Black Arrow , oficialmente con mayúscula BLACK ARROW , [3] era un sistema de lanzamiento de satélites prescindible británico .
Black Arrow se originó a partir de estudios realizados por el Royal Aircraft Establishment para cohetes portadores basados en el anterior cohete Black Knight ; [4] el proyecto fue autorizado por el gobierno británico a finales de 1964. El desarrollo de Black Arrow fue realizado en gran parte por el contratista principal, la compañía aeroespacial británica Saunders-Roe , y más tarde realizado por Westland Aircraft como resultado de una fusión. Tanto los motores de primera como de segunda etapa fueron producidos por Bristol Siddeley en su fábrica de Ansty , Warwickshire . El montaje de la primera y segunda etapa se llevó a cabo en East Cowes en la Isla de Wight . Una vez fabricado, cada vehículo Black Arrow fue transportado en barco a Australia antes de ser lanzado desde el complejo RAAF Woomera Range .
Black Arrow era un cohete de tres etapas, impulsado por parafina RP-1 (queroseno) y peróxido de alta prueba , una forma concentrada de peróxido de hidrógeno (85% peróxido de hidrógeno + 15% agua). [5] Mientras que las dos primeras etapas presentaban vectorización de empuje para proporcionar control de actitud, [4] la tercera etapa no tenía un sistema de control de actitud y, en cambio, dependía de la estabilización de giro junto con un sistema de control de reacción . La primera etapa fue diseñada intencionalmente para ser compatible con Blue Streak , así como para ser intercambiable con Coralie . [2] Además, se propusieron varios derivados de Black Arrow para proporcionar una mayor capacidad de carga útil.
Se realizaron un total de cuatro lanzamientos de Black Arrow entre 1969 y 1971, los dos primeros fueron vuelos de demostración para demostrar las capacidades del lanzador. Si bien el primer y tercer vuelo fueron un fracaso, el segundo y cuarto fueron un éxito. El vuelo final de Black Arrow colocó el satélite Prospero en la órbita terrestre baja , convirtiéndolo en el primer y único lanzamiento orbital exitoso realizado por el Reino Unido. [2] Los funcionarios británicos decidieron suspender el programa a favor de utilizar cohetes Scout estadounidenses , ya que el Ministerio de Defensa calculó que esta opción era más barata que continuar con Black Arrow. [6] La última Flecha Negra que se completó, que nunca voló, se ha conservado intacta en el Museo de Ciencias de Londres , junto con el repuesto de vuelo del satélite Prospero .
Black Arrow se originó a partir de una propuesta del Royal Aircraft Establishment para un cohete capaz de colocar una carga útil de 317 libras (144 kg) en la órbita terrestre baja , [ altitud e inclinación necesarias ] para probar sistemas diseñados para naves espaciales más grandes. [7] En el otoño de 1964, el programa fue autorizado por el ministro conservador de Aviación , Julian Amery . [8] Luego, tras las elecciones generales celebradas en octubre, el gobierno laborista entrante suspendió el proyecto para reducir el gasto. [9] Tras otras elecciones , el gobierno británico aprobó la continuación del programa con varias modificaciones, incluida la reducción del programa de pruebas de cinco a tres lanzamientos. El lanzamiento inaugural se fijó para 1968. [10] [11]
El desarrollo inicial fue realizado por el fabricante aeroespacial británico Saunders-Roe , que se fusionó con Westland Aircraft en 1964. [12] Westland fue posteriormente el contratista principal del Black Arrow y ensambló la primera y la segunda etapa en East Cowes en la Isla de Wight. , probando posteriormente los cohetes desde la década de 1950 hasta el lanzamiento del cohete el 28 de octubre de 1971. [13] El especialista británico en motores Bristol Siddeley produjo los motores de primera y segunda etapa en una fábrica en Ansty , Warwickshire . [14] Los motores fueron probados en la fábrica antes de ser enviados a la Isla de Wight, donde se integraron en el cohete y los motores de la primera etapa se encendieron nuevamente en High Down . [15] Bristol Aerojet produjo la tercera etapa en Somerset , mientras que el Establecimiento de Investigación y Desarrollo de Explosivos produjo su propulsor sólido en Waltham Abbey , Essex . [4] El Rocket Propulsion Establishment , con sede en Westcott , Buckinghamshire , fue responsable del diseño y la integración del escenario. [4] [16]
La mayoría de la tecnología y los sistemas utilizados en Black Arrow ya habían sido desarrollados o probados en vuelo en el cohete Black Knight o el misil Blue Steel . [4] Black Arrow fue diseñado para reutilizar la mayor cantidad posible de tecnología de programas anteriores para reducir costos y simplificar el proceso de desarrollo. [17] Muchos miembros del personal superior del programa Black Knight se transfirieron directamente a Black Arrow, incluido el jefe científico de misiles Roy Dommett , el ingeniero jefe de diseño Ray Wheeler y el ingeniero jefe adjunto John Underwood. [18] A pesar de este esfuerzo, el programa encontró más dificultades y mayores costos de lo que se había previsto originalmente. [19] Este resultado se debió en gran parte al austero presupuesto que había proporcionado el gobierno de £ 3 millones por año. [11] [20]
El nombre Flecha Negra surgió de la política del Ministerio de Abastecimiento de asignar designaciones compuestas por un color y un sustantivo, conocidas extraoficialmente como Códigos Arcoíris , a los programas de investigación realizados por las Fuerzas Armadas . [3] [21] A pesar de esta convención de nomenclatura, el programa era oficialmente una empresa civil. [22] Extraoficialmente fue apodado "Lipstick Rocket", ya que el carenado, que estaba pintado de rojo brillante para mayor visibilidad, hacía que el cohete pareciera un tubo de lápiz labial . [23]
Black Arrow era un vehículo de lanzamiento relativamente compacto, particularmente delgado y posiblemente el cohete más corto que jamás haya puesto un satélite en órbita. [24] La primera y segunda etapa del Black Arrow fueron alimentadas con parafina RP-1 (queroseno), quemada usando peróxido de alta prueba como oxidante . [5] [25] Debido a que la proporción de mezcla óptima era de aproximadamente 7, se requirió un tanque oxidante más grande en comparación con muchos sistemas de lanzamiento contemporáneos. [26] Los tanques oxidantes estaban ubicados debajo de los tanques de combustible, siguiendo la práctica de colocar el propulsor más denso en la parte superior para mover el centro de gravedad más alto y hacer que el cohete sea más estable durante el vuelo, [27] y por lo tanto más fácil. al control. [4] Alemania y Estados Unidos fueron pioneros en esta disposición, mientras que la Unión Soviética había colocado tanques de oxidante encima de los tanques de combustible, lo que facilitaba que el tanque inferior se llenara primero. [28]
Se utilizó vectorización de empuje para proporcionar control de actitud en las dos primeras etapas. [4] Las ocho cámaras de combustión de la primera etapa estaban dispuestas en pares que podían girar en cualquier dirección a lo largo de un eje. [4] Dos de los pares estaban dispuestos perpendicularmente a los otros dos, y cuando los cuatro pares se usaban juntos, proporcionaban control de balanceo, cabeceo y guiñada . [4] La segunda etapa tenía dos cámaras de combustión, que podían girar a lo largo de dos ejes, proporcionando el mismo nivel de control. Durante una fase de costa después del corte de la segunda etapa, el cohete fue controlado por un sistema de control de reacción . [4] La tercera etapa no tenía un sistema de control de actitud y, en cambio, estaba estabilizada en giro . [2] El sistema de guía utilizado se derivó del del cancelado bombardero BAC TSR-2 . [24]
La primera etapa estaba propulsada por un único motor Gamma 8 , que ardía durante 127 segundos. [2] El Gamma 8 era un motor de ocho cámaras, derivado del motor Gamma 301 utilizado en el Black Knight. [29] Tenía 6,9 metros (23 pies) de largo y un diámetro de 2 metros (6 pies 7 pulgadas), el mismo diámetro que el Coralie francés . [2] Coralie se utilizó como segunda etapa del cohete Europa , y la decisión de darle a Black Arrow el mismo diámetro que Coralie se tomó para hacerlo compatible con Blue Streak , que se utilizó como primera etapa de Europa. [30] Esto habría permitido aumentar la capacidad de carga útil del Black Arrow y también habría permitido a Gran Bretaña utilizar la primera etapa del Black Arrow como respaldo del Coralie. [31] Por esta razón, todas las dimensiones en la especificación original se dieron en unidades imperiales , excepto el diámetro de la primera etapa, que se dio en unidades métricas . [30]
La primera y la segunda etapa estaban conectadas por una estructura entre etapas que contenía cuatro motores de separación y vacío Siskin IB , que se separaron y encendieron siete segundos después de que la primera etapa se hubiera apagado. [4] [32] La etapa intermedia se separó de la segunda etapa seis segundos después. La segunda etapa, que tenía 2,9 metros (9 pies 6 pulgadas) de largo y 1,37 metros (4 pies 6 pulgadas) de diámetro, estaba propulsada por un motor Gamma 2 de dos cámaras [33] que se encendió poco después de los motores de separación, y Continuó ardiendo durante 123 segundos. [2] Tres minutos después del lanzamiento, durante el encendido de la segunda etapa, el carenado de carga útil se separó. [2]
Aproximadamente a los 257 segundos de vuelo, la segunda etapa se cortó y el cohete entró en una fase de costa hasta el apogeo . [2] Inmediatamente después del corte, se presurizó el sistema de control de actitud de la segunda etapa. Durante la costa se mantuvo la orientación correcta para la separación de la tercera etapa mediante el sistema de control de actitud. [2] Hacia el final del período costero, la tercera etapa se hizo girar a una velocidad de 3 hercios (180 rpm) por medio de seis cohetes Imp. [2] Cinco segundos más tarde, la tercera etapa se separó, [4] y después de diez segundos más de navegación por inercia, se encendió. La tercera etapa era un motor cohete sólido Waxwing , que ardía durante 55 segundos. [2]
Poco más de un minuto después de que se quemara la tercera etapa, se liberó la carga útil y se utilizaron generadores de gas para empujar la nave espacial y separar la etapa superior. [2] El retraso entre el quemado y la separación tenía como objetivo reducir el riesgo de recontacto entre la etapa superior y la carga útil debido al empuje residual. A pesar de esto, tras la separación de la nave espacial en el lanzamiento del R3, la etapa superior chocó con el satélite Prospero, [2] dañando una de las antenas de comunicaciones de la nave espacial. [34] A pesar de esto, la nave espacial aún pudo completar con éxito su misión. [34] En el lanzamiento del R3, el ascenso tomó 710 segundos (11,8 min) desde el despegue hasta la separación de la nave espacial. [2]
Aunque nunca se construyó ninguno, también se propusieron varios derivados del Black Arrow, normalmente centrados en aumentar su capacidad de carga útil. [35] En su configuración estándar, Black Arrow no era capaz de lanzar algunos satélites contemporáneos hasta una altitud suficiente para alcanzar una órbita geoestacionaria . [36] En consecuencia, una propuesta fue agregar ocho motores de cohetes sólidos Raven del programa Skylark a la primera etapa como cohetes propulsores . [4] Otra sugerencia fue montar todo el cohete encima de un misil Blue Streak, [37] [38] mientras que una tercera propuesta implicaba reemplazar los motores Gamma con el Larch más potente . [4]
Se lanzaron cuatro Black Arrows entre 1969 y 1971. [39] Los dos primeros lanzamientos fueron vuelos de demostración, con terceras etapas de acorazado y una carga útil estándar . En el vuelo inaugural, una falla eléctrica provocó que un par de cámaras de combustión de la primera etapa giraran hacia adelante y hacia atrás. [40] Antes de despejar la plataforma de lanzamiento, el cohete rodaba erráticamente y aproximadamente un minuto después comenzó a desintegrarse. Después de que el motor de la primera etapa falló y el cohete comenzó a caer hacia la Tierra, fue destruido por el sistema de seguridad . [41] [42] Este fracaso inicial fue un golpe considerable para el programa, particularmente porque no había reservas financieras suficientes para dar cabida a un segundo lanzamiento fallido. El segundo vehículo Black Arrow fue devuelto a Gran Bretaña para su inspección y reparación antes del próximo lanzamiento. [43]
El segundo lanzamiento, realizado el 4 de marzo de 1970, fue todo un éxito. [43] El 2 de septiembre de 1970 tuvo lugar el tercer lanzamiento del Black Arrow; Fue el primer lanzamiento completo y el primer intento de Gran Bretaña de lanzar un satélite. Este lanzamiento fracasó debido a una fuga en el sistema de presurización del oxidador de la segunda etapa, lo que provocó su apagado anticipado. La tercera etapa se disparó, pero el cohete no alcanzó la órbita y volvió a entrar sobre el golfo de Carpentaria . [44] Se llevó a cabo una extensa revisión del programa después del tercer lanzamiento, que determinó que el diseño del Black Arrow no tenía fallas fundamentales y que solo se requerían modificaciones menores. [45]
El cuarto lanzamiento, realizado el 28 de octubre de 1971, puso en órbita con éxito el satélite Prospero (antes de la misión R2, se llamaba Puck), convirtiendo al Reino Unido en el sexto país en poner un satélite en órbita mediante un cohete portador desarrollado localmente. El satélite, también conocido como X-3, recibió el nombre de Próspero en honor al personaje Próspero de La tempestad de Shakespeare . El nombre fue elegido como referencia a los acontecimientos de la obra, en los que Próspero, un hechicero, renuncia a sus poderes. [46] Antes de la cancelación del programa Black Arrow, el satélite debía llevar el nombre de Puck de El sueño de una noche de verano . [5]
Los cuatro lanzamientos se realizaron desde el Área de Lanzamiento 5B en el Complejo RAAF Woomera Range en Australia, que anteriormente se había utilizado como sitio de pruebas para el cohete Black Knight . [47] Durante el programa de desarrollo, también se consideraron sitios de lanzamiento en Barbados , Uist y Norfolk . Los sitios de lanzamiento en Uist y Norfolk fueron rechazados porque el primero era demasiado remoto, mientras que existía el riesgo de que un cohete lanzado desde el segundo pudiera arrojar etapas gastadas sobre una plataforma petrolera en el Mar del Norte . [24] [48]
El Ministro de Estado de Comercio e Industria , Frederick Corfield , anunció la cancelación del proyecto Black Arrow en la Cámara de los Comunes el 29 de julio de 1971. [50] [45] Gran Bretaña centraría en cambio sus actividades espaciales en la construcción de satélites y confiaría en el extranjero. vehículos de lanzamiento en su lugar. [51] Como el cohete R3 ya había sido enviado al sitio de lanzamiento, habiendo llegado la segunda etapa tres días antes, se dio permiso para su lanzamiento. [2]
El programa fue cancelado por motivos económicos, ya que el Ministerio de Defensa decidió que sería más barato utilizar el cohete American Scout, que tenía una capacidad de carga similar, para futuros lanzamientos. [6] [52] [53] Antes de la cancelación de Black Arrow, la NASA había ofrecido lanzar cargas útiles británicas de forma gratuita; sin embargo, esta oferta fue retirada tras la decisión de cancelar Black Arrow. [2]
El último Black Arrow que se completó fue el R4, que no voló y se conserva en el Museo de Ciencias de Londres, junto con el repuesto de vuelo del satélite Prospero . [54] [55] Una réplica del cohete Black Arrow se encuentra en el Rocket Park en Woomera. Además, los restos de la primera etapa de Black Arrow R3 fueron recuperados de la estación ganadera de Anna Creek y fueron exhibidos en el William Creek Memorial Park. [56] Debido al clima y a daños relacionados con el vandalismo, la primera etapa fue devuelta al Reino Unido en una iniciativa liderada por Skyrora para preservar el artefacto. [57] Se exhibió en Penicuik , Escocia, a principios de 2019; a partir de 2021, el cohete está prestado al Museo Farnborough Air Sciences Trust hasta 2024. [58]
Las instalaciones de lanzamiento en Woomera fueron demolidas un año después del vuelo final, [4] y la mitad de los ingenieros que habían trabajado en el programa fueron despedidos. [41] El satélite X-4 , que había sido manifestado para su lanzamiento por Black Arrow R4, fue finalmente lanzado el 9 de marzo de 1974, por un cohete American Scout D-1 que volaba desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 5 en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California. . [59]
En 2022, el Reino Unido es el único país que ha desarrollado con éxito y luego abandonado una capacidad de lanzamiento de satélites. [60] Todos los demás países que han desarrollado tal capacidad la han conservado ya sea a través de su propio programa espacial o, en el caso de Francia, a través de su participación en el programa Ariane . [60]
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