小火箭出品
本文作者：邢強博士
本文共3810字， 56圖。 預計閱讀時間：10分鐘。
《》
歐洲雄心勃勃的載人空天飛行器項目使神工程中止了， 哥倫布號空間站則最終成為了國際空間站的哥倫布號實驗艙。
那么， 當年的計劃里面， 用來把使神號和哥倫布號送入太空的火箭怎樣了呢？
答：變成了阿麗亞娜-5號！
當年使神號空天飛行器的項目負責人的合影。 身后的火箭， 后來就發展成了歐洲最大的在役運載火箭：阿麗亞娜-5號。
原本用來將空天飛行器送入預定軌道的2臺固體助推器+液體火箭芯級的構型， 形成了阿麗亞娜-5號運載火箭的雛形。
這就是在阿麗亞娜-5型運載火箭腳下向上看的感覺。 邢強， 攝于2017年。
合作
阿麗亞娜-5型運載火箭是一個典型的歐洲合作項目。
整個項目， 由法國牽頭， 德國和意大利等國參與， 共10個國家， 按出資金額， 阿麗亞娜-5號運載火箭項目被分成了24個股東， 法國占7個， 德國占2個。
阿麗亞娜-5 G型運載火箭， 是阿麗亞娜-5系列運載火箭的基本型， 近地軌道運載能力為16噸。
（后續通過不斷升級， 阿麗亞娜-5系列運載火箭擁有了能夠將21噸載荷送入近地軌道的能力， 但是， 使神號空天飛行器的項目已經不在了， 讓小火箭感慨不已。 ）
火箭高46米， 芯級直徑5.4米， 起飛質量737噸。
阿麗亞娜-5號運載火箭基本型芯級有兩級。
芯一級直徑5.4米， 高23.8米。
1996年6月份，
剛剛誕生的阿麗亞娜-5號運載火箭出師不利。 1996年6月的那次發射， 火箭升空后不久（37.1秒）， 就自毀了。
發生了什么？
大家不妨和小火箭一起， 探尋到當年那枚阿麗亞娜-5運載火箭的制導控制系統的代碼來逐行分析：
哈！這是Ada語言！沒錯的， Ada語言是那個年代最優美的語言， 就像今天的Python和Java一樣（小火箭年輕的時候也是深受C++之苦的）。
從1991年開始， 美國國防部要求所有的航空航天型號的軟件必須使用Ada語言。 后來到了1997年， 此規則被撤回了。
1996年的阿麗亞娜-5運載火箭也是用的Ada語言， 大概轉譯成我們看起來比較方便的形式之后， 從上圖小火箭截取的火箭姿態控制系統的核心代碼里，
問題就出在這里！
int整型長16位， float浮點數長64位。
這里出現了由64位轉16位的一個過程。
在發射成功率高達99.7%的阿麗亞娜-4運載火箭上， 這段代碼經過了多次驗證， 完全是沒有問題的， 因為所有這些涉及veloc變量的數都沒有超過16位表示的范圍（-32768到32767）。
而推力巨大的阿麗亞娜-5 G運載火箭， 在第30秒的時候， 有變量超出了。
這導致了溢出錯誤。
要命的是， 如果大家仔細閱讀后續代碼的話， 會發現， 溢出的值直接影響了火箭對水平和垂直姿態的判斷。
火箭此時以為自己在向上飛， 而實際上， 是翻轉了90°， 開始橫著飛。 此時， 火箭飛行速度為0.7馬赫， 高度為3500米。
不一會兒， 火箭的彈道計算機和姿態穩定系統幾乎同時發現：
火箭偏離預定彈道， 姿態穩定系統無法正常工作！
（此時火箭確實很難正常飛行了。 畢竟阿麗亞娜-5號火箭沒有用來提供升力的機翼， 也沒有用于配平的水平尾翼。 ）
于是， 首枚阿麗亞娜-5號火箭認為自己失控了， 為了保護地面人員， 她毅然選擇了自毀， 在高空把自己炸成了碎片。
首發箭和載荷， 當時作價6億美元， 灰飛煙滅！（相當于今天的9.25億美元， 也就是人民幣62.58億元。 ）
1997年10月30分， 協調世界時13點43分， 第二枚阿麗亞娜-5號運載火箭升空， 但是也沒能完全成功。
（芯級工作不正常， 芯一級發動機提前關機， 雖然二級工作正常， 但是最終載荷沒能進入預定軌道， 發射失利。 經分析和3次試驗復現， 是主發動機內流場不夠理想，
成功
公元1998年10月21日， 阿麗亞娜-5號運載火箭基本型G型迎來了她的第3次發射， 終于取得圓滿成功！
公元1999年12月10日協調世界時14點32分， 阿麗亞娜-5號運載火箭的第4枚執行了第一次商業發射。 當日， 她將一枚X射線天文望遠鏡牛頓號送入了預定軌道。
第4枚阿麗亞娜-5號運載火箭出手不凡。 牛頓號的軌道是橢圓形的， 近地點5662.68公里， 遠地點112877.6公里（11.29萬公里）， 軌道傾角40°， 周期48小時。
有關X射線天文望遠鏡， 詳見小火箭的公號系列報告《從一枚婚戒與一枚V-2導彈說起：小火箭簡述人類用X射線了解宇宙的歷史》《今朝夢圓！中國首臺硬X射線太空望遠鏡升空！》。
由此，就開啟了阿麗亞娜-5號運載火箭的傳奇時代。
助推
阿麗亞娜5型運載火箭的單臺固體助推器的推力為7080千牛，是火箭芯級液氫液氧主發動機推力的7.4倍！
意大利BPD防務與空間公司和法國國家火藥與炸藥公司聯手研制了阿麗亞娜-5號運載火箭的推力強大的固體助推器。
小火箭風格，具體的配方為：
68%的高氯酸銨+18%鋁粉+14%HTPB
有關固體助推器的配方和殼體材料工藝，詳見小火箭的公號固體助推器系列《聊聊固體火箭發動機的推進劑》《撼天動地！小火箭聊固體火箭發動機的材料》，本文就不再贅述了。
不過，小火箭在本文要特別強調的是：
阿麗亞娜-5號火箭的助推器和美國航天飛機的固體助推器一樣，也是可以在海上回收的。
不過，不同的是，航天飛機的固體助推器回收后可以重復使用，而歐空局的阿麗亞娜-5號火箭的助推器回收后，僅用作科學研究，不再裝填重復使用。
入水后的阿麗亞娜-5號火箭的助推器
在大洋表面浮浮沉沉的助推器等來了航船。
蛙人捕獲助推器，準備封堵噴口。
落入大洋的阿麗亞娜-5號火箭的助推器時常會引來鯊魚。這些深海的精（chi）靈（huo）或許是被固體推進劑的特殊味道吸引來的。
按小火箭的經驗，這種藥的確聞起來像是帶有血腥味道的汽車輪胎。
工作人員如果高興，可以站到助推器上方，享受一下獨特的沖浪感覺。
這塊沖浪板，有些大：
長31.6米，直徑3.06米，簡直就是一艘游艇了。
該助推器當年裝填了固體裝藥后，總重273噸，如今只剩空殼，重33噸。
固體裝藥占總重的比例為87.91%，很不錯。
在碼頭，專門有個龍門吊在等著她。
這就是阿麗亞娜-5號運載火箭的固體助推器的回收過程。
發動機
阿麗亞娜-5型運載火箭的火神液氫液氧火箭發動機觸手可及。摸到她的巨大噴口的瞬間，感覺很奇妙。邢強，攝于2017年。
火神發動機高3.44米，直徑2.09米，干重1.8噸。
火神是一款非常優秀的液體火箭發動機。
她使用了地球上目前能夠被用得起的，幾乎是能量最強的化學燃料組合：液氫與液氧。
火神發動機的真空比沖達到了428.7秒，這種4開頭的比沖值目前來看是液氫液氧組合的專屬（液氟的事情以后詳聊）。
在發射的時候，火神發動機先點火，工作3秒后，發射指揮人員判定芯一級液體火箭發動機工作正常，然后點燃固體助推器，讓火箭騰空而起。
芯一級液氫液氧發動機的噴流比起固體助推器來說，低調了很多，不過這藍色的火焰內，是4.21公里/秒的超快噴流速度。
升級
從左到右，歐空局的主力運載火箭系列：織女星，聯盟（與俄羅斯合作，但是依然在庫魯發射），阿麗亞娜-5 GS，阿麗亞娜-5 ES，阿麗亞娜-5 ECA。
從G到ECA，阿麗亞娜-5的起飛重量從737噸增大為777噸，其近地軌道運載能力從16噸躍升為20噸以上。地球同步轉移軌道運載能力從6.95噸提升到11.11噸（提升了59.8%）。
阿麗亞娜-5運載火箭的上面級
阿麗亞娜-5運載火箭5.4米直徑的大整流罩
阿麗亞娜-5運載火箭的彈道比較有趣，當然也很壯觀。
小火箭把她的上升段彈道計算出來，供大家分析：
看一眼，就足以讓人心潮澎湃的激光陀螺！
阿麗亞娜-5系列運載火箭，截止到小火箭的本文推送給大家的時刻（公元2018年7月26日），共發射了99枚，成功94枚，成功率為94.95%。
小火箭風格：
其中，G型發射15枚，成功13枚；G+型發射3枚，全部成功；GS型發射6枚，全部成功；ECA型發射66枚，64枚成功；ES型發射8枚，全部成功。
目前，這款發射報價在1.65億美元到2.2億美元之間的成功的運載火箭，已經逐漸邁向退役的路。
昨晚（2018年7月25日），在發射了伽利略導航系統的衛星后，阿麗亞娜-5運載火箭的ES型停產，以100%的成功率留下一段傳奇。
而唯一保持生產的阿麗亞娜-5運載火箭的ECA型，也終將在2022年完成最后的發射后退役。
阿麗亞娜-5運載火箭，比阿麗亞娜-4運載火箭的平均發射成本降低了30%，在國際發射市場上獲得了巨大的成功，打破了美國的壟斷。
今后，阿麗亞娜-6運載火箭將努力比阿麗亞娜-5的造價再降低30%，拭目以待之。
按小火箭獲得的確切來源，人類近幾年來性能最好的太空望遠鏡詹姆斯·韋伯望遠鏡，確定由阿麗亞娜-5 ECA型來發射，定軌在日地拉格朗日L2點上。
發射時間節點，目前定為2021年3月30日。
全文結束，這就是小火箭為您講述和分析的阿麗亞娜-5系列運載火箭。
版權聲明：
本文是邢強博士原創文章，騰訊獨家內容。歡迎朋友圈轉發。
微信號：小火箭
微信ID：ixiaohuojian
歡迎 加入小火箭 ，進入航空航天大家庭！
由此，就開啟了阿麗亞娜-5號運載火箭的傳奇時代。
助推
阿麗亞娜5型運載火箭的單臺固體助推器的推力為7080千牛，是火箭芯級液氫液氧主發動機推力的7.4倍！
意大利BPD防務與空間公司和法國國家火藥與炸藥公司聯手研制了阿麗亞娜-5號運載火箭的推力強大的固體助推器。
小火箭風格，具體的配方為：
68%的高氯酸銨+18%鋁粉+14%HTPB
有關固體助推器的配方和殼體材料工藝，詳見小火箭的公號固體助推器系列《聊聊固體火箭發動機的推進劑》《撼天動地！小火箭聊固體火箭發動機的材料》，本文就不再贅述了。
不過，小火箭在本文要特別強調的是：
阿麗亞娜-5號火箭的助推器和美國航天飛機的固體助推器一樣，也是可以在海上回收的。
不過，不同的是，航天飛機的固體助推器回收后可以重復使用，而歐空局的阿麗亞娜-5號火箭的助推器回收后，僅用作科學研究，不再裝填重復使用。
入水后的阿麗亞娜-5號火箭的助推器
在大洋表面浮浮沉沉的助推器等來了航船。
蛙人捕獲助推器，準備封堵噴口。
落入大洋的阿麗亞娜-5號火箭的助推器時常會引來鯊魚。這些深海的精（chi）靈（huo）或許是被固體推進劑的特殊味道吸引來的。
按小火箭的經驗，這種藥的確聞起來像是帶有血腥味道的汽車輪胎。
工作人員如果高興，可以站到助推器上方，享受一下獨特的沖浪感覺。
這塊沖浪板，有些大：
長31.6米，直徑3.06米，簡直就是一艘游艇了。
該助推器當年裝填了固體裝藥后，總重273噸，如今只剩空殼，重33噸。
固體裝藥占總重的比例為87.91%，很不錯。
在碼頭，專門有個龍門吊在等著她。
這就是阿麗亞娜-5號運載火箭的固體助推器的回收過程。
發動機
阿麗亞娜-5型運載火箭的火神液氫液氧火箭發動機觸手可及。摸到她的巨大噴口的瞬間，感覺很奇妙。邢強，攝于2017年。
火神發動機高3.44米，直徑2.09米，干重1.8噸。
火神是一款非常優秀的液體火箭發動機。
她使用了地球上目前能夠被用得起的，幾乎是能量最強的化學燃料組合：液氫與液氧。
火神發動機的真空比沖達到了428.7秒，這種4開頭的比沖值目前來看是液氫液氧組合的專屬（液氟的事情以后詳聊）。
在發射的時候，火神發動機先點火，工作3秒后，發射指揮人員判定芯一級液體火箭發動機工作正常，然后點燃固體助推器，讓火箭騰空而起。
芯一級液氫液氧發動機的噴流比起固體助推器來說，低調了很多，不過這藍色的火焰內，是4.21公里/秒的超快噴流速度。
升級
從左到右，歐空局的主力運載火箭系列：織女星，聯盟（與俄羅斯合作，但是依然在庫魯發射），阿麗亞娜-5 GS，阿麗亞娜-5 ES，阿麗亞娜-5 ECA。
從G到ECA，阿麗亞娜-5的起飛重量從737噸增大為777噸，其近地軌道運載能力從16噸躍升為20噸以上。地球同步轉移軌道運載能力從6.95噸提升到11.11噸（提升了59.8%）。
阿麗亞娜-5運載火箭的上面級
阿麗亞娜-5運載火箭5.4米直徑的大整流罩
阿麗亞娜-5運載火箭的彈道比較有趣，當然也很壯觀。
小火箭把她的上升段彈道計算出來，供大家分析：
看一眼，就足以讓人心潮澎湃的激光陀螺！
阿麗亞娜-5系列運載火箭，截止到小火箭的本文推送給大家的時刻（公元2018年7月26日），共發射了99枚，成功94枚，成功率為94.95%。
小火箭風格：
其中，G型發射15枚，成功13枚；G+型發射3枚，全部成功；GS型發射6枚，全部成功；ECA型發射66枚，64枚成功；ES型發射8枚，全部成功。
目前，這款發射報價在1.65億美元到2.2億美元之間的成功的運載火箭，已經逐漸邁向退役的路。
昨晚（2018年7月25日），在發射了伽利略導航系統的衛星后，阿麗亞娜-5運載火箭的ES型停產，以100%的成功率留下一段傳奇。
而唯一保持生產的阿麗亞娜-5運載火箭的ECA型，也終將在2022年完成最后的發射后退役。
阿麗亞娜-5運載火箭，比阿麗亞娜-4運載火箭的平均發射成本降低了30%，在國際發射市場上獲得了巨大的成功，打破了美國的壟斷。
今后，阿麗亞娜-6運載火箭將努力比阿麗亞娜-5的造價再降低30%，拭目以待之。
按小火箭獲得的確切來源，人類近幾年來性能最好的太空望遠鏡詹姆斯·韋伯望遠鏡，確定由阿麗亞娜-5 ECA型來發射，定軌在日地拉格朗日L2點上。
發射時間節點，目前定為2021年3月30日。
全文結束，這就是小火箭為您講述和分析的阿麗亞娜-5系列運載火箭。
版權聲明：
本文是邢強博士原創文章，騰訊獨家內容。歡迎朋友圈轉發。
微信號：小火箭
微信ID：ixiaohuojian
歡迎 加入小火箭 ，進入航空航天大家庭！