Lanzamiento de dos satélites Galileo (Soyuz ST-B, VS11)

Tras el fracaso parcial del lanzamiento de la primera pareja de satélites de serie del sistema de posicionamiento global europeo Galileo el pasado agosto, Europa ha vuelto a poner en órbita otros dos ejemplares del sistema. En esta ocasión la etapa Fregat-MT del cohete Soyuz ST-B no dio ninguna sorpresa desagradable y los satélites Galileo 7 y Galileo 8 (FM-3 y FM-4) alcanzaron su órbita prevista. El lanzamiento de la misión VS11 (Vol Soyouz 11) se produjo el 27 de marzo de 2015 a las 21:46 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).

Póster de la misión (Arianespace).
Póster de la misión (Arianespace).

En esta misión la etapa Fregat realizó dos encendidos. El primero tuvo lugar 24 minutos después del despegue, mientras que el segundo se produjo 3 horas y 39 minutos, alcanzando una órbita de 23 522 kilómetros de altura y 55,04º de inclinación. El lanzamiento parcialmente fallido del 22 de agosto de 2014 se produjo porque las líneas del combustible de la etapa Fregat-MT se congelaron por culpa de las conducciones de helio para la presurización. Las misiones de las etapas Fregat lanzadas desde Kourou tienen una duración superior a la normal para estos vehículos, de ahí que esta anomalía no hubiese surgido en otras misiones lanzadas desde Rusia.

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 715 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 1420 vatios.

Satélite Galileo FOC
Satélite Galileo FOC

En este lanzamiento se han puesto en órbita los Galileo-FOC FM2 y FM3, también conocidos como Adam y Anastasia, respectivamente. Los FM-2 y FM3 reciben la denominación alternativa de Galileo 7 y Galileo 8. 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).

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 2014, pero terminaría fallando definitivamente en 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. Aunque finalmente los dos satélites Galileo 5 y Galileo 6 lanzados en agosto de 2014 han podido alcanzar una órbita operativa, los gobiernos europeos han decidido que solamente se llevarán a cabo tres lanzamientos de satélites Galileo mediante cohetes Soyuz. El año que viene, comenzando con los Galileo 15, 16, 17 y 28, se usará el Ariane 5. 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).
Fases del lanzamiento (Arianespace).
Fases del lanzamiento (Arianespace).
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Etapas en el lanzamiento (Arianespace/NPO Lávochkin).

 

Integración de los satélites con la etapa Fregat e inserción en la cofia:

Pose STACK sur Fregat 1269_2 1269-3

Traslado del lanzador a la rampa:

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Integración de la carga útil con el lanzador:

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Vídeo del ensamblaje del cohete:

[youtube]https://youtu.be/Q_toeGWM2e[/youtube]

Vídeo sobre la misión:

Vídeo del lanzamiento:



13 Comentarios

    1. Estados Unidos se había opuesto desde el primer momento al proyecto Galileo en favor del GPS porque entendía que supondría serios retos y problemas a la OTAN. Finalmente estadounidenses y europeos llegaron a un acuerdo de complementariedad de ambos sistemas GNSS. En la imagen copia de la carta remitida por Paul Wolfowitz, subsecretario de defensa estadounidense, a los ministros de la UE expresando su preocupación por el solapamiento de frecuencias del proyecto de sistema de posicionamiento Galileo con las ya planeadas en el GPS para uso exclusivamente militar, así como por la aparente presencia en Galileo de caracterísiticas del GPS militar, estando sin embargo bajo gestión civil.
      Aquí la carta:
      http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/02/Galileo_-_Wolfowitz_-_Letter.jpg

      Básicamente el único sistema global que existe es el GPS. En uso militar tiene mucha más precisión y sólo lo usa la OTAN en ese modo. Además pueden apagar el GPS en caso de conflicto y usarlo sólo ellos.
      Sencillamente les da por el culo perder esa ventaja.

      1. Todos los sistemas de navegación vía satélite tienen alcance global, y sus precisiones son equiparables, pues básicamente dependen de la precisión de los relojes internos y de la capacidad de modelar la transmisión de señales. Esa es, ‘grosso modo’, de unos 5-10 metros.

        La diferencia esencial entre Galileo y GPS es que el segundo es un programa militar, con todas las implicaciones que tiene desde el punto de vista de su uso en aplicaciones civiles. Galileo es una iniciativa civil, pensada para dar servicio a toda una serie de servicios civiles o no, y cuya precisión se puede ajustar en función de necesidades, mediante plataformas específicas (EGNOS, por ejemplo), y a las que se accede mediante subscripciones.

        GPS inicialmente estaba “capado” para que los civiles no pudiesen aprovechar la precisión bruta del sistema (SA-disponibilidad selectiva, degradaba la precisión a aproximadamente 100 metros), de modo que sólo los militares con un receptor especial pudiesen acceder a la precisión máxima del sistema. Como aquello les traía más problemas que ventajas -receptores muuucho más caros y escasos- la eliminaron como en el 2001 (cito de memoria), pero perdieron parte de los privilegios sobre el sistema, así que han modificado la distribución de frecuencias añadiendo dos más (L2C y L5) que les permitirá “apagones” parciales del sistema (podrán denegar el servicio en ciertas zonas geográficas salvo para los que tengan un receptor “ad hoc”), y moviendo todo el sistema en la dirección conceptual de servicios de Galileo, siempre dentro de las servidumbres de ser un sistema del ejército USA.

        Gran parte de las “desavenencias” entre EEUU y Europa vienen por ahí. Los americanos querían -entre otras cosas- que Galileo pudiese dejar en sombras las zonas de conflicto según sus intereses, y, además ocupar las mejores bandas para su sistema -de algo tiene que servir ser El Imperio-).

        Con Glonass y Compass, simplemente, no hay eggs.

  1. Las ingerencias de eeuu me imagino son que metieron el hocico en asuntos europeos otra vez… y quiso llevarse tajada del pastel….

    Como siempre UE Dependiente de EeUu 🙁

  2. Me alegra saber que el fallo de la etapa fregat no fue por culpa de los malos controles de cálida rusos y voy a esperar con entusiasmo el lanzamiento de 4 de estos satélites con
    el ariatne 5 😉

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 30 marzo, 2015
Categoría(s): ✓ Astronáutica • ESA • Lanzamientos • Rusia