Lanzamiento Protón-M/Briz-M (SES-1)

Ayer día 24 de abril a las 11:19 UTC, la empresa ILS (International Launch Services) lanzó un cohete Protón-M Phase III (8K82KM) con el satélite SES-1 (AMC-4R) desde la rampa PU-39 del Área 200 del cosmódromo de Baikonur. Se trata del quinto lanzamiento de un Protón este año y el 356º en la historia de este lanzador.

El SES-1 (AMC-4R) es un satélite de comunicaciones geoestacionario de 2561 kg construido por Orbital Sciences Corporation usando la plataforma Star 2.4E. Será el satélite número 26 de la flota correspondiente a la empresa SES World Skies. Se situará en la longitud 101º Oeste sobre Norteamerica, reemplazando a los satélites AMC-2 y AMC-4. Incorpora 24 transpondedores en banda Ku y otros 24 en banda C. Su vida útil se estima en unos 16 años.

SES-1 (ILS).

Protón-M

El cohete Protón-M (8K82KM) está fabricado por la empresa estatal GKNPTs Khrúnichev. Esta compañía nació el 7 de junio de 1993 tras la orden presidencial que aglutinaba la fábrica M.V. Khrúnichev (antigua OKB-52 de Vladímir Cheloméi) con la oficina de diseño OKB Salyut. En abril de ese año se constituyó la firma mixta Lockheed-Khrúnichev-Energía para ofrecer en el mercado internacional los servicios del cohete Protón, compañía que sería conocida a partir de 1995 como International Launch Services (ILS). Durante la durísima crisis económica de los años 90, y gracias al dinero de los inversores extranjeros, Khrúnichev logró introducir una versión modernizada del Protón (Protón-M, 8K82KM) y desarrollar su propia etapa superior (Briz-M, 14S43, basada en la Briz-KM del Rokot), lo que permitió aumentar hasta las 6 toneladas la carga útil de satélites geoestacionarios. La combinación Protón-M/Briz-M despegó por primera vez el 7 de abril de 2001.

El Protón-M es un lanzador de tres etapas con una masa en seco de 53,65 toneladas (712,8 t cargado de propergoles). Tiene capacidad para poner 21,6 toneladas en una órbita baja de 200 km y una inclinación de 51,6º (o bien 6,36 toneladas en órbita de transferencia geoestacionaria o 2920 kg en órbita geoestacionaria) lo que lo convierten en el lanzador ruso más potente en servicio.

Prestaciones del Protón (ILS).

La primera etapa (Protón K-1) está formada por un tanque central de tetróxido de nitrógeno rodeado de seis pequeños tanques de UDMH (dimetilhidrazina asimétrica). Sus dimensiones son de 21,18 x 7,4 m y su masa en seco es de 31,1 t (419,41 t con combustible). Hasta la década de los 80 los analistas occidentales pensaban que los tanques exteriores eran etapas independientes -siguiendo el modelo de distribución del cohete Soyuz- pero en realidad esta curiosa disposición se debe a la necesidad de transportar hasta Baikonur los componentes del cohete por separado mediante ferrocarril (los túneles imponen un radio máximo). En la base de cada tanque de hidrazina hay seis motores RD-275 (14D14) diseñados por NPO Energomash, con un empuje a nivel del mar de 1590 kN cada uno. El RD-275 debutó en octubre de 1995 y es el motor cohete hipergólico en servicio más potente del mundo. Se trata de una mejora del RD-253 (11D43), de 1474 kN de empuje.

RD-275 (NPO Energomash).

La segunda etapa (Protón K-2) incorpora tres motores RD-0210 y un RD-0211 (582,1 kN de empuje), diseñados por DB Khimavtomatika (KBKhA, antigua OKB-154 de Semyon Kosberg, localizada en Voronezh). La diferencia entre el RD-0211 y el RD-0210 es que el RD-0211 incorpora partes del sistema de presurización del RD-253/275. Esta segunda etapa del Protón está basada en el malogrado misil UR-200 de Cheloméi. Sus dimensiones son de 17,05 x 4,1 m y su masa es de 11,715 kg (156,113 kg con combustible).

Motor RD-0120 (Roskosmos).

Primera y segunda etapa del Protón (ILS).

La tercera etapa (protón K-3) lleva un motor RD-0212 fabricado por KBKhA, formado a su vez por un motor de una cámara RD-0213 (582,1 kN) y otro con cuatro cámaras RD-0214 (30,98 kN) que funciona como vernier. En esta etapa se encuentra el sistema de control del cohete diseñado por la compañía NIIP (antigua NII-885 de Pilyugin). Sus dimensiones son de 4,11 x 4,1 m y su masa de 4,185 kg (46,562 kg con combustible).

Motores RD-0212 y RD-0213 (Roskosmos).

Tercera etapa del Protón (ILS).

El Protón-M incorpora además la etapa superiorBriz-M (14S43) de combustibles hipergólicos y también construida por Khrúnichev. En algunos lanzamientos se sigue empleando la etapa Blok DM-2 (11S861), que es una modernización de la etapa Blok-D desarrollada para el programa tripulado lunar fabricada por la empresa RKK Energía. La Briz-M suele realizar cuatro encendidos para transportar la carga hasta la órbita geoestacionaria, tiene una masa de 2370 kg (19 800 kg con combustible) e incorpora un motor RD-2000 (S5.98 M/14D30) de 19,62 kgf de empuje.

El Protón se integra en el edificio de ensamblaje y pruebas (MIK en sus siglas en ruso) 92A-50 de Baikonur. Este edificio está dividido en cinco salas principales. En la Sala 111 se montan las tres primeras etapas del lanzador a partir de sus componentes llegados por ferrocarril desde la sede de Khrúnichev en Moscú. En la Sala 103 se procesan los satélites y se les carga de combustible, para luego ser acoplados con la etapa superior en la Sala 101. La carga de combustible de la etapa Briz-M se produce en un pequeño edificio anexo al 92A-50.

Edificio MIK 92A-50 (ILS).

Distribución interior del 92A-50 (ILS).

Cohete Protón-M/Briz-M (ILS).

Cohete Protón-M con Briz-M (izquierda) y Blok DM-2 (centro y derecha) (Roskosmos).

Integración de Briz-M con el Protón y la carga (ILS).

Briz-M (cosmopark.ru).

Actualmente existen en Baikonur dos zonas de lanzamiento del Protón con dos rampas (PU) cada una: el Área 81 (rampas 23 y 24) y el Área 200 (rampas 39 y 40). La rampa 40 no se encuentra activa desde 1991. Los lanzamientos comerciales suelen emplear las rampas 24 y 39. Cada rampa consta de depósitos de propergoles subterráneos, un búnker de lanzamiento (250/251 en el caso de la rampa 39, a 1,5 km de distancia) y una torre de servicio móvil. El tiempo de procesamiento de cada rampa para prepararla de cara a otro lanzamiento es de unos 25 días.

Situación de las instalaciones del Protón en Baikonur (ILS).

Vista del Área 200 con sus dos rampas (Google Earth/ILS).

Esquema de una rampa de lanzamiento del Protón.

Zona de carga de combustible de la Briz-M, junto al MIK (ILS).

Vista del Google Earth con las instalaciones del Protón en Baikonur.

Vista de la torre de servicio móvil (Roskosmos/ILS).

Transportador del cohete Protón (ILS).

Sistema para colocar el lanzador en posición vertical sobre la rampa (Roskosmos).

Detalle del foso de la rampa (Roskosmos).

Desde Baikonur (46º latitud norte), el Protón-M puede alcanzar tres órbitas bajas de forma directa, con inclinaciones de 51,6º (ISS), 64,9º (GLONASS) y 72,5º (órbitas polares). Otras órbitas están prohibidas porque durante el lanzamiento las primeras etapas del cohete podrían caer sobre áreas habitadas. Para minimizar el impacto ecológico del combustible hipergólico, el Protón-M incorpora un sistema de purga en las dos primeras etapas para eliminar el combustible sobrante antes de que impacten contra el suelo. El lanzamiento se puede producir en el rango de temperaturas de -40º C a 45º C y con una velocidad del viento de 16,5 m/s. Durante el lanzamiento la telemetría del lanzador es recibida por las estaciones de Dzusaly (Kazajistán), Kolpasevo (Rusia) y Ussuriysk (Rusia).

Posibles inyecciones orbitales para el Protón (ILS).

Zonas de la separación de etapas durante el lanzamiento y estaciones de seguimiento del Protón (ILS).

LANZAMIENTO DEL SES-1:

(imágenes: Khrúnichev/Roskosmos)

19 marzo: llegada del cohete a Baikonur por ferrocarril desde la sede de la empresa Khrúnichev en Moscú.

28 marzo: llegada de la etapa superior Briz-M a bordo de un Antonov An-124 Ruslan.

30 marzo: llegada del satélite a Baikonur a bordo de un Antonov An-124.

12 abril: el satélite es acoplado a la etapa Briz-M en el MIK 92A-50.

14 abril: inserción del satélite y la etapa Briz-M en la cofia.

15 abril: la cofia se acopla al resto del cohete en la otra sala del MIK 92A-50.

Preparación para el traslado a al rampa:

Carga de combustibles hipergólicos de la etapa Briz-M:

20 abril: traslado a la rampa PU-39 del Área 200.

Fases del lanzamiento de un Protón:

  • T-13 horas 30 minutos: activación de la etapa de ascenso (Briz-M o Blok DM-2).
  • T-7 horas: carga de combustible.
  • T-5 horas: empiezan las actividades del lanzamiento.
  • T-3,1 segundos: comienzo de la secuencia de ignición.
  • T-1,75 s: ignición de los seis motores RD-275 de la primera etapa a 40% del empuje.
  • T-0,15 s: los motores a 107% de empuje.
  • T-0 s: lanzamiento.
  • T+0,5 s: confirmación del lanzamiento.
  • T+10 s: maniobra de giro para que el cohete cambie su azimut y alcance la órbita con la inclinación prevista.
  • T+65,5 s: máxima presión dinámica (Max Q). Velocidad: 465 m/s. Altura: 11 km.
  • T+119 s: ignición de la segunda etapa.
  • T+123,4 s: separación de la primera etapa. Velocidad: 1724 m/s. Altura: 40 km.
  • T+332,1 s: ignición de los cohetes vernier de la tercera etapa.
  • T+334,5 s: apagado de la segunda etapa.
  • T+335,2 s: separación de la segunda etapa mediante seis pequeños retrocohetes de combustible sólido. Velocidad: 4453 m/s. Altura: 120 km.
  • T+337,6 s: ignición del motor principal de la tercera etapa.
  • T+348,2 s: separación de la cofia protectora. Velocidad: 4497 m/s. Altura: 123 km.
  • T+576,4 s: apagado del motor principal de la tercera etapa.
  • T+588,3 s: apagado de los motores vernier de la tercera etapa.
  • T+588,4 s: separación de la carga con la etapa superior. Velocidad: 7182 m/s. Altura: 151 km.

Fases del lanzamiento e inserción en GEO del satélite mediante cuatro encendidos (Khrúnichev).

Lanzamiento (Khrúnichev).

Vídeo del traslado a la rampa:


6 Comentarios

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AnonymousAnonymous

Gran entrada Daniel.

Qué país ha fabricado el satélite? Servirá sólo para el terreno norteamericano?

Gracias y saludos.

Joan Francesc.

Daniel Marín

El satélite está fabricado por Orbital, una empresa estadounidense. Y sí, de entrada sólo servirá para América del Norte.

Un saludo.

AnonymousAnonymous

Buenos días, genial entrada.

Daniel, en la secuencia de lanzamiento, ¿leo bien que la segunda y la tercera etapa se encienden antes de la separación?. No se si es mi impresión, pero la verdá noto más sencilla la operación de lanzamiento de este cohete que otro con conbustible criogénico.

Un saludo.
Luis RJ

Rocket

Genial entrada Daniel. Bueno, como siempre.

Por cierto, a mi también me ha sorprendido la ignición de motores antes de la separación de las etapas, pero bien pensado tiene sentido.

Mil gracias,
Rocket

Daniel Marín

@Luis, @Rocket: sí, efectivamente, la separación de etapas en el Protón es en “caliente”, una práctica muy habitual en los misiles balísticos de combustible hipergólico (no olvidemos que el Protón deriva del ICBM UR-500).

Saludos.

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