Lanzamiento de Curiosity (Atlas V 541)

La NASA y la empresa ULA (United Launch Alliance) han lanzado hoy día 26 de noviembre a las 15:02 UTC un cohete Atlas V 541 (AV-028) desde la rampa de lanzamiento SLC-41 de la base aérea de Cabo Cañaveral. A bordo, la sonda marciana más compleja de la historia, MSL (Mars Science Laboratory) Curiosity. La órbita inicial antes de poner rumbo a Marte fue de 102 x 201 km y 34,8º de inclinación. Se trata del primer vuelo de un Atlas V en configuración 541 (con cuatro cohetes de combustible sólido). Curiosity aterrizará el 6 de agosto de 2012 en el cráter Gale, Marte.

Rover MSL Curiosity (NASA).


Curiosity separándose de la etapa Centaur rumbo a Marte (NASA).


Misión AV-028 (ULA).

MSL Curiosity

La sonda MSL Curiosity tiene una masa al lanzamiento de 3893 kg y se divide en cuatro partes principales: etapa de crucero interplanetaria (539 kg), cápsula de entrada atmosférica y etapa de descenso (2401 kg) y el rover Curiosity propiamente dicho (899 kg).



1: etapa de crucero interplanetario; 2: back shell; 3: etapa de descenso; 4: rover Curiosity; 5: escudo térmico; 6: paracaídas (NASA).

El rover Curiosity es un robot de 899 kilogramos con 10 instrumentos científicos que suman 75 kg. Tiene una longitud de 3,0 metros y una anchura de 2,8 metros. La altura máxima es de 2,2 metros, mientras que la longitud de su brazo robótico es de 2,1 metros. Posee seis ruedas con un diámetro de 50 centímetros, cada una de ellas con un motor eléctrico independiente. Ha sido diseñado para recorrer un mínimo de 20 km durante su misión primaria. Podrá superar obstáculos de hasta 65 cm de altura sin problemas. Curiosity está dotado un generador termoeléctrico de radioisótopos de tipo MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) con 4,8 kg de dióxido de plutonio capaz de generar 2700 Wh/día de calor y 123 W de potencia eléctrica (con un voltaje de 28 V de corriente continua). El plutonio-238 al desintegrarse constituye una fuente constante de calor que es transformado en energía eléctrica gracias a un conjunto de termopares. El MMRTG tiene unas dimensiones de 64 x 66 cm y una masa de 45 kg. Su vida útil se estima en 14 años. El MMRTG no alimenta directamente a los sistemas de la nave, sino que se usa para recargar dos baterías de ion-litio con una capacidad de 42 Ah cada una. Curiosity está dotado de 10 instrumentos científicos principales, incluyendo la estación meteorológica española REMS.

Rover Curiosity (NASA).


Vídeo del instrumento español REMS:


La cápsula atmosférica (aeroshell) rodea a Curiosity durante el viaje a Marte. Está dividida en el escudo trasero (back shell) y el escudo térmico propiamente dicho (heat shield). La masa total de la cápsula es de 2401 kg al lanzamiento. La cápsula incluye el mayor paracaídas usado en una misión fuera de la Tierra, de 16 metros de diámetro. Además, con 4,5 metros de diámetro, el escudo térmico ablativo es también el mayor que se haya usado en una sonda espacial. El back shell está dotado de varios propulsores a gas para maniobrar la cápsula durante la entrada atmosférica marciana. Este sistema de maniobra, añadido a varios lastres de tungsteno, permitirá que la sonda maniobre en la alta atmósfera marciana y realice un aterrizaje de precisión en el cráter Gale. El escudo térmico protegerá a Curiosity durante la entrada atmosférica a 5,9 km/s. Durante la entrada el escudo alcanzará los 2100º C.


Detalles de la cápsula atmosférica: 1: Escudo térmico, 2: Escudo trasero, 3: lastres de tungsteno, 4: Sistema de control de actitud (4 motores) , 5: Escotilla de entrada (dos), 6: Ventana, 7: Puntos de unión del escudo térmico, 8: Compartimento del paracaídas, 9: Unión de los escudos, 10: Lastre de tungsteno, 11: cubierta de las antenas. (NASA).
Escudo térmico (NASA). 

Dentro del aeroshell, Curiosity está unido a la etapa de descenso (DS, Descent Stage). A 1,6 kilómetros de altura sobre la superficie marciana, Curiosity y la etapa de descenso se separarán de la cápsula atmosférica. La etapa va dotada de ocho motores de hidrazina denominados MLE (Mars Lander Engines) construidos por Aerojet. Estos motores tienen un empuje máximo de 3300 N cada uno a base de hidrazina y de empuje regulable (por primera vez en una misión marciana). Tras alcanzar una velocidad de descenso de 27 km/h, la etapa de descenso descolgará al rover mediante tres cables de 7,5 metros de longitud en una fase denominada Sky Crane. Las seis ruedas del rover servirán al mismo tiempo como tren de aterrizaje. La etapa de descenso se separará entonces de Curiosity y se estrellará a más de 150 metros de distancia.

 
Etapa de descenso (NASA).

Curiosity unido a la etapa de descenso antes de ser introducido en el aeroshell (NASA).

Detalle de la etapa de descenso unida a Curiosity: 1: Radar Doppler,  2: Motores Principales, 3: Sistema de control de actitud , 4: Antena UHF, 5: rover (NASA).
Maniobra Sky Crane (NASA).

La cápsula de entrada atmosférica está unida a una etapa de crucero de 539 kg que se encargará de las maniobras durante el trayecto hasta el planeta rojo. La etapa de crucero, de forma toroidal, está construida en aluminio e incluye una antena de media ganancia, cuatro sensores solares, un sensor estelar y diez radiadores, además del sistema de propulsión. Este sistema consiste en ocho propulsores monopropelentes de 5 N de empuje agrupados en dos conjuntos, alimentados por dos tanques de hidrazina de 48 cm de diámetro. La alimentación eléctrica de la etapa de crucero corre a cargo de seis paneles solares de 12,8 metros cuadrados situados en la parte superior de la misma que generarán entre 2500 W y 1080 W.

Etapa de crucero interplanetaria (NASA).

Fases del descenso y aterrizaje (NASA).

Curiosity aterrizará en el cráter Gale de Marte el 6 de agosto de 2012. Durante el viaje a marte, la nave realizará como mínimo seis maniobras de corrección de su trayectoria o TCM (Trajectory Correction Maneuvers), tres durante la fase de crucero y otras tres durante la fase de aproximación. Curiosity estudiará el planeta rojo durante un año marciano como mínimo, es decir, durante 687 días terrestres o 669 días marcianos (soles).



Cráter Gale (NASA). 


 
Fases de la misión (NASA).

El Atlas V

El Atlas V es un cohete de dos etapas que puede incorporar aceleradores de combustible sólido. La primera fase es un CCB (Common Core Booster) de 3,81 m de diámetro y 32,48 m de longitud. Está fabricado en aluminio y tiene una masa inerte de 21277 kg. Emplea oxígeno líquido y queroseno (RP-1) con un motor de dos cámaras de combustión RD-180 fabricado en Rusia por NPO Energomash. El RD-180 tiene una masa en seco de 5400 kg, un impulso específico de 311,3 (nivel del mar) – 337,8 s (vacío) y un empuje de 390,2 toneladas (nivel del mar) – 423,4 toneladas.

El Atlas V con Curiosity (ULA).
Primera etapa del Atlas V de Curiosity (NASA).

La primera etapa puede incorporar entre cero y cinco cohetes de combustible sólido (SRB) de 1,55 m x 19,5 m, con 1361 kN de empuje cada uno (y un Isp de 275 s). Las toberas de cada SRB están inclinadas 3º. En esta misión se acoplaron cuatro SRB (por primera vez).


SRB del Atlas V de Curiosity (NASA).

La segunda etapa es la última versión de la clásica etapa criogénica Centaur (oxígeno e hidrógeno líquidos). Tiene 3,05 m x 12,68 m y hace uso de uno o dos motores RL 10-A-4-2 (Isp de 450,5 s) que proporcionan 99,2 kN de empuje en la versión con un sólo motor (SEC) o 198,4 kN en la de dos (DEC). Tiene una masa inerte de 2,086 toneladas y está fabricada en acero. Posee además 8 propulsores de hidracina de 40 N y cuatro de 27 N para el control de actitud de la etapa.

Segunda etapa Centaur del Atlas V de Curiosity (NASA).
Enasamblaje del Atlas V (ULA).

Complejo de lanzamiento SLC-41 en Cabo Cañaveral (ULA).

Las versiones de los Atlas V se identifican mediante un número de tres dígitos: el primero (4 ó 5), indica el tamaño de la cofia (4 ó 5 metros de diámetro respectivamente). La cofia de 5,4 x 20,7 m es una versión de la empleada en el Ariane V y está fabricada por la empresa suiza RUAG. El segundo dígito señala la cantidad de cohetes de combustible sólido empleados (entre cero y tres para el Atlas V 400 y entre cero y cinco para el Atlas V 500). El último dígito indica la cantidad de motores que lleva la etapa Centaur (uno o dos). En el caso de este lanzamiento, se trataba de un Atlas V 541, es decir, incluye una cofia de 5 metros, cuatro cohetes sólidos y un sólo motor en la etapa Centaur.

Fases preparatorias del lanzamiento de Curiosity (NASA).

Etapas del lanzamiento (ULA).

Órbita inicial (ULA).

El motor RD-180 se enciende 2,7 segundos antes del lanzamiento, que tiene lugar con el encendido de los cohetes de combustible sólido (SRB). 1,1 segundos después se eleva el cohete de la rampa, que alcanza el empuje máximo a los 2,1 s. A los 5,1 s el cohete comienza a maniobrar en azimut (giro) y cabeceo para seguir la trayectoria planeada, superando la barrera del sonido a los 46,3 s. Los SRB se separan a los 112,5 s y la cofia se desprende a los 204,9 s. El RD-180 empieza a reducir su empuje a los 227 s para mantener la aceleración por debajo de los 4,6 g. El RD-180 se apaga a los 261,5 s, mientras que la primera etapa se separa seis segundos después. La etapa Centaur se enciende por primera vez a los 277,4 s. 689,8 segundos después del lanzamiento se apaga el motor RL-10 de la Centaur y Curiosity está en órbita. El segundo encendido de la Centaur tiene lugar a los 31 minutos y 4 segundos, con una duración de unos 8 minutos, y pone a Curiosity rumbo a Marte. La nave se separa casi cuatro minutos después del apagado de la Centaur.
Inserción de Curiosity en la cofia (NASA). 

Traslado de Curiosity al cohete en la rampa (NASA).

Traslado a la rampa (NASA).
Lanzamiento (nasaspaceflight.com/NASA).


Vídeo del lanzamiento:





36 Comentarios

  1. Es el primer lanzamiento que he seguido en directo y ha sido realmente apasionante. Próxima parada: Marte! No puedo esperar hasta el verano que viene! Mientras Curiosity se aleja aqui en el tierra nos quedaremos pendientes de Fobos-Grunt, a ver los rusos qué logran hacer con ella. Saludos y felicidades por este magnífico blog

  2. Parece ser que el Great Galactic Ghoul esta ocupado disfrutando el sacrificio ruso y dejo pasar al MSL.

    Bromas de lado, espero que funcione durante muchos anios.

    Una pregunta: Viendo que las Voyager todavia tienen jugo, cual seria la vida maxima de el RTG, mas alla de que el MSL deje de funcionar por otro motivo?

  3. La etapa Centaur es un lujo, en el momento del lanzamineto pensé… pueda ser que no falle la centauro… pero funcionó como de costumbre, a la perfección. Ojala todo salga muy bien y el año que viene veamos amartizar a Curiosity.
    Horacio de Argentina.

  4. Estaba esperando que inmediatamente despues de haber visto el lanzamiento por NASA TV Daniel escribiera el articulo.
    Lo primero que me he dado cuenta es la gran diferencia de recursos
    Mientras lo rusos no podian tener comunicancion permanente con la fobos grunto durante su orbita en LEO
    Los americanos hasta han filmado la separacion de la sonda de la ultima etapa para abandonar la tierra

  5. Jose Manuel, mi opinion al respecto de las grandes diferencias de recursos:

    lo de filmar hasta la separación de la última etapa lo veo como promoción para el gran público y así la NASA dar mejor publicidad de sus actividades. En el caso ruso, si quisieran pondrían las mismas cámaras pero si no lo hacen es porque pensarán ¿para qué?

    lo de no poder tener comunicación permanente con la fobos, no sé si los rusos no tienen acuerdos de colaboración con centros de seguimiento en otros continentes debido realmente a la falta de fondos o por excesiva cautela por compartir secretos científico-técnicos

    saludos desde La Mancha

    Miguel

  6. Hola a todos, felicidades a Daniel Marín por su blog i enhorabuena a todos por el lanzamiento de curiosity , ay una cosa que me intriga,
    alguien sabe porque se anuló el Mars Laser Communications?, así curiosity podría mandar una gran cantidad de información i de videos en HD, si es por el dinero se podrían anular otras misiones como MAVEN, porque se aprovecharía mejor todo el potencial de curiosity, i además los orbitadores como la MRO podrían mapear marte en HD, es mucho mas importante, no?

  7. Todavía me parece sumamente arriesgada la forma de descenso final… Colgando de cables?? Quieren jugar al Mecano los de la NASA? Qué fe que se tienen! Que salga todo bien! Daniel no recuerdo pero seguro explicaste la razón por la que se decidieron hacerlo de esta forma. Saludos

  8. Los Rusos deberían mejorar su tecnología
    respecto a enviar sondas automáticas a otros planetas, y tratar de intentarlo nuevamente enviando alguna nave, bien sea a Marte o Venus.

  9. Siempre criticamos los costes de la NASA, y sus excesos sobre los presupuestos, pero creo que en el espacio más que en ningún otro sitio, no hay “duros a cuatro pesetas”.

    Si no lo haces todo redundante, lo testeas en todas las posibles condiciones, etc… el fracaso lo tienes casi asegurado.

  10. “no recuerdo pero seguro explicaste la razón por la que se decidieron hacerlo de esta forma. Saludos “

    Hoy durante el tweetup explicaron el por que:

    Basicamente por una cuestion de masa, pesando casi 900kg usar un airbag no es viable, por lo que les quedaba la opcion de usar cohetes, inferiores como el Viking (que implicaria que fueran parte del rover probablemente, siendo peso muerto) o el sistema que eligieron ahora, desde arriba y descartables.

  11. Gracias a todos/as por los comentarios. Hoy es un día grande para los “locos del espacio”.

    @Leroy: la etapa de crucero sólo necesita un poco de combustible para maniobras de orientación y corrección de trayectoria. Curiosity no necesita frenar en Marte, ya que entra en su atmósfera directamente.

    @José Manuel: pues sí. De todas formas, la filmación es por motivos técnicos, aunque es espectacular.

    @Anónimo: la causa principal es el dinero, para variar.

    @Xavi: gran verdad, sí señor.

    @aron 34: ¿estabas en el Tweetup? Cuenta, cuenta…

    Efectivamente, además de lo que bien dices, yo añadiría un motivo más: el sistema de aterrizaje de Curiosity permite acceder a la mayor parte de la superficie marciana. Los MERs sólo podían llegar a las regiones de menor altura.

    @Edgar: añadido, gracias 🙂

    Saludos.

Deja un comentario

Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 26 noviembre, 2011
Categoría(s): ✓ Curiosity • Lanzamientos • Marte • NASA • Sistema Solar • sondasesp