Lanzamiento del GLONASS K1-2 (Soyuz-2-1B)

Por Daniel Marín, el 1 diciembre, 2014. Categoría(s): Astronáutica • Lanzamientos • Rusia

El 30 de noviembre de 2014 a las 21:52 UTC las Fuerzas de Defensa Aeroespacial de Rusia (VKO) lanzaron un cohete Soyuz-2-1B/Fregat-M desde la rampa número 4 (SK-4 o 17P32-4) del cosmódromo de Pletsetsk. La carga era el satélite GLONASS K1-2.

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Lanzamiento del GLONASS K1-2 (mil.ru).

GLONASS K1-2

El GLONASS K1-2 o GLONASS-K1 nº 2 (GLONASS-K1 nº 12), también Uragán K1-2, es un satélite de 935 kg del sistema de posicionamiento global ruso GLONASS fabricado por la empresa ISS Reshetnyov, situada en la ciudad de Zheleznogorsk. Se trata del segundo satélite de la familia GLONASS-K1, destinada a probar nuevas tecnologías de cara a la implementación de la serie GLONASS-K2. Actualmente hay en órbita 29 satélites GLONASS, 27 de los cuales corresponden a la familia GLONASS-M, que emplean un diseño presurizado más antiguo. Los GLONASS-M (Uragán-M) deben ser reemplazados por la serie GLONASS-K2 (también denominada GLONASS-KM o K2M) entre 2016 y 2020.

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Satélite GLONASS-K1 (Roscosmos).

En un principio la serie GLONASS-K1 debía sustituir a los GLONASS-M, pero finalmente se decidió cambiar el diseño para incluir nuevas frecuencias y mayor precisión en el sistema. Por este motivo, los GLONASS-K1 funcionan como prototipos para el sistema GLONASS-K2. En un principio, la masa de los Uragán-K1 no debía superar los 745 kg, permitiendo de esta forma lanzamientos en tándem usando cohetes Soyuz-2. Desgraciadamente, el aumento en el peso final ha vuelto inviable esta opción. Originalmente sólo debían lanzarse dos unidades GLONASS-K1 para probar los nuevos sistemas, pero debido a las complicaciones a la hora de introducir la serie K2 se lanzarán un total de once unidades K1 que también funcionarán como satélites operativos una vez finalizadas las pruebas. La masa de los GLONASS-K2 alcanzará los 1645 kg e incluirá cuatro nuevas frecuencias.

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Satélite GLONASS-K1 (Wikipedia).

Los Uragán-K están fabricados por la empresa ISS Reshetnyov usando la plataforma Ekspress-1000A. Están estabilizados en tres ejes, tienen una masa de 935 kg, unos paneles que generan 1270 W y una vida útil de 10-12 años, frente a los 1415 kg y 7 años de vida operativa de los antiguos Uragán-M. El incremento en la vida operativa se ha conseguido introduciendo un nuevo diseño no presurizado. La carga útil es de 260 kg e incluye un nuevo emisor de banda L para señales de navegación civil en formato CDMA (L3) compatible con el empleado por otros sistemas de navegación (GPS, Galileo, Beidou, etc.). En el futuro se espera alcanzar los cuatro u ocho canales CDMA por aparato (los primeros Uragán-M sólo empleban señales FDMA). Además, el satélite también incorpora la instrumentación adecuada para formar parte del sistema de rescate marítimo internacional COSPAS-SARSAT. Los relojes atómicos de cesio de los satélites GLONASS han sido diseñados por el instituto RIRT y tienen una precisión de 100 ns. Los relojes de los GLONASS-K1 tienen una estabilidad mejorada de 5×10−14, comparado con 1×10−13 de los GLONASS-M.

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Frecuencias y tipos de satélites GLONASS (GLONASS).
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Comparativa entre la precisión de los sistemas GPS y GLONASS (Roscosmos).

La constelación GLONASS (Глобальная Навигационная Спутниковая Система, ‘sistema de navegación global por satélite’) está formada por un mínimo de 24 satélites situados en tres planos orbitales de 64,8º (ocho aparatos por plano) a 19100 km de altura para permitir una cobertura global. Como comparación, el sistema GPS norteamericano cuenta con un mínimo de 24 aparatos en seis planos (cuatro por plano) a 20200 kilómetros de altura (actualmente son 32 los satélites GPS en órbita, 31 de ellos operativos). Por su parte, el sistema europeo Galileo tendrá 30 satélites en tres planos inclinados 56º. A día de hoy, hay 29 satélites GLONASS en servicio, de los cuales 24 están operativos, dos en pruebas (los dos GLONASS-K1), uno en mantenimiento y dos de reserva. El sistema GLONASS requiere 18 satélites para dar cobertura a todo el territorio de la Federación Rusa y 24 para proporcionar cobertura global. Debido a la posición de los satélites, la precisión del sistema completo puede ser superior a la del GPS para altas latitudes.

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El GLONASS-K1 durante su montaje (Roscosmos).
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Tipos de satélites GLONASS (Roscosmos).

El sistema GLONASS fue aprobado por el decreto del gobierno soviético n° 1043-361 de 1976. El primer satélite del sistema, de la serie Uragán (11F654), fue lanzado en 1982. El último Uragán despegó en 2005, después de haberse lanzado 85 unidades de esta serie. El primer Uragán-M (14F113) alcanzó la órbita en 2001. El segmento tierra del sistema GLONASS está formado por nueve estaciones situadas en la Federación Rusa y en Uzbekistán. El centro de control del sistema se denomina TsUS (Tsentr Upravlenia Sistemoy [GLONASS], ‘centro de control del sistema’) situado en Krasnoznamensk, cerca de Moscú. Después de reconstruir la red en la pasada década, en el año 2010 se logró dar cobertura a todo el territorio de la Federación Rusa y en octubre de 2011 se completó una vez más la constelación original de 24 satélites.

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Satélites GLONASS en activo (GLONASS).
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Unidades de los distintos tipos de GLONASS previstas para los próximos años (GLONASS).

Cohete Soyuz-2-1B

El Soyuz-2-1B (14A14-1B) es un cohete de tres etapas (más la etapa superior Fregat) basado en el Soyuz-U/Soyuz-FG capaz de colocar en LEO un máximo de 8250 kg lanzado desde Baikonur (200 km y 51,6º) o 7850 kg lanzado desde Plesetsk (220 km y 62,8º). Está fabricado por la empresa TsSKB Progress de Samara (Rusia) y emplea queroseno (T1) y oxígeno líquido. Tiene una masa de 312 toneladas, una longitud de 46,3 metros (51,1 m con la cofia) y 10,3 metros de diámetro máximo.

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Cohete Soyuz-2 (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 (la cofia estándar mide 4,1 x 11,4 metros). El Soyuz-2-1B se basa 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. Para simplificar costes, TsSKB Progress planea sustituir todos los cohetes Mólniya-M, Soyuz-U y Soyuz-FG por lanzadores de la serie Soyuz-2. El Soyuz-2-1B se lanza desde la Guayana Francesa bajo la denominación de Soyuz-STB.

La primera etapa está formada por cuatro bloques aceleradores (Bloques B, V, G y D) de 19,6 x 2,68 m y 43,4 toneladas al lanzamiento equipados con motores RD-107A (14D22) de cuatro cámaras y dos vernier (derivados de los RD-107 del R-7). Cada RD-107A tiene un empuje de 838,5-1021,3 kN y un impulso específico de 263,3-320,2 s. La primera etapa funciona durante 118 segundos.

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Bloque de la primera etapa de un Soyuz-2 (Arianespace).

La segunda etapa o etapa central (Bloque A), de 27,1 x 2,95 m y 99,5 toneladas al lanzamiento, emplea un RD-108A (14D21, derivado del RD-108) con cuatro vernier. Este motor tiene un empuje de 792,48-990,18 kN y un Isp de 257,7-320,6 s. Funciona durante 286 segundos.

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Etapa central o segunda fase de un Soyuz-2 (Arianespace).

La tercera etapa (Bloque I), de 6,7 x 2,66 m y 25,3 t, usa un RD-0124, con un empuje de 294 kN y 359 s. Funciona durante 300 segundos. La etapa superior Fregat-M está fabricada por NPO Lávochkin y usa propergoles hipergólicos (UDMH y tetróxido de nitrógeno). Tiene unas dimensiones de 1,55 x 3,8 m y usa seis tanques esféricos que rodean la estructura central, cuatro para los propergoles y dos para la aviónica. Carga 5250 kg de propergoles hipergólicos (comparados con los 5090 kg de la Fregat normal). Emplea un motor S5.98M de 2000 kgf y 333,2 s de Isp que puede encenderse repetidamente (hasta 20 veces). La etapa Fregat se ha empleado con los Soyuz-FG, Soyuz-U, Soyuz-2 y Zenit-3F (modificada). La cofia tiene unas dimensiones de 3,7 x 7,7 metros.

Fases del lanzamiento de un GLONASS-M desde Plesetsk:

  • T+o: lanzamiento.
  • T+ 1 min 58 s: separación de los cuatro bloques de la primera etapa (‘Cruz de Koroliov’).
  • T+ 2 min 45 s: separación de la cofia.
  • T+ 4 min 46 s: apagado de la segunda etapa (Blok A). Ignición de la tercera etapa (Blok I).
  • T+ 4 min 47 s: separación de la tercera etapa.
  • T+ 4 min 52 s: separación del compartimento de trasero de la tercera etapa.
  • T+ 9 min 19 s: apagado de la tercera etapa.
  • T+ 9 min 23 s: separación de la etapa Fregat con la carga útil.
  • T+ 9 min 28 s: encendido de los motores de bajo empuje de la Fregat.
  • T+ 10 min 23 s: primer encendido del motor S5.92 de la Fregat.
  • T+ 10 min 42 s: apagado del motor S5.92.
  • T+ 34 min 57 s: encendido de los motores de bajo empuje.
  • T+ 35 min 52 s: segundo encendido del motor principal de la Fregat.
  • T+ 45 min 15 s: apagado del motor S5.92.
  • T+ 3 h 26 min 40 s: encendido de los motores de bajo empuje.
  • T+ 3 h 27 min 35 s: tercer y último encendido del motor S5.92 de la Fregat.
  • T+ 3 h 31 min 31 s: apagado del motor.
  • T+ 3 h 32 min 01 s: separación del GLONASS.
  • T+ 3h 51 min 50 s: primer encendido (de dos) de los motores de bajo empuje de la Fregat para deorbitar la etapa.

Traslado a la rampa en Plesetsk:

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Vídeo sobre el GLONASS-K1-2:

Vídeo del traslado a la rampa:

Vídeo del lanzamiento:



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