La cohetería soviética comenzó en 1921 con el desarrollo de cohetes de combustible sólido , que dieron como resultado el desarrollo del lanzacohetes Katyusha . Los científicos e ingenieros de cohetes , en particular Valentin Glushko y Sergei Korolev , contribuyeron al desarrollo de cohetes de combustible líquido , que se utilizaron por primera vez para aviones de combate . Los desarrollos continuaron a fines de la década de 1940 y 1950 con una variedad de misiles balísticos y misiles balísticos intercontinentales , y más tarde para la exploración espacial que resultó en el lanzamiento del Sputnik 1 en 1957, el primer satélite artificial de la Tierra jamás lanzado.
La participación rusa en la cohetería comenzó en 1903, cuando Konstantin Tsiolkovsky publicó un artículo sobre cohetes propulsados por líquido (LPRE). [1] Los esfuerzos de Tsiolkovsky lograron avances significativos en el uso de combustible líquido. Su trabajo desafió el pensamiento tradicional y desencadenó una revolución en la ciencia que adoptó nuevas ideas en la tecnología de cohetes. [1]
El primer desarrollo soviético de cohetes fue en 1921 cuando el ejército soviético sancionó el inicio de un pequeño laboratorio de investigación para explorar cohetes de combustible sólido , dirigido por Nikolai Tikhomirov , un ingeniero químico y apoyado por Vladimir Artemyev , un ingeniero soviético. [2] [3] Tikhomirov había comenzado a estudiar cohetes de combustible sólido y líquido en 1894, y en 1915 presentó una patente para "minas autopropulsadas aéreas y de superficie acuática". [4] En 1928, el laboratorio pasó a llamarse Laboratorio de Dinámica de Gases (GDL). [5] La primera prueba de disparo de un cohete de combustible sólido se llevó a cabo en marzo de 1928, que voló unos 1.300 metros [4] Estos cohetes se utilizaron en 1931 para el primer uso exitoso del mundo de cohetes para ayudar al despegue de aviones . [6] Los desarrollos posteriores fueron dirigidos por Georgy Langemak . [7] En 1932 se realizaron con éxito pruebas de lanzamiento en el aire de misiles RS-82 desde un avión Tupolev I-4 armado con seis lanzadores. [8]
La investigación continuó a partir de 1933 por el Instituto de Investigación Científica Reactiva (RNII) con el desarrollo de los cohetes RS-82 y RS-132 , incluyendo el diseño de varias variaciones para el combate tierra-aire, tierra-tierra, aire-tierra y aire-aire. [5]
El primer uso conocido por parte de la Fuerza Aérea Soviética de cohetes antiaéreos no guiados lanzados desde aviones en combate contra aeronaves más pesadas que el aire tuvo lugar en agosto de 1939 , durante la Batalla de Jaljin Gol , un vuelo de cinco Polikarpov I-16 equipados con misiles RS-82 que atacaron aviones japoneses. [5] En el mismo año, como parte del intento de anexión de Finlandia, en la Guerra de Invierno , se dispararon cohetes PC-132, desde bombarderos Tupolev SB , contra objetivos terrestres finlandeses. [9]
En junio de 1938, el RNII comenzó a desarrollar un lanzacohetes múltiple basado en el cohete RS-132. [10] En agosto de 1939, el producto terminado fue el lanzacohetes BM-13 / Katyusha . Hacia fines de 1938, se llevó a cabo la primera prueba significativa a gran escala de los lanzacohetes, se utilizaron 233 cohetes de varios tipos. Una salva de cohetes podía atravesar completamente un objetivo a una distancia de 5.500 metros (3,4 mi).
El 15 de mayo de 1929 se creó una sección en GDL para desarrollar motores de cohetes eléctricos , dirigida por Valentin Glushko , de 23 años , [11] [12] [2] Glushko propuso utilizar energía en la explosión eléctrica de metales para crear propulsión de cohetes. [6] A principios de la década de 1930 se creó el primer ejemplo del mundo de un motor de cohete electrotérmico . [13] [14] Este trabajo temprano de GDL se ha llevado a cabo de manera constante y los motores de cohetes eléctricos se utilizaron en la década de 1960 a bordo de la nave espacial Voskhod 1 y la sonda Zond-2 . [6]
En 1931, Glushko fue redirigido a trabajar en motores de cohetes de propulsante líquido . [15] Esto resultó en la creación de motores ORM (de "Motor de cohete experimental" en ruso) ORM-1 a ORM-52 . [6] Para aumentar el recurso, se utilizaron varias soluciones técnicas: la tobera de chorro tenía una pared con aletas en espiral y se enfriaba con componentes de combustible, se utilizó refrigeración por cortina para la cámara de combustión [13] y aislamiento térmico cerámico de la cámara de combustión con dióxido de circonio . [11] El ácido nítrico , soluciones de ácido nítrico con tetróxido de nitrógeno , tetranitrometano , ácido hipoclorórico y peróxido de hidrógeno se propusieron por primera vez como agente oxidante. [11] Como resultado de los experimentos, a fines de 1933, se seleccionó un combustible de alto punto de ebullición a partir de queroseno y ácido nítrico como el más conveniente en la operación y la producción industrial. [13] En 1931 se propuso la ignición química y autoinflamable del combustible con suspensión de motor de cardán . [11] Para el suministro de combustible en 1931-1932 se desarrollaron bombas de combustible que funcionaban con gases de la cámara de combustión. En 1933 se desarrolló una unidad de turbobomba centrífuga para un motor de cohete con un empuje de 3000 N. [11] Se llevaron a cabo un total de 100 pruebas de banco de cohetes de propulsante líquido utilizando varios tipos de combustible, tanto de bajo como de alto punto de ebullición, y se logró un empuje de hasta 300 kg. [4] [6]
Al mismo tiempo que trabajaba en el GDL, Friedrich Zander , un científico e inventor, había comenzado a trabajar en el motor experimental OR-1 en 1929 mientras trabajaba en el Instituto Central de Construcción de Motores de Aviación; [16] Funcionaba con aire comprimido y gasolina y Zander lo utilizó para investigar combustibles de alta energía, incluidos metales en polvo mezclados con gasolina. En septiembre de 1931, Zander formó el Grupo para el Estudio del Movimiento Reactivo con sede en Moscú , [8] más conocido por su acrónimo ruso "GIRD". [17] Zander, que idolatraba a Tsiolkovsky y al científico de cohetes alemán Hermann Oberth , supervisó el desarrollo del primer cohete de combustible líquido de Rusia, el GIRD 10. El cohete se lanzó con éxito en 1933 y alcanzó una altitud de 1300 pies (400 m), pero Zander murió antes de que se llevara a cabo la prueba. [18]
El GIRD comenzó como la Sección de Motores a Reacción de una organización de defensa civil más grande conocida como la Sociedad para la Promoción de la Defensa y el Desarrollo Aeroquímico ( Osoaviakhim ). El papel del GIRD era proporcionar tecnología práctica de motores a reacción para su uso en aplicaciones militares aéreas. Aunque se establecieron sucursales del GIRD en las principales ciudades de toda la Unión Soviética, las dos sucursales más activas fueron las de Moscú (MosGIRD, formada en enero de 1931) y Leningrado (LenGIRD, formada en noviembre de 1931). [19] MosGIRD trabajó en el desarrollo de la investigación espacial, cohetes de combustible líquido, diseño de cohetes en lo que respecta a las aeronaves y la construcción de un túnel de viento supersónico (utilizado para las pruebas aerodinámicas de las aeronaves que desarrollaron), mientras que LenGIRD desarrolló cohetes de combustible sólido utilizados para fotografiar la atmósfera superior, transportar bengalas y sondeos atmosféricos. [20]
Mikhail Klavdievich Tikhonravov , quien más tarde supervisaría el diseño del Sputnik I y el programa Luna , dirigió la 2.ª Brigada del GIRD, fue responsable del primer lanzamiento de un cohete propulsado por líquido soviético, el GIRD-9, el 17 de agosto de 1933, que alcanzó una altitud de 400 metros (1300 pies). [21]
En enero de 1933, Zander comenzó a desarrollar el cohete GIRD-X (Nota: "X" es el número romano 10). Originalmente iba a utilizar un propulsor metálico, pero después de que se probaran varios metales sin éxito, se diseñó sin propulsor metálico y fue propulsado por el motor del Proyecto 10, que se probó por primera vez en banco en marzo de 1933. Este diseño quemaba oxígeno líquido y gasolina y fue uno de los primeros motores en ser enfriados de forma regenerativa por el oxígeno líquido, que fluía alrededor de la pared interna de la cámara de combustión antes de entrar en ella. Los problemas con la combustión durante las pruebas provocaron un cambio de la gasolina al alcohol, menos energético. El misil final, de 2,2 metros (7,2 pies) de largo por 140 milímetros (5,5 pulgadas) de diámetro, tenía una masa de 30 kilogramos (66 libras), y se anticipó que podría llevar una carga útil de 2 kilogramos (4,4 libras) a una altitud de 5,5 kilómetros (3,4 millas). [22] El cohete GIRD X fue lanzado el 25 de noviembre de 1933 y voló a una altura de 80 metros. [16]
Los primeros pioneros en este campo comenzaron a postular que los combustibles líquidos eran más potentes que los sólidos. [23] Algunos de los primeros combustibles utilizados por estos científicos fueron el oxígeno, el alcohol, el metano, el hidrógeno o combinaciones de ellos. [23] Se desarrolló una amarga rivalidad entre los investigadores de estos institutos. [1]
Para obtener los máximos beneficios militares, el jefe del Estado Mayor del Ejército Rojo, el mariscal Mijail Tujacheski, fusionó el GIRD con el GDL para estudiar ambos tipos de combustible. El nuevo grupo se llamó Instituto de Investigación Científica Reactiva (RNII). [1] Cuando los dos institutos se combinaron, reunieron a dos de los ingenieros más excepcionales y exitosos de la historia de la cohetería soviética. Korolev se asoció con el ingeniero de propulsión Valentin Glushko , y juntos sobresalieron en la industria de los cohetes, impulsando a la Unión Soviética por delante de los Estados Unidos en la carrera espacial. Antes de fusionarse, el GDL había realizado pruebas de combustible líquido y había utilizado ácido nítrico, mientras que el GIRD había estado utilizando oxígeno líquido. [1] Un brillante, aunque a menudo conflictivo, Sergei Korolev , dirigió el GIRD cuando se fusionó con el RNII , y originalmente era el subdirector del RNII. El jefe de Korolev era un hombre duro del GDL llamado Kleimenov. Las luchas internas encarnizadas frenaron el ritmo y la calidad de la investigación en el RNII, pero a pesar de las disensiones internas, Korolev comenzó a producir diseños de misiles con motores de combustible líquido. En 1932, el RNII utilizaba oxígeno líquido con queroseno como refrigerante, así como ácido nítrico y un hidrocarburo . [23]
De joven, Sergei Korolev (1907-1966) siempre se sintió fascinado por la aviación. En la universidad, su fascinación por la cohetería y los viajes espaciales creció. Se convirtió en uno de los ingenieros de cohetes más importantes de la tecnología aeronáutica soviética y se convirtió en el "diseñador jefe" del programa espacial soviético. [24] Sergei Korolev fue un miembro de vital importancia del GIRD y más tarde se convirtió en el jefe del programa espacial soviético. Korolev desempeñaría un papel crucial tanto en el lanzamiento del Sputnik en 1957 como en la misión que puso a Yuri Gagarin en el espacio en 1961.
En 1931, Korolev había llegado a Zander con un diseño conceptual para un avión propulsado por cohetes llamado RP-1. [18] Esta nave era esencialmente un planeador, propulsado por uno de los motores de cohetes de GDL, el OR-2. El OR-2 era un motor de cohete propulsado con gasolina y oxígeno líquido, y producía un empuje de 500 newtons (110 lbf ) . En mayo de 1932, aproximadamente un año antes de que Zander muriera, Korolev se convirtió en el director de GIRD. En este punto, continuó desarrollando su diseño para el RP-1, una versión actualizada llamada RP-2 y otra nave que llamó RP-218. El plan para el RP-218 requería un avión propulsado por cohetes de dos asientos, completo con una cabina presurizada, un tren de aterrizaje retráctil y equipo para investigación a gran altitud. Sin embargo, el diseño nunca se realizó porque en ese momento, no había un cohete lo suficientemente potente y liviano para hacer que el RP-218 fuera práctico. [18]
En lugar de seguir con el RP-218, en 1935, Korolev y el RNII comenzaron a desarrollar el SK-9, un simple planeador de dos asientos de madera que se utilizaría para probar motores de cohetes. [25] El asiento trasero fue reemplazado por tanques que contenían queroseno y ácido nítrico, y el motor cohete OR-2 se instaló en el fuselaje. La aeronave resultante se denominó RP-318 . El RP-318 se probó numerosas veces con el motor instalado y se consideró listo para los vuelos de prueba en abril de 1938, pero el desarrollo del avión se detuvo cuando la Gran Purga de Joseph Stalin dañó gravemente su progreso. El RNII se vio particularmente afectado con el director Kleymyonov y el ingeniero jefe Langemak arrestados en noviembre de 1937 y luego ejecutados. Glushko fue arrestado en marzo de 1938 y, junto con muchos otros ingenieros destacados, fue encarcelado en el Gulag . [26] Korolev fue arrestado en junio de 1938 y enviado a un campo de trabajos forzados en Kolyma en junio de 1939. [27] Sin embargo, debido a la intervención de Andrei Tupolev , fue reubicado en una prisión para científicos e ingenieros en septiembre de 1940. [28] De 1937 a 1944 no se realizó ningún trabajo serio sobre cohetes de largo alcance como armas. [29]
Los soviéticos comenzaron a rediseñar las cámaras de empuje de sus motores de cohetes, así como a investigar mejores sistemas de ignición. Estos esfuerzos de investigación estaban recibiendo más atención y financiación a medida que Europa comenzaba su escalada hacia el caos de la Segunda Guerra Mundial . El programa de cohetes soviético había desarrollado motores con ignición de dos etapas y empuje variable casi dos años antes de que Alemania lanzara su Me 163. [ 23] Sin embargo, el motor soviético solo estaba en planeadores para pruebas y no estaba disponible para vuelos a plena potencia. El empuje del motor era demasiado bajo y la acumulación de presión causaba fallas sistémicas.
A finales de 1938, se reanudó el trabajo en el RP-318 en el 'Instituto de Investigación Científica 3' (NII-3) N II-3, que era el nuevo nombre del RNII. El avión fue reparado y modificado, con la adición de un nuevo motor más potente para reemplazar al OR-2. El nuevo motor (el ORM-65) había sido diseñado originalmente para su uso en un misil de crucero de lanzamiento único, pero fue adaptado para que pudiera emplearse en un avión de usos múltiples. [30] Para comparar con el OR-2, el nuevo ORM-65 podía producir un empuje variable entre 700 y 1.400 newtons (160 y 310 lb f ). Después de extensas pruebas, el 28 de febrero de 1940, el nuevo RP-318-1 fue probado con éxito en un vuelo a plena potencia; El avión alcanzó una velocidad de 140 km/h (90 mph), alcanzó una altitud de 2,9 km (1,8 millas) en 110 segundos de operación y aterrizó de manera segura cuando se agotó el combustible. Aunque este fue un momento trascendental en el desarrollo de los aviones a reacción rusos, los planes para mejorar este avión fueron archivados y cuando el ejército alemán se acercó a Moscú en agosto de 1941, el RP-318-1 fue quemado para mantenerlo alejado de los alemanes. [31]
Los lanzacohetes Katyusha eran un secreto absoluto al comienzo de la Segunda Guerra Mundial, sin embargo, solo se habían construido cuarenta lanzadores. [32] Se creó una unidad especial de las tropas de la NKVD para operarlos. [33] El 14 de julio de 1941, una batería de artillería experimental de siete lanzadores se utilizó por primera vez en la batalla de Rudnya en el óblast de Smolensk de Rusia, bajo el mando del capitán Ivan Flyorov , destruyendo una concentración de tropas alemanas con tanques, vehículos blindados y camiones en el mercado, causando bajas masivas del ejército alemán y su retirada de la ciudad en pánico, [34] ver también en artículos de un historiador militar ruso Andrey Sapronov, [35] [36] un testigo ocular de los lanzamientos inaugurales. Tras el éxito, el Ejército Rojo organizó nuevas baterías de morteros de la Guardia para el apoyo de las divisiones de infantería. La dotación de una batería se estandarizó en cuatro lanzadores. Permanecieron bajo el control de la NKVD hasta que los lanzacohetes alemanes Nebelwerfer se volvieron comunes más tarde en la guerra. [37]
El 8 de agosto de 1941, Stalin ordenó la formación de ocho regimientos especiales de morteros de la Guardia bajo el control directo de la Reserva del Alto Mando Supremo (RVGK). Cada regimiento comprendía tres batallones de tres baterías, con un total de 36 lanzadores BM-13 o BM-8. También se formaron batallones de morteros de la Guardia independientes, que comprendían 12 lanzadores en tres baterías de cuatro. A finales de 1941, había ocho regimientos, 35 batallones independientes y dos baterías independientes en servicio, con un total de 554 lanzadores. [38]
Al final de la Segunda Guerra Mundial, la producción total de lanzacohetes alcanzó aproximadamente 10.000, con 12 millones de cohetes del tipo RS producidos para las fuerzas armadas soviéticas. [39]
La invasión alemana de Rusia en el verano de 1941 provocó en los soviéticos una gran urgencia por desarrollar aviones propulsados por cohetes. La fuerza aérea convencional rusa estaba dominada por la Luftwaffe , y decenas de sus aviones fueron derribados por cazas alemanes individuales. [18] Los rusos necesitaban un arma superior para contrarrestar a las fuerzas aéreas alemanas, y buscaron en los interceptores propulsados por cohetes la solución a su dilema. En la primavera de 1941, Andrei Kostikov (el nuevo director de N II-3, anteriormente RN II) y Mikhail Tikhonravov comenzaron a diseñar un nuevo interceptor propulsado por cohetes, el Kostikov 302.
El Kostikov 302 se convirtió en el primer avión cohete ruso que tendría muchas características compartidas con los aviones de combate modernos. Estaba construido de madera, con algo de aluminio, pero incluía una cabina presurizada y un tren de aterrizaje retráctil. Otro aspecto clave del Kostikov 302 era que estaba equipado con actuadores hidráulicos, que permitían al piloto volar la aeronave con más facilidad. Estos actuadores, en efecto el equivalente a la dirección asistida en un automóvil, reducían enormemente la cantidad de fuerza que los pilotos tenían que aplicar para controlar el avión. Debido a la guerra en curso con Alemania, los funcionarios rusos se esforzaron por convertir el avión Kostikov en un activo militar funcional lo más rápido posible. Esto implicó equiparlo con vidrio blindado, placas blindadas, varios cañones de 20 mm y la opción de una carga útil de cohetes o bombas bajo las alas. Aunque tenía un alcance limitado, este avión se convirtió en una herramienta útil para el propósito de incursiones breves, como interceptar aviones enemigos. Sin embargo, en 1944, el 302 no pudo alcanzar los requisitos de rendimiento de Kostikov, en parte porque la tecnología del motor no seguía el ritmo del desarrollo de la aeronave. [40]
Los equipos de investigación lograron un avance importante en 1942: finalmente produjeron un motor de cohete probado y listo para el combate, el D-7-A-1100. Este utilizaba un combustible líquido de queroseno con un oxidante de ácido nítrico . Sin embargo, la invasión nazi hizo que el alto mando soviético se centrara en otros asuntos, y el motor nunca se fabricó para su uso. [23] Durante la Segunda Guerra Mundial, no hay registro de que se produjeran o diseñaran armas de combustible líquido. [41] : 738
En 1945, los soviéticos capturaron varias instalaciones clave de producción de cohetes A-4 ( V-2 ) de la Alemania nazi , y también obtuvieron los servicios de algunos científicos e ingenieros alemanes relacionados con el proyecto. En particular, los soviéticos obtuvieron el control de la principal instalación de fabricación de V-2 en Nordhausen . Bajo la supervisión de la Comisión Técnica Especial (OTK) establecida por la Unión Soviética para supervisar las operaciones de cohetería en Alemania, se ensamblaron y estudiaron los A-4. [42] Once A-4, seis de ellos ensamblados en NII-88 , los otros cinco en Nordhausen, fueron lanzados desde el sitio de lanzamiento soviético Kapustin Yar en 1947. Solo cinco de los cohetes alcanzaron su objetivo, aproximadamente la misma confiabilidad que el cohete tenía bajo los alemanes durante la guerra. [43] La experiencia derivada del ensamblaje y lanzamiento de cohetes A4 se aplicó directamente a la copia soviética, llamada R-1. [44]
El cohete R-1 ( nombre de informe de la OTAN SS-1 Scunner , nombre en código soviético SA11 ) fue un misil balístico táctico , el primero fabricado en la Unión Soviética , y basado estrechamente en el A-4 alemán. [45] La producción fue autorizada por Josef Stalin en abril de 1947 con el diseñador jefe de NII-88, Sergei Korolev, supervisando el desarrollo del R-1. [46]
Las primeras pruebas del misil comenzaron el 13 de septiembre de 1948. Esta primera serie reveló una variedad de problemas imprevistos que afectaron la fiabilidad del lanzamiento y la precisión del objetivo. Seis de los diez cohetes de esta serie se negaron a abandonar la plataforma de lanzamiento. En 1949 se realizaron mejoras correctivas junto con actualizaciones de diseño experimental, y una segunda serie de veinte pruebas comenzó en septiembre y octubre. La fiabilidad del lanzamiento fue del 100% y solo dos misiles no lograron alcanzar sus objetivos. [47] El sistema de misiles R-1 entró en servicio en el ejército soviético el 28 de noviembre de 1950. [48] [49]
Aunque el R-1 era una copia fiel del A-4 alemán, en última instancia era considerablemente más fiable que su predecesor gracias a las mejoras realizadas en el diseño original. El cohete tenía 14.650 mm (577 pulgadas) de longitud, un peso total de 13,5 toneladas y un peso en seco de 4.015 kg (8.852 libras). [50] [51] 9,2 toneladas de la masa del R-1 se dedicaban al propulsor: 4 toneladas de alcohol etílico y 5 toneladas de oxígeno líquido , que alimentaban el motor RD-100 de diseño soviético. [50] El misil R-1 podía llevar una ojiva de 785 kilogramos (1.731 libras) de explosivo convencional a un alcance máximo de 270 kilómetros (170 millas), con una precisión de unos 5 kilómetros (3,1 millas). [52] un alcance ligeramente mayor que el del A-4. [50] El sistema de misiles R-1 entró en servicio en el ejército soviético el 28 de noviembre de 1950. Desplegado principalmente contra la OTAN , nunca fue un arma estratégica eficaz. Sin embargo, la producción y el lanzamiento del R-1 proporcionaron a los soviéticos una valiosa experiencia que más tarde permitió a la URSS construir sus propios cohetes mucho más capaces.
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El R-2 ( nombre oficial de la OTAN SS-2 Sibling ) fue un misil balístico de corto alcance desarrollado a partir del misil R-1 y con el doble de alcance que este . En la segunda mitad de 1946, Korolev y el ingeniero de cohetes Valentin Glushko habían diseñado, con la ayuda de ingenieros alemanes, un sucesor del R-1 con un armazón más largo y un nuevo motor diseñado por Glushko. [53] Korolev propuso el inicio del proyecto R-2 en enero de 1947, pero el gobierno soviético lo rechazó, ya que favorecía el desarrollo del R-1, tecnológicamente más conservador. [54] El 14 de abril de 1948, el mismo decreto que autorizó la producción operativa del R-1 también sancionó el desarrollo del R-2. [43]
Los lanzamientos de prueba de una versión experimental del R-2, denominada R-2E, comenzaron el 25 de septiembre de 1949. Cinco de estos cohetes, ligeramente más cortos (17 m (56 pies)), fueron disparados desde Kapustin Yar , tres de ellos con éxito. Los lanzamientos del R-2 a escala real comenzaron el 21 de octubre de 1950, y el último se realizó el 20 de diciembre. Ninguno de los 12 vuelos de esta serie cumplió con sus objetivos principales debido a fallas en los motores, errores en la trayectoria de la ojiva y fallas en los sistemas de guía. [55]
Entre el 2 y el 27 de julio se llevó a cabo una segunda serie de pruebas. Para entonces, el R-2 se había vuelto más fiable y doce de los trece vuelos alcanzaron sus objetivos con éxito. [56] Una serie posterior de 18 lanzamientos en 1950-51 tuvo 14 éxitos. [57] Por una orden fechada el 27 de noviembre de 1951, el R-2 fue adoptado formalmente como armamento operativo para la Unión Soviética. [43] Al igual que con el R-1, la fiabilidad siguió siendo subóptima. En una serie de 14 lanzamientos de prueba operativos del R-2 en 1952, solo 12 alcanzaron su objetivo. [58] El R-2 entró en servicio en gran número en 1953 y se desplegó en unidades móviles por toda la Unión Soviética hasta 1962.
Al igual que su predecesor, el R-1, el R-2 era un misil de una sola etapa que utilizaba etanol como combustible y oxígeno líquido como oxidante . [59] El R-2 tenía un alcance de 600 kilómetros (370 mi), el doble que el R-1, manteniendo una carga útil similar de alrededor de 1000 kilogramos (2200 lb). [60] Con una longitud de 17,65 m (57,9 ft) y una masa de 19 632 kg (43 281 lb), el R-2 era 2,5 m (8 ft 2 in) más largo y el peso en seco de 4528 kg (9983 lb) era aproximadamente 500 kg (1100 lb) más pesado que el R-1. El diámetro máximo del cuerpo se mantuvo en 1,65 m (5 ft 5 in), el mismo que el R-1. [61] [62]
El R-5 Pobeda [63] (Побе́да, "Victoria") fue un misil balístico de alcance medio . La versión mejorada del R-5M , el primer misil soviético capaz de transportar un arma nuclear, recibió el nombre de la OTAN SS-3 Shyster . El R-5 podía transportar la misma carga útil de 1000 kilogramos (2200 libras) que el R-1 y el R-2, pero a una distancia de 1200 kilómetros (750 millas). [56]
En la primavera de 1951, Korolev revisó sus planes para el A-3 para utilizar el motor RD-103, una evolución del RD-101 utilizado en el misil R-2, y reducir el peso del cohete mediante el uso de un tanque integrado (al mismo tiempo que aumentaba la carga de combustible en un 60% con respecto al R-2). Otras innovaciones con respecto al R-1/R-2 incluían pequeños timones aerodinámicos accionados por servomotores para reemplazar las grandes aletas del R-1/R-2, e integradores de aceleración longitudinal para mejorar la precisión del corte del motor y, por lo tanto, la exactitud. [64] El misil R-5 utilizaba un control inercial autónomo combinado con corrección lateral por radio para la guía y el control. [65]
El R-5 se sometió a su primera serie de ocho lanzamientos de prueba del 15 de marzo al 23 de mayo de 1953. Después de dos fracasos, el tercer cohete, lanzado el 2 de abril, marcó el comienzo de una racha de éxitos. Se lanzaron siete misiles más entre el 30 de octubre y diciembre, todos los cuales alcanzaron sus objetivos. Una serie final de lanzamientos, diseñada para probar modificaciones realizadas en respuesta a problemas con la primera serie, estaba programada para mediados de 1954. [66] Estos lanzamientos comenzaron el 12 de agosto de 1954 y continuaron hasta el 7 de febrero de 1955. Estas pruebas confirmaron la solidez del diseño y despejaron el camino para variantes de cohetes nucleares y de sondeo. [67] Una vez completado el diseño del R-5, se comenzó a trabajar en el R-5M con capacidad nuclear, con una masa de lanzamiento y un alcance similares, pero diseñado para llevar una ojiva nuclear. [68] Los vuelos de prueba de este nuevo cohete se realizaron desde enero de 1955 hasta febrero de 1956. La prueba del 2 de febrero de 1956 involucró una carga útil nuclear activa, [69] con un rendimiento de menos de 3 kilotones. [70]
El R-5 era un misil de una sola etapa con un vehículo de reentrada con ojiva desmontable con un alcance de 1200 km (750 mi). Utilizando etanol al 92% como combustible y oxígeno líquido como oxidante , el cohete tenía un peso seco de 4030 kg (8880 lb) (con combustible, 28 900 kg (63 700 lb)) y llevaba un vehículo de reentrada desmontable con una capacidad de carga útil de 1000 kg (2200 lb). Este misil, que fue rápidamente actualizado al R-5M con capacidad nuclear, medía poco menos de 21 m (69 pies) de largo y 1,652 m (5 pies 5,0 pulgadas) de diámetro, tenía un peso en seco de 4390 kg (9680 lb) (con combustible, 29 100 kg (64 200 lb)) y llevaba una carga útil de 1350 kg (2980 lb). [60] El R-5M fue el primer misil estratégico real de la Unión Soviética, [65] llevando una ojiva nuclear con un rendimiento de al menos 80 kilotones (kt). Más tarde, el R-5M recibió una ojiva termonuclear de 1 megatón (mt) . [70] El R-5M entró en servicio en marzo de 1956, se desplegó a lo largo de las fronteras rusas occidental y oriental, y en 1959 se instaló en Alemania del Este , las primeras bases de misiles nucleares soviéticas fuera de la URSS. El misil fue retirado en 1967, reemplazado por el R-12 .
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El cohete R-7 fue un misil soviético desarrollado durante la Guerra Fría como el R-7 Semyorka ( en ruso: Р-7 Семёрка ). Fue el primer misil balístico intercontinental del mundo , puso en órbita el Sputnik 1 , el primer satélite artificial, y se convirtió en la base de la familia R-7 que incluye los lanzadores espaciales Sputnik , Luna , Molniya , Vostok y Voskhod , así como las variantes posteriores de Soyuz . Varias versiones todavía están en uso. [71] [72]
El trabajo de diseño comenzó en 1953 en OKB-1 con el requisito de un misil con una masa de lanzamiento de 170 a 200 toneladas, un alcance de 8.500 km y que llevara una ojiva nuclear de 3.000 kg (6.600 lb), lo suficientemente potente como para lanzar una ojiva nuclear contra los Estados Unidos. A fines de 1953, la masa de la ojiva se incrementó a 5,5 a 6 toneladas para acomodar la entonces planeada bomba termonuclear . [73] [74]
El principio de un misil por etapas, también conocido como "paquete de cohetes", fue propuesto por primera vez por Mikhail Tikhonravov , que fue apoyado por Korolev y ampliado por Dmitry Okhotsimsky , que concluyó que un núcleo y cuatro propulsores de correa eran el modelo preferido, que utilizó el R-7. [75] [76] Los cuatro motores de propulsión de correa eran propulsados por el motor RD-107 , cada uno con dos motores Vernier para ayudar con la dirección. El motor RD-108 del núcleo central incluía cuatro motores Vernier utilizados para la dirección. [77] [78]
En lugar de un misil autónomo que se lanzaba desde una plataforma horizontal, resultó que ensamblar un conjunto de un núcleo central y cuatro propulsores en la plataforma era casi imposible sin que se desmoronara. La solución fue eliminar la plataforma y suspender todo el cohete en las estructuras que soportan tanto la carga de peso vertical como las fuerzas del viento horizontales. [79]
El primer vuelo largo exitoso, de 6000 km (3700 mi), se realizó el 21 de agosto de 1957 y el misil alcanzó el objetivo en Kamchatka . Cinco días después, TASS anunció que la Unión Soviética había probado con éxito el primer misil balístico intercontinental del mundo. [80] [74]
El R-7 medía inicialmente 34 m (112 pies) de largo, 10,3 m (34 pies) de diámetro y pesaba 280 toneladas métricas (280 toneladas largas; 310 toneladas cortas); tenía una sola etapa con cuatro propulsores acoplados propulsados por motores de cohetes que usaban oxígeno líquido (LOX) y queroseno . La versión militar llevaba una única ojiva termonuclear con un rendimiento nominal de 3 megatones de TNT . [81]
Las limitaciones del R-7 empujaron a la Unión Soviética a desarrollar rápidamente misiles de segunda generación [82] y el R-7 fue retirado del servicio militar a mediados de 1968. [83] Si bien el R-7 resultó ser poco práctico como arma, se convirtió en la base de una serie de vehículos de lanzamiento espacial descartables soviéticos , incluida la familia de lanzadores Vostok , Molniya y la familia de lanzadores Soyuz. [83] A partir de 2018, en versiones modificadas ( Soyuz-U , Soyuz-FG y Soyuz-2 (incluida la variante 2.1v sin propulsor ), el vehículo todavía está en servicio, habiendo sido lanzado más de 1.840 veces. El R-7 también es un poseedor de récords en términos de longevidad, con más de 50 años de servicio con sus diversas modificaciones y se ha convertido en el lanzador espacial más confiable del mundo. [84] [72]
Durante la Guerra Fría, la Unión Soviética desarrolló unas 500 plataformas de cohetes LPRE. Entre 1958 y 1962, los soviéticos investigaron y desarrollaron sistemas de misiles antiaéreos propulsados por LPRE. Estos cohetes utilizaban principalmente ácido nítrico mezclado con una amina hipergólica como combustible. [23]
La necesidad de fuerzas nucleares móviles comenzó a aumentar a medida que la Guerra Fría se intensificaba a principios de la década de 1950. La idea de las armas nucleares tácticas lanzadas desde la marina comenzó a cobrar fuerza. En 1950, la URSS había desarrollado misiles balísticos lanzados desde submarinos. Estos misiles eran de varias etapas, pero debido a las limitaciones de combustible, no podían lanzarse desde el agua. El sistema de misiles inicial utilizaba armamento terrestre. La URSS es la única nación conocida que utiliza motores alimentados con LPRE para sus SLBM.
En 1982, los soviéticos comenzaron a probar el RD-170 . Este cohete propulsado con ácido nítrico y queroseno era capaz de producir más empuje que cualquier motor disponible. El RD-170 tenía 4 propulsores variables con combustión por etapas . El motor experimentó dificultades técnicas iniciales y sufrió daños masivos al apagarse por etapas. Para remediarlo, los ingenieros soviéticos tuvieron que reducir su capacidad de empuje. El motor fue probado oficialmente en vuelo con éxito en 1985. [23]
El Sputnik 1 fue el primer satélite artificial lanzado a la Tierra. El 4 de octubre de 1957, la URSS puso en órbita el Sputnik 1 y recibió transmisiones desde él. [85] El Sputnik 1 fue diseñado para ser el precursor de múltiples misiones satelitales. La tecnología se sometió constantemente a actualizaciones a medida que aumentaba el peso de los satélites. El primer fallo notable ocurrió durante el Sputnik 4 , una prueba no tripulada de la cápsula Vostok . Un mal funcionamiento del sistema de guía apuntó la cápsula en la dirección incorrecta para la quema del motor de salida de la órbita, enviándola en cambio a una órbita más alta, que decayó aproximadamente cuatro meses después. [86] El éxito del Sputnik 1 fue seguido por el lanzamiento de 175 cohetes meteorológicos en los siguientes dos años. En total, se lanzaron diez satélites Sputnik .
El programa espacial soviético trajo consigo numerosos avances , como el Sputnik 1. [87] Sin embargo, antes de la institución de la sonda satelital, era necesario desarrollar tecnología para asegurar el éxito del satélite. Para que la sonda tuviera éxito en el espacio, era necesario desarrollar un mecanismo para sacar el objeto de la atmósfera terrestre. El sistema de propulsión que se utilizó para enviar el Sputnik 1 al espacio se denominó R -7 . El diseño del R-7 también era único para su época y permitió que el lanzamiento del Sputnik 1 fuera un éxito. Un aspecto clave fue el tipo de combustible utilizado para propulsar el cohete. Un componente principal del combustible era UDMH [88] que, cuando se combinaba con otros compuestos, producía un combustible que era potente y estable a determinadas temperaturas.
La capacidad de lanzar satélites provino del arsenal soviético de misiles balísticos intercontinentales (ICBM), que utilizaba el motor RD-107 para el vehículo de lanzamiento Vostok . La primera versión del Vostok tenía un motor central y cuatro motores de etapa auxiliar. Todos los motores tenían capacidad de empuje vectorial. El Vostok original se alimentaba con oxígeno líquido y queroseno. Había un total de 20 motores, cada uno capaz de aportar 55.000 libras-fuerza (240 kN) de empuje. [89] El motor Vostok fue el primer diseño verdaderamente soviético. El nombre técnico era RD-107 y más tarde RD-108. Estos motores tenían dos cámaras de empuje. Originalmente quemaban monocombustible utilizando peróxido de hidrógeno como combustible. Esta familia de motores se utilizó no solo en el Vostok, sino también en los vehículos de lanzamiento Voskhod , Molniya y Soyuz . [23]
En 1959, el programa espacial necesitaba una plataforma de motor de 3 etapas, por lo que el motor Vostok se adaptó en consecuencia para el lanzamiento de sondas lunares. En 1963, el Vostok estaba equipado para aplicaciones de 4 etapas. Esta plataforma se utilizó para el primer vuelo multitripulado. [90] A principios de 1964, los soviéticos introdujeron un nuevo motor en su programa de motores de refuerzo, el RD-0110 . Este motor reemplazó al RD-107 en la segunda etapa, tanto en los vehículos de lanzamiento Molniya como en Soyuz. Estos motores eran propulsados por oxígeno líquido, con refrigerante de queroseno. El RD-0110 tenía cuatro propulsores variables. Este motor era único porque inicialmente se lanzaba con un propulsor de combustible sólido, pero se alimentaba en vuelo con oxígeno líquido. [23]
Este desarrollo causó un nuevo problema para la comunidad científica soviética, sin embargo. El Vostok era demasiado potente para los satélites más nuevos que intentaban alcanzar la órbita baja terrestre . [ aclaración necesaria ] La comunidad espacial se dirigió una vez más al comando de misiles soviético. Los nuevos sistemas de misiles balísticos intermedios (IBRM) proporcionaron dos opciones de motor: el Sandal (1 etapa) o el Skean (2 etapas). Ambos sistemas se actualizaron a un nuevo motor RD-111. Después de estas actualizaciones, el satélite más grande llamado Proton I fue lanzado en 1965. [91] El tipo de motor utilizado para Proton I fue el RD-119. Este motor proporcionó casi 13,3 millones de newtons (3,0 millones de libras-fuerza) de empuje, y finalmente se utilizó para ejecutar la órbita baja terrestre. [91]
El 8 de diciembre de 1957, el director de la Academia de Ciencias de la Unión Soviética se dirigió a los Estados Unidos con motivo del primer satélite artificial que se lanzó el 4 de octubre de 1957. Creía que parte de este satélite había caído en el continente norteamericano. Los soviéticos querían la ayuda de los estadounidenses para recuperar los componentes del satélite, pero los Estados Unidos planeaban examinar la tecnología satelital para desarrollar sus propios satélites y cohetes para propulsión y reentrada. [92]
Desde el año 1961-1963 la Unión Soviética quiso mejorar sus diseños. Esto condujo al desarrollo de un nuevo cohete para propulsión. Este nuevo cohete fue bautizado como N1 . Este cohete se convertiría en una mejora sofisticada del diseño soviético tradicional y allanaría el camino para numerosos lanzamientos de cohetes. Las especificaciones del cohete también fueron asombrosas para su época. La cantidad de empuje generado por el cohete oscilaba entre 10 y 20 toneladas de empuje, lo que era capaz de lanzar un satélite de 40 a 50 toneladas en órbita. [93] El hombre que jugó un papel crucial en el desarrollo de este nuevo cohete fue Sergei Korolev . El desarrollo del cohete N1 se convirtió en el sucesor de otros cohetes de diseño soviético como el R-7 . También provocó una amplia competencia para el cohete lunar homólogo de los Estados Unidos; el Saturno V. Sin embargo, una diferencia clave entre los dos cohetes eran las etapas que se producían en un lanzamiento típico. Mientras que el Saturno V tenía cuatro etapas, el N1 tenía cinco etapas. La quinta etapa del N1 se utilizó para la posición de aterrizaje. El N1 estaba propulsado por motores como el NK-33 , NK-43 y NK-39. A pesar de lo revolucionario que se había vuelto este estilo de diseño, la construcción no se desarrolló con la fluidez esperada. El choque de ideas entre los científicos que querían hacer público su trabajo y las entidades militares que querían mantener el proyecto lo más secreto posible causó retrasos y obstaculizó el progreso del proyecto en ocasiones. [94] A medida que transcurría el tiempo, el N1 fue propenso a varios defectos de diseño. Estos defectos causaron numerosos lanzamientos fallidos debido a que la primera etapa de su diseño era defectuosa. A finales de la década de 1960 se produjeron muchos intentos de lanzamiento fallidos. Finalmente, el programa se cerró. [95]
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