Fracaso del lanzamiento de un Protón-M/DM-03 (GLONASS)

Por Daniel Marín, el 5 diciembre, 2010. Categoría(s): Astronáutica • Cohetes • Lanzamientos • Rusia • sondasesp ✎ 10

Rusia ha lanzado hoy día 5 de diciembre a las 10:25 UTC un cohete Protón-M/Blok DM-03 (número de serie 53537) 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. Aparentemente, debido a un fallo del sistema de navegación de la etapa superior Blok DM-03, el lanzador se desvío 8º de su trayectoria y no logró alcanzar la órbita prevista. Los tres satélites se estrellarían poco después contra el Océano Pacífico. Se trataba del primer vuelo de la versión mejorada de la etapa Blok DM-03 (11S861-03 n°1L), basada en la Blok DM-2 de RKK Energía. Este ha sido el 11º lanzamiento de un cohete Protón-M en 2010 y el tercero del sistema GLONASS. Es el primer fallo grave de un Protón desde 2007 (aunque, técnicamente hablando, el fallo ha sido de la etapa DM-03, no del Protón-M). La pérdida del lanzador y los tres satélites se estima en 100-130 millones de dólares.

Actualización 6 de diciembre: parece ser que el fallo ha sido debido a la presencia de software erróneo en la etapa superior DM-03, que impidió el encendido de la misma. La DM-03 con los tres GLONASS siguió una trayectoria suborbital y se estrelló a 1500 km al noroeste de Honolulú. Todavía hay informes contradictorios sobre si el cohete Protón sufrió una desviación de la trayectoria antes de la separación de la etapa DM-03.

Actualización 7 de diciembre: varias fuentes -incluida russianspaceweb.com– coinciden en que el problema fue debido a una carga excesiva de combustible en la etapa superior Blok DM-03. Parece ser que la etapa fue cargada con nada más y nada menos que una tonelada de combustible de más 1,6 toneladas extra de oxígeno líquido, lo que provocó que, en el momento de la separación de la etapa DM-03, la velocidad del lanzador fuese 100 m/s inferior a la planeada. De confirmarse que la perdida de los tres GLONASS se debió a semejante chapuza, se deberán depurar responsabilidades lo antes posible.

GLONASS

Los satélites debían ser los números 30, 31 y 32 de la serie Uragán-M (14F113) o Glonass-M. Los vehículos Uragán-M son fabricados por la empresa ISS Reshetnyov (Zheleznogorsk), tienen una masa de 1415 kg cada uno y una vida útil de siete años.

La constelación GLONASS cuenta con un mínimo de 24 satélites dispuestos en tres planos orbitales (ocho aparatos por plano) en una órbita media de 19100 km de altura y tienen un periodo de 11 horas y 15 minutos. Por comparación, el sistema GPS norteamericano cuenta también con un mínimo de 24 aparatos, aunque distribuidos en seis planos (cuatro por plano) a una altura de 20200 km. GLONASS es el acrónimo de Sistema Global de Satélites de Navegación (ГЛОНАСС, ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система).

Actualmente, la constelación GLONASS ya se encuentra completa, con 26 satélites en órbita, pero con solo 20 unidades en activo (cuatro están en mantenimiento y dos de ellos son de reserva). Este lanzamiento hubiese permitido alcanzar la máxima eficiencia del sistema de forma continua por primera vez. El aumento de satélites servirá para aumentar la resolución en algunas zonas geográficas y sustituir a aquellas unidades más antiguas que vayan quedando fuera de servicio. Para 2011 se espera poder contar con unas 30 unidades en órbita, lo que mantendrá el sistema con la máxima precisión continuamente, incluso si algunos satélites dejan de funcionar o se encuentran en periodo de mantenimiento.

En el futuro se lanzarán los nuevos satélites GLONASS-K (Uragán-K), con una vida media superior a los 10 años. Con los GLONASS-K Rusia espera recuperar parte de la distancia tecnológica que aún existe frente a los NAVSTAR GPS. Los Uragán-K emplearán sistemas electrónicos más avanzados que permitirán prescindir del tradicional diseño presurizado de herencia soviética que limita la vida útil de cualquier satélite. De hecho, los GLONASS-K tendrán una masa de sólo 750 kg, frente a los 1450 kg de los GLONASS-M. Esto permitirá lanzar los satélites en parejas desde el cosmódromo de Plesetsk utilizando el cohete Soyuz 2.1a (con una etapa Fregat), aunque se podrá seguir utilizando el Protón desde Baikonur. En este último caso se abre la posibilidad de lanzar hasta seis satélites por lanzamiento. 



Satélte Glonass-M (ISS Reshetnyov).


Estado de las unidades del sistema GLONASS a 5 de diciembre de 2010 (Roskosmos).

Protón-M/Blok DM-03

El cohete Protón-M (8K82KM) es un lanzador de tres etapas con una masa en seco de 53,65 toneladas y de 712,8 toneladas cargado de propergoles. Lo fabrica la empresa estatal GKNPTs Khrúnichev. Tiene capacidad para poner 21,6 toneladas en una órbita baja de 200 km y una inclinación de 51,6º, o bien 6150 kg en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) con el Protón-M Fase III. En el futuro, el Protón-M Fase IV podrá poner 6300 kg en GTO. Estas características lo convierten en el lanzador ruso más potente en servicio.

Cohete Protón-M/Blok DM-2 (Roskosmos).

La etapa superior Blok DM-03 está basada en la Blok DM-2 (11S861) y se emplea para los lanzamientos de satélites GLONASS, mientras que en las misiones comerciales se usa la etapa hipergólica Briz-M. La DM-03 puede cargar 2000 kg adicionales de combustible con respecto a la DM-2. La Blok DM-2 es una modernización de la etapa Blok-D desarrollada para el programa tripulado lunar soviético (N1-L3 y Zond/L1). Actualmente la fabrica la empresa RKK Energía. Emplea queroseno (RG-1) y oxígeno líquido con un motor 11D58M (RD-58Z) -derivado del 11D33- con 8,5 toneladas de empuje. El Blok DM-2 se enciende en dos ocasiones para situar a los GLONASS en órbita: el primer encendido dura 6 minutos y 16 segundos, y el segundo, 2 minutos 34 segundos.


El Blok DM-2. En azul se ve el tanque esférico del oxígeno líquido y en amarillo el toroidal correspondiente al queroseno (RKK Energía).
En los lanzamientos de GLONASS, el Protón despega con un azimut de 64,9º, uno de los tres disponibles para este cohete (el resto de direcciones está prohibido para evitar sobrevolar zonas habitadas).

Posibles inyecciones orbitales para el Protón (ILS).

Actualmente existen en Baikonur dos zonas de lanzamiento del Protón con dos rampas 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 usan las rampas 24 y 39. En este lanzamiento se usó la rampa 24. Cada rampa consta de depósitos de propergoles subterráneos, un búnker de lanzamiento (250/251 en el caso de la rampa 24, a 1,3 km de distancia) y una torre de servicio móvil.


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


Vista del Área 81 con sus dos rampas (Google Earth).

Fases del lanzamiento de un Protón:

  • T-13 horas 30 minutos: activación de la etapa de ascenso (Briz-M o Blok DM-2/DM-03).
  • 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 del cohete a la rampa (Roskosmos).




El Protón-M en la rampa (Roskosmos).



Lanzamiento (Roskosmos).

Montaje de los satélites GLONASS:

Traslado a la rampa:

Vídeo del lanzamiento:



10 Comentarios

  1. Una curiosidad Daniel, vista la situación de Baikonur en el interior de Asia y las fases de lanzamiento (1ª + 127,13 seg, 2ª + 200,00 seg).

    ¿Hay problemas de caida en tierra de las primeras etapas del cohete?

    Saludos

    Juan

  2. Hola Daniel.
    No veo una herramienta de busqueda en tu blog, así que te lo consulto aqui.
    ¿Has hecho alguna entrada sobre el L-1, nave Zond no tripulada con lanzador Proton? ¿Hay fotos? Me suena haber visto alguna del Proton con sistema de escape para los cosmonautas, pero de mala calidad.
    Saludos
    Carlos

  3. @Juan: sí que hay problemas, pero las autoridades rusas han llegado a un acuerdo con las kazajas para “acordonar” las zonas de caída y limpiar los restos.

    @Anónimo: para el año que viene se planean dos lanzamientos de GLONASS con un Soyuz-2.1a. El próximo lanzamiento de satélites GLONASS con un Protón-M será el 25 de septiembre de 2011, pero me imagino que este accidente cambiará los planes.

    @Carlos: no he publicado ninguna entrada específica sobre la Zond, aunque aquí tienes una foto de un Protón-K con SAS para la L1.

    Un saludo.

  4. 100-130 millones de dólares por el lanzador y 3 satélites es super económico comparando con el precio solo del lanzador Delta IV o Ariane V, y de los costos de un satélite GPS Navstar ni hablar, aunque su vida útil superior a 15 años compensa un poco su mayor precio. En lo que respecta a lanzadores parece que ninguna empresa privada podrá competir con los rusos, solo los chinos posiblemente si mejoran su fiabilidad y actualizan sus lanzadores.

    Daniel sabes si este lanzamiento estaba asegurado? cuando lanzan satélites de otros países hay un seguro, cuando lanzan satélites no creo, en este caso es un satélite de uso dual, civil y militar.

    Por otra parte si solo se desvió 8 grados de su trayectoria no parece ser suficiente para que caiga en el océano, supongo que al ver que no iba a llegar a su órbita lo hicieron caer deliberadamente, cayo solo al océano o lo hicieron caer?

  5. Leroy: supongo que habrá algún tipo de seguro, pero desconozco los detalles al ser éste un lanzamiento gubernamental. En cuanto al lanzamiento, todavía hay versiones contradictorias, pero lo lógico es que siguiese una trayectoria suborbital descontrolada y los satélites cayesen por su cuenta.

    Un saludo.

  6. Entonces, lo que puedo sacar en claro de las etapas superiores es que los tanques de combustible tienen un tamaño fijo para todo tipo de misión, pudiéndose llenar más o menos. De otro modo no se explicaría como se puede meter 1,6 toneladas de más. Así se ahorra en costes pero diseñando y fabricando tanques de tamaño exacto para cada misión podrían maximizar la carga útil.

  7. Creo que algo parecido ya pasó con un lanzamiento del Protón-k allá por el 2002, en concreto en el lanzamiento del satélite de comunicaciones Astra 1K. Es de dar de capones a alguien, eso está claro.

    Si es así, al menos no supone un fallo del lanzador, lo que sería más grave de cara a los lanzamientos futuros.

    De todas formas por estadística ya tocaba, hasta ahora los fallos del Protón-M han sido en misiones comerciales y ahora en una misión gubernamental.

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Por Daniel Marín, publicado el 5 diciembre, 2010
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