Después de varios retrasos y un vuelo de prueba suborbital el 18 de diciembre de 2014, ISRO realizó con éxito el primer lanzamiento de prueba orbital del LVM3 el 5 de junio de 2017 desde el Centro Espacial Satish Dhawan . [24]
El costo total de desarrollo del proyecto fue de ₹ 2962,78 millones de rupias (equivalente a ₹ 45 mil millones o 540 millones de dólares estadounidenses en 2023). [25] En junio de 2018, el Gabinete de la Unión aprobó 4.338 millones de rupias (equivalente a 58.000 millones de rupias o 700 millones de dólares estadounidenses en 2023) para construir 10 cohetes LVM3 durante un período de cinco años. [26]
El LVM3 ha lanzado CARE , el módulo experimental de recuperación de cápsulas espaciales de la India, Chandrayaan-2 y Chandrayaan-3 , la segunda y tercera misiones lunares de la India, y se utilizará para transportar Gaganyaan , la primera misión tripulada del Programa de Vuelos Espaciales Tripulados de la India. En marzo de 2022, el proveedor global de satélites de comunicaciones con sede en el Reino Unido OneWeb celebró un acuerdo con ISRO para lanzar satélites OneWeb a bordo del LVM3 junto con el PSLV , debido a la interrupción de los servicios de lanzamiento desde Roscosmos debido a la invasión rusa de Ucrania . [27] [28] [29] El primer lanzamiento tuvo lugar el 22 de octubre de 2022, inyectando 36 satélites en la órbita terrestre baja .
Descripcion del vehiculo
Configuración LVM3-X
ISRO planificó inicialmente dos familias de lanzadores, el vehículo de lanzamiento de satélites polares para órbita terrestre baja y lanzamientos polares y el vehículo de lanzamiento de satélites geosincrónicos más grande para cargas útiles a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). El vehículo fue reconceptualizado como un lanzador más poderoso a medida que cambió el mandato de ISRO. Este aumento de tamaño permitió el lanzamiento de satélites multipropósito y de comunicación más pesados, la calificación humana para lanzar misiones tripuladas y futuras exploraciones interplanetarias. [30] El desarrollo del LVM3 comenzó a principios de la década de 2000, con el primer lanzamiento previsto para 2009-2010. [31] [32] [33] El lanzamiento fallido de GSLV D3 , debido a una falla en la etapa superior criogénica, [33] retrasó el programa de desarrollo de LVM3. [34] [35] El LVM3, aunque comparte un nombre con el GSLV, presenta diferentes sistemas y componentes.
Para fabricar el LVM3 en modo de asociación público-privada (PPP), ISRO y NewSpace India Limited (NSIL) han comenzado a trabajar en el proyecto. Para investigar posibles oportunidades de asociación de APP para la producción de LVM3 a través del sector privado indio, NSIL ha contratado a IIFCL Projects Limited (IPL). [36] El viernes 10 de mayo de 2024, NSIL publicó una solicitud de calificación (RFQ), solicitando respuestas de socios privados para la producción a gran escala de LVM-3. [37] [38] [39] Los planes exigen una asociación de 14 años entre ISRO y la entidad comercial elegida. Se espera que el socio privado pueda producir de cuatro a seis cohetes LVM3 anualmente durante los próximos doce años, y que los dos primeros años sirvan como "fase de desarrollo" para la transferencia de tecnología y conocimientos. [40]
Especificaciones
Primera etapa: 2 x S200 Strap-on
Segunda etapa- L110
Tercera etapa- C25 CUS
Impulsores sólidos S200
S200 Strap-on: Imágenes de la cámara a bordo
La primera etapa consta de dos motores sólidos S200, también conocidos como Large Solid Boosters (LSB), conectados a la etapa central. Cada propulsor tiene 3,2 metros (10 pies) de ancho, 25 metros (82 pies) de largo y transporta 207 toneladas (456.000 libras) de propulsor a base de polibutadieno terminado en hidroxilo (HTPB) en tres segmentos con carcasas hechas de acero martensítico M250 . El segmento de cabecera contiene 27.100 kg de propulsor, el segmento medio contiene 97.380 kg y el segmento de extremo de tobera está cargado con 82.210 kg de propulsor. Es el propulsor de combustible sólido más grande después de los SRB SLS , los SRB del transbordador espacial y los SRB Ariane 5 . Las boquillas flexibles pueden orientarse hasta ±8° mediante actuadores electrohidráulicos con una capacidad de 294 kilonewtons (66.000 lb f ) utilizando pistones hidroneumáticos que funcionan en modo de purga mediante aceite y nitrógeno a alta presión. Se utilizan para el control del vehículo durante la fase inicial de ascenso. [41] [42] [43] El fluido hidráulico para operar estos actuadores se almacena en un tanque cilíndrico montado externamente en la base de cada propulsor. [44] Estos propulsores arden durante 130 segundos y producen un empuje promedio de 3.578,2 kilonewtons (804.400 lb f ) y un empuje máximo de 5.150 kilonewtons (1.160.000 lb f ) cada uno. La separación simultánea de la etapa central ocurre en T+149 segundos en un vuelo normal y se inicia utilizando dispositivos de separación pirotécnicos y seis pequeños motores de lanzamiento de combustible sólido ubicados en los segmentos de proa y popa de los propulsores. [42] [9]
La primera prueba de fuego estático del propulsor de cohete sólido S200 , ST-01, se llevó a cabo el 24 de enero de 2010. [9] El propulsor se disparó durante 130 segundos y tuvo un rendimiento nominal durante todo el funcionamiento. Generó un empuje máximo de aproximadamente 4.900 kN (1.100.000 lbf). [45] [10] El 4 de septiembre de 2011 se llevó a cabo una segunda prueba de fuego estático, ST-02. El propulsor se disparó durante 140 segundos y nuevamente tuvo un rendimiento nominal durante la prueba. [46] Una tercera prueba, ST-03, se llevó a cabo el 14 de junio de 2015 para validar los cambios de los datos del vuelo de prueba suborbital. [47] [48]
Etapa de núcleo líquido L110
Escenario L110 en las instalaciones de preparación del escenario
La segunda etapa, denominada L110 , es una etapa de combustible líquido que mide 21 metros (69 pies) de alto y 4 metros (13 pies) de ancho, y contiene 110 toneladas métricas (240.000 libras) de dimetilhidrazina asimétrica (UDMH) y tetróxido de nitrógeno ( N2O4 ) . Está propulsado por dos motores Vikas 2 , cada uno de los cuales genera 766 kilonewtons (172.000 lbf ) de empuje, lo que da un empuje total de 1.532 kilonewtons (344.000 lbf ) . [13] [14] El L110 es el primer motor agrupado de combustible líquido diseñado en la India. Los motores Vikas utilizan refrigeración regenerativa , lo que proporciona un peso mejorado y un impulso específico en comparación con los cohetes indios anteriores. [42] [49] Cada motor Vikas se puede estabilizar individualmente para controlar el control de cabeceo, guiñada y balanceo del vehículo. La etapa central L110 se enciende 114 segundos después del despegue y arde durante 203 segundos. [42] [14] Dado que la etapa L110 está iluminada por aire, sus motores necesitan protección durante el vuelo contra el escape de los propulsores S200 en funcionamiento y el flujo inverso de gases mediante un "sistema de cierre de boquilla" que se desecha antes del encendido del L110. [50]
ISRO llevó a cabo la primera prueba estática de la etapa central L110 en sus instalaciones de prueba del Centro de sistemas de propulsión líquida (LPSC) en Mahendragiri , Tamil Nadu, el 5 de marzo de 2010. Se planeó que la prueba durara 200 segundos, pero finalizó a los 150 segundos después de una fuga. en un sistema de control fue detectado. [51] El 8 de septiembre de 2010 se llevó a cabo una segunda prueba de fuego estático de toda su duración. [52]
Etapa superior criogénica C25
Escenario C25 en las instalaciones de preparación del escenario
La etapa superior criogénica , denominada C25 , tiene 4 metros (13 pies) de diámetro y 13,5 metros (44 pies) de largo, y contiene 28 toneladas métricas (62.000 lb) de propulsor LOX y LH 2 , presurizados por helio almacenados en botellas sumergidas. [49] [53] Está propulsado por un único motor CE-20 , que produce 200 kN (45.000 lb f ) de empuje. CE-20 es el primer motor criogénico desarrollado por la India que utiliza un generador de gas , en comparación con los motores de combustión por etapas utilizados en GSLV. [54] En la misión LVM3-M3, se introdujo una nueva etapa C25 de color blanco que tiene procesos de fabricación más respetuosos con el medio ambiente, mejores propiedades de aislamiento y el uso de materiales livianos. [55] El escenario también alberga las computadoras de vuelo y el sistema de navegación inercial redundante con correas del vehículo de lanzamiento en su compartimento de equipos. El sistema de control digital del lanzador utiliza una guía de circuito cerrado durante todo el vuelo para garantizar la inyección precisa de satélites en la órbita objetivo. El sistema de comunicaciones del vehículo de lanzamiento que consta de un sistema de Banda S para telemetría de enlace descendente y un transpondedor de Banda C que permite el seguimiento por radar y la determinación preliminar de la órbita también están montados en el C25. El enlace de comunicaciones también se utiliza para la seguridad del alcance y la terminación del vuelo que utiliza un sistema dedicado que se encuentra en todas las etapas del vehículo y cuenta con aviónica separada. [42]
La primera prueba de fuego estático de la etapa criogénica C25 se llevó a cabo el 25 de enero de 2017 en las instalaciones del Complejo de Propulsión ISRO (IPRC) en Mahendragiri, Tamil Nadu. El escenario se disparó durante 50 segundos y funcionó nominalmente. [56] El 17 de febrero de 2017 se completó una segunda prueba de fuego estático durante toda la duración del vuelo de 640 segundos. [57] Esta prueba demostró coherencia en el rendimiento del motor junto con sus subsistemas, incluida la cámara de empuje, el generador de gas, turbobombas y componentes de control durante toda su duración. [57]
El carenado de carga útil compuesto de CFRP tiene un diámetro de 5 metros (16 pies), una altura de 10,75 metros (35,3 pies) y un volumen de carga útil de 110 metros cúbicos (3900 pies cúbicos). [8] Es fabricado por el Centro de Tecnología Avanzada LMW, con sede en Coimbatore . [58] Después del primer vuelo del cohete con módulo CARE , el carenado de carga útil se modificó a una forma de ojiva , y los conos de la nariz del propulsor S200 y la estructura entre tanques se rediseñaron para tener un mejor rendimiento aerodinámico. [59] El vehículo cuenta con un gran carenado con un diámetro de cinco metros para proporcionar suficiente espacio incluso para grandes satélites y naves espaciales. La separación del carenado en un escenario de vuelo nominal ocurre aproximadamente en T+253 segundos y se logra mediante un mecanismo de separación y expulsión de cilindros de pistón lineal (cordón de cremallera) que abarca toda la longitud del PLF y que se inicia pirotécnicamente . La presión del gas generada por la cremallera expande una goma debajo que separa el pistón y el cilindro y, por lo tanto, empuja las mitades del carenado de carga útil lateralmente lejos del lanzador. El carenado está fabricado en aleación de aluminio con mantas de absorción acústica . [42]
Variantes y actualizaciones
Certificación de calificación humana
Si bien el LVM3 está siendo clasificado para humanos para el proyecto Gaganyaan , el cohete siempre fue diseñado teniendo en cuenta posibles aplicaciones de vuelos espaciales tripulados. La aceleración máxima durante la fase de ascenso del vuelo se limitó a 4 G para comodidad de la tripulación y se utilizó un carenado de carga útil de 5 metros (16 pies) de diámetro para poder acomodar módulos grandes como segmentos de estaciones espaciales. [60]
Además, se planean una serie de cambios para hacer confiables los subsistemas críticos para la seguridad, como márgenes operativos más bajos, redundancia, requisitos de calificación estrictos, revaluación y fortalecimiento de componentes. [61] La mejora de la aviónica incorporará una computadora de navegación y guía con redundancia cuádruple (NGC), un procesador de telemetría y telecomando de doble cadena (TTCP) y un sistema integrado de monitoreo de salud (LVHM). El vehículo de lanzamiento tendrá motores High Thrust Vikas (HTVE) de la etapa central L110 funcionando a una presión en la cámara de 58,5 bar en lugar de 62 bar. Los propulsores S200 (HS200) con clasificación humana funcionarán a una presión de cámara de 55,5 bar en lugar de 58,8 bar y sus juntas de segmento tendrán tres juntas tóricas cada una. Se emplearán actuadores electromecánicos y controladores de etapa digitales en las etapas HS200, L110 y C25. [62]
Apareamiento con etapa semicriogénica.
Artículo de prueba del cabezal de potencia SCE-200
Está previsto que la etapa central L110 en el LVM3 sea reemplazada por la SC120, una etapa kerolox impulsada por el motor SCE-200 [63] para aumentar su capacidad de carga útil a 7,5 toneladas métricas (17.000 lb) a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). [64] El SCE-200 utiliza queroseno en lugar de dimetilhidrazina asimétrica (UDMH) como combustible y tiene un empuje de alrededor de 200 toneladas. Se pueden agrupar cuatro de estos motores en un cohete sin propulsores de correa para entregar hasta 10 toneladas (22.000 lb) al GTO. [65] El primer tanque de propulsor para el SC120 fue entregado en octubre de 2021 por HAL. [66]
La versión del LVM3 con motor SC120 no se utilizará para la misión tripulada de la nave espacial Gaganyaan . [67] [68] En septiembre de 2019, en una entrevista realizada por AstrotalkUK, S. Somanath , director del Centro Espacial Vikram Sarabhai afirmó que el motor SCE-200 estaba listo para comenzar las pruebas. Según un acuerdo entre India y Ucrania firmado en 2005, se esperaba que Ucrania probara los componentes del motor SCE-200, por lo que no se esperaba una versión mejorada del LVM3 antes de 2022. [69] Se informa que el motor SCE-200 es basado en el RD-810 ucraniano , que a su vez se propone para su uso en la familia de vehículos de lanzamiento Mayak . [70]
Inducción de etapa criogénica mejorada.
La etapa C25 con una carga de propulsor de casi 25 t (55 000 lb) será reemplazada por la C32, con una carga de propulsor mayor de 32 t (71 000 lb). La etapa C32 será reiniciable y con motor CE-20 mejorado. [71] La masa total de la aviónica se reducirá mediante el uso de componentes miniaturizados. [72] El 30 de noviembre de 2020, Hindustan Aeronautics Limited entregó un tanque criogénico a base de aleación de aluminio a ISRO. El tanque tiene una capacidad de 5.755 kg (12.688 lb) de combustible y un volumen de 89 m 3 (3.100 pies cúbicos). [73] [74]
El 9 de noviembre de 2022, se probó el motor criogénico CE-20 de la etapa superior con un régimen de empuje mejorado de 21,8 toneladas en noviembre de 2022. Junto con una etapa adecuada con carga de propulsor adicional, esto podría aumentar la capacidad de carga útil de LVM3 a GTO hasta en 450 kg ( 990 libras). [75] El 23 de diciembre de 2022, el motor CE-20 E9 se probó en caliente durante 650 segundos. Durante los primeros 40 segundos de la prueba, el motor funcionó a un nivel de empuje de 20,2 toneladas, luego este motor funcionó en zonas fuera de lo nominal de 20 toneladas y luego durante 435 segundos funcionó a un nivel de empuje de 22,2 toneladas. Con esta prueba, el motor 'E9' ha sido calificado para inducción en vuelo. [76] Se espera que después de la introducción de esta etapa, la capacidad de carga útil del GTO pueda aumentarse a 6 toneladas. [77]
Misiones notables
Vuelo X
LVM3-X despegando
El vuelo inaugural del LVM3 despegó desde la Segunda Plataforma de Lanzamiento en el Centro Espacial Satish Dhawan el 18 de diciembre de 2014 a las 04:00 UTC. [78] La prueba tenía propulsores funcionales, una etapa central pero llevaba una etapa superior ficticia cuyos tanques de LOX y LH₂ estaban llenos con LN₂ y GN₂ respectivamente para simular el peso. También llevaba el Experimento de Reingreso Atmosférico del Módulo de Tripulación (CARE) que se probó en el reingreso . [79]
A poco más de cinco minutos de vuelo, el cohete expulsó CARE a una altitud de 126 kilómetros (78 millas), que luego descendió, controlado por su sistema de control de reacción a bordo . Durante la prueba, el escudo térmico de CARE experimentó una temperatura máxima de alrededor de 1000 °C (1830 °F). ISRO transmitió la telemetría de lanzamiento durante la fase de inercia balística hasta el apagón de radio para evitar la pérdida de datos en caso de falla. A una altitud de unos 15 kilómetros (9,3 millas), la cubierta superior del módulo se separó y se desplegaron los paracaídas. CARE amerizó en la Bahía de Bengala cerca de las islas Andaman y Nicobar y se recuperó con éxito. [80] [81] [82] [83]
Chandrayaan
Tras el fracaso de la misión Phobos-Grunt de Roscosmos , se llevó a cabo una revisión completa de los aspectos técnicos relacionados con la nave espacial, que también estaban previstas para su uso en el módulo de aterrizaje ruso propuesto para Chandrayaan-2 . Esto retrasó el módulo de aterrizaje desde Rusia y, finalmente, Roscosmos declaró su incapacidad para cumplir con el plazo revisado de 2015 para su lanzamiento a bordo de un cohete GSLV mejorado junto con un orbitador y un rover indios . ISRO canceló el acuerdo ruso y decidió seguir solo con su proyecto con cambios marginales. [84] [85]
El 22 de julio de 2019, el cohete LVM3 M1 (GSLV Mk.III M1) despegó con un compuesto Chandrayaan-2 Orbiter-Lander de 3.850 kg y lo inyectó con éxito en una órbita de estacionamiento de 169,7 x 45.475 km. Este marcó el primer vuelo operativo del LVM3 después de dos vuelos de desarrollo. [86] El apogeo de la órbita de estacionamiento terrestre es aproximadamente 6.000 km más de lo previsto originalmente y, por lo tanto, eliminó una de las siete maniobras de elevación de la órbita terrestre. Se atribuyó a un aumento del 15 por ciento en el rendimiento del cohete. [87] [88] El 14 de julio de 2023, el cohete LVM3 M4 inyectó con éxito el compuesto Chandrayaan-3 de 3900 kg en una órbita de estacionamiento de 170 x 36 500 km. [89] El 15 de noviembre de 2023, la etapa superior criogénica ( C25 ) del LVM3 M4 ( NORAD ID: 57321) realizó un reingreso incontrolado a la atmósfera de la Tierra alrededor de las 9:12 UTC. El punto de impacto se prevé sobre el Océano Pacífico Norte y la trayectoria terrestre final no pasó sobre la India. [90] [91] [92]
Perfil de vuelo de la fase de cierre posterior al C25
El primer lote de 36 satélites OneWeb Gen-1 con un peso total de 5796 kg se lanzó a bordo del cohete LVM3 M2 con nombre en código Misión OneWeb India-1 el 22 de octubre de 2022 y los satélites se colocaron en una órbita terrestre baja de 601 km de altitud y 87,4° de inclinación. de forma secuencial. Esta constituyó la primera misión comercial y la primera misión multisatélite a la órbita terrestre baja del cohete, lo que marcó su entrada al mercado mundial de servicios de lanzamiento comercial . La separación de satélites implicó una maniobra única de la etapa criogénica para sufrir varias reorientaciones y adiciones de velocidad que abarcaron 9 fases que abarcaron 75 minutos. [99] [100] El 26 de marzo de 2023, con el nombre en código OneWeb India-2 Mission, se lanzó el segundo lote de 36 satélites a bordo del LVM3 M3 y se inyectó a una altitud de 450 km con la misma inclinación. El lanzamiento contó con una plataforma criogénica blanca que tiene en cuenta procesos de fabricación respetuosos con el medio ambiente, mejores propiedades de aislamiento y el uso de materiales ligeros. [101] [55]
Estadísticas de lanzamiento
LVM3 ha acumulado actualmente un total de 7 lanzamientos hasta el 19 de julio de 2023 [actualizar]. De ellos, los 7 tuvieron éxito. La tasa de éxito acumulada es del 100%.
^ ISRO cambió el nombre de GSLV Mk3 a LVM3 después del lanzamiento exitoso de la misión LVM3-M2. El cambio de nombre se realizó para eliminar cualquier ambigüedad sobre la capacidad del vehículo para colocar cargas útiles en una órbita particular. [17] [16]
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enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con el vehículo de lanzamiento Mark III .
Información sobre Bharat-Rakshak GSLV-III
Artículo de New Scientist que incluye el diagrama GSLV-III
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