Lanzamiento parcialmente fallido de los primeros satélites Galileo de serie (VS09)

Malas noticias para Europa y Rusia, aunque por motivos diferentes. Los dos primeros satélites operacionales del sistema de posicionamiento europeo Galileo no han alcanzado su órbita prevista debido a un fallo en la etapa superior rusa Fregat-MT del cohete Soyuz ST-B. El lanzamiento tuvo lugar el 22 de agosto de 2014 a las 12:27 UTC desde la rampa del Complejo de Lanzamiento del Soyuz (ELS, Ensemble de Lancement Soyouz) situada en Sinnamary, dentro del Centro Espacial de la Guayana Francesa (CGS).

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Lanzamiento del Soyuz ST-B VS09 (Arianespace). 

Los satélites Galileo-FOC FM1 y FM2 fueron situados en órbita, pero no en la prevista. En vez de alcanzar una órbita de 23 522 kilómetros de altura y 55º de inclinación los dos satélites han quedado en una órbita elíptica de 25,922 x 13 700 kilómetros y 49º de inclinación. En estas condiciones no podrán llevar a cabo su labor nominal dentro del sistema de posicionamiento global Galileo, pero se están estudiando opciones para aprovecharlos de algún modo. Este ha sido el sexto lanzamiento de un cohete Soyuz desde la Guayana Francesa (misión VS09) y el primero que no ha sido un éxito. Se trata del primer fallo de la etapa Fregat desde 2009. Este año estaban previstos otros dos lanzamientos de Soyuz ST-B con satélites Galileo FOC.

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Órbita prevista (azul) comparada con la real.

Galileo-FOC

Los satélites Galileo-FOC (Galileo-Full Operational Capability) han sido construidos conjuntamente por las empresas OHB-System (bus) y SSTL (carga útil) para el sistema de posicionamiento global Galileo de la agencia espacial europea (ESA). Cada unidad tiene una masa de 733 kg y su vida útil es de doce años. Tienen unas dimensiones de 2,5 x 1,2 x 1,1 metros, con una envergadura de 14,67 metros una vez desplegados los paneles solares. Los paneles de los Galileo-FOC tienen un tamaño de 1 x 5 metros con 2500 células solares de arseniuro de galio y son capaces de producir 14520 vatios.

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Satélite Galileo-FOC (ESA).

En este lanzamiento se han puesto en órbita los dos primeros Galileo-FOC, denominados FM1 y FM2. El FM1 también ha recibido el nombre de Galileo 5 o Doresa, mientras que el FM2 es el Galileo 6 o Milena. La ESA planea lanzar un mínimo de 22 satélites Galileo FOC en los próximos años, que se sumarán a los Galileo-IOV -ya en órbita- para formar un sistema de posicionamiento operativo.

Se espera que la constelación Galileo esté formada por un total de 30 satélites (27 operativos y tres de reserva) situados en tres planos distintos separados 120º en longitud. Se necesitan un mínimo de 18 satélites para alcanzar una capacidad mínima operativa o IOC (Initial Operational Capability). Los satélites de cada plano estarán localizados a 23222 km de distancia con una inclinación de 56º y poseerán un periodo de 14 horas y 15 minutos. Al igual que el GPS norteamericano (un mínimo de 24 satélites en seis planos) o el GLONASS ruso (21 satélites en tres planos), Galileo ofrecerá servicios de navegación a todo el planeta mediante tres señales distintas en banda L: E1 (1575,42 MHz), E2 (1191,795 MHz) y E3 (1278,75 MHz). Actualmente existe cierto solapamiento en las frecuencias con el sistema de posicionamiento chino Beidou, pero se espera corregir este problema en los próximos años. Cada satélite incluye cuatro relojes atómicos para controlar la señal de navegación: dos relojes principales basados en un máser de hidrógeno (con una precisión de 0,45 nanosegundos en 12 horas) y dos relojes redundantes de rubidio con una precisión de 1,8 nanosegundos cada doce horas. La precisión espacial del sistema Galileo podrá alcanzar los 30 cm sin ayuda de estaciones terrestres. Además de las antenas en banda L, cada satélite incluye una antena en banda C para recibir datos desde tierra y dos antenas en banda S para telemetría.

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Características de los tres sistemas de posicionamiento: GPS, GLONASS y Galileo (ESA).
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Antena de los primeros satélites FOC (ESA).
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Paneles solares de los FOC (ESA).

En 2005 y 2008 fueron lanzados los satélites de prueba GIOVE-A y GIOVE-B para demostrar las tecnologías asociadas al sistema Galileo. En octubre de 2011 se lanzó el primer par de Galileo-IOV (In-Orbit Validation), los Galileo PFM y FM2, con el objetivo de refinar el sistema de cara a los ejemplares operativos FOC. Un año después se lanzaron los Galileo-IOV FM3 y FM4. El Galileo-FM4 sufrió un fallo temporal en mayo de este año, pero terminaría fallando definitivamente el pasado julio. Desde su nacimiento, el programa Galileo ha estado rodeado de múltiples polémicas en cuanto a su gestión, sobrecostes e ingerencias por parte de los Estados Unidos. El coste del proyecto se estima en unos siete mil millones de euros.

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Configuración de lanzamiento (Arianespace).

Cohete Soyuz ST-B

El Soyuz ST-B (372RN21B) es una versión ligeramente modificada del Soyuz-2-1B (14A14). Se trata de un cohete de tres etapas (más la etapa superior Fregat-M o Fregat-MT) basado en el Soyuz-U/Soyuz-FG fabricado por la empresa TsSKB Progress de Samara (Rusia) con capacidad para situar 3240 kg en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) lanzado desde la Guayana Francesa (o 1,7 toneladas lanzado desde Baikonur). Emplea queroseno (T1) y oxígeno líquido (LOX) en sus tres primeras etapas y combustibles hipergólicos en la cuarta fase Fregat. Tiene una masa de 312 toneladas al lanzamiento, una longitud de 46,3 metros y 10,3 metros de diámetro máximo.

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Cohete Soyuz ST/Fregat (Arianespace).

A diferencia del Soyuz-U o el Soyuz-FG, el Soyuz-2-1B incorpora una nueva aviónica digital y una cofia agrandada para lanzar cargas más voluminosas con la etapa Fregat-M o MT (la cofia estándar mide 4,1 x 11,4 metros). El Soyuz-2-1B se basa a su vez en el Soyuz-2-1A, incorporando una tercera etapa con un motor RD-0124 en vez del RD-0110 de las otras versiones, lo que le permite aumentar su carga útil en más de una tonelada. Entre las pequeñas modificaciones añadidas al Soyuz ST-B con respecto al Soyuz-2-1B de serie se encuentra la introducción de orificios que permiten la entrada de agua en las dos primeras etapas para acelerar su hundimiento una vez caen al océano Atlántico.

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Empresas participantes en el Soyuz-ST (Arianespace).
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Versiones actuales del cohete Soyuz (no aparece el Soyuz-2-1V) (Arianespace).
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Ejes de orientación del Soyuz-ST (Arianespace).

 

La primera etapa está formada por cuatro bloques aceleradores (Bloques B, V, G y D) de 19,60 x 2,68 m y 44,413 toneladas al lanzamiento (3784 kg en seco) equipados con motores RD-107A (14D22) de cuatro cámaras y dos vernier (derivados de los RD-107 del R-7) con 35 kN de empuje. La carga de combustible incluye 27900 kg de oxígeno líquido y de 11260 kg queroseno. Cada RD-107A tiene un empuje de 838,5-1021,3 kN y un impulso específico de 263,3-320,2 s. Esta etapa funciona durante 118 segundos. Cada bloque lateral incluye una aleta aerodinámica estabilizadora que se instala cuando el lanzador está situado en la rampa.

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Uno de los bloques de la primera etapa del Soyuz (Arianespace).

La segunda etapa o etapa central (Bloque A), de 27,10 x 2,95 m y 99,765 toneladas al lanzamiento (6545 kg en seco), emplea un RD-108A (14D21, derivado del RD-108) con cuatro vernier de 35 kN. Este motor tiene un empuje de 792,48-990,18 kN y un Isp de  257,7-320,6 s. Funciona durante 286 segundos y carga 63800 kg de oxígeno líquido y 26300 de queroseno.

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Bloque A del Soyuz-ST (Arianespace).

La tercera etapa (Bloque I), de 6,70 x 2,66 m y 27,755 toneladas (2355 kg en seco), usa un RD-0124,    con un empuje de 297,9 kN y 359 segundos de Isp. Funciona durante 270 segundos. Carga 17800 kg de oxígeno líquido y 7600 kg de queroseno.

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Tercera etapa de un Soyuz ST-A (izquierda) y la de un Soyuz ST-B (derecha)(Arainespace).

La etapa superior Fregat-MT está fabricada por NPO Lávochkin y usa 6638 kg de propergoles hipergólicos (UDMH y tetróxido de nitrógeno). Tiene una masa inerte de 950 kg (1050 kg para la versión MT), una masa total de 7100 kg (dependiendo de la misión) y unas dimensiones de 1,50 x 3,92 metros (3,35 metros de diámetro para versión clásica). Usa seis tanques esféricos que rodean la estructura central, cuatro para los propergoles y dos para la aviónica. La versión MT posee ocho pequeños tanques de propergoles adicionales situados sobre los tanques principales. Emplea un motor S5.98M (o un S5.92 en la Fregat tradicional) de 332 segundos de Isp y dos modos de empuje (19.85 kN y 14 kN) que puede encenderse repetidamente (hasta 20 veces o 1100 segundos en total). Para las maniobras de control de posición emplea hasta 8 propulsores de hidrazina de 50 N de empuje. La etapa Fregat se ha empleado con los Soyuz-FG, Soyuz-U, Soyuz-2 y Zenit-3F (con la Fregat-SB modificada). El primer lanzamiento de la Fregat (con una masa en seco de 930 kg) tuvo lugar en el año 2000. En 2010 se introdujo la versión mejorada Fregat-M para el Soyuz-2 y la versión pesada Fregat-MT, diseñada en principio para los lanzamientos de los satélites europeos del sistema de posicionamiento Galileo desde la Guayana mediante cohetes Soyuz-STB (Soyuz-2-1B). 

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Etapa Fregat (Arianespace).
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Etapa Fregat-MT (NPO Lávochkin).

La cofia (modelo ST) tiene una masa de 1700 kg, un diámetro de 4,11 metros y una longitud de 11,433 metros. Rodea a la etapa Fregat durante el despegue.

Sinnamary

El Centro de Lanzamiento Soyuz (ELS) está situado en Sinnamary, a 13 kilómetros del complejo de lanzamiento del Ariane 5, en la Guayana Francesa. Está formado por tres zonas distintas: la plataforma de lanzamiento, el edificio de montaje (MIK) y el centro de lanzamiento.

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Localización del ELS en la Guayana Francesa (Arianespace).
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Elementos del complejo de lanzamiento del Soyuz (Arianespace).

La rampa fue completada en 2008 y es similar a las dos existentes en Baikonur y las cuatro de Plesetsk. La que actualmente se está construyendo en Vostochni será idéntica a la de Sinnamary. Al igual que en el resto de instalaciones del Soyuz, el cohete no se apoya en la base de la rampa, sino que «cuelga» por la cintura agarrado por varias estructuras metálicas que se retraen en el momento del lanzamiento. Este ingenioso sistema desarrollado por la OKB-1 de Serguéi Koroliov y Vladímir Barmin a mediados de los años 50 recibe el apodo de ‘el tulipán’. En el edificio de montaje MIK (Монтажно-Испитательный Корпус) se integran las fases de los lanzadores en posición horizontal. Una vez montado, el cohete se traslada a la rampa mediante una línea ferroviaria de 700 metros. A diferencia de las instalaciones rusas, el lanzador no se traslada mediante locomotoras, sino por pequeños vehículos diseñados específicamente para esta tarea. Tampoco existe un búnker de lanzamiento como en Baikonur, ya que el control de lanzamiento está situado en un edificio construido lejos de la rampa.

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Plano del centro de lanzamiento del Soyuz en la Guayana (Arianespace).
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Rampa de lanzamiento en Kourou (Arianespace).

La carga útil no se une al lanzador en posición horizontal como en Baikonur y Plesetsk, sino que se integra verticalmente con el Soyuz dentro de la torre de servicio móvil que rodea la rampa. Esta torre ha sido diseñada para proteger al Soyuz y su carga útil de los enormes niveles de humedad que existen en la Guayana francesa. El proyecto del Soyuz en la Guayana nació a principios de 1998, cuando la ESA comenzó a interesarse por la posibilidad de lanzar cohetes rusos desde Kourou para complementar al lanzador pesado Ariane 5. El programa fue aprobado oficialmente en 2004 y la construcción del complejo comenzó en 2005. Además de la ESA y Roscosmos, participan en el proyecto TsSKB Progress -fabricante de los cohetes Soyuz-, NPO Lávochkin -fabricante de la etapa Fregat- y TsENKI -organismo estatal ruso encargado de las infraestructuras de lanzamiento-. Europa ha invertido 468 millones de euros en el programa Soyuz en la Guayana Francesa, de los cuales 342 millones han sido puestos por la ESA, 121 millones por Arianespace y el resto por la Unión Europea.

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Perfil típico de una misión Soyuz ST (Arianespace).
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Trayectoria de lanzamiento de un Soyuz ST-B en una misión Galileo (ESA).
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Fases del lanzamiento (Arianespace).
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Etapas en el lanzamiento (Arianespace/NPO Lávochkin).

Llegada de los satélites a Kourou y carga de combustible:

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Integración con la etapa Fregat-MT:

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Inserción en la cofia:

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Traslado a la rampa e integración con la carga útil:

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Lanzamiento:

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Vídeo sobre el sistema Galileo:

[youtube]http://youtu.be/ZC8ZZJc1WfI?list=PL42ADFC3F75420180[/youtube]

Vídeo sobre la carga de combustible en los satélites:

[youtube]http://youtu.be/3dMrmVn9HAQ[/youtube]

Vídeo de la transferencia a la rampa del cohete:

[youtube]http://youtu.be/JQh4GJxhcxI[/youtube]

Vídeo del lanzamiento en el que se aprecia muy bien la Cruz de Koroliov:

[youtube]http://youtu.be/4mQZUPEpYfM[/youtube]

Referencias:



22 Comentarios

  1. Puede que me esté volviendo un poquito paranoico, pero ¿no es posible que Rusia esté castigando a Europa por su posición en el conflicto de Ucrania?
    Tan vez no lo han hecho todo lo bien que saben…

    1. Lo dudo mucho, Rusia no jugaría con su mimada industria aereospacial, imagina que sale el titular «Rusia boicotea su lanzador a propósito», adiós a todos los contratos con medio mundo.

  2. Hay fecha aproximada de cuándo podrá entrar en funcionamiento el sistema Galileo? Imagino que el fallo en el lanzamiento implicará un retraso adicional, se sabe cuánto?
    Gran post, como siempre. Un saludo

  3. Fregat, cada vez que lo leo va acompañado de del adjetivo «fallido».
    Como esto nos toca el bolsillo a los europeos y un poco el apéndice nasal, ¿Rusia tiene algún tipo de reposabilidad económica? ¿Quién suscribe los seguros? ¿Sabemos como funcionan?

    Ariene 5 y subimos 6 de una tacada.

    1. Ya GeR… el problema está en que los satélites de posicionamiento no son cosas que puedas subir «de una tacada» necesitan órbitas diferentes y con un solo lanzamiento no se puede. Por cierto puedes decirme donde lees siempre acompañado Fregat y «fallido»?

  4. Mañana lunes empieza a trabajar la comisión de investigación para determinar las causas de esta «anomalía». Yo no acabo de entender cómo el centro de control no supo en tiempo real que la Fregat no estaba dejando los satélites donde se pretendía… ¿Habrán programado mal la secuencia de inserción en órbita? Pronto lo sabremos…

    En cualquier caso es una pena. Pero Europa está teniendo mala suerte con los satélites Galileo: el IOV PFM / FM-1 tuvo un fallo en el amplificador de potencia de estado sólido (SSPA) y el IOV FM-3 y el IOV FM-4 sufrieron una pérdida de potencia de su señal cuyas causas aún se desconocen….

  5. Parece que todos los sistemas de posicionamiento que no son GPS tienen la negra. Los rusos han sufrido varios fallos con el Protón antes de completar su GLONASS, y Europa va por un camino parecido con Galileo. O los yankees nos hacen vudú o no lo entiendo.

  6. No se si no habéis dado cuenta pero en el vídeo del lanzamiento cometen un error creo yo, han puesto en la velocidad (km/seg) y deberían poner (m/seg) creo yo, como se les ha pasado ese dato ??
    He leído que van a utilizar el ariane 5 para aumentar la frecuencia y cantidad de satélites en órbita, es oficial ??

    saludos jorge m.g.

    1. Aún no se sabe a qué se debió la insercción anómala. Hay muchos elementos implicados. Lo único claro es que la empresa que da el servicio, Arianespace, no ha cumplido las espectativas de sus clientes. Esto sí ya se puede marcar como fracaso en las estadísticas de esta empresa, que hoy ha formado la comisión de investigación que empezará a trabajar el 28 de agosto y deberá presentar un informe el 8 de septiembre. Entonces veremos cómo se reparten las culpas…

        1. A estas alturas los éxitos y fracasos de «rusos» y «europeos» en el ámbito espacial están más que asumidos por ambas partes. Esto no es la liga de fútbol, aunque por algunos comentarios aquí lo parezca. Si falló la Soyuz o la Fregat o el control de tierra ruso, pues tendrán que apuntarse «ellos» ese fracaso. Pero primero lo tendrá que determinar la comisión de investigación creada a tal efecto. En cualquier caso, insisto, es la empresa de servicios ARIANESPACE la responsable ante sus clientes, ESA y la Comisión Europea, de situar correctamente en órbita los satélites Galileo.

  7. Epa Daniel! Tengo entendido que en 1997 el AsiaSat-3 de Hong Kong sufrio el mismo problema. Al pasar este a nombre de la empresa Hughes Comunication y paso a llamarse HGS-1, se elaboro un plan de salvataje sin precedentes: usar el propelente de dicho satélite para enviarlo a un sobrevuelo a la Luna para mediante la asistencia gravitatoria lunar, este se pudiera situar en la orbita para cumplir su proposito. El satélite paso a ser el primer satélite de privado en pasar sobre la Luna.

    ¿No pudieran los europeos hacer lo mismo con estos satélites del Sistema Galileo, aunque el tiempo de vida pudiera ser un poco mas corto?

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 24 agosto, 2014
Categoría(s): ✓ Astronáutica • ESA • Lanzamientos • Rusia