Lanzados los satélites científicos Sentinel-1B y Microscope (Soyuz ST-A VS15)

El lunes 25 de abril de 2016 a las 21:02 UTC la empresa Arianespace ha lanzado un cohete Soyuz ST-A (Soyuz ST-A/Fregat-M) con los satélites científicos europeos Sentinel-1B, para la observación de la Tierra, y Microscope, destinado a poner a prueba la Relatividad General de Einstein. El lanzamiento tuvo lugar 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 en la misión VS14 (Vol Soyouz 14). En esta misión también se pusieron en órbita tres cubesats del programa Fly Your Satellite! de la ESA. Los cubesats, de 3 kg cada uno, son el OUFTI-1 (Bélgica), e-st@r-II (Italia) y AAUSAT-4 (Dinamarca). El lanzamiento tuvo que ser aplazado en tres ocasiones, dos por culpa del mal tiempo y otra por un fallo en la unidad de medida inercial (IMU) de la tercera etapa que tuvo que ser sustituida. Este ha sido el sexto lanzamiento de un vector Soyuz en 2016 y el primero de un Soyuz ST desde la Guayana Francesa.

Lanzamiento de la misión VS14 (Arianespace).
Lanzamiento de la misión VS14 (Arianespace).

Sentinel-1B

El Sentinel-1B es un satélite de observación de la Tierra mediante radar de apertura sintética (SAR) de 2164 kg construido por Thales Alenia Space de Italia para la agencia espacial europea (ESA) usando la plataforma PRIMA (Piattaforma Italiana Multi-Applicativa). Tiene una altura de 3,41 metros y un diámetro de 2,3 metros, con dos paneles solares de 10 metros de longitud cada uno capaces de generar un mínimo de 5984 vatios. Posee una antena de radar de apertura sintética en banda C (5,405 GHz) de 12,3 metros de longitud y 800 kg de masa fabricado por Airbus Defence and Space capaz de obtener imágenes de la Tierra con una resolución de hasta 5 metros bajo cualquier condición meteorológica.

Sentinel-1B (Arianespace/ESA).
Sentinel-1B (Arianespace/ESA).

El Sentinel-1B es el cuarto satélite del programa europeo Copernicus -antes conocido como GMES (Global Monitoring for Environment and Security)- de la Comisión Europea para la observación de la Tierra. La serie Sentinel se divide en cinco familias. La Sentinel 1 está formada por satélites de observación de la Tierra mediante radar SAR. Sentinel 2 y Sentinel 3 se dedican a la observación en el espectro visible, mientras que Sentinel 4 y  Sentinel 5 tienen como objetivo a la observación de la atmósfera y el clima terrestre (Sentnel 4 desde la órbita geoestacionaria).

Dimensiones del Sentinel-1 (ESA).
Dimensiones del Sentinel-1 (ESA).

El Sentinel-1B es similar al Sentinel-1A, lanzado el 3 de abril de 2014, y con él se completa la fase inicial de la constelación Sentinel 1. La serie Sentinel 1 continúa las observaciones de la Tierra en radar llevadas a cabo por los satélites europeos ERS y Envisat. Los Sentinel 1 toman imágenes de radar de la superficie de la Tierra independientemente de las condiciones meteorológicas, de día o de noche. La cobertura del radar cubrirá un área de 250 kilómetros de ancho con unos 20 metros de resolución espacial en el modo de funcionamiento principal (Interferometric Wide Swath mode). En otros modos de funcionamiento podrá cubrir bandas de 400 kilómetros (Extra Wide Swath) o de 80 kilómetros (Strip Map), en este caso con una resolución de 9 metros.

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Modos de funcionamiento del radar del Sentinel-1 (ESA).

El Sentinel-1B estará situado en una órbita de unos 686 kilómetros de altura y 98,18º de inclinación, y su vida útil es de unos 7 años. El Sentinel-1B estará situado en el mismo plano orbital del Sentinal-1A, pero desfasado 180º para permitir una cobertura global más rápida. Los datos SAR de Sentinel 1 (unos 1,5 terabytes al día) se reciben a través de la estaciones de la ESA en Savlbard (Noruega), Matera (Italia) y Maspalomas (España). En diciembre de 2015 se firmó un contrato entre Airbus y Thales Alenia para construir los Sentinel-1C y 1D por 143 millones de euros que despegarán a partir de 2021.

Sentinel 1A & Jason3 in Thales Alenia Space Cannes facility.
Antena SAR del Sentinel-1A (Arianespace/ESA).
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Los paneles del Sentinel-1A una vez en órbita (ESA).

Microscope

Microscope (Micro-Satellite à traînée Compensée pour l’Observation du Principe d’Equivalence) es un satélite científico construido por el CNES francés destinado a estudiar el Principio de Equivalencia Débil de la Relatividad General. Su masa es de 303 kg y tiene unas dimensiones de 1,4 x 1,0 x 1,5 metros. Usa la plataforma Myriade con dos paneles solares que generan un mínimo de 192 vatios y estará situado en una órbita de 711 kilómetros de altura. El objetivo de Microscope es verificar la validez del Principio de Equivalencia de la Relatividad General de Albert Einstein con una precisión de 10^-15, dos órdenes de magnitud superiores a lo comprobado experimentalmente en la actualidad. Este principio nos dice que la masa inercial (la que aparece en la fórmula F = ma, por ejemplo) y la masa gravitatoria (la que vemos en la fórmula Ley de la Gravitación de Newton) tienen exactamente el mismo valor. Por lo tanto, objetos de distinta masa y composición experimentan la misma aceleración gravitatoria. Una violación del Principio de Equivalencia, por pequeña que fuese, indicaría que habría que revisar la Relatividad General de Einstein.

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Satélite Microscope (Arianespace).
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Partes de Microscope (CNES).

Para ello, Microscope tiene el instrumento T-SAGE (Space Accelerometer for Gravity Experiment) con dos masas de prueba, una de titanio y otra de una aleación de platino-rodio. Las dos masas se mantendrán estáticas dentro del satélite mediante acelerómetros electrostáticos y se comprobará que están sometidas a la misma aceleración, tal y como predice el Principio de Equivalencia. Microscope lleva dos parejas de masas redundantes, cada una denominada SU (Sensor Unit). Para minimizar las perturbaciones externas Microscope emplea 8 micropropulsores de nitrógeno gaseoso suministrados por la ESA capaces de generar un empuje de pocos micronewton (en realidad, de 1 a 300 micronewton) alimentados por 6 tanques con un total de 16,5 kg de nitrógeno. Aunque el CNES aporta el 90% del dinero, en esta misión también colaboran otras instituciones francesas y europeas, como es el caso del DLR alemán. El diseño básico de Microscope es similar a la misión STEP (Satellite Test of the Equivalence Principle) de 1989 que no llegó a ver la luz. El proyecto Microscope nació en 2001 y la vida útil de la misión una vez en órbita será de 18 meses.

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Fundamento de la misión Microscope. Las dos masas concéntricas de diferente composición deben experimentar la misma aceleración (flechas rojas) en cada punto de la órbita (CNES).
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Interior de cada SU con las masas de prueba (CNES).
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Masas de prueba SU (CNES).
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Elementos que rodean las unidades SU (CNES).
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Precisión experimental con la que se ha comprobado el Principio de Equivalencia (CNES).

En esta misión se ha usado la estructura ASAP-S (Auxiliary Payload Adaptor Structure – Soyuz) construida por Airbus CASA Espacio para situar en órbita los satélites secundarios.

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

Cohete Soyuz ST-A

El lanzador Soyuz ST-A (372RN21A) es una versión ligeramente modificada del Soyuz-2-1A (14A14-1A) para su uso en la Guayana Francesa. 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 RKTs Progress de Samara (Rusia) con capacidad para situar 2730 kg en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) lanzado desde la Guayana Francesa. Emplea queroseno (de tipo 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-2-1A 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). Entre las pequeñas modificaciones añadidas al Soyuz ST-A con respecto al Soyuz-2-1A 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. Arianespace también lanza cohetes Soyuz ST-B desde la Guayana Francesa. El Soyuz ST-B es una versión del Soyuz-2-1B, cuya principal diferencia con el Soyuz-2-1A es el uso de una tercera etapa diferente dotada del motor RD-0124 en vez del RD-0110. Por este motivo, el Soyuz ST-B es capaz de situar 3240 kg en GTO lanzado desde Kourou.

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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 6,7 x 2,66 m y 25,3 toneladas, usa un motor RD-0110 con un empuje de 297,93 kN y 230 segundos de Isp. Funciona durante 240 segundos.

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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 ha sido construida 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 vectores Soyuz-FG, Soyuz-U, Soyuz-2 y Zenit-3F (en este caso con una 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).
Fases del lanzamiento (Arianespace).
Fases del lanzamiento (Arianespace).
Recreación del lanzamiento (ESA).
Recreación del lanzamiento (ESA).
Recreación del lanzamiento de la
Recreación del lanzamiento del Sentinel-1B (separación del Blok-I) (ESA).

Procesamiento de los satélites:

Pose CU1 sur dolly e3e3 e3e4t4t3

Inserción en la cofia:


Fermeture coiffes Fermeture coiffes Fermeture coiffes Sentinel 1BPose de balkis sur le composite supérieure de VS14 Sentinel 1BPose de balkis sur le composite supérieure de VS14 Sentinel 1BTransfert sur la pfrcs du composite supŽrieur VS14

El cohete en la rampa:

Transfert lanceur en ZLVS 26537737095_abff726bbd_o 2889975880

Integración con la carga útil:

Transfert composite Sentinel 1BTransfert sur la pfrcs du composite supŽrieur VS14 e54343434

El satélite con la carga útil en la rampa:

Sentinel 1BOuverture des portes du portique, vue du lanceur Sentinel 1BOuverture des portes du portique, vue du lanceur Sentinel 1BOuverture des portes du portique, vue du lanceur

Sentinel 1BFin du remplissage des rŽservoirs

Lanzamiento:

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Vídeos sobre el Sentinel-1B:

Vídeo sobre Microscope:

Vídeo sobre los cubesats:

Procesado de la carga útil y traslado a la rampa:

Vídeo del lanzamiento:



12 Comentarios

  1. “Microscope (Micro-Satellite à traînée Compensée pour l’Observation du Principe d’Equivalence)”

    Podría parecer que se elige un nombre que suena bonito y luego un idioma para dar sentido a dicho nombre. Porque a veces si que son rebuscados.

    1. No tengo ninguna duda que en el CNES escogen siempre el acronimo antes que el nombre completo del satellite. Por ejemplo TARANIS: Tool for the Analysis of RAdiation from lightNIng and Sprites

  2. Muy interesante lo que está haciendo Europa en materia de ciencias duras, hace poco con LISA Pathfinder y ahora este experimento del CNES.

    Me resulta curioso, lo rápido que reemplazaron el componente defectuoso. Entiendo que se trata de un instrumento para la telemetría..o puede ser una especie de controlador y parte de la avionica? de cualquier forma me sorprende que no hayan tenido que llamar a la factoría en Samara para pedir un reemplazo de urgencia. Cuántas cosas no sabemos de los detalles en las campañas de lanzamiento!

    Por otra parte este año tiene que lanzarse el Satélite SAOCOM de la Conae, como también tendrá una antena SAR como instrumento principal me pregunto que similitudes y diferencias guarda con el Sentinel.

    Un saludo y gracias por mantenernos informados, siempre es un gran placer leer tus posts!

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 25 abril, 2016
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Cohetes • ESA • Lanzamientos • Rusia