Lanzamiento Protón-M/Briz-M (GLONASS-M)

Por Daniel Marín, el 5 noviembre, 2011. Categoría(s): Lanzamientos • Rusia • sondasesp ✎ 4

Rusia lanzó el viernes 4 de noviembre a las 12:53 UTC un cohete Protón-M/Briz-M (Protón Fase I 5359 / Briz-M 99523) desde la rampa PU-24 del Área 81 del cosmódromo de Baikonur (NIIP-5/GIK-5) con tres satélites Uragán-M del sistema de posicionamiento global GLONASS (Kosmos 2475-2477). Se trata del primer lanzamiento de satélites GLONASS con una etapa superior Briz-M desde diciembre de 2003. El fracaso en diciembre de 2010 de la etapa superior Blok DM-03 usada para este tipo de lanzamientos ha sido la causa del cambio de lanzador. Originalmente, el lanzamiento debía haber tenido lugar el 31 de octubre.   

GLONASS-M

Este lanzamiento ha puesto en órbita los satélites número 43, 44 y 45 de la serie Uragán-M (14F113) o GLONASS-M 743, 744 y 745. Los Uragán-M están fabricados por la empresa ISS Reshetnyov (Zheleznogorsk) y tienen una masa de 1415 kg. Su vida útil se estima en siete años y emplean un reloj atómico de cesio con una precisión temporal de 1000 nanosegundos. Están dotados de paneles solares que proporcionan 1400 W de potencia. En febrero de este año tuvo lugar el primer lanzamiento de un ejemplar de la nueva serie GLONASS-K. Los GLONASS-M usan un diseño presurizado, mientras que los GLONASS-K se caracterizan por emplear una electrónica más avanzada que no requiere presurización.


Satélte Glonass-M (ISS Reshetnyov).

La constelación GLONASS (Глобальная Навигационная Спутниковая Система, «sistema de navegación global por satélite») está formada por un mínimo de 21 satélites situados en tres planos orbitales de 64,8º (siete aparatos por plano) a 19100 km de altura, a diferencia del sistema GPS, que cuenta con un mínimo de 24 aparatos (actualmente hay 27) en seis planos (cuatro por plano) a 20200 km. Con el lanzamiento de ayer, ahora hay 27 satélites GLONASS en servicio, de los cuales 24 están operativos y el resto están en mantenimiento o reserva. La precisión actual del sistema GLONASS es de unos 5 metros para la señal civil y de 1 metro para uso militar, mejorables con el uso de estaciones terrestres de referencia. Se espera que en el futuro los GLONASS-K aumenten esta precisión hasta los 2,8 metros en la señal civil. Cada aparato emite señales de navegación en 25 canales de banda L en intervalos de 0,5625 MHz en dos bandas principales: 1602,5625-1615,5 MHz y 1240-1260 MHz. Los GLONASS-K serán los primeros en incluir señales CDMA.

Estado actual de la constelación GLONASS (GLONASS/Roskosmos).


Evolución de la constelación GLONASS (Roskosmos).

Protón-M/Briz-M

El cohete Protón-M (8K82KM) es un lanzador de tres etapas con una masa en seco de 53,65 toneladas y 712,8 toneladas cargado de propergoles. Sus dimensiones sin la carga útil son de 42,3 x 7,4 m.

Cohete Protón-M (Roskosmos).

La empresa estatal rusa GKNPTs Khrúnichev es la encargada de fabricar el Protón-M. Este lanzador se oferta en el mercado internacional por la compañía ILS (International Launch Services), de la cual Khrúnichev es el principal accionista. Tiene capacidad para poner 21,6 toneladas en una órbita baja de 200 km y una inclinación de 51,6º. También es capaz de situar 6920 kg en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) o bien 3250 kg en la órbita geoestacionaria (GEO), lo que lo convierten en el lanzador ruso más potente en servicio. El Protón-M incorpora además la etapa superiorBriz-M (14S43) de combustibles hipergólicos, también construida por Khrúnichev. En algunos lanzamientos para el gobierno federal ruso se sigue empleando la etapa Blok DM-2/DM-03 (11S861), que es una modernización de la etapa Blok-D desarrollada para el programa lunar tripulado fabricada por la empresa RKK Energía. Emplea queroseno y oxígeno líquido con un motor 11D58M.

Cohete Protón-M/Briz-M (ILS).

Prestaciones del Protón-M (ILS). 

La primera etapa (Protón KM-1 ó 8S810M) 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 30,6 toneladas (428,3 t con combustible). Está construido usando las aleaciones de aluminio soviéticas AMg-6 y V95. Hasta la década de los 80 los analistas occidentales pensaban que los tanques exteriores eran aceleradores independientes -siguiendo el modelo de distribución del cohete Soyuz-, pero en realidad esta curiosa distribución se debe a la necesidad de transportar hasta Baikonur los componentes del cohete por separado en el  ferrocarril (los túneles imponen el radio máximo).


Primera etapa del Protón-M (Khrúnichev). 

En la base de cada tanque de hidrazina, de 19,86 m de largo, hay seis motores RD-276 (RD-275M ó 14D14M). El RD-276 es una versión ligeramente mejorada del RD-275 (14D14), diseñado por NPO Energomash. Cada uno tiene un empuje de 1590 kN a nivel del mar y 1750 kN en el vacío, así como un impulso específico de 289-316 segundos, generando unos 10 MN de empuje en total. El RD-275 debutó en octubre de 1995 y es el motor cohete hipergólico en servicio más potente del mundo. El RD-275 deriva a su vez del RD-253 (11D43), de 1474 kN de empuje. Cada uno de los RD-275 pueden moverse un rango de 7,5º gracias a actuadores hidráulicos, lo que permite el giro del cohete para orientarse en azimut después del lanzamiento. En 2007 se introdujo el RD-275M -también denominado RD-276- un 5,2% más potente, lo que ha permitido aumentar la masa útil lanzada a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) en unos 150 kg. Los motores de la primera etapa funcionan durante 127 segundos.


Segunda etapa (Khrúnichev).  

Primera y segunda etapa del Protón (ILS).

RD-275 (NPO Energomash).  

La segunda etapa (Protón KM-2 ó 8S811K) incorpora tres motores RD-0210 y un RD-0211 (de 588 kN de empuje y 321 s de Isp cada uno, con un empuje de 2,4 MN en total), diseñados por KB 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. Cada motor puede moverse 3,25º alrededor de su eje central para maniobrar el vehículo. 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 (157,3 kg con combustible). La anterior versión Protón-K empleaba motores RD-0209 y RD-0209. Los motores de la segunda etapa funcionan durante 210 segundos.

Motor RD-0120 y sus prestaciones (Roskosmos).

La tercera etapa (Protón KM-3 ó 8S812M) lleva un motor RD-0212 fabricado por KBKhA, formado a su vez por un motor de una cámara RD-0213 (582,1 kN y 320 s de Isp) y otro con cuatro cámaras RD-0214 (30,98 kN y 287 s de Isp) 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 3500 kg (46,562 toneladas con combustible). La tercera etapa funciona durante 241 segundos.


Tercera etapa del Protón (ILS). 

Motor RD-0212, formado por RD-0213 y RD-0214 (Roskosmos). 

El Protón-M incorpora además la etapa superiorBriz-M (14S43) de combustibles hipergólicos y también construida por Khrúnichev. La Briz-M suele realizar cuatro o cinco encendidos para transportar la carga hasta la órbita geoestacionaria. Tiene unas dimensiones de 2,61 x 4,0 m, una masa de 2370 kg (19 800 kg con combustible) e incorpora un motor RD-2000 (S5.98 M/14D30) de 19,62 kN de empuje, así como cuatro motores 11D458M (RDMT-400, de 40 kgf de empuje) de orientación y doce pequeños propulsores de actitud RDMT-12 (17D58E, de 1,36 kgf de empuje). Tiene un de un diseño muy original con un cuerpo central (TsTB, Tsentralni Toplivni Bak/Центральный Топливный Бак, ЦТБ, «tanque de combustible central»), donde se instala el motor principal, y un tanque exterior desechable de forma toroidal (DTB, Dopolnitelni Toplivni Bak/Дополнительный Топливный Бак, ДТБ, «tanque de combustible adicional»). La Briz-M actualmente en servicio es la versión Phase III, que introduce dos tanques de gases para la presurización con 80 litros de capacidad en vez del diseño anterior con seis tanques.

Briz-M.

Instalaciones del Protón en Baikonur (Khrúnichev).

Instalaciones de lanzamiento del Área 200 (Khrúnichev).

Instalaciones de carga de combustible de la Briz-M (Khrúnichev).


Torre de servicio del Protón (Khrúnichev). 

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 (Roskosmos).
Traslado a la rampa (Roskosmos).

Vídeo del traslado:



4 Comentarios

  1. Daniel, no te has confundido de video? Yo he visto otros vídeos y no me parece que sea el mismo. Además aunque yo de ruso ando mal, si se que los números se escriben igual y yo veo un 2010 en el título que me hace sospechar.

  2. Это не первый запуск КА ГЛОНАСС с разгонным блоком Бриз-М. Первый запуск был 10 декабря 2003 года.Кстати, спутники получили обозначения Космос-2475, Космос-2476 и Космос-2477.

    С уважением,
    Олег

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Por Daniel Marín, publicado el 5 noviembre, 2011
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