Lanzamiento Protón-M/Briz-M (Sirius XM-5)

Ayer 14 de octubre, a las 18:53 UTC, la empresa ILS (International Launch Services) lanzó un cohete Protón-M (8K82KM Phase III, número de serie 93516/99517) con el satélite norteamericano Sirius XM-5 desde la rampa PU-24 del Área 81 del cosmódromo de Baikonur (NIIP-5/GIK-5). Se trata del noveno lanzamiento de un Protón este año y el 360º en la historia de este lanzador.

El Sirius XM-5 es un satélite de comunicaciones geoestacionario construido por Space Systems/Loral para la empresa Sirius XM Radio usando el Bus 1300. Tiene una masa de 5984 kg y su vida útil se estima en 15 años. Ocupará la posición 85,2º oeste en la GEO y por el momento será utilizado como vehículo de reserva hasta que falle alguno de los satélites de la empresa. Con dos enormes antenas DARS (Digital Audio Radio Service) de 9 metros de diámetro es uno de los satélites de comunicaciones más potentes que existen.


Sirius XM-5 (ILS).

Protón-M

El Protón-M (8K82KM) es un lanzador de tres etapas (cuatro con la etapa superior Briz-M) con una masa en seco de 53,65 toneladas (712,8 t cargado de propergoles, sin contar la carga útil). Tiene una longitud (sin la etapa superior) de 42,34 metros y un diámetro máximo de 7,4 metros. Posee capacidad para colocar  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. El Protón fue desarrollado inicialmente por la oficina de diseño OKB-52 de Vladímir Cheloméi como el misil intercontinental (ICBM) UR-500.

Actualmente lo fabrica la empresa estatal GKNPTs Khrúnichev (Государственный космический научно-производственный центр имени М. В. Хруничева, ГКНПЦ им. М.В.Хруничева). Esta compañía nació el 7 de junio de 1993 tras la orden presidencial que aglutinaba la fábrica M.V. Khrúnichev con la oficina de diseño KB Salyut. En abril de ese año se constituyó la firma mixta Lockheed-Khrunichev-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), 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. Khrúnichev participa además en los lanzadores Rockot, Baikal, Angará, Kosmos 3M, GSLV (India) y KSLV (Corea del Sur).

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 31,1 t (419,41 t con combustible). Está construido usando la aleaciones de aluminio soviética estándares AMg-6 y V95. 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 distribución se debe a la necesidad de transportar hasta Baikonur los componentes del cohete por separado mediante ferrocarril (los túneles imponen el radio máximo). En la base de cada tanque de hidrazina, de 19,86 m de largo, hay seis motores RD-275 (14D14) diseñados por NPO Energomash. Cada uno tiene un empuje a nivel del mar de 1590 kN y 1750 kN en el vacío, así como un impulso específico de 289-316 segundos. 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. 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.


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), 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. 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 (156,113 kg con combustible). La anterior versión Protón-K empleaba motores RD-0209 y RD-0209.



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 4,185 kg (46,562 kg con combustible).


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. 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, 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). Hace 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”).


Briz-M.


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


Versiones del Protón (Roskosmos).


Cohete Protón-M/Briz-M (ILS).


Prestaciones del Protón (ILS).


Prestaciones de la Briz-M (Roskosmos).

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 y su construcción finalizó a principios de los 70, aunque fue reformado en la década de los 90 para lanzamientos comerciales según los estándares de la industria occidental. 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 construido en los años 90.


Edificio MIK 92A-50 (ILS).


Distribución interior del 92A-50 (ILS).

Actualmente existen en Baikonur dos zonas de lanzamiento del Protón con dos rampas (PU) cada una: el Área 81 (Instalación 333, rampas 23 y 24), finalizada en 1965, y el Área 200 (Instalación 548, rampas 39 y 40), completada en 1976. La rampa 24 fue la primera en ser construida y desde allí despegó el primer Protón en 1965. 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).  

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.

 Lanzamiento Sirius XM-5



Traslado de la Briz-M (Khrúnichev/ILS).







Integración del satélite con la Briz-M y la cofia en el MIK 92A-50 de Baikonur (Khrúnichev/ILS).








Integración de la carga útil con el resto del lanzador (Khrúnichev/ILS).





 

 Traslado a la estación de carga de propergoles de la Briz-M (Khrúnichev/ILS).


 
 
 
Traslado a la rampa de lanzamiento (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-2,5 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-0,9 s: los motores a 100% 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+62 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 (Khrúnichev).

Traslado a la rampa:

Vídeo del lanzamiento:



8 Comentarios

  1. La verdad es que es todo un lujazo leer las noticias que publicas, muy detalladas y con alta información tecnica. Daniel como se nota que tienes formación universitaria “yo no” sigue asi que lo haces de maravilla, francamente es dificil hacerlo mejor.

  2. Señor porque no ha platicado de la unión de los satelites TerraSAR-X y TanDEM-X…

    Y una cosa más, como le da tiempo para escribir tanto en su blog?

    Y por último, que opina sobre la hipótesis de que naves que no pertenecen a este planeta circulan nuestros cielos y atmosfera desde tiempos ancestrales? Se le hace ridículo o realidad?

  3. Excelente entrada, detallada y con un estilo inconfundible.

    Quería formular una pregunta (con el temor de que ya halla sido formulada en algún otro artículo):¿Por qué nunca se utiliza el cohete protón para lanzamientos tripulados? ¿Qué requisitos debe cumplir un vector para recibir esta autorización?
    Muchas gracias y mucho ánimo para que sigas con el blog!!

  4. @Anónimo: como dijo etxazpi, las cubiertas son para mantener el control térmico de la nave antes de su activación.

    @Anónimo2: la segunda pregunta contesta a la primera: ¡no puedo escribir de todo! 😉 A veces tengo que priorizar temas. Para noticias cortas, puedes ver mi Twitter. Allí pongo cosas que no puedo (o no quiero) poner en el blog. En cuanto a los OVNIs, pues no, no he visto jamás ninguna evidencia de que existan naves alienígenas en nuestros cielos.

    @pequeño saltamontes: pues supongo porque es demasiado potente para las misiones actuales. Casi se usa con tripulación durante el programa L1/Zond. Hoy en día no es muy atractivo por culpa del empleo de combustibles hipergólicos ¡Gracias por los ánimos!

    Un saludo.

  5. Un artículo excelente, cohetes rusos poniendo en órbita satélites comerciales americanos, porque sus propios lanzadores no son competitivos, toma economía de mercado!
    Saludos

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 15 octubre, 2010
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Cohetes • Lanzamientos • Rusia • sondasesp