Fracaso parcial en el lanzamiento Protón-M (Yamal-402)

Por Daniel Marín, el 8 diciembre, 2012. Categoría(s): Astronáutica • Lanzamientos • Rusia • sondasesp ✎ 21

La empresa ILS (International Launch Services) ha lanzado hoy día 8 de diciembre a las 13:13 UTC un cohete Protón-M/Briz-M (Proton Phase III) desde la rampa PU-39 del Área 200 del cosmódromo de Baikonur con el satélite Yamal-402. Este ha sido el 11º lanzamiento de un cohete Protón en 2012 y el 8º y último de la empresa ILS en este año. También ha sido el 383º lanzamiento de un cohete Protón en su historia.

Actualización 9-12: el último encendido de la etapa Briz-M cuatro minutos antes de lo esperado, por lo que el Yamal-402 ha quedado situado en una órbita de transferencia geoestacionaria más baja de la prevista. Aparentemente, el motor del satélite podrá compensar esta diferencia para situarse en la órbita geoestacionaria, pero por culpa del gasto extra de combustible su vida útil se reducirá de 15 a 11 años.

Póster del lanzamiento (Khrúnichev).

Yamal-402

El Yamal-402 (Ямал-402) es un satélite de comunicaciones geoestacionario de 4463 kg construido por Thales Alenia Space para la empresa rusa petrolífera Gazprom usando la plataforma Spacebus 4000C3. Está dotado de de 12 transpondedores en banda Ku a 72 MHz y 16 a 54 MHz. La capacidad total será de 46 transpondedores en banda Ku o 66 transpondedores equivalentes de 36 MHz. Posee tres haces fijos para cubrir las regiones de Rusia y Europa, así como un cuarto haz orientable. Estará situado en la longitud 55º este y su vida útil se estima en 15 años. En un principio debía ser lanzado por el Ariane 5 ECA. Se trata del primer satélite Yamal para Gazprom construido fuera de Rusia.

Satélite Yamal-402 (Khrúnichev).
Zona de cobertura del satélite (Khrúnichev).

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 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. También es capaz de situar 6920 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 emplea queroseno y oxígeno líquido.


Cohete Protón-M/Briz-M (ILS).

Prestaciones del Protón-M (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.

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 en el lanzamiento (ILS).

Trayectoria de lanzamiento (ILS/Khrunichev).

Integración con la etapa Briz-M en Baikonur (Khrúnichev).
Inserción en la cofia (Khrúnichev).
Traslado al otro área del edificio de ensamblaje para su integración con el lanzador (Khrúnichev).
Traslado a la estación de carga de combustible de la Briz-M (Khrúnichev/Roscosmos).
Traslado a la rampa de lanzamiento (Khrúnichev/Roscosmos).

Lanzamiento (Khrúnichev).

Vídeo del traslado a la rampa:



21 Comentarios

  1. Excelente artículo, Daniel. Una consulta: ¿qué explica haber producido el satélite con Thales? ¿Rusia no tiene la tecnología específica que utiliza?

    Un saludo.

  2. Yo tengo otra pregunta respecto a las mantas térmicas para el Protón: por qué si necesarias si el tiempo en invierno en Baikonur es un spa comparado con las condiciones reinantes en el espacio?

    1. Yo supongo que cuando está en el espacio y toma su energia de los paneles solares ya no necesita abrigo externo, o sea, que parte de la energía producida por dichos paneles se usa para «calentar» el satélite si es necesario.

    2. Efectivamente, la cubierta térmica es necesaria mientras el satélite está desactivado. Además, hay que tener en cuenta que el control de temperatura del satélite está ideado para el vacío del espacio. La presencia de una atmósfera lo cambia todo.

  3. Cambiando un poco de tema.

    Podías comentar algo Daniel, sobre el hecho que el gobierno español no va a concretar la aportación a la agencia espacial europea ESA hasta finales de Enero. Y que parece que están en duda la aportación a muchos programas (ISS, Metop, Ariane, …)

    1. Hablé algo del tema en un post anterior, pero francamente, si me pongo a hablar sobre política española de I+D me deprimo sobre la marcha. La ciencia es algo prescindible para los gobiernos de este país. Así nos va.

  4. «el 8º y último de la empresa ILS en este año»

    Creo que aún queda el del Satmex 8, ¿no? Por ahora parece que está programado para el 27 a pesar del cambio de Proton por los daños en el transporte…

    1. Hola

      Los rumores lo cifran entorno a los 4200 millones de $ aunque la previsión tiempo atrás era de unos 4350 millones de $.

      Supongo que se publicará una entrada así que mejor no adelantar más información.

      Hasta luego

  5. Vaya racha con esta etapa, espero que las misiones de la esa a marte no la utilicen o tendremos una Phobos grunt 2.

    Todavía están a tiempo de cambiar de cohete, yo si fuera la esa no me fiaría nada de nada.

    Como puede la esa arriesgarse tanto usando este cohete con esos fallos.

    Una cosa que me pregunto, es porque tarda tanto tiempo en soltar el satélite desde el lanzamiento, he visto que en algunas ocasiones pasan horas, así no me extraña que fallen las etapas.

    saludos jorge m.g.

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