Lanzamiento fallido del Antares con la Cygnus Orb-3

Por Daniel Marín, el 29 octubre, 2014. Categoría(s): Astronáutica • Comercial • ISS • Lanzamientos • NASA ✎ 96

La empresa Orbital Sciences ha sufrido su primer accidente con el cohete Antares. El día 28 de octubre a las 22:22 UTC el cohete Antares 130 se estrelló poco después del despegue cerca de la rampa 0A de la Wallops Flight Facility (Virginia), destruyendo la nave de carga Cygnus Orb-3 Deke Slayton con víveres para los astronautas de la ISS. Junto con la Cygnus se perdieron 26 satélites Flock-1d, los cubesats RACE (Radiometer Atmospheric CubeSat Experiment) y GOMX-2, así como el cubesat Arkyd-3, un pequeño demostrador tecnológico de Planetary Resources dotado de un telescopio para detectar asteroides. Estos satélites debían ser puestos en órbita desde la ISS.

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Momento de la explosión de los motores de la primera etapa (NASA).

La causa del fallo no está clara, pero todo apunta a un problema en uno de los motores NK-33 de fabricación soviética. Aparentemente, uno de los dos NK-33 (¿su turbobomba?) explotó unos seis segundos tras el despegue y el lanzador cayó cerca de la rampa (aparentemente, sin causar daños de consideración). Por suerte no hubo ningún herido. Estos motores son comercializados por la empresa norteamericana Aerojet bajo el nombre AJ26-62 y han sido sometidos a numerosas pruebas y controles de calidad para asegurarse de su correcto funcionamiento. En este sentido, Aerojet es la responsable de los motores y, por tanto, de cualquier problema que puedan presentar. Un motor AJ26 explotó el pasado mayo durante una de las pruebas en el centro Stennis (Missisippi), pero se desconoce si ambos sucesos están relacionados. A largo plazo, Orbital planea sustituir los NK-33 con otros motores debido al reducido número de estos ingenios que Aerojet mantiene en stock.

El lanzamiento debía haber tenido lugar originalmente el lunes día 27, pero tuvo que ser pospuesto porque una embarcación de pequeñas dimensiones se internó en la zona restringida. Este lanzamiento ha sido el quinto del cohete Antares de Orbital y el primero de la versión Antares-130, dotado de una segunda etapa más potente. La Cygnus Orb-3 era la cuarta Cygnus lanzada a la ISS. La Cygnus Orb-3 llevaba 2,2 toneladas de carga para la ISS y el coste de la misión se estima en doscientos millones de dólares. 

Vídeo del lanzamiento:

Cygnus Orb-3 (CRS-3)

Cygnus es una nave de carga automática de unos 4500 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-3) la nave lleva 2215 kg de carga, casi 600 kg más que en la anterior misión gracias al empleo de la nueva versión del cohete Antares. 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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La Cygnus Orb-3 con su cohete antes del lanzamiento (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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La Cygnus Orb-2 antes de acoplarse a la ISS (NASA).

Manifiesto de carga de la Cygnus Orb-3 (CRS-3)

  • Carga total: 2215 kg
  • Experimentos científicos: 727 kg (569 kg para experimentos norteamericanos y 158 kg  de experimentos internacionales).
  • Equipo para la tripulación: 748 kg (124 kg de equipos varios, 617 kg de víveres y 7 kg de libros).
  • Equipo para la ISS: 637 kg (607 kg para el segmento norteamericano y 30 kg para el módulo japonés).
  • Equipo para EVAs: 66 kg.
  • Equipos informáticos: 37 kg.
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Emblema de la misión Orb-3 (NASA).

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. Este ha sido el primer lanzamiento de la versión Antares-130.

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Cohete Antares-130 (NASA).

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-30XL, fabricada por ATK, se encuentra dentro de la cofia e incluye combustible sólido a base de HTPB (polibutadieno hdroxilado). El combustible es una mezcla de un HTPB comercial denominado TP-H8299 y aluminio. La Castor 30XL tiene un diámetro de 2,36 metros y un empuje 464 kN. El Antares puede usar una segunda etapa Castor-30A en la versión Standard-110 o Antares-110, mientras que la versión con la Castor-30B se llama Standard-120 o Antares-120. La versión con la Castor 30XL se llama 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 de los dos motores 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-3 en la cofia (Orbital).
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Traslado a la rampa (NASA).
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Colocando el cohete en posición vertical (NASA).
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El cohete en la rampa (NASA).
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Cofia del Antares (NASA).
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Antes del despegue (NASA).
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El cohete en la rampa (NASA).
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Despegue (Matthew Travis).
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Explosión del cohete (NASA).

Integración de la nave: [youtube]
https://www.youtube.com/watch?v=vVkxUuz5_bA
Vídeo del lanzamiento y explosión:

Otro vídeo de la explosión:

Vídeo del lanzamiento desde un avión:
https://www.youtube.com/watch?v=xkXJeJ2rIB4

Referencias:

 



96 Comentarios

  1. Por lo que tengo entendido realmente son motores que han estado 50 años acumulando polvo. Otra cosa es que al parecer se les ha actualizado la electrónica y se entiende que han pasado las pruebas de calidad (para eso tienen la capacidad de reencendido como explicó Daniel en otro post)

    No culparé a los motores porque sería lo fácil, y hay que esperar a que alguien con más datos que un video de Youtube realice una investigación., pero si, a modo de comentario personal, diré que en mi opinión es una pena que el desarrollo de la carrera espacial se haya estancado tanto que sigamos usando Soyuz y motores que eran para el N1 para poder ir a la ISS y sigan siendo actuales. No tengo nada contra las Soyuz, sólo que me gustaría que la competencia nos hubiera llevado a una mayor evolución de las naves, y no a un estancamiento

  2. Lastima como duele perder un cohete tan valioso para la misión científica y para suministro vital de los astronauta ISS.
    Pues me imagino eso significa que ellos corre riesgo de perder millones de dólares es como freir 🙁

  3. En el video oficial parece como si al despegar de la plataforma se desplaza «bastante» el hacia la derecha. Puede ser perfectamente un fallo del motor[aunque podria ser q no], de todas formas me parece q el lanzador sale muy «matado» de la rampa.

  4. Pues yo me pregunto hasta que punto hay una organizacion internacional de vuelos espaciales comerciales, como la que hay para aviones, aunque me imagino que muy poca. Estaria bien cierta internacionalidad en estudiar los accidentes para la mejora colectiva, sin responsabilidades, para que saliese todo a la luz y se pudiese aprender lo mas posible cuando suceden estas cosas. Yo me imagino que todo el mundo habra hecho un trabajo estupendo en Orbital, y simplemente habra pasado algo que no se sabia que pasaba. Alguien ha hablado de fatiga, pero hubo un momento en que no se sabia que existia, cuan importante es la fatiga termica? alguien los cubrio con un plastico para que no cojieran polovo y ese plastico llevaba algun compuesto que aumenta la corrosion en el titanio de forma explosiva (no pasa con el cadmio?)? Hay tanto por aprender y mejorar. Espero que la responsabilidad se reparta y al final se haga cargo quien mejor pueda soportarlo y no se estropee nada, por suerte esto dejara de ser un tema politico en unos dias, sino ha dejado de serlo ya, y se podran hacer las cosas con cordura.

  5. Me encanta una cosa, me acabo de revisar las demás entradas de Daniel sobre este cohete (en concreto las últimas 4 entradas…) y SORPRESA, ni un solo comentario diciendo «vaya 50 años cogiendo polvo ¿eso no será mucho?» o «que barbaridad esos motores no se sabe lo degradados que pueden estar!» NO… curiosamente ningún comentario al respecto.

    Como dicen en mi pueblo… a toro pasao, que huevos tenía.

    1. Bueno, yo a parte de que aunque comente lo de los 50 años -lo que hace que me sienta aludido-, no le he echado la culpa al motor , diría que uno hace comentarios cuando cree que tiene algo que decir. Daniel hace estupendos artículos divulgativos que me encanta leer, aunque no suela comentar.

      Cuando leí sobre la explosión del cohete vine a ver que nos contaba Daniel , y he de decir que se me hizo eterno que publicara un post sobre el asunto. Por Daniel sé de la historia del motor y del N1, y aunque me pareció llamativo que un motor se guardara durante décadas en Siberia para acabar en un cohete americano, supongo que si es posible es porque pasa los controles pertinentes.

      Supongo que será difícil saber si el fallo es del motor o no, y si lo es si el fallo está en las modificaciones o venía de origen. Tampoco me escandaliza que pueda fallar un motor sea ruso o americano, no sería el primero, pero como indicaba en mi post si me llama la atención que después de tantos años no hayamos avanzado mucho y un motor con tantos años siga siendo actual.

      Que alguien culpe al origen y largo almacenamiento del motor no me parece descabellado (es lo más fácil de pensar) , aunque si me parece prematuro, igual que lo puede ser decir que el origen y el almacenamiento no tienen nada que ver.

      1. Offler, perdona pero de verdad que no hacía alusión a tí, no había caido en tu comentario, pero vamos me parece una postura coherente, tú has dado tu opinión, no has hecho ninguna aseveración, a eso… nada que decir.

        Saludos

  6. Nadie pone en duda que el diseño y la fabricación del motor NK-33 son un prodigio de la técnica soviética. Y nadie pone en duda que la empresa responsable de testear estos motores y valorar su idoneidad para usarlos ahora, medio siglo después, es de Orbital. Los NK-33 se diseñaron y se fabricaron para usarlos en los años 70 en el programa lunar soviético. Cuando este se canceló ya se habían fabricado motores como para unos cinco o seis lanzadores N1.

    Desconozco la capacidad tecnológica actual de EEUU, por eso pregunto: ¿hay alguna empresa estadounidense que diseñe y fabrique sus motores para ser usados dentro de 50 años?

  7. Acabo de ver en la televisión que se ha estrellado una nave de Virgin Galactic. El piloto ha muerto y el copiloto está grave. Vaya días que llevamos… Descanse en paz el piloto y espero que se recupere el copiloto.

  8. Una pua por la carga de los satélites.

    También ha fallado la nave esa para hacer turismo de virgin y ha palmado un piloto y otro grave.

    Se están acumulando los incidentes.

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Por Daniel Marín, publicado el 29 octubre, 2014
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