Hoy ha despegado con éxito el primer ejemplar del cohete Antares de
Orbital Sciences Corporation, un lanzador de mediano tamaño que debe
llevar las naves de carga Cygnus a la ISS. Se trata de una misión de
gran importancia para la NASA, ya que la combinación Antares/Cygnus será
la encargada de complementar al tándem formado por el cohete Falcon 9 y
la nave Dragon de SpaceX, actualmente la única nave espacial
norteamericana capaz de transportar carga hasta la estación espacial
internacional. También se trata del primer vuelo exitoso de los motores
de construcción soviética NK-33, diseñados para el programa lunar
tripulado de la URSS.
Cohete Antares (Orbital).
El lanzamiento (misión A-ONE) tuvo lugar desde la rampa 0A de la Wallops
Flight Facility, Virginia. La carga en esta misión de prueba era un
simple bloque de metal de 3800 kg denominado Cygnus Mass Simulator o
Cygnus Payload Simulator. Junto al CMS se lanzaron cuatro pequeños
CubeSats (Dove-1 y tres PhoneSat). El CMS tiene unas dimensiones de
5,061 x 2,9 metros y está dotado de 22 acelerómetros, 2 micrófonos, 24
termopares, 12 medidores de presión y 12 termómetros. La primera Cygnus
debe volar a finales de este año. Este lanzamiento tiene por objeto
comprobar la viabilidad del cohete Antares antes de realizar una misión
comercial a la ISS. La misión A-ONE debe demostrar que el Antares es
capaz de situar una nave Cygnus en una órbita de 250 x 300 y 51,6º de
inclinación (la inclinación del plano de la ISS).
Cohete Antares en la configuración de la misión A-ONE (Orbital).
Nave Cygnus de Orbital (NASA).
Simulador de masa de la Cygnus CMS (Orbital).
A diferencia del Falcon 9 de SpaceX, el Antares es un cohete
internacional fabricado en Estados Unidos, Ucrania y Rusia. Orbital
Sciences Corporation comenzó a trabajar en este proyecto en 2007. En un
principio denominado Taurus II, el nuevo lanzador debía incorporar
elementos de los otros cohetes de Orbital (Pegasus, Taurus y Minotaur)
para llenar el hueco en el mercado que dejaría el veterano cohete Delta
II, convirtiéndose en el lanzador más potente desarrollado por Orbital.
Finalmente, Orbital decidió subcontratar el diseño de la primera fase a
la empresa KB Yuzhnoe de Ucrania, fabricante de las dos primeras etapas
del cohete Zenit. En principio, esta primera etapa hace uso de un diseño
original derivado del Zenit que resulta muy parecido al proyecto Mayak de Yuzhnoe/Yuzhmash.
Proyecto Mayak de Yuzhnoe, muy similar al Antares (KB Yuzhnoe).
Lanzadores de Orbital (Orbital).
Los motores de la primera etapa serían dos NK-33 (11D111) construidos en
los años 70 por la oficina de diseño OKB-276 de Nikolái Kuznetsov para
la primera etapa del enorme y malogrado cohete lunar soviético N1,
comercializados en los EEUU por la empresa Aerojet bajo la designación
AJ26-62. Aerojet compró la patente para la fabricación de estos motores
fuera de Rusia, pero hasta el momento no ha logrado construir una sola
unidad y empleará en el Antares ejemplares sobrantes del programa lunar
soviético. El Antares se ha convertido así en el primer cohete en
emplear motores NK-33 (los cuatro N1 que fueron lanzados entre 1969 y
1972 usaron motores NK-15 en la primera etapa, una versión distinta) y
el primero con este tipo de motores en realizar una misión con éxito, lo
que no deja de ser un hecho bastante paradójico. El Soyuz-2-1v, que
también debe debutar este año, será el segundo cohete que use motores
NK-33.
Motor NK-33-1.
Uno de los motores NK-33-1 de Aerojet antes de las pruebas (NASA).
En 2008 Aerojet había adquirido 36 motores NK-33-1 -almacenados en
Samara- y tenía previsto adquirir 30 más, suficiente para 33
lanzamientos del Antares. Con el fin de certificar el uso del NK-33
después de haber pasado casi cuarenta años de su construcción se han
realizado varias pruebas de encendido en el polígono de Vintay en Samara
(Rusia) en 2009 y en el Stennis Space Center Test Stand de la NASA en
2010 y 2011. De acuerdo con Orbital, el Antares puede ser rentable si
realiza más de seis lanzamientos al año, un objetivo que la empresa
espera lograr en 2015.
Nikolái Kuznetsov, a la
izquierda, con un motor NK-33 derivado del NK-15. A la derecha, un N1 es
transportado hasta una de las dos rampas construidas para el programa
en Baikonur.
El 19 de febrero de 2008, y ante la inminente retirada del transbordador
espacial, Orbital ganó un contrato de 170 millones de dólares con la
NASA bajo el programa COTS (Commercial Orbital Transportation Services)
para llevar suministros a la ISS mediante naves Cygnus. El 23 de
diciembre de 2008 Orbital volvió a ganar otro contrato de la NASA. En
esta ocasión, la empresa recibió 1900 millones de dólares para lanzar
ocho misiones Cygnus a la ISS según el programa CRS (Commercial Resupply
Services) entre octubre de 2011 y finales de 2016. En diciembre de 2011
Orbital cambió el nombre del cohete Taurus II a Antares.
Cohete Antares (Orbital).
Comparación entre el cohete Antares y el Falcon 9 (NASA).
Cohete Antares
El cohete Antares es un lanzador dos etapas capaz de situar 5,2
toneladas de carga útil en la órbita baja lanzado desde el centro de
lanzamiento MARS (Mid-Atlantic Regional Spaceport) en Wallops Island,
Virginia. Tiene una masa de 275 toneladas al lanzamiento, una longitud
de 40,1 metros y un diámetro de 3,90 metros.
Cohete Antares (Orbital).
La primera etapa tiene una longitud de 27,6 metros y 3,9 metros de
diámetro. Posee una masa en seco de 18,8 toneladas y 261,2 toneladas una
vez cargada de propergoles. 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) que queman queroseno (RP-1) y oxígeno
líquido generando un empuje nominal de 307,94 toneladas al nivel del
mar. Los NK-33-1 del Antares fueron construidos en los años 70 por la
oficina de diseño OKB-276 de Nikolái Kuznetsov y son comercializados en
EEUU por la empresa Aerojet. 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.
Primera etapa del Antares (Orbital).
La segunda etapa se encuentra dentro de la cofia y tiene una longitud de
2,36 metros y un diámetro de 3,5 metros, con una masa de 14,06
toneladas, incluyendo 12,834 toneladas de combustible sólido a base de
HTPB (polibutadieno hdroxilado). El combustible es una mezcla de un HTPB
denominado TP-H8299 y aluminio. La segunda etapa es básicamente un
motor Castor 30A/B de combustible sólido de la empresa ATK, derivado del
Castor 120 del cohete Pegasus. Tiene un empuje medio de 26,4 toneladas
(con 395,7 kN de empuje máximo) y un Isp de 303 segundos. Incluye un
control de actitud en tres ejes mediante gases desarrollado por Orbital.
La segunda etapa funciona durante 155 segundos e incluye la aviónica
del cohete -construida por Orbital- en la parte superior. El Antares
también puede usar una etapa Castor 30XL como segunda etapa.
Segunda etapa (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. Por su parte, la
Star-48BV es una etapa de combustible sólido derivada de la Star-48B del
Delta II.
Etapas superiores del Taurus II (Orbital).
La cofia tiene unas dimensiones de 3,9 x 9,9 metros.
Cofia del Antares (Orbital).
Prestaciones del Antares (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).
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 es de 128,65º.
Rampa de lanzamiento 0A en Wallops Island (Orbital).
Fases del lanzamiento:
T + 0 segundos: lanzamiento.
T + 230 s: apagado de los motores de la primera etapa a 107 km de altura.
T + 235 s: separación de la primera etapa a 113 km.
T + 319 s: separación de la cofia y a 184 km de altura.
T + 328 s: encendido de la segunda etapa a 189 km.
T + 483 s: apagado de la segunda etapa a 256 km.
T + 603 s: separación de la carga útil.
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