva usato precedentemente come terzo stadio del razzo Ariane 4. Nella variante ECA utilizza dei serbatoi modificati e accorciati per farli rientrare nello stadio. La nuova versione del Vulcain utilizza ugelli più lunghi e fornisce un ciclo molto più efficiente con il denso propellente utilizzato. Il nuovo motore ha richiesto delle modifiche al serbatoio del primo stadio. I razzi a propellente solido utilizzano un nuovo tipo di collegamento che permette di racchiudere più propellente.

Ariane 5 ES (Evolution Storable) era la versione progettata per il lancio dell'Automated Transfer Vehicle (ATV). Consisteva nel miglioramento del motore Vulcain 2 per il primo stadio e nella sostituzione del secondo stadio ESC-A con lo uno stadio EPS della versione GS in grado di essere riacceso in orbita. È stata utilizzata per portare l'Automated Transfer Vehicle (ATV) in un'orbita terrestre bassa (LEO) circolare con altezza di 260 km e inclinazione di 51,6°. Oltre alle missioni ATV, la versione ES è stata impiegata tre volte per lanciare i satelliti Galileo.

Ariane 5 ME (Mid-life Evolution) era una versione in sviluppo fino al 2014, quando i fondi sono stati spostati sullo sviluppo dell'Ariane 6.

Ariane 5 ECB venne previsto per essere dotato di uno stadio superiore dotato del nuovo motore Vinci, un motore a ciclo espanso. La capacità di trasferimento in orbita geostazionaria si sarebbe innalzata fino a 12000 kg, ma il progetto venne bloccato per i tagli al budget. Il progetto venne definitivamente cancellato nel maggio del 2005, per mancanza di mercato per lanciatori di questo tipo. Il motore Vinci, che doveva alimentare lo stadio superiore, è tuttora in sviluppo sebbene molto lentamente.

Considerando che l'unica significativa differenza tra il modello ECA ed il modello ECB è il motore dello stadio superiore, si può presumere che in futuro sarà disponibile un nuovo modello dotato di maggior capacità di carico. Nel 2012 il progetto ECB venne ripreso con il nome di Ariane 5 ME (Mid-life Evolution), fortemente sostenuto dalla Germania. La CNES invece insisteva nel progettare un lanciatore tutto nuovo, l'Ariane 6. L'ESA ha cominciato quindi degli studi per scegliere il vettore da sviluppare, e alla fine, nel novembre 2014, ha vinto la CNES. Quindi non sono previste nuove versioni dell'Ariane 5 fino all'entrata in servizio dell'Ariane 6, nel 2023.^[7]

Il primo volo dell'Ariane 5 (VA-88) svoltosi il 4 giugno 1996 fallì e il razzo si autodistrusse dopo 40 secondi dal lancio per via di un malfunzionamento del software di controllo, generato da uno dei più famosi bug della storia. Un dato a 64 bit in virgola mobile, che rappresentava la velocità orizzontale rispetto alla piattaforma di lancio, venne convertito in un intero a 16 bit con segno, questa operazione causò una trap del processore (operazione errata): il numero in virgola mobile era troppo grande per poter essere rappresentato con un intero a 16 bit. Motivi di efficienza avevano spinto i progettisti a disabilitare il controllo software (scritto in Ada) sulle trap, anche se altre conversioni simili nel codice erano corrette. Questo errore scatenò una reazione a catena che causò poi la deviazione distruttiva del razzo a causa delle enormi forze aerodinamiche. Fu necessario quasi un anno e mezzo per capire quale fosse stato il malfunzionamento che aveva portato alla distruzione del razzo.

Il secondo volo di test L502 si svolse il 30 ottobre 1997 e fu un parziale fallimento: l'ugello del Vulcain produsse una vibrazione pericolosa che causò lo spegnimento del motore; gli stadi successivi lavorarono correttamente portando in orbita il carico ma non raggiungendo l'altezza prevista.

Il lancio seguente avvenuto il 21 ottobre 1998 fu un successo e il primo lancio commerciale avvenne il 10 dicembre 1999 con il lancio dell'osservatorio a raggi X XMM-Newton.

Un altro fallimento parziale si è avuto il 12 luglio 2001 quando il razzo pose in un'orbita errata due satelliti; i satelliti si trovavano a metà dell'altezza prevista per l'orbita geostazionaria. Il satellite di telecomunicazioni Artemis dell'ESA, utilizzando il suo motore sperimentale a ioni, raggiunse l'orbita corretta il 31 gennaio 2003.

Il lancio successivo si svolse il 1º marzo 2002 quando il satellite Envisat venne lanciato correttamente in un'orbita di 800 km. Era l'undicesimo lancio dell'Ariane 5 e rappresentava il massimo carico mai trasportato dal progetto, 8500 kg.

Il primo lancio della variante ECA avvenne l'11 dicembre 2002 e fu un fallimento per via di un problema al gruppo di motori principali che mandò il razzo fuori strada, forzando il sistema all'autodistruzione tre minuti dopo il lancio. I due satelliti per telecomunicazioni (Stentor e Hot Bird 7), del valore di circa 630 milioni di euro, andarono distrutti. Il guasto venne prodotto dalla rottura di un tubo contenente refrigerante, cosa che causò il surriscaldamento degli ugelli. Dopo questo incidente Arianespace ritardò la prevista missione Rosetta che doveva partire nel gennaio del 2003. La missione venne spostata al 26 febbraio 2003 ma in seguito venne spostata al marzo 2004 per via di alcuni difetti minori riscontrati nella gommapiuma che protegge i serbatoi criogenici dell'Ariane 5.

Il 27 settembre 2003 l'ultimo Ariane 5 G lanciò tre satelliti (Inclusa SMART-1, la prima sonda lunare di costruzione europea) nel volo 162. Il 18 luglio 2004 Ariane 5 G+ ha trasportato il pesante satellite di telecomunicazioni Anik F2 dal peso di 6 000 kg.

Il primo lancio corretto dell'Ariane 5 ECA è avvenuto il 12 febbraio 2005. Il carico consisteva nel satellite militare per telecomunicazioni XTAR-EUR, nel piccolo satellite SLOSHSAT per uso scientifico e nel MaqSat B2 un simulatore di carico. Il lancio era inizialmente previsto per l'ottobre 2004, ma delle verifiche addizionali e un lancio richiesto dai militari (il satellite Helios 2A) hanno costretto a posticipare il lancio.

L'11 agosto 2005 avvenne il primo volo della versione GS (con i razzi ausiliari EAP P241), nel quale l'Ariane 5 portò in orbita il satellite Thaicom 4, con una massa di 6505 kg, il carico più pesante lanciato fino ad allora.^[8]Il 16 novembre dello stesso anno, nel terzo lancio della variante ECA, vennero portati in orbita i due satelliti Spaceway F2 di DirecTV e Telkom-2 di PT Telekomunikasi, per un totale di 8000 kg, stabilendo il record per il carico doppio più pesante.Il 27 maggio 2006, un lanciatore ECA segnò un nuovo record di carico, con i satelliti Thaicom 5 e Eutelsat 113 West A, che totalizzavano una massa di 8200 kg.^[9]Quest'ultimo primato è stato superato il 4 maggio 2007, quando l'Ariane 5 ECA portò in orbita i satelliti per telecomunicazioni Astra 1L e Galaxy 17, che assieme raggiungevano una massa di 8605 kg, con una massa totale del carico di 9402 kg.^[10]Il record fu nuovamente superato nel lancio dell'11 novembre, quando la variante ECA portò in orbita i satelliti Skynet 5B e Star One C1, con una massa complessiva di 9535 kg.^[11]

Il 9 marzo 2008 venne utilizzata per la prima volta la versione ES, che portò in orbita la navetta ATV chiamata ATV-001 Jules Verne. L'ATV, il carico utile più pesante mai lanciato da un razzo europeo, trasportò rifornimenti alla Stazione spaziale internazionale comprendenti propellente, acqua, aria, componenti di ricambio ed esperimenti scientifici. Questa missione è stata la prima in cui lo stadio superiore con propulsore Aestus è stato spento e successivamente riacceso, mentre il propulsore HM7-B dello stadio superiore della variante ECA non possiede questa capacità.

Il 1 luglio 2009, un Ariane 5 ECA lanciò in orbita il satellite TerreStar-1 (successivamente rinominato EchoStar T1) che allora, con una massa di 6910 kg, era il più grande satellite commerciale per telecomunicazioni mai costruito.^[12] Questo primato venne superato a luglio 2018 dal lancio di un Falcon 9 che portò in orbita il satellite Telstar 19V, del peso di 7080 kg, che tuttavia fu inserito in un'orbita a minore energia rispetto a quella di trasferimento in orbita geostazionaria (GTO) con un apogeo iniziale di circa 17900 km.^[13]

A partire dal lancio VA-253 del 15 agosto 2020, l'Ariane 5 venne ad aumentare la capacità di carico di circa 85 kg, tramite l'impiego di un compartimento dell'avionica e del sistema di guida più leggero e grazie ad una modifica alla carenatura di carico utile richiesta per il lancio del telescopio spaziale James Webb. In questa missione venne anche aggiornato il sistema di posizionamento per poter utilizzare i satelliti Galileo.^[14]

Il 25 dicembre 2021 il telescopio spaziale James Webb fu lanciato verso un'orbita halo attorno al punto di Lagrange L2.^[15] La precisione dell'Ariane 5 ha permesso di risparmiare il propellente del telescopio spaziale necessario per mantenere la posizione dello stesso, e di conseguenza di raddoppiare la sua vita operativa.^[15][16]

L'ultimo lancio dell'Ariane 5 (VA261) è stato effettuato il 6 luglio 2023 alle 0:00 CEST.^[17]

Il lanciatore Ariane 5 ha compiuto 117 missioni dal 1996, 112 delle quali ha avuto successo. Tra aprile 2003 e dicembre 2017 Ariane 5 ha volato per 83 volte consecutive senza malfunzionamenti.

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Ariane 5

• (EN) Descrizione ESA dell'Ariane 5, su esa.int.
• (EN) Informazioni tecniche sull'Ariane 5 sono disponibili in questo sito, su arianespace.com.
• (EN) Intelsat “doubles down” with Arianespace for an Ariane 5 dual success, su arianespace.com, 24 agosto 2016. URL consultato il 5 dicembre 2020.

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