Ariane 5 roketi: nasıl çalışır, kaç kez uçtu, teknik özellikleri

Ariane 5 nedir? Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) 1985'te başlattığı programla geliştirilen, Arianespace tarafından işletilen ve 1996-2023 arasında Fransız Guyanası'ndaki Kourou üssünden uçan ağır yük roketidir. Tek kullanımlıktı: her uçuşta kademeleri atılıyor, yeniden kullanılmıyordu. 117 uçuşluk kariyerinde haberleşme uydularını, ESA'nın bilim görevlerini ve James Webb Uzay Teleskobu'nu uzaya taşıdı.

Roket, Ariane 4'ün iki katından fazla yükü yörüngeye çıkarabilmek için tasarlandı. ESA'ya göre programın iki hedefi vardı: Uluslararası Uzay İstasyonu'na katkı vermek ve Avrupa'nın insanlı uzay uçağı tasarısı Hermes'i fırlatmak. Hermes sonradan iptal edildi, ama Ariane 5 ticari pazarda ağır haberleşme uydularının önemli bir fırlatıcısı oldu. Yerini 9 Temmuz 2024'te ilk uçuşunu yapan Ariane 6 aldı.

Nasıl çalışır?

Ariane 5'in çalışma mantığı, bir yandan en güçlü itkiyi kalkışta almak, bir yandan da yükü kesintisiz bir şekilde yörünge hızına ulaştırmak üzerine kuruludur. Roketin merkezinde sıvı oksijen ve sıvı hidrojen taşıyan kriyojenik ana kademe (EPC) bulunur. ESA'nın verdiği bilgiye göre bu kademe yaklaşık 150 ton sıvı oksijen ve 25 ton sıvı hidrojen taşır ve 540 saniyeye yakın çalışır. Motoru, ECA ve ES sürümlerinde Vulcain 2'dir; ilk sürümlerde Vulcain 1 kullanıldı. Vulcain 2'nin boşluktaki itkisi 1.390 kN, özgül itkisi 432 saniyedir.

Özgül itki, bir motorun yakıtı ne kadar verimli kullandığını gösteren ölçüdür; değeri ne kadar yüksekse aynı yakıtla o kadar çok hız kazanılır. Sıvı hidrojen-oksijen çifti bu yüzden üst kademeler için cazip bir seçimdir. Kütle ile hız kazancı arasındaki ilişkiyi roket denklemi verir: roketin yakıt oranı arttıkça ulaşabileceği delta-v artar, ama bu artış hızla yavaşlar. Roketlerin kademeli olmasının sebebi de budur; boşalan tank ve motoru atıp kalan kütleyi hafifletmek gerekir.

Kalkış itkisinin büyük bölümü ana motordan değil, iki yana bağlı katı yakıtlı iticilerden gelir. Her biri yaklaşık 277 ton ağırlığındaki bu iticiler amonyum perklorat (yüzde 68), alüminyum (yüzde 18) ve HTPB bağlayıcıdan (yüzde 14) oluşan katı yakıt taşır. P241 tipi iticilerin her biri en çok 7.080 kN itki verir; iki iticinin toplamı 14.160 kN'dir. Yanma süresi ilk sürümlerin P238 iticilerinde 130, GS, ES ve ECA sürümlerinin P241 iticilerinde 140 saniyedir. Ana motor kalkıştan itibaren iticilerle birlikte çalışır; iticiler bitince ayrılır, ana kademe tek başına yoluna devam eder.

Ana kademe yakıtını bitirince üst kademe devreye girer. ECA sürümünde bu, sıvı hidrojen ve sıvı oksijenle çalışan, HM7B motorlu ESC-A kademesidir; ESA'ya göre yaklaşık 14,7 ton yakıt taşır ve 940 saniye kadar yanar. Motorun itkisi yalnızca 67 kN'dir; ama yükü yerdurağan geçiş yörüngesine bırakacak hızı vermesi için uzun süre çalışması yeter. ES sürümü ise farklıdır: depolanabilir yakıtlı (monometilhidrazin ve nitrojen tetroksit), yeniden ateşlenebilen EPS kademesiyle uçar. ES sürümü, uzay istasyonuna giden ATV kargo araçlarını ve Galileo uydularını fırlatmak için kullanıldı. Bu tür sıvı yakıtlı motorlar, yeniden ateşleme gerektiren görevlerde işe yarar.

Çift fırlatma da roketin ayırt edici özelliğiydi. SYLDA adlı düzenek iki büyük haberleşme uydusunu birlikte, SPELTRA yapısı ise üç küçük uyduya kadar taşıyabiliyordu. Bu sayede tek fırlatmanın maliyeti iki müşteri arasında paylaşılıyordu. Kurtarma tarafında ise ana kademe kullanım sonrası atmosfere geri girip okyanusa düşüyordu. Katı yakıtlı iticiler genellikle okyanusun dibine bırakılıyordu; zaman zaman paraşütle toplanıp inceleme için kullanıldı, ama roketin yeniden kullanımı hiç hedeflenmedi.

Teknik özellikler

Özellik	Değer
Yükseklik	46-52 m (sürüme göre)
Çap	5,4 m
Kalkış kütlesi	yaklaşık 780 ton (ESA, ECA çift yüklü fırlatma)
Kademe	2 (ana kademe ve üst kademe) ve 2 yan katı yakıtlı itici
Motorlar	Vulcain 2 (ECA, ES), HM7B (ECA üst kademe), EPS (ES üst kademe), 2 P241 katı yakıtlı itici
İtki	İticiler 2 x 7.080 kN (toplam 14.160 kN); Vulcain 2 boşlukta 1.390 kN; HM7B 67 kN
Alçak yörünge (LEO) kapasitesi	20.000 kg üzeri (ES sürümü)
Yerdurağan geçiş yörüngesi (GTO) kapasitesi	10.865 kg'a kadar (ECA sürümünün kaydettiği en yüksek yük)
Fırlatma yeri	Guyana Uzay Merkezi, ELA-3 rampası
Yeniden kullanım	Yok (tek kullanımlık)

Kapasite rakamları sürüme göre değişir; ESA ECA için yaklaşık 10 ton geçiş yörüngesi yükünden söz eder, 10.865 kg ise 1 Haziran 2017'deki VA237 uçuşunda ViaSat-2 ve Eutelsat 172B uydularıyla ulaşılan en yüksek toplam yük olarak kayıtlıdır. Terimler için alçak Dünya yörüngesi ve yerdurağan yörünge sayfalarına bakılabilir. Kalkış maliyeti için 2016 tahminleri 150-200 milyon avro aralığını veriyordu.

Uçuş geçmişi

Ariane 5 ilk kez 4 Haziran 1996'da (V88) uçtu ve kalkıştan 37 saniye sonra parçalandı. Kaza, yazılım mühendisliğinin en çok anılan örneklerinden biri oldu: Ariane 4'ten alınan atalet referans sistemi kodu, yeni roketin farklı yörüngesinde beklenenden yüksek yatay hız değerleri üretti. 64 bitlik bir ondalıklı sayı 16 bitlik bir tam sayıya çevrilirken taşma oldu, sistem kapandı, teşhis verisi uçuş komutu gibi okundu ve motor nozulları aşırı döndü. Soruşturma kurulunun saptamasına göre istisna tespit edilmişti ama yanlış ele alınmıştı. Kayıp, 370 milyon doların üzerinde. Yükteki Cluster uyduları kaybedildi; ESA, Cluster görevini 2000'de dört yedek uyduyla Soyuz roketleriyle yeniledi.

İzleyen yıllarda tablo şöyle gelişti:

• 30 Ekim 1997 (V101): Kısmi başarısızlık; üst kademe beklenenden düşük performans gösterdi, uydular planlanandan alçak yörüngeye bırakıldı.
• 12 Temmuz 2001 (V142): Kısmi başarısızlık; üst kademe yetersiz kaldı. ESA'nın Artemis uydusu deneysel iyon itkisiyle hedef yörüngesine ulaştı, BSAT-2b ise kurtarılamadı.
• 11 Aralık 2002 (V157): ECA sürümünün ilk uçuşu başarısız oldu. Soğutma borularındaki sızıntı nozulun aşırı ısınmasına yol açtı ve roket güvenlik nedeniyle imha edildi; Hot Bird 7 kayboldu. Bu kaza, Rosetta'nın 12 Ocak 2003'teki fırlatma planını bozdu.
• 9 Nisan 2003 - 12 Aralık 2017: Roket arka arkaya 82 başarılı uçuş yaptı.
• 12 Şubat 2005: ECA sürümünün ilk başarılı uçuşu.
• 25 Ocak 2018 (VA241): Telemetri kalkıştan yaklaşık 9 dakika 28 saniye sonra kesildi. Geçersiz bir atalet azimut değeri roketi yaklaşık 17 derece rotadan saptırdı; SES-14 ve Al Yah 3 uyduları yanlış eğimli yörüngeye bırakıldı. İkisi de kendi itki sistemleriyle hedefe ulaştı, ancak SES-14'ün devreye alma süreci yaklaşık sekiz hafta uzadı.
• 6 Ağustos 2019 (VA249): ECA+ sürümünün ilk uçuşu.
• Temmuz 2023 (VA261): Son uçuş. Kaynaklar 5 ya da 6 Temmuz tarihini verir; fark saat dilimi farkından kaynaklanıyor olabilir.

Verileri göster

Toplam fırlatma	117
Başarılı	112
Başarısız	2
Kısmi başarısız	3
Ardışık başarı	82

ESA'nın verilerine göre roket toplam 117 kez uçtu: 16 Ariane 5 G, 3 G+, 6 GS, 8 ES ve 84 ECA (ECA+ dahil). Bunların 112'si başarılıydı; bu yüzde 95,7'lik bir başarı oranına denk gelir. Başarısız iki uçuş V88 ve V157, kısmi başarısız üç uçuş V101, V142 ve VA241'dir. Başarı oranı, ilk yıllardaki sorunlu uçuşlar yüzünden düşük görünür; 2003'ten sonraki dönemde tablo çok daha temizdir. Roket emekli olduğundan bu rakamlar 11/2026 itibarıyla kesindir.

Taşıdığı önemli görevler

• James Webb Uzay Teleskobu (25 Aralık 2021, VA256): Ariane 5, NASA'nın deyişiyle Webb'in gereksinimlerini karşılayan tek fırlatıcıydı. Hassas yörünge bazı değerlendirmelere göre teleskobun yakıt ömrünü potansiyel olarak iki katına çıkaracak kadar tasarruf sağladı. Teleskobu tanıtan James Webb Uzay Teleskobu sayfasında ayrıntılar var.
• JUICE (14 Nisan 2023, VA260): ESA'nın Jüpiter'in buzlu uydularına giden görevi. ECA+ sürümüyle fırlatıldı, 2031 Temmuz'unda Jüpiter'e varması planlanıyor. Bu, Ariane 5'in son ESA bilim görevi oldu.
• Rosetta (2 Mart 2004): Ariane 5 G+ ile uçtu. Asıl hedef 46P/Wirtanen kuyruklu yıldızıydı; V157 kazası fırlatmayı ertelettiği için görev 67P/Churyumov-Gerasimenko'ya yönlendirildi.
• Herschel ve Planck (14 Mayıs 2009): İki ESA uzay teleskobu aynı fırlatmada, ECA sürümüyle yola çıktı.
• BepiColombo (20 Ekim 2018, VA245): ESA ve JAXA'nın Merkür görevi.
• ATV kargo araçları: ES sürümüyle beş ATV Uluslararası Uzay İstasyonu'na gönderildi; sonuncusu Georges Lemaître 2014'te uçtu.
• Galileo uyduları: ES sürümü, üç fırlatmada dörder uyduyu doğrudan çalışma yörüngesine bıraktı; toplam 12 uydu.

Verileri göster

1996	İlk uçuş: V88 kazası
2002	ECA ilk uçuşu başarısız
2003	82 uçuşluk başarı serisi
2018	VA241 kısmi başarısızlık
2021	James Webb fırlatıldı
2023	Son uçuş (Temmuz)

Fırlatma videosu

NASA Webb ekibinin resmî kanalındaki bu video, 25 Aralık 2021'deki Webb fırlatmasını Kourou'daki rampadan gösteriyor.

Benzer roketlerle karşılaştırma

Ariane 5, kendi çağında hem LEO hem GTO için iddialı bir ağır yük roketiydi. Yakın rakipleriyle kıyaslandığında kayda değer farklar var:

Roket	Yükseklik	LEO kapasitesi	GTO kapasitesi	Yeniden kullanım
Ariane 5 (ES/ECA)	46-52 m	20.000 kg üzeri	10.865 kg'a kadar	Yok
Ariane 6 (A64)	63 m	21.650 kg	11.500 kg	Yok
Falcon 9 Block 5	69,8 m (burun konisiyle)	22.800 kg (tek kullanımlık), 18.500 kg (iniş yaparak)	8.300 kg (tek kullanımlık), 5.500 kg (iniş yaparak)	Birinci kademe
Proton-M	58,2 m	23.000 kg	yaklaşık 6.300 kg	Yok

Verileri göster

Ariane 6 (A64)	11500
Ariane 5 (ECA)	10865
Falcon 9 (tek kullanımlık)	8300
Proton-M	6300

Ariane 6, Ariane 5'in doğrudan halefidir; aynı çapı (5,4 m) korur, ama P120C katı yakıtlı iticiler, Vinci üst kademe motoru ve Vulcain 2.1 ile yeniden tasarlanmıştır. İki iticili A62 ve dört iticili A64 olmak üzere iki sürümü var, yine tek kullanımlık. Falcon 9 ise birinci kademesini indirip yeniden kullanabilmesiyle maliyet tarafında ayrışıyor. Proton-M, üç kademesinde de depolanabilir yakıt (azot tetroksit ve UDMH) kullanarak farklı bir yol izledi; Haziran 2024 itibarıyla 115 kez uçmuş ve 104'ü başarılı olmuştu. Proton-M Baykonur'dan, Falcon 9 ABD'deki rampalardan uçar; Ariane 5 ise ekvatora yakın Kourou'nun avantajından yararlandı. Ekvatora yakın fırlatmanın faydası Dünya'nın dönüşünden gelen ek hızdır; NASA'ya göre ekvatorda yüzey saatte yaklaşık 1.670 km hızla hareket eder.

Sık sorulan sorular

Ariane 5 kaç kez uçtu?

ESA'ya göre 117 kez. Bunların 112'si başarılı, 2'si başarısız, 3'ü kısmen başarısızdı. Son uçuş Temmuz 2023'te yapıldı ve roket emekliye ayrıldı.

Ne kadar yük taşıyabiliyordu?

Alçak yörüngeye ES sürümüyle 20 tonun üzerinde, yerdurağan geçiş yörüngesine ECA sürümüyle en çok 10.865 kg. Çift fırlatmada iki büyük uydu birlikte taşınabiliyordu.

Türkiye'den bir uyduyu taşıdı mı?

Evet. Türksat 3A, 12 Haziran 2008'de Ariane 5 ECA ile Kourou'dan fırlatıldı; İngiliz Skynet 5C uydusuyla aynı roketle uçtu. Türksat 3A'nın kütlesi 3.060 kg, yörünge konumu 42 derece doğu boylamıdır. Türksat 4A ve Türksat 4B ise Ariane 5 ile değil, Baykonur'dan Proton-M ile fırlatıldı. Daha eski Türksat uyduları Ariane 4 ile uçmuştu. Operatör hakkında bilgi için Türksat sayfasına bakılabilir.

Roketi kim işletti, kim üretti?

Fırlatmaları Arianespace yürüttü; roketin geliştirilmesini Avrupa Uzay Ajansı yönetti, üretici olarak ArianeGroup anılır.