Lanzamiento Protón-M/Briz-M (SES-5)

Por Daniel Marín, el 10 julio, 2012. Categoría(s): Astronáutica • Lanzamientos • Rusia • sondasesp ✎ 15

Después de varios retrasos, la compañía ILS (International Launch Services) lanzó ayer día 9 de julio a las 18:38 UTC un cohete Protón-M/Briz-M (Proton Phase III) desde la rampa PU-24 del Área 200 del cosmódromo de Baikonur con el satélite SES-5. El lanzamiento estaba originalmente planeado para el 20 de junio, pero un problema con la primera etapa obligó a retirar el lanzador de la rampa para revisarlo. El satélite alcanzó una órbita de transferencia geoestacionaria (4170 x 35786 km y 23,1º de inclinación) 9 horas y 12 minutos después del despegue gracias a 5 encendidos de la etapa Briz-M. Éste ha sido el quinto lanzamiento de un Protón en 2012, el 21º de un satélite SES a bordo de un Protón y el 74º lanzamiento de un Protón para la empresa ILS (cuyo accionista mayoritario es la empresa estatal rusa Khrúnichev).

SES-5

El SES-5 (Astra 4B) es un satélite de comunicaciones geoestacionario construido por Space Systems/Loral para la empresa SES usando la plataforma SS/L 1300. Tiene una masa de 6008 kg e incluye 24 transpondedores en banda C y 36 en banda Ku para transmisión de televisión y datos al norte de Europa y África. Estará situado en la longitud 5º este y su vida útil se calcula en 15 años. El SES-5 incluye además la carga EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) desarrollada por la ESA para estudios relacionados con los sistemas de posicionamiento global en banda L.

SES-5 (ILS).

Cobertura del SES-5 (ILS).

Protón-M/Briz-M

El cohete Protón-M (8K82KM) es un lanzador de tres etapas con una masa en seco de 53,65 toneladas y unas 713 toneladas cargado de propergoles. En esta misión se ha empleado la versión Phase III y la masa al lanzamiento era de 705 toneladas. Sus dimensiones sin la carga útil son de 42,3 x 7,4 m. Con la cofia la longitud alcanza 58,2 m. Tiene capacidad para poner 21,6 toneladas en una órbita baja de 200 km y una inclinación de 51,6º. El Protón-M Phase III es capaz de situar 6150 kg en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) o bien 3250 kg en la órbita geoestacionaria (GEO), lo que lo convierten en el lanzador ruso más potente en servicio.

Cohete Protón-M (Roskosmos).

La empresa estatal rusa GKNPTs Khrúnichev es la encargada de fabricar el Protón-M. Este lanzador se oferta en el mercado internacional por la compañía ILS (International Launch Services), de la cual Khrúnichev es el principal accionista. El Protón-M incorpora además la etapa superior Briz-M (14S43) de combustibles hipergólicos, también construida por Khrúnichev. En algunos lanzamientos para el gobierno federal ruso se sigue empleando la etapa Blok DM-2/DM-03 (11S861), que es una modernización de la etapa Blok-D desarrollada para el programa lunar tripulado fabricada por la empresa RKK Energía. Esta etapa emplea queroseno y oxígeno líquido con un motor 11D58M.

Cohete Protón-M/Briz-M (ILS).

Prestaciones del Protón-M (ILS).


Capacidad de carga en GTO de la nueva versión del Protón (ILS). 

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 30,6 toneladas (428,3 t con combustible). Está construido usando las aleaciones de aluminio soviéticas AMg-6 y V95. Hasta la década de los 80 los analistas occidentales pensaban que los tanques exteriores eran aceleradores 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 en el  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-276 (RD-275M ó 14D14M). El RD-276 es una versión ligeramente mejorada del RD-275 (14D14), diseñado por NPO Energomash. Cada uno tiene un empuje de 1590 kN a nivel del mar y 1750 kN en el vacío, así como un impulso específico de 289-316 segundos, generando unos 10 MN de empuje en total. El RD-275 debutó en octubre de 1995 y es el motor cohete hipergólico en servicio más potente del mundo. El RD-275 deriva a su vez 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. Los motores de la primera etapa funcionan durante 127 segundos.

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 cada uno, con un empuje de 2,4 MN en total), diseñados por KB 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 (157,3 kg con combustible).

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 3500 kg (46,562 toneladas con combustible). La tercera etapa funciona durante 241 segundos.

El Protón-M incorpora además la etapa superior Briz-M (14S43) de combustibles hipergólicos y también construida por Khrúnichev. La Briz-M suele realizar cuatro o cinco encendidos para transportar la carga hasta la órbita geoestacionaria. Tiene unas dimensiones de 2,61 x 4,0 m, una masa de 2370 kg (19 800 kg con combustible) e incorpora un motor RD-2000 (S5.98 M/14D30) de 19,62 kN 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). Tiene 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»). La Briz-M actualmente en servicio es la versión Phase III, que introduce dos tanques de gases para la presurización con 80 litros de capacidad en vez del diseño anterior con seis tanques.

Briz-M.

Instalaciones del Protón en Baikonur (Khrúnichev).

Instalaciones de carga de combustible de la Briz-M (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-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).

Fases del lanzamiento y trayectoria de la misión (ILS).
Traslado a la rampa (ILS/Roscosmos).
Lanzamiento (ILS).

Vídeo del traslado a la rampa:

               



15 Comentarios

  1. Hola Daniel, primero quiero felicitarte por éste gran blog que mantienes, y la cantidad de información con la que eres capaz de bombardenarnos en cada entrada 🙂

    Si me permites el offtopic, me gustaría preguntarte si piensas escribir sobre Mars One. Yo descubrí el proyecto hace unos días y aunque he leido toda la información oficial disponible y me encantaría que se llevase a cabo, sigo dudando de las posibilidades reales del proyecto… me encantaría leer tu opinión sobre todo esto.

    De nuevo, gracias por tu tiempo y tu dedicación.

  2. Una pregunta, en los artículos sobre el Protón M, siempre dices que es el cohete Ruso más potente en servicio, pero el otro día comentaste que lanzado desde Florida superaría al Delta IV H.
    En caso de lanzar un Ariane V, un Protón M y un Delta IV H desde el ecuador, ¿cuál tiene más capacidad bruta a GTO/LEO? Y un transbordador cargado hasta los topes?

    Saludos, y gracias por la constancia.

    1. Gracias, Jimmy 🙂
      Buena pregunta, la verdad es que daría para una entrada, pero así, a bote pronto, creo que ganaría el Protón-M, aunque la nueva versión del Delta-IVH con motores RS-68A le mordería los talones (el problema es que las especificaciones precisas de esta nueva versión no se han publicado oficialmente).

      En cuanto al transbordador, ¿te refieres al shuttle normal o a una versión de carga como el Shuttle-C?

      Saludos.

  3. Daniel, se tiene en vista algún sucesor ruso para el Proton-M? (o sea, hay planes para reemplazarlo o seguirá en uso por tiempo indefinido?).
    En índice de fallos es más confiable que los cohetes americanos y europeos?

    1. El sucesor previsto será el Angará A5, pero mucho me temo que tardará mucho en sustituir al Protón-M en lanzamientos comerciales a GEO. Los recientes fallos del Protón-M (por culpa de las etapas superiores Briz-M y Bolk-DM, no del lanzador en sí mismo) han bajado la tasa de éxitos de este lanzador por detrás del DIVH o el Ariane 5.

      Saludos.

    2. Así es, el índice de éxitos es menor para el protón, pero la mayoría de fallos no son achacables al cohete en si, sino a la etapa superor como bien dice Daniel. Sólo ha tenido un fallo en las primeras tres etapas.

      Lo decisivo en mi opinión es que el número de lanzamientos anuales es significativamente superior que el de sus competidores y eso crea una cierta presión que hace más fácil que ocurran fallos.

      De todas maneras tenemos Protón «pa rato» porque al ritmo ruso van a tardar en conseguir que el futuro Angara sea tan fiable como el actual Protón.

  4. Buenos días Dani,
    No quiero ser aguafiestas, esta entrada no tiene nada que ver con el hilo que has abierto… pero solo quería mencionar el 50 aniversario del Telstar, el primer satélite de comunicaciones… creo que en un blog referente como el tuyo no debería pasar por alto una efeméride así…
    Tal día como hoy de hace 50 años, 10 de julio de 1962, desde Cabo Cañaveral (Florida) la NASA lanzó al espacio el Telstar, el primer satélite comercial que facilitaría las comunicaciones entre el continente americano y Europa.

    Desarrollado por la compañía norteamericana AT & T en colaboración con los Laboratorios Bell, era el resultado multinacional del acuerdo entre varias empresas y organismos internacionales dedicados a las telecomunicaciones a ambos lados del Atlántico.

    Con un peso de 77 kilos, fue puesto en órbita colocado en la parte superior de un cohete Delta.

    El satélite Telstar tardaba 2:30 horas en completar la órbita de la tierra y tan solo podía emitir durante 20 minutos (el tiempo en el que se encontraba sobre el Océano Atlántico).

    La primera imagen que se envió a través del Telstar fue la bandera de los EEUU colocada en la estación terrestre Andover, construida un año antes como soporte en la comunicación con el satélite.

    El 23 de julio de ese mismo año tuvo lugar la primera retransmisión televisiva llegó a las 2 de la tarde (hora de Nueva York) y estuvo a cargo de las cadenas norteamericanas CBS y NBC y la británica BBC, siendo las primeras imágenes ofrecidas las de la Estatua de la Libertad. Tras unas cuantas imágenes de un partido de beisbol, se conectó con Washington DC desde donde se ofreció una conferencia de prensa del presidente de los Estados Unidos John F. Kennedy.

    En la siguiente conexión (dos horas y media después) las imágenes retransmitidas estaban dedicadas a Europa, en las que se pudieron ver el Big Ben, la torre Eiffel, la Capilla Sixtina, pescadores sicilianos o unos renos en el círculo polar ártico (entre otras muchas).

    Esa misma noche también tuvo lugar la primera comunicación telefónica vía satélite.

    El 7 de mayo de 1963 fue lanzado el Telstar II, un nuevo satélite con nuevas y mejoradas prestaciones.

    Esto solo fue el primer paso para todo lo que hoy en día podemos tener en el campo de las telecomunicaciones.

    Saludos cordiales.

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Por Daniel Marín, publicado el 10 julio, 2012
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