Lanzamiento de la nave de carga Cygnus Orb-2

Por Daniel Marín, el 15 julio, 2014. Categoría(s): Astronáutica • Comercial • ISS • Lanzamientos • NASA • Sondasespaciales ✎ 16

La empresa Orbital Sciences lanzó el domingo 13 de julio de 2014 a las 16:52 UTC la tercera nave de carga Cygnus a la estación espacial internacional (ISS), llamada Cygnus Orb-2 o CRS-2. La nave ha sido lanzada mediante un cohete Antares desde la rampa 0A de la Wallops Flight Facility en Virginia, también conocido como MARS (Mid-Atlantic Regional Spaceport). La Cygnus Orb-2 lleva 1664 kg de carga a la estación. El acoplamiento con la ISS tendrá lugar el miércoles día 16 de julio después de que la tripulación de la estación logre capturar el vehículo con el brazo robot. La Cygnus Orb-2 ha sido bautizada Janice Voss en honor de la astronauta de la NASA veterana de cinco misiones del transbordador fallecida en 2012.

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Lanzamiento de la Cygnus Orb-2 (NASA).

Dentro de la Cygnus Orb-2 viajan 31 pequeños satélites. 28 nanosatélites formaban parte del grupo Flock 1b de la empresa Planet Labs de San Francisco, que ya ha puesto en órbita otros 28 nanosatélites Flock 1 el pasado enero y 16 Flock 1c en junio. Los Flock son pequeños satélites destinados a obtener imagénes de la Tierra de bajo coste. También viajaban dentro de la Cygnus los cubesats TechEdSat-4, MicroMAS y Lambdasat, este último procedente de Grecia. Los 31 satélites serán lanzados al espacio con posterioridad desde la esclusa del módulo japonés Kibo de la ISS.

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Nanosatélites Flock 1 (NASA).

Cygnus Orb-2 (CRS-2)

Cygnus es una nave de carga automática de 4100 kg diseñada por Orbital Sciences Corp. para acoplarse al segmento norteamericano de la ISS. La nave se halla dividida en dos secciones, el módulo presurizado PCM (Pressurized Cargo Module) de 18,9 metros cúbicos y el módulo de servicio SM con la aviónica y el sistema de propulsión. Cygnus puede llevar hasta 2000 kg de carga en el PCM, pero a partir de la cuarta misión (Orb-4) la nave incorporará un PCM más grande (versión enhanced) con capacidad para 2700 kg. En esta misión (Orb-2) la nave lleva 1664 kg de carga. Durante la reentrada, el PCM es capaz de llevar hasta 1300 kg de desechos procedentes de la ISS. El segmento presurizado dispone de una escotilla de acoplamiento CBM (Common Bething Mechanism), de forma similar a la nave Dragon de SpaceX o el HTV japonés, por lo que al igual que estos vehículos no puede acoplarse con la estación automáticamente y necesita que la tripulación de la ISS la captura con el brazo robot. A diferencia del HTV o la Dragon, la Cygnus es incapaz de llevar carga no presurizada.

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Nave Cygnus Orb-2 (Orbital).

El PCM ha sido construido en Italia por Thales Alenia Space usando como base el antiguo módulo MPLM (Multi-Purpose Logistics Module) usado en las misiones del transbordador a la ISS. Por su parte, el SM incluye equipos que ya han sido probados en las series de satélites LEOStar y GEOStar de Orbital Corporation. Cygnus tiene una longitud de 5,136 metros, un diámetro de 3,06 metros y posee 32 propulsores para maniobras orbitales, así como un motor principal IHI BT-4 de construcción japonesa. También tiene dos paneles solares capaces de generar 3,5 kW. Durante la fase de vuelo autónomo la Cygnus es controlada desde el centro de Orbital en Dulles, Virginia (MCC-D). La Cygnus puede permanecer acoplada 43 días a la ISS.

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El módulo presurizado PCM de fabricación italiana (arriba) y el módulo de servicio SM de la Cygnus (Orbital).

El desarrollo del cohete Antares y la nave Cygnus ha sido subvencionado por la NASA mediante los contratos COTS (Commercial Orbital Transportation Services) y CRS (Commercial Resupply Services). Con el contrato CRS, Orbital debe recibir 1900 millones de dólares de la NASA por sus ocho misiones Cygnus. La primera misión de una Cygnus a la ISS, Cygnus Orb-D (D1) tuvo lugar en septiembre de 2013 y se trató de un vuelo de prueba. Las misiones ‘rutinarias’ Cygnus Orb-1 y Orb-2 se han llevado a cabo en 2014.

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Una Cygnus acercándose a la ISS (NASA).
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Emblema de la Cygnus Orb-2 (Orbital).

Manifiesto de carga de la Cygnus Orb-2:

  • Carga en total: 1493,8 kg
  • Víveres para la tripulación: 764,2 kg
  • Equipos para la estación 355,1 kg
  • Experimentos científicos: 327,0 kg
  • Equipos informáticos y multimedia: 39,4 kg
  • Equipos para EVAs: 39,4 kg
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Maniobras de aproximación de la Cygnus a la ISS (Orbital).
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Maniobras finales (Orbital).

Cohete Antares

El cohete Antares es un lanzador dos etapas capaz de situar 4,6 toneladas (Antares-120) o 5,2 toneladas (Antares-130) de carga útil en la órbita baja (LEO) lanzado desde el centro de lanzamiento MARS (Mid-Atlantic Regional Spaceport) de Wallops Island, Virginia. Tiene una masa de 275 toneladas al lanzamiento, una longitud de 40,1 metros y un diámetro de 3,90 metros. Originalmente el Antares se denominó Taurus II.

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Cohete Anatres (versión Antares-120) (Orbital).

La primera etapa tiene una longitud de 27,7 metros y 3,9 metros de diámetro. Posee una masa en seco de 18,6 toneladas y carga 178 toneladas de oxígeno líquido y 65 toneladas de queroseno (RP-1). Está fabricada en Ucrania por PO Yuzhmash siguiendo un diseño de KB Yuzhnoe. Posee dos motores de ciclo cerrado rico en oxígeno NK-33-1 (AJ26-62), de 3,3 metros de altura, que generan un empuje nominal de 307,94 toneladas al nivel del mar (un empuje de 1633 kN por motor). Los motores NK-33 del Antares fueron construidos en los años 70 por la oficina de diseño OKB-276 de Nikolái Kuznetsov para el malogrado cohete lunar soviético N1F y son comercializados en EEUU por la empresa Aerojet. Han sido equipados con sistemas electrónicos modernos, de ahí que su denominación sea NK-33-1. El cohete ruso Soyuz-2-1V también emplea un NK-33-1 en su primera etapa. Orbital usa los NK-33 del Antares al 108% durante el lanzamiento, por lo que su empuje es de 332,58 toneladas. El empuje en el vacío es de 370,14 toneladas (108%) y el impulso específico (Isp) varía entre 297 segundos y 331 segundos. La primera etapa funciona durante 235 segundos.

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Primera etapa del Antares con los dos motores soviéticos NK-33-1 (Orbital).
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Motor ruso AJ26 (NK-33-1) del Antares (Orbital).
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Sistema de propulsión de la primera etapa del Antares (Orbital).

La segunda etapa Castor-30B se encuentra dentro de la cofia y tiene una longitud de 4,2 metros y un diámetro de 2,36 metros, con una masa de 13,97 toneladas, incluyendo 12,834 toneladas de combustible sólido a base de HTPB (polibutadieno hdroxilado). El combustible es una mezcla de un HTPB comercial denominado TP-H8299 y aluminio. La segunda etapa es básicamente un motor Castor 30A/B de combustible sólido de la empresa ATK, derivado del Castor 120 del cohete Pegasus. Tiene un empuje medio de 26,4 toneladas (con 401 kN de empuje máximo) y un Isp de 303 segundos. Incluye un control de actitud en tres ejes mediante gases desarrollado por Orbital. La segunda etapa funciona durante 155 segundos e incluye la aviónica del cohete -construida por Orbital- en la parte superior. La configuración con la etapa Castor-30A se llama Standard-110 o Antares-110, mientras que la versión con la Castor-30B se llama Standard-120 o Antares-120. El Antares también puede usar una etapa Castor 30XL como segunda etapa en una variante llamada Standard-130 o Antares-130.

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Segunda etapa Castor-30B (Orbital).
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Diferencias entre el Antares-120 y el Antares-130 (Orbital).

El Antares es capaz de incorporar una tercera etapa BTS (Bipropellant Third Stage) o una Star-48BV para misiones a órbitas más altas. La BTS es una etapa de hidrazina y tetróxido de dinitrógeno que usa tres motores japoneses BT-4 fabricados por IHI Aerospace (Japón). Por su parte, la Star-48BV es una etapa de combustible sólido derivada de la Star-48B del Delta II. La cofia tiene unas dimensiones de 3,9 x 9,9 metros.

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Terceras etapas que puede usar el Antares (Orbital).
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Cofia del Antares (Orbital).
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Parámetros del Anatres (Orbital).

Wallops Island

El cohete Antares es lanzado desde la rampa 0A de la Wallops Wallops Flight Facility de Wallops Island, Virginia (37,83º norte, 75,49º este), también conocido como MARS (Mid-Atlantic Regional Spaceport). El cohete y su carga útil es integrado en posición horizontal en el edificio HIF (Horizontal Integration Facility), construido en colaboración con la NASA. El azimut de lanzamiento para misiones a la ISS es de 128,65º.

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Instalaciones de Wallops Island (Orbital).

Fases del lanzamiento:

  • T- 3 horas 35 minutos: comienzo de los preparativos para el lanzamiento.
  • T- 3 h 05 s: comienzo de la carga de oxígeno líquido.
  • T- 1 h 30 min: comienzo de la carga de queroseno.
  • T- 15 min: la Cygnus pasa a fuente de electricidad interna.
  • T- 12 min: cuenta atrás final.
  • T- 11 min: el erector TEL se arma para que pueda retirarse rápidamente durante el lanzamiento.
  • T- 5 min: inicio de la secuencia de lanzamiento final automática.
  • T + 0 segundos: ignición del motor NK-33.
  • T+ 02 s: despegue.
  • T + 235 s: apagado de los motores de la primera etapa (MECO) a 102 km de altura.
  • T + 241 s: separación de la primera etapa a 108 km.
  • T + 331 s: separación de la cofia a 168 km de altura.
  • T+ 336 s: separación del segmento que une las etapas.
  • T + 340 s: encendido de la segunda etapa a 171 km.
  • T + 477 s: apagado de la segunda etapa a 202 km.
  • T + 597 s: separación de la carga útil a 201 km de altura.
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Configuración de lanzamiento de la Cygnus (Orbital).
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Flujo de trabajo en un lanzamiento del Antares (Orbital).
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Centro de control de lanzamiento (Orbital).
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Fases de un lanzamiento típico de un Antares con una Cygnus (Orbital).
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Inserción de la Cygnus Orb-2 en la cofia (Orbital).
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Inserción de la Cygnus Orb-2 en la cofia (Orbital).
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Integración del Antares en la HIF (Orbital).
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Traslado a la rampa (NASA).
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Traslado a la rampa (NASA).
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El Antares con la ‘superluna’ (Orbital).
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El cohete en la rampa (NASA).
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Listo para el lanzamiento (NASA).
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Lanzamiento (Orbital).

Vídeo sobre el perfil típico de una misión Cygnus:

[youtube]http://youtu.be/xwSCGP3R_dg[/youtube]

Vídeo del traslado a la rampa:

[youtube]http://youtu.be/woYN6t0AQsY[/youtube]

Vídeo de la colocación en posición vertical:

[youtube]http://youtu.be/lOJXiXGt7ls[/youtube]

Vídeo del lanzamiento:

[youtube]http://youtu.be/KA3RhUsbf20[/youtube]                 

Referencias:



16 Comentarios

  1. Orbital tiene planes futuros para mejorar/agrandar las capacidades de su transporte espacial y de su cohete?
    Me llama la atención que no se oigan planes semejantes a los de los falcom -> falcom heavy. Y a los de la capsula Dragon, cuando se habla de antares/cygnus.
    Es como si no tuvieran mas ambición que seguir mandando carga con el mismo cohete.

    1. Por lo que he leído, ampliarán el tamaño del contenedor, ahora son 2 segmentos y pasaría a 3 (casi triplicará a la Dragon en vol presurizado). Además se mejorará la etapa superior del Antares (Castor A, B y XL). Lo malo a la larga es la falta de motores para el cohete, pero por ahora este pequeño Frankenstein Internacional ha salido muy bien.

    1. Por requisitos del sistema. Supongo que para ahorrar combustible (cuanta más carga lleve a la vuelta, más combustible necesitará para la reentrada). También hay que tener en cuenta que no es lo mismo cargar cuidadosamente una nave en tierra con cientos de técnicos que hacerlo en órbita. Y debemos tener cuidado porque según la distribución de la carga cambia el centro de masas del vehículo.

  2. Perdón por mi ignorancia, pero como un motor puede funcionar al 108%, gases a mas alta presión de lo estipulado por las especificaciones o como es posible?

      1. Es verdad, se me había olvidado que los motores de la tercera etapa son nipones. Deberian poner también las banderas de Italia, Rusia y Japón junto a la de EEUU…

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Por Daniel Marín, publicado el 15 julio, 2014
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