Lanzamiento de un Delta II (Navstar)

Por Daniel Marín, el 24 marzo, 2009. Categoría(s): Astronáutica • Cohetes • Lanzamientos ✎ 1

Hoy a las 08:34:00,244 UTC despegó un cohete Delta-2 7925-9.5 desde la rampa SLC-17A de la base aérea de Cabo Cañaveral. La carga era el satélite Navstar GPS IIR-20 del sistema GPS de posicionamiento global.

Historia

Los cohetes Delta nacieron a finales la década de los 50 bajo el auspicio de la NASA y los militares estadounidenses como un sistema de lanzamiento relativamente barato y fiable, al utilizar un misil de alcance medio PGM-17 Thor como primera etapa y un cohete Vanguard como segunda. El misil Thor era para la USAF el equivalente al Jupiter del US Army y fue también utilizado como lanzador orbital utilizando otras etapas superiores (Thor Able, Thor Agena, etc.). Como muchos misiles de primera generación, el Thor empleaba combustibles criogénicos (LOX/queroseno), que, aunque limitaban su efectividad como arma, acabarían por convertirlo en un cohete civil con buenas prestaciones. La versión que empleaba la etapa Aerojet Able dio lugar al Thor-Delta, que con el tiempo pasó a denominarse simplemente Delta. El primer lanzamiento de un Delta tuvo lugar el 13 de mayo de 1960 y se saldó con la pérdida del satélite de comunicaciones pasivo Echo-1 al fallar la segunda etapa. Con el paso de los años se introdujeron numerosas versiones de este cohete que, con más de 320 lanzamientos a sus espaldas, constituyen uno de los lanzadores más exitosos de la historia. Al servir de base para los cohetes japoneses N-I y N-II se puede considerar a la serie Delta fue como el primer cohete de «exportación». La inclusión de un número variable de cohetes de combustible sólido en la primera etapa constituyen una de las características más sobresalientes de esta serie, que ha permitido aumentar su carga útil sin excesivas modificaciones. Otras reducciones de los costes de lanzamiento se derivaron del empleo de motores desarrollados originalmente para el programa Apolo.



La familia Delta (ULA).

Los Delta II (Serie 7000), aún en servicio, tienen capacidad para poner en órbita baja (LEO) entre 2 y 5 toneladas. Han sido empleados para lanzar muchos de los satélites científicos y sondas de la NASA. Fueron diseñados en principio por McDonald-Douglas en la década de los 70 y se han construido dos familias: la serie 6000, ya retirada, y la 7000. La nomenclatura que define las series de cohetes Delta es un tanto complicada, pero merece la pena intentar desentrañarla. Se trata de un número de cuatro dígitos que sigue un patrón determinado. El primer dígito hace referencia al tipo de primera etapa empleada y define la serie de cohete Delta:

  • 6, 7 (Delta II): series 6000 y 7000.
  • 8 (Delta III): series 8000. Esta serie incluía una etapa criogénica superior, pero llegó en un mal momento del mercado de lanzamientos y sólo realizó tres vuelos antes de ser retirada en favor del Delta IV.
  • 9 (Delta IV): serie 9000. Pese al nombre, se trata de un lanzador completamente distinto.

El segundo dígito indica la cantidad de cohetes de combustible sólido acoplados a la primera etapa: 0, 3 ó 9. El tercer dígito se refiere a la segunda etapa empleada:

  • 0: etapa con combustibles hipergólicos y un motor AJ10-118. No se emplea en la actualidad.
  • 1: etapa con combustibles hipergólicos (Delta K) y un motor TR-201 (el empleado en la etapa superior del módulo lunar del Apolo). No se emplea en la actualidad.
  • 2: etapa con combustibles hipergólicos y un motor AJ110-118K. Se emplea en la actualidad en el Delta II.
  • 3: etapa del Delta III con combustibles criogénicos y un motor RL-10B-2.
  • 4: etapa del Delta IV con combustibles criogénicos y un diámetro de 4 m.
  • 5: etapa del Delta IV con combustibles criogénicos y un diámetro de 5 m.

La tercera etapa también está representada con su dígito:

  • 0: sin tercera etapa.
  • 0H: sin tercera etapa pero con configuración de lanzamiento heavy con motores sólidos GEM-46 en vez de los GEM-40.
  • 1: no se ha empleado.
  • 2: no se ha empleado.
  • 3: etapa de combustible sólido Star 37D / TE-364-3. No se emplea en la actualidad.
  • 4: etapa de combustible sólido Star 37E / TE-364-4. No se emplea en la actualidad.
  • 5: etapa de combustible sólido Star 48B / PAM-D.
  • 5H: etapa de combustible sólido Star 48B / PAM-D y configuración de lanzamiento heavy con motores GEM-46.
  • 6: etapa de combustible sólido Star 37FM (antes Star 37M).

Recapitulemos: esto significa que para un cohete Delta 7925, como el lanzado hoy, tenemos una primera etapa con LOX/queroseno (serie 7000), 9 cohetes de combustible sólido GEM-40, una segunda etapa de propergoles hipergólicos con un motor AJ110-118K y una tercera etapa de combustible sólido Star 48B/PAM-D.


Resumen de la nomenclatura de un Delta II (ULA).


Delta 7920 (ULA).


Delta 7925 (ULA).

Además, al final de este código numérico se añade otro indicando el tipo de cofia: 9.5 (9,5 pies, o sea 2,9 m x 8,5 m), 10 (3 m x 8,9 m) y 10L (3 m x 9,2 m). Por ejemplo, el lanzamiento de hoy fue un Delta 7925-9.5.


Distintos tipos de cofia del Delta II (ULA).

En realidad esta nomenclatura fue introducida en 2004, por lo que las fuentes anteriores a esa fecha usan distintos sistemas para clasificar la numerosa y confusa familia Delta.

La serie 7000 (Delta II), actualmente en servicio, cuenta con tres versiones según el número de cohetes de combustible sólido (3, 4 ó 9): Delta 7326, Delta 7425 y Delta 7925. La versión Delta 7925 se divide a su vez en Delta 7925-10, Delta 7925-9.5 y Delta 7925H-10, según el tipo de tercera etapa, cohetes sólidos y cofia empleados. Por supuesto, pueden lanzarse otras combinaciones de etapas y cofias, como es el caso del Delta 7920H.



La familia Delta II (Serie 7000) y sus prestaciones (ULA).

El cohete

La primera etapa de la serie 7000, construida por Boeing en una aleación de aluminio, incluye un motor de LOX/queroseno (RP-1) Pratt & Whitney Rocketdyne RS-27A (890,1-1054,2 kN de empuje y 255-302 segundos de impulso específico) que fue introducido en 1990 en sustitución del RS-27. El control en guiñada y cabeceo se lleva a cabo con el movimiento del motor y el control de giro se realiza mediante dos pequeños vernier de Rocketdyne. La electrónica de la primera etapa se distribuye en el espacio situado entre el tanque de oxígeno líquido y el de queroseno. La primera etapa tiene un tamaño enorme comparada con el resto del cohete, una de las particularidades de esta familia de lanzadores. Esta etapa se denomina Delta Thor XLT-C, tiene una masa total de 101,9 toneladas y sus dimensiones son de 26,05 m x 2,44 m.


El motor RS-27A (Encyclopedia Astronautica).


Detalles interiores de un Delta II (NASA).


El Delta 7925-9.5 lanzado hoy (ULA).

Acoplados a la primera etapa van los motores de combustible sólido Graphite-Epoxy Motors (GEM). Vienen en dos variedades: GEM-40 (de 40 pulgadas de diámetro) y GEM-46 (en la versiones Heavy). El GEM-40 (13064 kg, 446-499,2 kN, 274 s) fue introducido en 1990 para sustituir a los antiguos cohetes Castor y también se emplea en el interceptor antimisiles de los EEUU. El GEM-46 tiene una masa de 19290 kg, un empuje de 538-608,1 kN y un impulso específico de 274 s. Ambos tipos de GEM cuentan con una tobera vectorial. El cohete Delta IV M emplea una versión más potente de los GEM denominada GEM-60. En las versiones con 9 motores sólidos, seis de ellos se encienden en el momento del despegue y los tres restantes una vez en el aire. Los seis cohetes son separados en conjuntos de tres siguiendo las directrices de seguridad con respecto a la caída de etapas usadas. Los tres últimos motores se separan tres segundos tras finalizar su misión.


Detalle de un GEM.


Delta 7925, izquierda, con GEM-40 y Delta 7925H con GEM-46 (NASA).

La segunda etapa (Delta K) emplea combustibles hipergólicos (tetróxido de nitrógeno y Aerozine-50, una versión de la hidracina), lo que hacen del Delta II una rareza, pues es muy raro que un cohete con una primera etapa de propergoles criogénicos tenga una segunda etapa con combustibles hipergólicos. Sus dimensiones son de 5,89 m x 1,70 m. El motor Aerojet AJ110-118K (empuje de 43,4 kN y 321 s de impulso específico) se puede reiniciar hasta seis veces en un lanzamiento (normalmente sólo hacen falta dos encendidos).


Segunda etapa hipergólica de un Delta II (NASA).

Alliant Techsystems (antes Thiokol) fabrica la tercera etapa de combustible sólido, que puede ser una Star 48B/PAM-D (Delta 7325, 7925 o 7925H) o una Star 37FM (Delta 7326). Antes de la separación, la tercera etapa con la carga útil son estabilizadas mediante el giro del conjunto, realizado por pequeños cohetes de hidracina. Si las características del satélite lo hacen necesario, antes de la separación se puede disminuir la velocidad angular del conjunto empleando un sistema de contrapesos extensibles de tipo yoyó (por cierto, parece que uno de estos contrapesos fue aparentemente el causante de la reciente alarma de colisión en la ISS). El motor Star-48B tiene unas dimensiones de 2032,0 mm x 1244,6 mm e incluye una tobera de ablación, un chasis de titanio 6AL-4V y el combustible sólido (una mezcla TP-H-3340 de perclorato de amonio y aluminio, junto con polibutadieno HTPB para dar consistencia al conjunto). El motor puede llevar 1739-2010 kg de combustible sólido según la misión.


Etapa Star-48B (a la derecha se puede ver el Mars Climate Orbiter)(NASA).

La etapa Star-37FM tiene unas dimensiones de 934,7 mm x 1689,1 mm. Sus características son por lo demás muy similares al Star-48B, salvo que puede llevar una carga menor de combustible sólido: 1025-1066 kg.


Los distintos subcontratistas del Delta II (ULA).



Capacidad de lanzamiento de las distintas versiones del Delta II (ULA).

Lanzamiento

El Delta II es ofertado por la compañía ULA (United Launch Alliance), formada mediante la asociación de los gigantes aeroespaciales Boeing y Lockheed-Martin. Puede ser lanzado desde las dos rampas del SLC-17 de Cabo Cañaveral (también denominado Eastern Range) o desde el complejo de lanzamiento espacial 2 (SLC-2) de la Base Aérea de Vandenberg en California (Western Range). Lanzado desde Florida, los azimuts del lanzamiento pueden variar entre 65º-110º, aunque el azimut más frecuente es el de 95º. Lanzado desde Vandenberg (por lo general, para misiones que requieran órbitas polares) se pueden conseguir entre 190º y 225º, siendo 196º el más habitual.


Organigrama de las instituciones relacionadas con los lanzamientos comerciales (ULA).

Para los lanzamientos de la NASA, la agencia espacial contacta con el Programa Delta mediante la oficina SPO (Services Program Office) del Kennedy Space Center.


Plano de las instalaciones de Cabo Cañaveral. Se puede ver la rampa LC-17 (ULA).


Instalaciones principales en Cabo Cañaveral relacionadas con los Delta (ULA).

Cada rampa cuenta con una torre de servicio móvil, MST (Mobile Service Tower) y una torre fija con umbilicales eléctricos y de combustible, FUT (Fixed Umbilical Tower). Antes el centro de control del lanzamiento estaba situado en un búnker cerca de las dos rampas (blockhouse), pero en la actualidad está instalado en el LCC (Launch Control Center), en la segunda planta del edificio denominado 1 SLS OB (First Space Launch Squadron Operations Building).





Complejo de lanzamiento espacial SLC-17 (ULA/Google Earth).


Detalle de una de las rampas. Se aprecia la torre de servicio (a la derecha) y los conductos para el escape de los gases (Google Earth).

La primera y segunda etapa se inspeccionan en posición horizontal el edificio Hangar AO. De allí pasan a la HPF (Horizontal Processing Facility). El cohete es luego colocado en posición vertical en la torre de servicio sobre la rampa mediante un transporte especial y usando grúas. En la torre se integran verticalmente la segunda etapa y la tercera etapa (con la cofia y la carga útil).


Primeras etapas del Delta en el Hangar AO (NASA).




Primera etapa de un Delta en la HPF (NASA).




Puesta en vertical de la primera etapa de un Delta II en la torre de servicio (NASA).


La primera etapa en la rampa junto a la torre de umbilicales FUT (NASA).



Instalación de los GEM en la torre de servicio (NASA).



Preparación e instalación de la segunda etapa (NASA).


El cohete listo junto a la FUT (NASA).


Etapas en la integración de un Delta II (ULA).

Durante el lanzamiento, la característica más llamativa del Delta II es el múltiple encendido de la segunda etapa (normalmente en dos ocasiones), lo que lo diferencia de la mayor parte de cohetes (generalmente es la tercera etapa la empleada para regularizar la órbita tras un lanzamiento, no la segunda).


Distintos encendidos de la segunda etapa en un lanzamiento de dos etapas (izquierda) y otro de tres (ULA).



Etapas normales de un lanzamiento a la órbita geoestacionaria desde Cabo Cañaveral (ULA).



Etapas nominales desde un lanzamiento a una órbita polar desde Vandenberg (ULA).


Etapas de la cuenta atrás antes del lanzamiento (ULA).

Fases del lanzamiento en el despegue de hoy:




Lanzamiento del Navtar GPS (ULA).

Vídeo del lanzamiento:

Vídeo del lanzamiento de un Delta II desde Vandenberg:

Referencias:



1 Comentario

  1. Gracias por la entrada. Siempre me había preguntado que eran todos esos números del cohete Delta,pero me había dado pereza buscarlo. Ahora ya lo sé

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Por Daniel Marín, publicado el 24 marzo, 2009
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