Lanzada la nave de carga Dragon SpX-4 (Falcon 9 v1.1)

La empresa SpaceX ha lanzado con éxito su cuarta nave de carga Dragon a la estación espacial internacional (ISS). El lanzamiento se produjo a las 05:52 UTC del 21 de septiembre de 2014 desde la rampa SLC-40 de la Base Aérea de Cabo Cañaveral de Florida. A diferencia de la anterior misión de la Dragon, en esta ocasión no se ha usado un cohete Falcon 9R, sino un Falcon v1.1 (sin tren de aterrizaje). La misión SpX-4, que también es conocida como CRS-4 (Commercial Resupply Services), es la segunda misión de avituallamiento de la ISS que lanza SpaceX en 2014. Este ha sido el quinto lanzamiento de una nave Dragon, el 13º de un cohete Falcon 9 y el 8º de un cohete Falcon 9 v1.1. La SpX-4 lleva 2216 kg de carga para la estación, incluyendo el experimento de la NASA RapiScat y el satélite SpinSat (que será desplegado en una fecha posterior desde la ISS). Por primera vez, la Dragon transporta seres vivos en su interior: veinte ratones que forman parte del experimento RRF (Rodent Research Facility) de la NASA. A pesar de no llevar un tren de aterrizaje, la primera etapa del Falcon 9 realizó una maniobra de frenado y descenso controlado similar a la llevada a cabo en otras misiones. En esta ocasión se intentó guiar la etapa hacia una zona del océano Atlántico previamente determinada por GPS, un paso previo de cara al intento de recuperación que tendrá lugar en los próximos vuelos.

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Emblema de la misión SpX-4/CRS-4 (SpaceX).

Dragon SpX-4

La nave Dragon es una cápsula construida por la empresa SpaceX para misiones de carga a la ISS. Tiene 5,9 metros de largo y 3,66 metros de ancho. Su masa exacta al lanzamiento no ha sido publicada de forma oficial. La estimación más popular es de unos 6650 kg, aunque en algunas fuentes se estiman 8000 a 9000 kg. La masa en seco del vehículo parece ser de 4,2 toneladas, siendo la masa máxima de combustible de 1680 kg (en la versión lanzada por el Falcon 9 v1.0). La nave está dividida en una cápsula presurizada de 4,4 metros de altura y 3,66 metros de diámetro, además de contar con un “maletero” de 2,8 x 3,66 metros, con una envergadura de 16,5 metros una vez desplegados los paneles solares. La Dragon puede transportar 6000 kg de carga útil a la ISS repartidos entre la cápsula y el maletero. La cápsula puede traer un máximo de 2500 kg de carga a la Tierra, aproximadamente.

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La cápsula Dragon SpX-3 siendo capturada por el brazo robot de la ISS (NASA).

El volumen útil presurizado para la carga alcanza los 10 metros cúbicos, aunque también puede llevar hasta 14 metros cúbicos de carga no presurizada en la sección trasera. A diferencia de otras cápsulas tradicionales como la Soyuz o la Apolo, el sistema de propulsión está situado exclusivamente en la cápsula, por lo que la sección trasera no presurizada actúa como ‘portabultos’. Para el control de actitud y las maniobras orbitales, la cápsula está equipada con 18 propulsores Draco agrupados en cuatro conjuntos que usan tetróxido de nitrógeno y monometilhidrazina (MMH) almacenados en varios tanques con una capacidad total de 1290 kg. Los Draco funcionan con un sistema de presión medianet helio. En las maniobras de reentrada o cambio de órbita los motores pueden generar un empuje de 400 N. Un par de paneles solares localizados en la sección no presurizada generan 5 kW de potencia. La Dragon usa el sistema CUCU para comunicarse directamente con la ISS, mientras que la tripulación puede controlar la nave usando el sistema CCP (Crew Command Panel). Además, la Dragon también puede usar el sistema de comunicaciones TDRSS de satélites de comunicaciones de la NASA.

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Cápsula Dragon (SpaceX).
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Dimensiones de la Dragon (SpaceX).

La cápsula incluye en su parte delantera un sistema de acoplamiento PCBM (Passive Common Berthing Mechanism) para unirse a los módulos del segmento norteamericano de la ISS. El sistema de acoplamiento está protegido durante el lanzamiento por un cono aerodinámico. La cápsula tiene en su base un escudo térmico primario de ablación construido usando el material PICA-X (Phenolic Impregnated Carbon Ablator) dispuesto en losetas, mientras que el resto de la cápsula está protegida por un material de ablación denominado SPAM (SpaceX Proprietary Ablative Material). Además del acceso frontal, la cápsula posee una escotilla lateral para facilitar el acceso en tierra -o de la tripulación en futuras versiones tripuladas-. Una vez en órbita, la Dragon abre otra escotilla que deja al descubierto las antenas y los sensores de navegación, así como el mecanismo de captura del brazo robot de la ISS. La cápsula dispone además de varios paracaídas piloto y tres paracaídas principales de 35,4 metros de diámetro para el aterrizaje. Está diseñada para sobrevivir a un amerizaje en el océano Pacífico incluso en el caso de perder uno de los paracaídas. La velocidad de descenso final es de 5-5,5 m/s.

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Detalle de una cápsula Dragon y su escudo térmico (SpaceX).

Las naves Dragon se montan en la planta de SpaceX de Hawthorne, California, donde también se encuentra el control de la misión de la empresa. El nombre de Dragon fue elegido en honor del personaje de dibujos animados Puff, el dragón mágico.

La misión SpX-4 es la cuarta de las doce misiones a la ISS que SpaceX debe llevar a cabo de acuerdo con el contrato CRS (Commercial Resupply Services) firmado con la NASA en 2008 por un valor de 1600 millones de dólares.

Manifiesto de carga de la Dragon CRS-4/SpX-4

Carga al lanzamiento: 2216 kg.

Carga presurizada en la cápsula: 1627 kg

  • Carga científica: 746 kg.
  • Víveres para la tripulación: 626 kg.
  • Equipamiento vario: 183 kg (incluye una impresora 3D para la ISS).
  • Herramientas para actividades extravehiculares: 25 kg.
  • Equipamiento informático: 46 kg.

Carga no presurizada: 589 kg correspondientes a la carga RapidScat de la NASA que será retirada por el brazo robot de la estación.

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Interior del maletero de la SpX-4 (SpaceX).

Carga al regreso: 1486 kg.

  • Carga científica: 941 kg.
  • Carga de la tripulación: 60 kg.
  • Carga varia: 425 kg.
  • Herramientas para actividades extravehiculares: 55 kg.
  • Equipamiento informático: 5 kg.

El experimento científico más importante que lleva la SpX-4 es el instrumento RapidScat de la NASA, destinado a estudiar la distribución de vientos que soplan sobre los océanos de nuestro planeta. Usando el brazo robot de la ISS será instalado en el exterior del módulo europeo Columbus y su misión primaria será de dos años. RapidScat remplazará así al satélite QuikScat que se perdió en 2009.

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Experimento RapidScat de la NASA (NASA).

Además de RapidScat, la SpX-4 lleva un experimento de impresión 3D a base de plástico de baja temperatura, Cyclops (un sistema para lanzar nanosatélites desde el módulo japonés Kibo), Micro-8 (experimento para estudiar el comportamiento de muestras biológicas), Rodent Research 1 (con veinte ratones, la mitad de los cuales regresará con esta mitad y la otra mitad en la SpX-5) y Seedling Growth-2 (para estudiar el cultivo de plantas en microgravedad). El pequeño satélite SpinSat es una esfera de 56 centímetros de diámetro y 57 kg que lleva retrorreflectores y propulsores de combustible sólido controlados electrónicamente (ESP). Ha sido construido por el Naval Research Laboratory de los EEUU y será puesto en órbita desde el módulo Kibo.

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Secuencia de aproximación de la Dragon a la ISS (NASA).
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Proceso de captura de la Dragon por el brazo robot de la ISS (NASA).
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Configuración de la ISS (Paco Arnau).

Falcon 9 v1.1

El Falcon 9 v1.1 es un lanzador de dos etapas capaz de situar 13,15 toneladas en órbita baja (LEO) o 4850 kg en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) lanzado desde Cabo Cañaveral. Tiene una masa al lanzamiento de 505,85 toneladas, una altura de 68,4 metros (63,3 metros de altura en caso de llevar la nave Dragon) y 3,7 metros de diámetro. Quema queroseno (RP-1) y oxígeno líquido en sus dos etapas. El fuselaje está fabricado en una aleación de aluminio-litio, mientras que la cofia y la estructura entre las dos fases está hecha de fibra de carbono. La versión Falcon 9R es un Falcon 9 v1.1 con una primera etapa dotada de un tren de aterrizaje para permitir su reutilización.

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Falcon 9 v1.1 con el AsiaSat 8 (SpaceX).

Todos los elementos importantes del cohete han sido fabricados en EEUU por SpaceX. El sistema de separación de etapas y la cofia es neumático y no usa dispositivos pirotécnicos, práctica habitual en la mayoría de lanzadores. De esta forma se minimizan las vibraciones en la estructura y, de acuerdo con SpaceX, se logra una mayor fiabilidad. El Falcon 9 puede ser lanzado desde la rampa SLC-40 de de Cabo Cañaveral (Florida) o desde la SLC-4E de la Base de Vandenberg (California). El precio de cada lanzamiento del Falcon 9 es de 56,5 millones de dólares de acuerdo con los datos suministrados por SpaceX.

El nombre de Falcon viene de la famosa nave Halcón Milenario de las películas de Star Wars. La existencia de la versión Falcon 9 v1.1 fue hecha pública el 14 de mayo de 2012 cuando la NASA anunció que había modificado el contrato con SpaceX en vista de la intención de la compañía de introducir un nuevo diseño mejorado del Falcon 9 distinto al presentado en el contrato original. Oficialmente, la denominación de este lanzador no es Falcon 9 v1.1, sino simplemente ‘Falcon 9 mejorado’ (upgraded Falcon 9), aunque en realidad se trata de un vector distinto.

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Diferencias entre el Falcon 9 v1.0 y v1.1 (SpaceX).

La primera etapa dispone de nueve motores Merlin 1D de ciclo abierto que generan un empuje de 5885 kN al nivel del mar o 6672 kN en el vacío. Los nueve motores están dispuestos en una configuración octogonal denominada octaweb, con un motor adicional en el centro. Como comparación, en el Falcon 9 v1.0 los nueve Merlin 1C estaban situados en una matriz rectangular de 3 x 3. De esta forma se minimizan los riesgos en caso de explosión de un motor. De acuerdo con SpaceX, los Merlin 1D son más eficientes y baratos que los Merlin 1C. Al igual que éstos, los Merlin 1D tienen capacidad para soportar varios encendidos, lo que permite probarlos en la rampa antes de cada lanzamiento (una práctica única en el mundo) y, eventualmente, permitir la recuperación de la primera etapa. El Falcon 9 puede perder un motor durante el lanzamiento y aún así completar su misión, siendo el único cohete en servicio con esta capacidad. Los nueve motores Merlin funcionan durante 180 segundos.

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Nueve motores Merlin 1D en configuración octaweb (SpaceX).

La segunda etapa dispone de un único motor Merlin 1D adaptado al vacío (Merlin 1D Vacuum) con un empuje de 801 kN. Funciona durante 375 segundos. La cofia mide 13,1 x 5,2 metros y está fabricada en fibra de vidrio. La sección de unión entre las dos etapas está hecha de fibra de carbono unidas a un núcleo de aluminio.

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Motores Merlin 1D (SpaceX).
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Prestaciones del Falcon 9 y Falcon Heavy (SpaceX).
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Cofia del Falcon 9 v1.1 (SpaceX).
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Plano de la rampa SLC-40 (SpaceX).
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Plano del edificio de montaje (SpaceX).

Fases del lanzamiento:

  • T-26 horas: encendido de la Dragon.
  • T-10 horas: encendido del vehículo.
  • T-4 horas: comienza la carga de queroseno (RP-1).
  • T-3 h 20 min: comienza la carga de oxígeno líquido en el cohete.
  • T-3 h 15 min: finaliza la carga de queroseno y oxígeno.
  • T-10 min: comienza la secuencia de lanzamiento automática.
  • T-2 min: el director de lanzamiento da la autorización para proseguir con la cuenta.
  • T-1 min: el ordenador realiza las comprobaciones finales. Se activa el sistema Niagara de vertido de agua sobre la rampa (113500 litros).
  • T-40 s: se presurizan los tanques de propelentes.
  • T-3 s: ignición de los 9 motores Merlin.
  • T-0 s: despegue.
  • T+1 min: el cohete pasa por la zona de máxima presión dinámica (Max Q).
  • T+2 min 58 s: apagado de la primera etapa (MECO).
  • T+3 min: separación de la primera etapa y encendido de la segunda etapa.
  • T+4 min: separación de la cofia.
  • T+9 min: primer apagado de la segunda etapa (SECO).
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El Falcon 9 de la SpX-4 en la rampa (SpaceX).
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Lanzamiento (SpaceX).

Vídeo del lanzamiento:

Vídeo de la separación de la Dragon del cohete:

Referencias:


22 Comentarios

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VipondiuVipondiu

Con ganas de que intenten ya recuperar una primera etapa! Se sabe si lograron alcanzar la zona prevista?
Por cierto magnífico “plano” de la ISS de Paco Arnau, muy aclaratorio

Rodolfo JaraRodolfo Jara

Estupenda información del lanzamiento del ultimo falcom 9 v1.1 y del vuelo de la dragon.

Ahora solo nos falta saber como le fue a la MAVEN en su inserción a la órbita marciana para completar el día :-)

Jimmy MurdokJimmy Murdok

Es el líquido que sobrante dentro de la segunda etapa. En el primer vídeo, al apagar la segunda etapa (min 24), se puede ver como se esparce lentamente en gravedad cero.

MiguelxMiguelx

Es keroseno (del tipo RP-1). La imagen es del interior del tanque de keroseno de la segunda etapa.

El Falcon9 quema keroseno con oxígeno liquido en los motores principales de sus dos etapas.

Jose PJose P

Una duda que me surge de ver el (magnifico) diagrama de la ISS: tengo entendido que solo los módulos rusos pueden elevar la órbita de la estacion, pero viendo la configuración que tienen me imagino que empujar la estación desde una punta debe generar importantes esfuerzos debido a la inercia del resto. Todos ellos con centrados en la unión del modulo zarya. Estoy en lo correcto?
Gracias y saludos!

Enrique Moreno

EL ATV europeo también se ha usado para esto.
Por otra parte, las fuerzas de inercia se obtienen por F=ma. Si la aceleración es muy pequeña, las fuerzas de inercia son muy pequeñas. En este caso a=0,0185m/s2 o más o menos “un quinientosavo” de la aceleración gravitatoria terrestre.
Hay un video muy chulo donde se ve el tenue empuje de los motores (sobre la masa de la ISS) donde se ve la pequeña aceleración que sufre:
https://www.youtube.com/watch?v=sI8ldDyr3G0

Saludos.

BloodStarBloodStar

Tienes una pequeña errata:
“Los Draco funcionan con un sistema de presión medianet helio. “

Fox MulderFox Mulder

Si la Dragon puede transportar 6000kg de carga útil, ¿por qué lleva solamente una tercera parte de la carga? ¿Por qué no aprovechan el lanzamiento al máximo?

TxemaryTxemary

Porque el volumen no es lo mismo que el peso… lo que decía Tojeiro vamos… También puede ser un tema de que hay que hacer ciertos envíos periódicos a las ISS, si hay que mandar comida, hay que mandarla ya, no siempre se podrá aprovechar la capacidad de carga al máximo, entre otras cosas porque por muchos experimentos que les mandes… no tienen más horas para realizarlos.

VIMARAVIMARA

¿veremos los ascensores espaciales que veíamos en los animes de Gundam pero hechos realidad? jaja.

http://actualidad.rt.com/ciencias/vi...50-obayashi

La empresa japonesa de construcción Obayashi ha anunciado que prevé construir para 2060 un ascensor espacial que alcanzará una altitud de 96.000 kilómetros, según informa ABC News.

Rusia planea crear la primera base con personal en la Luna para buscar fuentes de energía natural.

http://actualidad.rt.com/ciencias/vi...lunar-rusia

pablopablo

Mucho PowerPoint… pero de ahí a la realidad.

Apuesto a que no veremos nada de eso. Al menos en las décadas que vienen.

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