Un carenado de carga útil es un cono frontal que se utiliza para proteger la carga útil de una nave espacial contra el impacto de la presión dinámica y el calentamiento aerodinámico durante el lanzamiento a través de una atmósfera . Una función adicional en algunos vuelos es mantener el ambiente de sala limpia para los instrumentos de precisión. [1] Una vez fuera de la atmósfera, el carenado se desecha, exponiendo la carga útil al espacio exterior .
El carenado estándar de la carga útil es típicamente una combinación de cono y cilindro, debido a consideraciones aerodinámicas, aunque se utilizan otros carenados especializados. El tipo de carenado que se separa en dos mitades al ser expulsado se denomina carenado de concha, por analogía con la concha bifurcada de una almeja . En algunos casos, el carenado puede encerrar tanto la carga útil como la etapa superior del cohete, como en el Atlas V [2] y el Proton M [3] .
Si la carga útil está unida tanto a las estructuras centrales del propulsor como al carenado, la carga útil aún puede verse afectada por las cargas de flexión del carenado, así como por las cargas de inercia debidas a las vibraciones causadas por ráfagas y sacudidas . [4]
En la industria aeroespacial, un frustum es el carenado entre dos etapas de un cohete multietapa (como el Saturno V ), que tiene forma de cono truncado (en geometría, una especie de frustum ).
Los carenados de carga útil generalmente se queman en la atmósfera o se destruyen al impactar el océano, pero SpaceX comenzó a recuperarlos en la década de 2010 con un programa de recuperación de carenados . El 30 de marzo de 2017, SpaceX recuperó con éxito un carenado intacto por primera vez en la historia. [5] Por segunda vez, el 25 de junio de 2019, SpaceX pudo recuperar un carenado del lanzamiento del Falcon Heavy STP-2 . [6] Después de esto, SpaceX comenzó a reutilizar sus carenados, que se fabrican a un costo de US$6 millones por lanzamiento orbital; su director ejecutivo, Elon Musk , declaró que recuperar los carenados antes de que toquen el agua del mar "hace que la restauración sea más fácil". [7]
Mientras que un carenado de carga convencional normalmente se desprende del vehículo de lanzamiento y se recupera en el mar, el cohete Neutron Rocket de Rocket Lab propone utilizar un carenado integrado en el vehículo. Este carenado adjunto se abriría durante la separación de la etapa para liberar la segunda etapa y la carga útil y se cerraría nuevamente después de la separación de la etapa, para luego regresar con la primera etapa cuando aterrice de nuevo en la Tierra.
En algunos casos, se prevé que el carenado se separe después de que se corte la etapa superior, y en otros, la separación se producirá antes de que se produzca un corte, pero después de que el vehículo haya trascendido la parte más densa de la atmósfera. Si el carenado no se separa en estos casos, la nave podría no alcanzar la órbita debido a la masa adicional.
El adaptador de acoplamiento de objetivo aumentado , que se utilizaría en la misión tripulada Gemini 9A , fue colocado con éxito en órbita por un Atlas SLV-3 en junio de 1966. Pero cuando la tripulación de Gemini se reunió con él, descubrieron que el carenado no se había abierto ni separado, lo que hacía imposible el acoplamiento. Dos cordones, que deberían haberse quitado antes del vuelo, todavía estaban en su lugar. Se determinó que la causa fue un error de la tripulación de lanzamiento.
En los años 90, problemas con el carenado de la carga útil habían provocado numerosos fallos en el vehículo de lanzamiento Long March 2E . [8]
En 1999, el lanzamiento del satélite de observación de la Tierra IKONOS-1 fracasó después de que el carenado de carga útil del cohete Athena II no se abriera correctamente, lo que impidió que el satélite alcanzara la órbita. [9]
El 24 de febrero de 2009, el satélite Orbiting Carbon Observatory de la NASA no logró alcanzar la órbita después del despegue; la agencia concluyó que el carenado del vehículo de lanzamiento Taurus XL no se separó, lo que provocó que el vehículo retuviera demasiada masa y posteriormente cayera de nuevo a la Tierra y aterrizara en el Océano Índico cerca de la Antártida. [10] [11]
Lo mismo ocurrió con el Naro-1 , el primer cohete portador de Corea del Sur , lanzado el 25 de agosto de 2009. Durante el lanzamiento, la mitad del carenado de la carga útil no se separó y, como resultado, el cohete se desvió de su curso. El satélite no alcanzó una órbita estable. [12]
El 4 de marzo de 2011, el lanzamiento del satélite Glory de la NASA no logró alcanzar la órbita después del despegue debido a una falla en la separación del carenado del vehículo de lanzamiento Taurus XL de Orbital Sciences , y terminó en el Océano Índico. [13] Esta falla representó la segunda falla consecutiva de un carenado en un vehículo Taurus XL de Orbital Sciences. [14] Posteriormente, la NASA decidió cambiar el vehículo de lanzamiento para el reemplazo del Observatorio Orbital de Carbono, OCO-2 , de un Taurus a un cohete Delta II . [15]
El 31 de agosto de 2017, el satélite IRNSS-1H de ISRO no logró desplegarse después de que el carenado de carga útil del cohete PSLV-C39 no se separara. Como resultado de la masa adicional, el cohete no pudo alcanzar la órbita deseada a pesar de que el rendimiento de cada etapa era nominal. La carga útil se separó internamente, pero quedó atrapada dentro del escudo térmico (nombre alternativo para el carenado). [16] [17]
El 3 de agosto de 2021, un cohete Hyperbola-1 falló. Un día después del lanzamiento, iSpace reveló que el carenado de la carga útil no se había separado correctamente, lo que provocó que el único satélite no pudiera alcanzar su órbita prevista. [18]
El 10 de febrero de 2022, el lanzamiento del Astra 3.3 fracasó. Se sospecha que la causa fue un fallo en la separación del carenado. [19]
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