Lanzamiento del ATV-4 Albert Einstein

Por Daniel Marín, el 5 junio, 2013. Categoría(s): Astronáutica • ESA • ISS • Lanzamientos • sondasesp ✎ 25

La Agencia Espacial Europea ha lanzado el cuarto y penúltimo vehículo de carga ATV hacia la estación espacial internacional (ISS). El ATV-4 Albert Einstein es la nave europea más grande y masiva (20 235 kg) jamás lanzada al espacio y ha despegado hoy día 5 de junio a las 21:52 UTC a bordo de un Ariane 5 ES en la misión VA213 desde la rampa ELA3 del centro espacial de Kourou en la Guayana Francesa. El ATV-4 se acoplará el próximo 15 de junio con el puerto trasero del módulo Zvezdá, donde permanecerá acoplado hasta el 28 de octubre. El ATV-4 es el satélite más pesado jamás puesto en órbita por un cohete Ariane 5. El lanzamiento estaba originalmente previsto para el 7 de mayo, pero el fallo en el suministro eléctrico en uno de los compartimentos de la aviónica del segmento presurizado obligaron a posponerlo hasta junio.

ATV-4 Albert Einstein (ESA).

ATV-4 Albert Einstein

El ATV-4 Albert Einstein es una nave de carga no tripulada de 20 235 kg construida por Astrium para la ESA. Lleva 6607 kg de carga, de los cuales 2697 kg son presurizados (incluyendo 620 kg introducidos en el vehículo durante las dos últimas semanas) y el resto es aire y combustible para elevar la órbita de la ISS. El ATV (Automated Transfer Vehicle) tiene una masa en seco de 9778 kg, una longitud de 10,27 metros, un diámetro máximo de 4,48 metros y una envergadura de  22,3 metros con los cuatro paneles solares desplegados. La nave se halla dividida en dos partes: la sección delantera presurizada con la carga y el sistema de atraque (ICC, Integrated Cargo Carrier), y el módulo de servicio (SM, Service Module), que se divide a su vez en dos módulos, el AM (Avionics Module) y el PM (Propulsion Module). El PM incluye cuatro motores principales R-4D-11-300 de 490 N de empuje y 28 motores para control de actitud de 220 N cada uno. Cuatro paneles solares situados en el PM proporcionan unos 4600 W de potencia eléctrica y sirven para recargar baterías de 40 amperios-hora. El ATV-4 consume entre 900 W y 400 W (una vez conectado a al ISS). El ATV es la única nave no rusa diseñada para acoplarse al segmento ruso de la ISS y la única junto a las Progress capaz de elevar la órbita de la ISS y transferir combustible al módulo Zvezdá.


ATV (ESA/Arianespace).
Partes del ATV (Paco Arnau/ciudad-futura.net).

El ICC puede transportar entre 1500 y 5500 kg de carga en ocho racks de 1,25 metros cúbicos cada una, incluyendo víveres, equipamiento diverso, oxígeno y agua. Además, puede llevar hasta 6300 kg de basura para quemar en la atmósfera después de terminar su misión. La estructura del ICC está basada en los módulos logísticos MPLM de construcción italiana, a su vez basados en la estructura del módulo europeo Columbus. El PM incluye hasta 860 kg de combustible para trasvase al módulo Zvezdá y hasta 2959 kg de combustible para maniobras de elevación de la órbita de la ISS.

Emblema de la misión (ESA).
El ATV y el Ariane 5 (ESA).

El ATV (Automated Transfer Vehicle) nació oficialmente en 1995 como Ariane Transfer Vehicle cuando la ESA accedió a participar con esta nave en el mantenimiento de la ISS. El ATV es la forma en la que la ESA paga a la NASA por la utilización de la ISS con el módulo Columbus. La ESA tiene previsto finalizar el programa ATV después del lanzamiento del ATV-5. A partir de entonces, la ESA le pagará a la NASA mediante la construcción del módulo de servicio de la futura nave Orión. El ATV-4 es el resultado del trabajo de más de dos mil personas pertenecientes a diez países de la ESA. El coste de la misión es de 450 millones de euros.

Manifiesto de carga del ATV-4 Albert Einstein:

Carga total: 6607 kg.
Combustible de la misión: 2235 kg.
Combustible para elevar la órbita de la misión: 2580 kg.
Combustible para llenar los tanques del módulo Zvezdá: 860 kg.
Agua para el segmento ruso de la ISS: 570 kg.
Gases (un tanque de oxígeno y dos de aire): 100 kg.
Carga presurizada: 2697 kg.

Los cinco ATV europeos:

ATV-1 Jules Verne (9 de marzo de 2008).
ATV-2 Johannes Kepler (16 de febrero de 2011).
ATV-3 Edoardo Amaldi (23 de marzo de 2012).
ATV-4 Albert Einstein (5 de junio 2013).
ATV-5 Georges Lamaître (junio 2014).

Ariane 5 ES ATV

El Ariane 5 ES es una versión del Ariane 5 ECA para lanzamientos en órbita baja. Es un cohete de 53 x 5,4 metros con 2,5 etapas. Tiene capacidad para colocar 21 toneladas en una órbita baja (LEO) de 51,6º de inclinación y 260 km de altura. Su masa al lanzamiento es de 774,4 toneladas.

Ariane 5 ES (ESA).

Emplea una primera etapa criogénica de 5,4 x 28 m fabricada en aleación de aluminio denominada EPC (Etage Principal Cryotechnique, en inglés, Cryogenic Main Core Stage) o H175 con una masa en seco de 14700 kg. Carga 175 toneladas de hidrógeno y oxígeno líquidos, de las cuales unas 25 toneladas corresponden al hidrógeno líquido. Emplea un motor Vulcain 2, de 960-1360 kN de empuje y 310-432 segundos de impulso específico. El Vulcain 2 funciona durante 532 segundos y está fabricado por Snecma. Esta etapa se separa a 133 km de altura para esta misión.

Acoplados a la EPC se encuentran los dos cohetes de combustible sólido EAP (Etage d’Acceleration à Poudre) ó P240, de 3,05 x 31,6 m, 7080 kN de empuje y 274,5 s de Isp cada uno. Su estructura es de acero (38 t en vacío), cargan 240 t de combustible sólido y funcionan durante 135 s. Están divididos en tres segmentos.

EAP de esta misión (ESA).

La segunda etapa se denomina EPS (Etage à Propergols Stockables) -también EPS-V L10- y, como su nombre indica, usa hasta 10 toneladas (5,2 t en esta misión) de combustibles hipergólicos (tetróxido de nitrógeno y MMH), a diferencia de la segunda etapa criogénica ESC-A del Ariane 5 ECA. Esta etapa es similar a la empleada en los Ariane 5 GS y Ariane 5 G+ y usa un motor Aestus de 2,7 toneladas de empuje. Esta etapa realiza dos encendidos de 520 segundos de duración en total para poner en órbita el ATV, más un tercer encendido de 15 segundos para asegurar que la fase reentre en la atmósfera.

Etapa EPC del VA213 (ESA).
Segunda etapa EPS del VA213 (Arianespace).

Situada encima de la EPS se encuentra una sección toroidal con la aviónica del lanzador denominada Case à Equipments dotada además de pequeños propulsores a base de hidracina para asegurar el giro del cohete.

La cofia tiene unas dimensiones de 17 x 5,4 m y está formada por dos partes divididas a su vez en diez paneles. La estructura es de aluminio ligero (NIDA) y está recubierta en su interior por paneles para la protección acústica de la carga útil (FAP, Fairing Acoustic Protection). El lanzamiento tiene un azimut de 39,21º.

Secuencia del lanzamiento:

T-5 horas 22 minutos (16:30 UTC): luz verde a la carga de combustibles criogénicos de la etapa central EPC.
T-5 h (16:52 UTC): comprobación del estado meteorológico antes de la carga de combustible.
T-4 h 38 min (17:14 UTC): comienza la carga de combustible de la etapa EPC.
T-4 h (14:52 UTC): go/no go según la situación del ATV, el sistema TDRS y los controles de tierra ruso y norteamericano.
T-1 h 25 min (17:27 UTC): completada la carga de datos al ATV.
T-1 h 09 min (17:43 UTC): la rampa de lanzamiento está lista.
T-30 min (18:22 UTC): go/no go para el estado del ATV.
T-11 min (18:41 UTC): el ATV pasa a potencia interna.
T-7 min 30 segundos (18:44 UTC): el ATV está listo para el lanzamiento.
T-7 min (18:45 UTC): comienzo de la secuencia de lanzamiento.
T- 6 min 30 s: finalización de la carga de hidrógeno y oxígeno líquidos en la EPC. Armado de los sistemas pirotécnicos.
T-4 min (18:48 UTC): los tanques de combustible de la etapa EPC están presurizados.
T-1 min (18:51 UTC): el cohete pasa a alimentación eléctrica propia.
T-4 s: los sistemas de a bordo toman el control.
T-3 s: el sistema de guiado pasa a modo de vuelo.
T-0 s (18:52:13 UTC): ignición del motor Vulcain de la etapa EPC.
T+ 7,0 s: encendido de los EAP.
T+ 7,3 s: despegue.
T+ 12,5 s: inicio de la maniobra de cabeceo. 96 m de altura y 38 m/s.
T+ 17,1 s: inicio de la maniobra de giro. 335 m de altura y 75 m/s.
T+ 49,6 s: el cohete supera la barrera del sonido (Mach=1) a 6,9 km de altura.
T+ 71,1 s: máxima presión dinámica (MAX-Q) a 14,4 km.
T+ 2 min 22 s: separación de los EAP a 64 km de altura y 2,036 km/s.
T+ 3min 26 s: separación de la cofia a 106,5 km de altura y 2,4 km/s.
T+ 8 min 54 s: apagado de la EPC.
T+ 9 min 00 s: separación de la primera etapa EPC a 133,4 km de altura y 7,05 km/s.
T+ 9 min 07 s: encendido de la segunda etapa EPS a 134,4 km de altura y 7,049 km/s.
T+ 17min 18 s: apagado de la EPS a 145,4 km de altura y 7,565 km/s.
T+ 59 min 23 s: segundo encendido de la EPS a 267,1 km de altura y 7,418 km/s.
T+ 59 min 51 s: segundo apagado de la EPS a 267,6 km de altura y 7,451 km/s.
T+ 1 h 3 min 50 s: separación del ATV-4.
T+ 1h 28 min 13 s: despliegue de los paneles solares.
T+ 1h 38 min 13 s: finaliza el despliegue.

Fases en el lanzamiento y trayectoria (ESA).
El ICC del ATV-4 (ESA).
Luca Parmitano y Fiodor Yurchijin se entrenan con el simulador del ATV (ESA).
Carga del ICC (ESA).
Interior del ICC (ESA).
Caja de herramientas creada por impresión 3D que viaja en el ATV-4 (ESA).
Módulo de servicio (ESA).
Instalación del sistema de acoplamiento (ESA).
Integración con el módulo de servicio (ESA).
Llegada a Kourou de la etapa EPC (Arianespace).
Carga de combustible del ATV (Arianespace).
El lanzador listo (Arianespace).
Integración con el lanzador (ESA/Arianespace).
Traslado a la rampa (ESA/Arianespace).



Lanzamiento.
Vídeo sobre el ATV-4:



25 Comentarios

  1. Después de esta entrada, creo que tienes ganas de ir a ver lanzar el Georges Lemaitre… ¿no? Tendrás que explicarle al personal ¡¡que lleva el nombre de un cura!!
    Un abrazo, Enrique

  2. se ha convertido en un gran acontecimiento mediatico entre el mundo de la ciencia porque es el penultimo lanzamiento de un ATV y porque hoy y los siguientes 2 días da la casualidad que el plano de orbita de la ISS coincide con el de sobra de la tierra, cosa que coincide 2 veces por año; por lo que no se hace de noche en la ISS en ningun momento de la orbita. Esto hace que hayan varios pasos sobre los cielos de todo el mundo al anochecer y amanecer. Hay que aprobechar!

    1. Bueno, el transbordador era un mastodonte que hacía de todo a la vez… Pero como vehículo de carga, creo que el ATV es el mejor… lástima que no tiene una línea de producción como las progress.

  3. Lo que no termino de comprender es que no se haga un proyecto de ‘reciclaje’ para convertirlo en una capsula tripulada. Entiendo que no es sencillo ni barato, pero más caro será empezar de cero. El Ariane V ha demostrado ser un estupendo cohete con gran capacidad tanto en LEO como GEO y creo que seria muy eficaz rediseñar el ATV para hacerlo tripulado.
    Algunos critican a los EEUU por no financiar la NASA adecuadamente, pero la UE dedica menos dinero a la ESA y eso que tenemos un mayor producto interior bruto. Lamentable…

    1. Creo que el problema del Ariane V es que no es capaz de llevar personas a bordo por el golpe que pega al principio con los solid rocket boosters. De no ser asi podria llevar a 4 o 5 personas sin problemas con torre de escape y sistemas de seguridad incluidos.

    2. Aunque no se hiciera tripulada, se podría alquilar como nave de carga a EE.UU. u otros países, igual que hace Rusia con las Progress. Me parece una gran oportunidad desaprovechada.

    3. Jon Mikel, el Ariane 5 si que es apto para llevar una tripulación. Su propósito original fue el de llevar al espacio al Hermes con astronautas a bordo.

      José Ignacio, lo que comentas ya fue estudiado por la ESA, y, desgraciadamente, descartado; basándose en el ATV, crear un vehículo que fueses capaz de reentrar, para así llevar y traer tripulaciones desde y hacia la ISS.

    4. Sí, tienes razón Pochimax. Efectivamente las versiones actuales (ES, ECA) no son ‘man-rated’, pero se podría hacer una sin demasiado esfuerzo. Digámoslo de otro modo: es más fácil hacer man-rated el Ariane 5 que el Delta IV, por ejemplo.

  4. El hecho de que este sea en penúltimo ATV me irrita. Una nave que ha ido tan bien, y que transporta tanta carga, y se reduzca a 5 unidades….

    Si los Estados Unidos hubieran encargado ATV’s y lanzamientos en el Ariane 5, se hubieran ahorrado toda la espera para que las Dragon y Cygnus estuviesen listas. No obstante, son tantos los factores políticos, técnicos y logísticos que estan por medio, que esto no es sino “wishful thinking”.

    Solo me consuela el hecho de que el ATV pervivirá en el módulo de servicio del MPCV-Orion.

    1. Ya veo, una lástima. Sobre todo viendo el presupuesto para el ARV (1500M€) en comparación con las cifras que maneja la UE.
      Máxime teniendo en cuenta que justo ahora no hay transbordador y todo el mundo parece tener prisa por desarrollar un modulo de carga propio.

  5. Está claro en honor a quién lanzaron los tres primeros ATVs, Julio Verne, Kepler y Amaldi pero este cuarto, os suena de algo la persona que presta el nombre?

  6. Yo tengo una pregunta (perdón si es demasiado estúpida, pero la llevo gestando desde niño cuando vi en la tele el depósito de combustible del transbordador y me preguntaba por qué no ponían en la bodega del transbordador un pequeño tanque extra y dejaban el depósito en órbita para luego acoplarlo a la ISS y acondicionarlo como parte de la misma. Con el ATV me pregunto: ¿no podrían poner una separación entre la parte presurizada y no presurizada y cuando el ATV se marche, dejar la parte presurizada acoplada para dar mas espacio? Saludos y vuelvo a pedir perdón si suena estúpido.

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