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LVM3

El vehículo de lanzamiento Mark-3 o LVM3 [1] [15] [16] (anteriormente denominado vehículo de lanzamiento de satélites geosincrónicos Mark III o GSLV Mk III ) [a] es un vehículo de lanzamiento de elevación media de tres etapas [1] desarrollado por la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO). Diseñado principalmente para lanzar satélites de comunicaciones a órbita geoestacionaria , [18] también lanzará misiones tripuladas en el marco del Programa indio de vuelos espaciales tripulados . [19] LVM3 tiene una mayor capacidad de carga útil que su predecesor, GSLV . [20] [21] [22] [23]

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 560 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 730 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 .

Historia

Primer vuelo orbital del LVM3
Primer vuelo operativo del LVM3, con Chandrayaan-2

Desarrollo

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 potente a medida que cambió el mandato de ISRO. Este aumento de tamaño permitió el lanzamiento de satélites multipropósito y de comunicaciones 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]

Pruebas de fuego estático S200

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 encendido. Generó un empuje máximo de aproximadamente 4.900 kN (1.100.000 lbf). [37] [10] Una segunda prueba de fuego estático, ST-02, se llevó a cabo el 4 de septiembre de 2011. El propulsor se disparó durante 140 segundos y nuevamente tuvo un rendimiento nominal durante la prueba. [38] 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. [39] [40]

La variante con clasificación humana del S200, el HS200, fue desarrollada para el programa Gaganyaan . La primera prueba de fuego estático del HS200 se realizó el 13 de mayo de 2022 en el Centro Espacial Satish Dhawan durante 135 segundos sin problemas. [41]

Pruebas de fuego estático L110

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. [42] El 8 de septiembre de 2010 se llevó a cabo una segunda prueba de fuego estático de toda su duración. [43]

Pruebas de etapa C25

C25 D Stage en banco de pruebas

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. [44]

El 17 de febrero de 2017 se completó una segunda prueba de fuego estático durante toda la duración del vuelo de 640 segundos. [45] Esta prueba demostró consistencia en el rendimiento del motor junto con sus subsistemas, incluida la cámara de empuje, el generador de gas, las turbobombas y el sistema de control. componentes durante toda su duración. [45]

Modificaciones después de LVM3-X

LVM3 en configuración Flight X

Tras el vuelo de prueba suborbital del LVM3, se realizaron ciertas modificaciones al vehículo para mejorar su rendimiento. La geometría del grano del propulsor de los segmentos del extremo de la cabeza se cambió de una configuración ranurada de 10 lóbulos a una configuración de estrella de 13 lóbulos y la carga del propulsor se redujo a 205 toneladas (452 ​​000 lb) para mejorar el rendimiento durante la fase transónica del vuelo. [46] 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. [46]

Diseño de vehículos

Correas S200

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 . 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 que funcionan en modo de purga y se utilizan para el control del vehículo durante la fase de ascenso inicial. [47] [48] [49] El fluido hidráulico para operar estos actuadores se almacena en un tanque cilíndrico montado externamente en la base de cada propulsor. [50] Estos propulsores arden durante 130 segundos y producen un empuje promedio de 3.578,2 kilonewtons (804.400 lbf ) y un empuje máximo de 5.150 kilonewtons (1.160.000 lbf ) cada uno. [48] ​​[9]

Etapa Líquida L110 en las Instalaciones de Preparación de Etapa

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. [48] ​​[51] 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. [48] ​​[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. [52]

Etapa criogénica C25

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. [51] [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 carenado de carga útil compuesto de CFRP tiene un diámetro de 5 metros (16 pies) y un volumen de carga útil de 110 metros cúbicos (3900 pies cúbicos). [8]

Variantes y actualizaciones

Apareamiento con etapa semicriogénica.

Está previsto que la etapa central L110 en el LVM3 sea reemplazada por la SC120, una etapa kerolox impulsada por el motor SCE-200 [56] para aumentar su capacidad de carga útil a 7,5 toneladas métricas (17.000 lb) a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). [57] 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. [58] El primer tanque de propulsor para el SC120 fue entregado en octubre de 2021 por HAL. [59]

La versión del GSLV con motor SC120 no se utilizará para la misión tripulada de la nave espacial Gaganyaan . [60] [61]

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 componentes del motor SCE-200, por lo que no se esperaba una versión mejorada del LVM3 antes de 2022. [62]

Se informa que el motor SCE-200 está basado en el RD-810 ucraniano , que a su vez está propuesto para su uso en la familia de vehículos de lanzamiento Mayak . [63]

Inducción de la etapa C32.

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. [64] La masa total de la aviónica se reducirá mediante el uso de componentes miniaturizados. [65] 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). [66] [67]

Calificación humana

Representación del LVM3 humano.

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. [70]

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. [71]

Aviónica:

Vehículo de lanzamiento:

Pruebas y calificación

Misiones notables

X (Prueba de vuelo suborbital)

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. [79] La prueba tenía refuerzos funcionales, una etapa central, pero llevaba una etapa superior ficticia. También llevaba el Experimento de Reingreso Atmosférico del Módulo de Tripulación (CARE) que se probó en el reingreso . [80]

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. [81] [82] [83] [84]

D1 (GSAT-19)

El primer vuelo orbital del LVM3 se produjo el 5 de junio de 2017, [85] despegando de la Segunda Plataforma de Lanzamiento a las 11:58 UTC. El vehículo llevaba el satélite de comunicaciones GSAT-19 , lo que lo convierte en el cohete indio y la carga útil más pesados ​​jamás lanzados. El satélite se colocó con éxito en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) a 170 kilómetros (110 millas). El vuelo también probó mejoras en el diseño a partir de datos adquiridos durante el vuelo de prueba suborbital. [86]

M1 (Chandrayaan-2)

El primer vuelo operativo se produjo el 22 de julio de 2019, [87] [88] despegó de la segunda plataforma de lanzamiento a las 9:13 UTC . El cohete transportaba Chandrayaan-2 , la segunda misión de la India a la Luna, compuesta por un orbitador, un módulo de aterrizaje y un rover. [89] La pila Chandrayaan-2 es la nave espacial más pesada lanzada por ISRO. [90]

M2 (36 satélites OneWeb)

Este fue el primer lanzamiento comercial de LVM3 que se produjo el 22 de octubre de 2022, lo que ayudó a la India a ingresar al mercado global de cargas útiles más pesadas. Este fue también el primer lanzamiento a una órbita terrestre baja polar y la primera misión multisatélite de LVM3, lanzada por ISRO, con una carga útil de aproximadamente 6 toneladas. [91]

M4 (Chandrayaan-3)

ISRO lanzó con éxito su cuarta misión LVM3 con Chandrayaan-3 , que despegó del Centro Espacial Satish Dhawan en la isla costera de Sriharikota el 14 de julio de 2023 a las 14:35:17 IST (09:05:17 UTC).

Estadísticas de lanzamiento

LVM3 ha acumulado actualmente un total de 7 lanzamientos hasta el 19 de julio de 2023 . De ellos, los 7 tuvieron éxito. La tasa de éxito acumulada es del 100%.

1
2
3
4
5
2014
2016
2018
2020
2022
2024
  •  Falla
  •  Fallo parcial
  •  Éxito
  •  Planificado
Resumen de una década de lanzamientos de LVM3

Historial de lanzamiento

Lanzamientos planificados

NOTA : Las fechas mencionadas a continuación están sujetas a cambios futuros.

Galería

Ver también

Notas

  1. ^ 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]

Referencias

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