Ariane 6 è il nuovo sistema di lancio europeo in fase di sviluppo dal 2014 da parte di ArianeGroup per conto dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), e si tratta del successore di Ariane 5, che ha effettuato il suo primo volo nel 1996 e che ha raggiunto una notevole affidabilità e prestazioni nel corso degli anni, tuttavia Ariane 5 presentava alcuni limiti e sfide, tra cui il costo elevato, la scarsa flessibilità, la dipendenza da un mercato satellitare in evoluzione e la concorrenza di nuovi operatori spaziali, in particolare quelli che utilizzano sistemi di lancio riutilizzabili.
Per questo motivo, l’ESA ha deciso di avviare il programma del suo successore, con l’obiettivo di ridurre il costo del lancio a metà rispetto ad Ariane 5, aumentare la capacità di lancio annuale (da sei o sette a fino a undici) e offrire una maggiore adattabilità alle diverse esigenze dei clienti, sia commerciali che istituzionali
Ariane 6 è progettato con due stadi, entrambi alimentati da motori a propellente liquido a base di idrogeno ed ossigeno (hydrolox), con il primo stadio che ha una versione migliorata del motore Vulcain già usato su Ariane 5, mentre il secondo stadio ha un motore Vinci di nuova concezione. La maggior parte della spinta iniziale al decollo è fornita da propulsori a razzo solidi (P120C) agganciati al primo stadio: due o quattro a seconda della variante (Ariane 62 e Ariane 64 rispettivamente), che sono versioni ingrandite dei P80 usati sul razzo Vega.
La scelta del concetto di design è stata fatta dall’ESA nel dicembre 2014, preferendolo ad un’alternativa basata su un razzo completamente a propellente solido. Il design di alto livello è stato completato nel 2015 e il veicolo è entrato nella fase di progettazione dettagliata nel 2016, mentre invece nel 2017, l’ESA ha fissato il 16 luglio 2020 come data limite per il primo volo, ma successivamente il programma ha subito diversi ritardi dovuti a vari fattori, tra cui la pandemia di COVID-19, problemi tecnici e finanziari, ed al momento, il primo lancio è previsto per il 2024.
Dal punto di vista tecnico, come accennato poco fa, Ariane 6 si presenta come un razzo a due stadi con una configurazione modulare che consente di adattare le prestazioni e la capacità di carico utile in base alla missione. Il diametro del razzo è di 5,4 metri per entrambi gli stadi e per la carenatura che ospita il carico utile, mentre l’altezza totale varia da 63 metri per la versione A62 a 69 metri per la versione A64, e la massa al decollo varia da 530 tonnellate per la versione A62 a 860 tonnellate per la versione A64.
Il primo stadio, chiamato Lower Liquid Propulsion Module (LLPM), è alimentato da un motore Vulcain 2.1 che brucia idrogeno ed ossigeno liquidi in una camera di combustione principale e in una camera di combustione secondaria per controllare l’assetto del razzo. Il Vulcain 2.1 è una versione migliorata del Vulcain 2 usato su Ariane 5, con una spinta maggiore (1370 kN contro 1358 kN), una maggiore efficienza (446 s contro 434 s di impulso specifico) e una maggiore semplicità di produzione e manutenzione. Il primo stadio ha una massa a vuoto di 14 tonnellate, una massa carica di 140 tonnellate e una durata di accensione di circa 8 minuti.
Il secondo stadio, chiamato Upper Liquid Propulsion Module (ULPM), è alimentato da un motore Vinci che brucia anch’esso idrogeno ed ossigeno liquidi, ma con una camera di combustione singola e un ugello espandibile per adattarsi alle diverse condizioni di pressione atmosferica. Il Vinci è un motore di nuova generazione, capace di riaccendersi più volte in orbita per raggiungere diverse orbite o per rilasciare più carichi utili. Il Vinci ha una spinta di 180 kN e un impulso specifico di 465 s. Il secondo stadio ha una massa a vuoto di 4,5 tonnellate, una massa carica di 31 tonnellate e una durata di accensione variabile a seconda della missione.
I propulsori a razzo solidi (P120C) sono agganciati al primo stadio in numero variabile: due per la versione A62 e quattro per la versione A64. I P120C sono basati sui P80 usati sul razzo Vega, ma con un diametro maggiore (3 metri contro 2,36 metri) e una lunghezza maggiore (13,5 metri contro 11,7 metri). I P120C hanno una massa a vuoto di 11 tonnellate, una massa carica di 142 tonnellate e una spinta al decollo di 4650 kN ciascuno ed i P120C si accendono al decollo insieme al motore Vulcain e si separano dal primo stadio dopo circa due minuti di volo.
La carenatura che protegge il carico utile ha un’altezza di 20 metri e un diametro esterno di 5,4 metri, e quest’ultima è adatta a ospitare qualsiasi tipo di satellite attualmente in servizio o in progetto, grazie alla sua ampia capacità volumetrica, inoltre si separa dal secondo stadio dopo circa tre minuti e mezzo di volo, quando il razzo ha raggiunto un’altitudine sufficiente da non subire più gli effetti dell’attrito atmosferico.
Le prestazioni e le missioni di Ariane 6
Ariane 6 è in grado di lanciare diversi tipi di carichi utili verso diverse orbite, grazie alla sua configurazione modulare e alla capacità del motore Vinci di riaccendersi più volte e le prestazioni variano a seconda della variante usata (A62 o A64) e dell’orbita desiderata, di seguito puoi trovare alcuni esempi:
- Orbita geostazionaria (GEO): è l’orbita circolare a 35.786 km di altitudine sulla quale i satelliti hanno lo stesso periodo orbitale della rotazione terrestre, mantenendo quindi una posizione fissa rispetto al suolo. È l’orbita tipica dei satelliti per le telecomunicazioni, la meteorologia e la navigazione. Per raggiungere questa orbita, Ariane 6 deve prima inserire il carico utile in un’orbita ellittica chiamata orbita di trasferimento geostazionaria (GTO), da cui il satellite deve poi effettuare una manovra con il proprio motore per raggiungere la GEO finale. Ariane 6 può lanciare verso la GTO fino a 11,5 tonnellate con la versione A64 e fino a 4,5 tonnellate con la versione A62.
- Orbita polare o eliosincrona (SSO): è l’orbita circolare o leggermente ellittica con un’inclinazione prossima ai 90° rispetto all’equatore terrestre, che permette al satellite di sorvolare le regioni polari e di mantenere sempre lo stesso angolo rispetto al Sole. È l’orbita tipica dei satelliti per l’osservazione della Terra, il monitoraggio ambientale e la ricognizione militare. Ariane 6 può lanciare verso la SSO fino a 9,5 tonnellate con la versione A64 e fino a 3,5 tonnellate con la versione A62.
- Orbita bassa (LEO): è l’orbita compresa tra i 200 e i 2000 km di altitudine, caratterizzata da una velocità orbitale elevata (circa 7,8 km/s) e da un periodo orbitale breve (circa 90 minuti). È l’orbita usata dai satelliti per le telecomunicazioni a bassa latitudine, la ricerca scientifica, la stazione spaziale internazionale (ISS) e i veicoli spaziali umani. Ariane 6 può lanciare verso la LEO fino a 21 tonnellate con la versione A64 e fino a 10 tonnellate con la versione A62.
- Orbita media (MEO): è l’orbita compresa tra i 2000 e i 35.786 km di altitudine, caratterizzata da una velocità orbitale intermedia (circa 4 km/s) e da un periodo orbitale variabile (da 2 a 24 ore). È l’orbita usata dai satelliti per il sistema di posizionamento globale (GPS), la navigazione e le telecomunicazioni a media latitudine. Ariane 6 può lanciare verso la MEO fino a 15 tonnellate con la versione A64 e fino a 7 tonnellate con la versione A62.
Ariane 6 può effettuare missioni singole o multiple, cioè lanciare uno o più carichi utili verso la stessa o diverse orbite, e per le missioni multiple, Ariane 6 dispone di un adattatore chiamato Multiple Launch Payload System (MLPS), che permette di ospitare fino a sei satelliti di piccole o medie dimensioni in una struttura modulare. Il MLPS consente di rilasciare i satelliti in modo sequenziale, sfruttando le capacità di riaccensione del motore Vinci. In questo modo, Ariane 6 può offrire un servizio di ride-share, cioè di condivisione del lancio tra diversi clienti, riducendo i costi e aumentando l’accessibilità allo spazio.
Tra i vari motivi per cui il programma Ariane 6 ha subito diversi ritardi rispetto al piano originario, come detto prima c’è stato il covid in primo luogo, ma anche altre motivazioni:
la pandemia di COVID-19, che ha causato la sospensione delle attività presso il centro spaziale di Kourou in Guyana Francese, dove si trova il sito di lancio di Ariane 6, e presso le sedi dei principali fornitori in Europa; i problemi tecnici riscontrati durante lo sviluppo e il collaudo dei componenti chiave del razzo, in particolare il motore Vinci e i propulsori P120C; i problemi finanziari legati alla copertura dei costi aggiuntivi derivanti dai ritardi e dalla necessità di adeguare il razzo alle esigenze dei clienti istituzionali europei.
Al momento, il primo volo di Ariane 6 è previsto per il secondo trimestre del 2024, con una missione denominata Flight VA250 che prevede il lancio di due satelliti per le telecomunicazioni: Eutelsat Quantum e GMS-T. Il secondo volo è previsto per il quarto trimestre del 2024, con una missione denominata Flight VA251 che prevede il lancio di quattro satelliti per il sistema europeo di navigazione Galileo, mentre il terzo volo è previsto per il primo trimestre del 2025, con una missione denominata Flight VA252 che prevede il lancio di un satellite per le telecomunicazioni: Konnect VHTS.
Il programma Ariane 6 ha come obiettivo di raggiungere una frequenza di lancio di almeno undici volte all’anno entro il 2027, con una quota di mercato del 50% nel segmento dei satelliti geostazionari e del 30% nel segmento dei satelliti a bassa orbita. Per raggiungere questi obiettivi, Ariane 6 dovrà dimostrare la sua affidabilità, la sua flessibilità e la sua competitività rispetto ai rivali, in particolare quelli che offrono soluzioni di lancio riutilizzabili, come SpaceX con il suo razzo Falcon 9.
Ariane 6 non prevede la riutilizzazione dei suoi stadi, ma punta a ridurre i costi attraverso l’ottimizzazione dei processi produttivi, l’uso di materiali compositi, la standardizzazione dei componenti e l’automazione delle operazioni di lancio, inoltre Ariane 6 potrà contare sul sostegno dei clienti istituzionali europei, che si sono impegnati a garantire almeno cinque lanci all’anno per le loro esigenze di sicurezza e sovranità spaziale.
Ariane 6 rappresenta quindi una sfida e un’opportunità per l’Europa spaziale, che intende mantenere il suo ruolo di leader nel settore dei lanciatori e garantire il suo accesso indipendente allo spazio. Ariane 6 è anche un progetto strategico per il futuro dell’esplorazione spaziale, in quanto potrà contribuire a realizzare missioni verso la Luna e Marte, sia in collaborazione con altri partner internazionali, sia in autonomia.
Se sei attratto dalla scienza o dalla tecnologia, continua a seguirci, così da non perderti le ultime novità e news da tutto il mondo!