La familia de cohetes Angara (en ruso: Ангара) es una familia de vehículos de lanzamiento desarrollados por el Centro Estatal de Investigación y Producción Espacial Khrunichev, con sede en Moscú . Los vehículos de lanzamiento colocarán entre 3.800 kg (8.400 lb) y 24.500 kg (54.000 lb) en órbita terrestre baja y están destinados, junto con las variantes Soyuz-2 , a reemplazar varios vehículos de lanzamiento existentes.
Después de la disolución de la Unión Soviética , algunos vehículos de lanzamiento ex soviéticos requirieron componentes de empresas ahora ubicadas en Ucrania , como Yuzhnoye Design Bureau , que produjo Zenit-2 , y Yuzhmash , que produjo Dnepr y Tsyklon . [2] Además, el principal puerto espacial de la Unión Soviética, el cosmódromo de Baikonur , estaba ubicado en Kazajstán , y Rusia encontró dificultades para negociar su uso. [3] Esto llevó a la decisión en 1992 de desarrollar un nuevo vehículo de lanzamiento completamente ruso, llamado Angara, para reemplazar los vehículos de lanzamiento ahora construidos fuera del país y garantizar el acceso de Rusia al espacio sin Baikonur. Se decidió que este vehículo idealmente debería utilizar la plataforma de lanzamiento Zenit-2 parcialmente terminada en el cosmódromo ruso de Plesetsk , [4] y ser capaz de lanzar satélites militares a órbita geosincrónica , lo que Proton no pudo debido a la falta de una plataforma de lanzamiento en Plesetsk. Cosmódromo. Varias empresas presentaron ofertas para el nuevo vehículo de lanzamiento y en 1994 Khrunichev , el desarrollador de Proton, fue seleccionado como ganador. El éxito comercial de Proton durante las próximas dos décadas sería una ventaja para Khrunichev, ya que el proyecto Angara inmediatamente tropezó con dificultades de financiación por parte del gobierno ruso con problemas de liquidez. [5]
El diseño inicial de Khrunichev requería el uso de un RD-170 modificado para la propulsión de la primera etapa y una segunda etapa propulsada por hidrógeno líquido. En 1997, la segunda etapa propulsada por hidrógeno se abandonó en favor del queroseno, y el RD-170 fue reemplazado por un diseño modular que sería propulsado por el nuevo RD-191 , un motor de una cámara derivado del de cuatro cámaras. RD-170. A finales de 1997, Khrunichev recibió la aprobación del gobierno ruso para proceder con su nuevo diseño, que sería capaz de reemplazar a los misiles balísticos intercontinentales Dnepr, Tsyklon y Rokot con sus variantes más pequeñas, además de poder lanzar satélites a órbita geoestacionaria desde Plesetsk con el Angara A5 de clase Protón. [6]
En 2004, el diseño de Angara tomó forma y el proyecto continuó con el desarrollo de los lanzadores. En 2008, NPO Energomash , el constructor del RD-191 , informó que el motor había completado las pruebas de desarrollo y funcionamiento y estaba listo para su fabricación y entrega, [7] y en enero de 2009 la primera etapa completa de Angara fue entregada a Khrunichev. [8] Al año siguiente, Vladimir Nesterov , director general de Khrunichev, anunció que la primera prueba de vuelo de Angara estaría programada para 2013, [9] y en 2013 el primer prototipo del vehículo de lanzamiento Angara llegó a Plesetsk. [10]
En 2014, 22 años después de la concepción original de Angara, el 9 de julio de 2014 tuvo lugar el primer lanzamiento, un vuelo de prueba suborbital Angara 1.2PP desde el cosmódromo norte de Plesetsk. [11] [12] [13] El 23 de diciembre de 2014, se realizó el primer vuelo de prueba del Angara A5, lanzándolo a una órbita geosincrónica. [14] En junio de 2020, se informó que la primera plataforma de lanzamiento de Angara se completó y sería transportada al cosmódromo de Vostochny. [15]
El 14 de diciembre de 2020, 6 años después del primer vuelo de prueba, tuvo lugar el segundo vuelo de prueba del Angara-A5 desde Plesetsk. [16] Según el jefe de Roscosmos , Dmitriy Rogozin , hablando sobre los planes futuros después del lanzamiento en diciembre de 2020, en 2021 se realizarían dos lanzamientos más de Angara: un Angara-1.2 y un Angara-A5 con un nuevo propulsor, Persei. [17] Solo el lanzamiento de Angara-A5 con etapa superior Persei terminó ocurriendo en 2021. El vuelo inaugural de Angara 1.2 tuvo lugar el 29 de abril de 2022.
El Módulo de Cohete Universal (URM-1) forma el núcleo de cada vehículo Angara. En el Angara A5, cuatro URM-1 adicionales actúan como propulsores. Cada URM-1 funciona con un único NPO Energomash RD-191 que quema oxígeno líquido y RP-1 (queroseno). [18]
El RD-191 es un motor de una sola cámara derivado del RD-170 de cuatro cámaras , desarrollado originalmente para los propulsores que impulsan el vehículo de lanzamiento Energia . El RD-171 de cuatro cámaras de Zenit y el RD-180 de dos cámaras que alimenta el Atlas V de ULA también son derivados del RD-170, al igual que el RD-193 propuesto como reemplazo del NK-33 de la década de 1970. alimentando la primera etapa de la Soyuz 2.1v . El RD-191 es capaz de reducir la aceleración hasta al menos el 30 %, lo que permite que las etapas centrales del URM-1 conserven el propulsor hasta la separación del refuerzo URM-1. [19]
El URM-1 consta de un tanque de oxígeno líquido en la parte superior, seguido de una estructura entre tanques que contiene equipos de telemetría y control de vuelo, con el tanque de queroseno debajo. En la base del módulo hay una bahía de propulsión que contiene equipos de giro del motor para el cabeceo y guiñada del vehículo y propulsores para controlar el balanceo. [20]
La segunda etapa del Angara, denominada URM-2, utiliza un motor KBKhA RD-0124A que también quema oxígeno líquido y queroseno. El RD-0124A es casi idéntico al RD-0124 que actualmente alimenta la segunda etapa de la Soyuz-2 , denominada Bloque I. El URM-2 tiene un diámetro de 3,6 m (12 pies) para el Angara A5 y otras variantes propuestas. El Angara 1.2 [ se necesita aclaración ] volará una segunda etapa más pequeña propulsada por RD-0124A, que puede medir 2,66 m (8 pies 9 pulgadas) para mantener la similitud con el Bloque I [21] o ampliarse a 2,9 m (9 pies 6 pulgadas). para mantener un diámetro consistente con URM-1. [22] [ necesita actualización ]
Angara 1.2 no utilizará una etapa superior, ni Angara A5 cuando entregue cargas útiles a órbitas bajas. [18] Para órbitas de mayor energía como GTO , Angara A5 utilizará la etapa superior Briz-M (actualmente utilizada para el cohete Proton-M ), impulsada por un S5.98M que quema N 2 O 4 y UDMH , o eventualmente una nueva Etapa superior criogénica, la KVTK . Esta etapa utilizará el RD-0146D con motor LH2 / LOX y permitirá que Angara A5 lleve hasta dos toneladas más de masa al GTO. [18] El Blok D se está considerando como una etapa superior cuando se lance desde Vostochny , ya que evitará el propulsor tóxico del Briz-M. [23]
El Angara más pequeño es el Angara 1.2, que consta de un núcleo URM-1 y una segunda etapa del Bloque I modificada. Tiene una masa de despegue de 171 toneladas y puede entregar 3,8 toneladas de carga útil a una órbita de 200 km (120 millas) x 60°. [21] [24] El exitoso lanzamiento inaugural de Angara 1.2 tuvo lugar el 29 de abril de 2022. [25]
Un Angara 1.2 modificado, llamado Angara 1.2PP ( Angara-1.2 pervyy polyot , que significa primer vuelo de Angara-1.2 ), realizó el vuelo suborbital inaugural de Angara el 9 de julio de 2014. Este vuelo duró 22 minutos y llevaba un simulador de masa que pesaba 1.430 kg (3.150 lb). ). [26] Angara 1.2PP pesaba 171.000 kg (377.000 lb) y consistía en una etapa central URM-1 y un URM-2 de 3,6 m (12 pies) de diámetro parcialmente alimentado, lo que permitía que cada uno de los componentes principales del Angara A5 pudiera volar. probado antes del primer lanzamiento orbital de esa versión , realizado el 23 de diciembre de 2014. [14]
El segundo Angara desarrollado fue el vehículo de lanzamiento de carga pesada , el Angara A5 , que consta de un núcleo URM-1 y cuatro propulsores URM-1, una segunda etapa URM-2 de 3,6 m (12 pies) y una etapa superior, ya sea la Briz-M o el KVTK . [18] Con un peso de 773 toneladas en el momento del despegue, Angara A5 tiene una capacidad de carga útil de 24,5 toneladas en una órbita de 200 km (120 millas) x 60°. Angara A5 es capaz de entregar 5,4 toneladas a GTO con Briz-M, o 7,5 toneladas a la misma órbita con KVTK. [24]
En el Angara A5, los cuatro URM-1 utilizados como propulsores funcionan a máxima potencia durante aproximadamente 214 segundos y luego se separan. El URM-1 que forma el núcleo del vehículo se opera a máxima potencia para el despegue y luego se acelera al 30% para conservar el propulsor. El núcleo vuelve a acelerarse después de que los propulsores se han separado y continúa ardiendo durante otros 110 segundos. [19]
El primer vuelo de prueba del Angara A5 se lanzó el 23 de diciembre de 2014. El segundo vuelo de prueba se lanzó el 14 de diciembre de 2020 desde Plesetsk. [27] Un tercer vuelo de prueba se lanzó el 27 de diciembre de 2021, también desde Plesetsk. Sin embargo, la prueba de la etapa superior de Persei falló y la carga útil no pasó de LEO a GEO. [28]
Los planes iniciales preveían un Angara 1.1 aún más pequeño utilizando un Briz-KM como segunda etapa, con una capacidad de carga útil de 2 toneladas. Esta versión fue cancelada porque pertenecía a la misma clase de carga útil que la Soyuz 2.1v , que hizo su primer vuelo en 2013. [21]
El Angara A3 constaría de un núcleo URM-1, dos propulsores URM-1, el URM-2 de 3,6 m y una etapa superior opcional alimentada por Briz-M o hidrógeno para órbitas de alta energía. La etapa propulsada por hidrógeno para este vehículo, llamada RCAF, sería más pequeña que la KVTK del Angara A5. Este vehículo no tiene planes de uso actualmente (14,6 toneladas a 200 km x 60°, 2,4 toneladas a GTO con Briz-M o 3,6 toneladas con una etapa superior de hidrógeno), [24] pero podría desarrollarse como reemplazo del Zenit. [29]
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Khrunichev ha propuesto un Angara A5 capaz de lanzar una nueva nave espacial tripulada de hasta 18 toneladas: el Angara 5P. Esta versión tendría 4 URM-1 como propulsores que rodearían un núcleo sustentador URM-1, pero carecería de una segunda etapa, dependiendo de la nave espacial para completar la inserción orbital desde una trayectoria ligeramente suborbital, muy parecida al Buran o el transbordador espacial . Esto tiene la ventaja de permitir que todos los motores se enciendan y revisen mientras están en tierra, eliminando la posibilidad de que un motor no arranque después de la puesta en escena. Los motores RD-191 también pueden funcionar con empuje reducido para mejorar la seguridad. [5] [30]
Khrunichev ha propuesto una variante mejorada del Angara A5 con una nueva gran etapa superior basada en hidrógeno (URM-2V) como reemplazo del URM-2 y un empuje de motor mejorado en las etapas URM-1. El empuje de los propulsores URM-1 sería un 10% mayor durante los primeros 40 segundos para permitir una buena relación empuje/peso incluso con el URM-2 reemplazado por el URM-2V más pesado. También se consideran motores RD-195 de alimentación cruzada e incluso más potentes para el URM-1. Se supone que la capacidad del A5V es de alrededor de 35 a 40 toneladas con respecto a LEO, dependiendo de la configuración final. [31]
Existen propuestas para un Angara A7 más pesado, con un peso de 1133 toneladas y capaz de colocar 35 toneladas en una órbita de 200 km (120 millas) x 60°, o entregar 12,5 toneladas a GTO con un KVTK-A7 ampliado como segunda etapa en lugar del URM-2. [24] No hay planes actuales para desarrollar este vehículo ya que requeriría un núcleo URM-1 más grande para transportar más propulsor y tendría que esperar el desarrollo del motor propulsado por hidrógeno para KVTK. El Angara A7 también requeriría una plataforma de lanzamiento diferente. [32] [33]
El Angara-100 fue una propuesta de 2005 de Khrunichev para construir un vehículo de lanzamiento de carga pesada para la Visión para la Exploración Espacial de la NASA . El cohete constaría de cuatro propulsores propulsados por RD-170 , una etapa central propulsada por RD-180 y una etapa superior criogénica que utiliza un motor Energia RD-0120 modificado, el RD-0122. Su capacidad de carga útil para LEO superaría las 100 toneladas. [34]
Junto con NPO Molniya , Khrunichev también propuso un propulsor URM-1 reutilizable llamado Baikal . El URM-1 estaría equipado con un ala, un empenaje , un tren de aterrizaje, un motor de vuelo de regreso y propulsores de control de actitud , para permitir que el cohete propulsor regrese a un aeródromo después de completar su misión. [35]
La producción de los módulos de cohetes universales y de las etapas superiores Briz-M se llevará a cabo en la filial de Khrunichev Production Corporation Polyot en Omsk . En 2009, Polyot invirtió más de 771,4 millones de rublos (alrededor de 25 millones de dólares estadounidenses) en las líneas de producción de Angara. [5] El diseño y las pruebas del motor RD-191 fueron realizados por NPO Energomash , mientras que su producción en masa se llevará a cabo en la empresa Proton-PM en Perm, Rusia . [5]
Angara se lanzará principalmente desde el cosmódromo de Plesetsk . A partir de 2020, a partir de 2014 [actualizar], los planes preveían que también fuera lanzado desde el cosmódromo de Vostochny . [38] Esto habría permitido la eliminación gradual de Proton, un cohete cuya operación en el cosmódromo de Baikonur , Kazajstán , ha sido objetada debido a su uso de grandes cantidades de UDMH y N 2 O 4 altamente tóxicos y problemas de confiabilidad. [39] [ necesita actualización ]
El vehículo de lanzamiento surcoreano Naro-1 utilizó una primera etapa derivada del URM-1 de Angara (equipado con una versión de menor empuje del motor RD-191 llamado RD-151 ). El vehículo realizó su primer vuelo el 25 de agosto de 2009. El vuelo no fue exitoso, pero la primera etapa funcionó como se esperaba. Un segundo lanzamiento, el 10 de junio de 2010, terminó en fracaso, cuando se perdió el contacto con el cohete 136 segundos después del lanzamiento. La Junta Conjunta de Revisión de Fallas no logró llegar a un consenso sobre la causa de la falla. [63] El tercer vuelo el 30 de enero de 2013 alcanzó con éxito la órbita.
