Lanzamiento del radiotelescopio espacial Spektr-R (Zenit-3F)

Por Daniel Marín, el 18 julio, 2011. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • Lanzamientos • Rusia • sondasesp ✎ 12

Tras varios retrasos y muchos años de trabajo, la agencia espacial rusa Roskosmos ha lanzado hoy 18 de julio a las 02:31 UTC el radiotelescopio espacial Spektr-R (RadioAstron) a bordo de un cohete Zenit-3F (Zenit-3SLBF/Fregat-SB) desde la rampa PU-1 del Área 45 del cosmódromo de Baikonur (GIK-5). El número de serie del cohete era Zenit-2SB80/SLB80.3 nº 70181401 para las dos primeras etapas y Fregat-SB nº 2002 para la etapa superior. Se trata del segundo lanzamiento de un cohete Zenit-3F. La órbita inicial del Spektr-R era de 429 x 3703 km, con una inclinación de 51,46º. La separación con la etapa Fregar se produjo a las 06:06 UTC. Dentro de cinco días se desplegará la antena del radiotelescopio una vez alcanzada la órbita de trabajo inicial.


Spektr-R/RadioAstron (NPO Lavochkin).

Spektr-R

Spektr-R (RadioAstron) es un radiotelescopio espacial con una masa al lanzamiento de 3850 kg (3295 en órbita) que cuenta con una antena de 10 metros de diámetro y 4,3 metros de focal. La antena plegable está formada por 27 «pétalos» de fibra de carbono. Spektr-R ha sido construido por la empresa NPO Lávochkin usando la plataforma Navigator (empleada también en el satélite meteorológico ruso Elektro-L). Su vida útil se estima en cinco años.


La antena plegada… (NPO Lavochkin).



…y la antena desplegada (NPO Lavochkin).

Su órbita será de 10000 x 350000 kilómetros, es decir, ¡el apogeo estará situado a casi la distancia de la Luna! (aunque en un plano distinto). La inclinación orbital será de 51,6º -la habitual para los satélites lanzados desde Baikonur- con un periodo de 9,5 días. En realidad, la órbita no es estable, ya que el perigeo variará entre los 10000-70000 km, mientras que el apogeo oscilará entre los 350000 km y los 390000 km. Observará el cielo en cuatro longitudes de onda, cada una de ellas captada mediante instrumentos construidos por distintos países: 1,35 cm (Finlandia, EEUU y Rusia) , 6,2 cm (Rusia), 18 cm (Australia) y 92 cm (India y Rusia).



Longitudes de onda observadas por RadioAstron (RadioAstron).

Spektr-R se dedicará a realizar observaciones astronómicas mediante interferometría de muy larga base o VLBI (Very Long Baseline Interferometry) en conjunción con radiotelescopios situados en tierra. De este modo se podrán obtener imágenes en radio de alta resolución de objetos tales como núcleos de galaxias activas (AGN, Active Galactic Nuclei), sistemas binarios formados por púlsares (estrellas de neutrones) o agujeros negros. RadioAstron será capaz de alcanzar una resolución de hasta 8 millonésimas de segundo de arco en la longitud de onda de 1,35 cm (la más corta de las observadas).


Órbita del Spektr-R (RadioAstron).


Variación del perigeo y el apogeo de la órbita con el tiempo (RadioAstron).

El proyecto Spektr-R nació a finales de los 80 en pleno renacimiento del programa espacial científico soviético como una iniciativa del centro de investigaciones espaciales P. N. Lebedev de la Academia de Ciencias de la URSS. Lamentablemente, el colapso de la Unión Soviética en 1991 obligó a postergar su desarrollo indefinidamente. La empresa NPO Lávochkin, encargada del diseño de la misión, relanzaría el proyecto a partir del año 2000 con ayuda de la agencia espacial rusa Roskosmos y contando con la cooperación internacional. El satélite pasó a utilizar una plataforma Navigator en vez de la Prognoz-EW original (de diseño presurizado).

Spektr-R es el primero de una serie de observatorios espaciales que Roskosmos planea lanzar en los próximos años, incluyendo el observatorio ultravioleta Spektr-UV/WSO-UV, este último con participación española.




Spektr-R (RadioAstron).

Zenit-3F

El Zenit-3F (Zenit-3SLBF/Fregat-SB) o Zenit-3M es la última versión del cohete 11K77 Zenit que emplea una etapa superior Fregat-SB de NPO Lávochkin en vez de la Blok-DM de RKK Energía. Roskosmos planea lanzar en el futuro varios satélites y sondas científicas con este lanzador (Spektr-UV, Fobos-Grunt, etc.).


Zenit-3SL (Sea Launch).

El Zenit -3F es un lanzador de tres etapas. Sus dimensiones son de 4,1 x 57,8 metros y su masa es de 473 toneladas (Zenit-3SLB). Las dos primeras etapas queman queroseno y oxígeno líquido y son similares a las empleadas por el Zenit-3SLB de Land Launch y reciben la designación conjunta de Zenit-2SB80 (variante del Zenit-2). Estas etapas son construidas por PA Yuzhmash en Dnepropetrovsk, Ucrania, según el diseño de KB Yuzhnoe.

La primera etapa (11S771, Zenit-2SB80-1) tiene unas dimensiones de 32,9 x 3,9 metros, una masa de 353 toneladas al lanzamiento (33,9 toneladas en seco) y emplea un motor RD-171M de cuatro cámaras de combustión. Fabricado por la empresa rusa NPO Energomash, es el motor de combustible líquido más potente jamás construido. Tiene un empuje de 7259-7908 kN y un impulso específico de 309,5-337,2 segundos. Puede reducir su empuje hasta un 74% del nominal y permite el control del vehículo en sus tres ejes gracias al movimiento de sus toberas, sin necesidad de motores vernier.


Motor RD-171 (NPO Energomash).

La segunda etapa (11S772, Zenit-2SB80-2) tiene unas dimensiones de 10,4 x 3,9 metros, una masa de 89,5 toneladas (9,3 toneladas en seco) y hace uso del RD-120 (11D123) (no confundir con el RD-0120 empleado en el Energía). Con sus 350 segundos de impulso específico y 834 kN, es uno de los motores de queroseno/LOX para etapas superiores más eficientes y potentes que existen. Fue desarrollado específicamente para el Zenit y puede reducir su empuje hasta el 78% del nominal. El RD-120 también fue diseñado por NPO Energomash (Rusia). La segunda etapa usa un motor vernier RD-8 (11D513) de cuatro cámaras con un empuje de 78 kN fabricado por la empresa ucraniana KB Yuzhnoe. El tanque de queroseno de esta fase tiene una curiosa forma toroidal y rodea al motor para ahorrar espacio.



Primera y segunda etapas del Zenit-3SLB (Sea Launch).

La tercera etapa se denomina Fregat-SB y es una variante de la etapa Fregat empleada en los cohetes Soyuz con un tanque adicional desechable (un esquema similar al usado por la etapa Briz-M de Khrúnichev). Tiene unas dimensiones de 2,40 x 3,875 metros y ha sido construida por NPO Lávochkin. Su masa es de 1410 kg, de los cuales 360 kg corresponden al tanque toroidal. Puede cargar hasta 7100 kg de combustible. Emplea combustibles hipergólicos y su motor S5.98M tiene un empuje de 1400-2000 kgf y un Isp de 333,2 s. La Fregat-SB necesita normalmente tres encendidos para colocar la carga útil en una órbita final.


Etapa Fregat-SB (NPO Lavochkin).

Operaciones del Zenit

El Zenit se lanza desde la rampa PU-1 del Área 45 de Baikonur. La rampa PU-2 resultó destruida tras un lanzamiento fallido en los años 90. El Zenit puede ser lanzado en tres direcciones (azimut) para conseguir tres inclinaciones orbitales en órbita baja, aunque la preferida es la de 64,2º, que permite aprovechar la rotación terrestre al máximo para alcanzar una órbita baja de 51,4º. Otras direcciones son posibles, pero están vetadas para evitar el impacto de las primeras etapas en zonas habitadas. Las operaciones de montaje e integración del vehículo se realizan en el edificio MIK del Área 42, de forma similar a las antiguas operaciones con los Zenit-2 y 3 en época soviética. El Zenit es ofertado en el mercado internacional por la empresa Land Launch, una rama de Sea Launch en la que participa la empresa rusa RKK Energía de forma mayoritaria. Sea Launch entró en bancarrota en 2010, aunque planea reanudar los lanzamientos en septiembre de este año.


Instalaciones de lanzamiento del Zenit en Baikonur (Google Earth).


Detalle de la rampa PU-1 (Google Earth),


Azimuts de lanzamiento del Zenit (Land Launch).


Trayectoria de lanzamiento (Land Launch).

Lanzamiento de RadioAstron



Encapsulamiento del Spektr-R para su traslado desde la sede de NPO Lávochkin en Moscú hasta Beikonur (NO Lavochkin).



Llegada del Spektr-R a Baikonur (Roskosmos).







Pruebas del Spektr-R para su integración con la etapa Fregat (Roskosmos).






Traslado a la rampa (Roskosmos).






Lanzamiento (Roskosmos).

Vídeo sobre el Spektr-R (en ruso):

Vídeo del lanzamiento:



12 Comentarios

  1. Daniel, felicitaciones que post tan interesante y tan bien detallado. Quien pudiera creer que dentro de un radiotelescopio una cosa que en principio pareciera verse un poco «sencilla», se esconde tanta ciencia y tecnología. Aunque la vida ùtil sea de solo 5 años es todo un hito la colocaciòn de este telescopio por parte de los rusos.

  2. Es muy bueno ver que Rusia pueda completar proyectos espaciales iniciados por la URSS, a pesar de que aún está lejos del programa espacial que tuvo esta.

  3. Daniel publicó el post «Radiotelescopios en estaciones espaciales soviéticas» el 31 de Mayo pasado. Es muy interesante conocer las experiencias con VLBI de las que se nutre el Spektr-R.

  4. Hola Daniel, no comenté aquí antes porque quería leer la entrada con tiempo y carecí de él estos días, pero el tema me interesa. Con una resolución en radio tan alta se podrá resolver el horizonte de sucesos y el disco de acreción tanto del agujero negro supermasivo de nuestra galaxia como el de M87 (y algún otro), de modo que se podrá aprender mucho más de ellos, y además sondear la relatividad general en el régimen fuerte… me alegra mucho que por fin haya conseguido desplegarse la antena competamente 🙂

    Por otra parte, es curioso ver cómo los rusos se están poniendo las pilas en cuanto a astrofísica mientras que en EE.UU. se plantean seriamente incluso cortarla casi de raíz… A ver qué pasa con el JWST

    Un saludo!

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Por Daniel Marín, publicado el 18 julio, 2011
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