Pegasus es un cohete multietapa lanzado desde el aire desarrollado por Orbital Sciences Corporation (OSC) y posteriormente construido y lanzado por Northrop Grumman . Pegasus es el primer vehículo de lanzamiento orbital desarrollado de forma privada del mundo. [2] [3] Capaz de transportar pequeñas cargas útiles de hasta 443 kg (977 lb) a la órbita terrestre baja , Pegasus voló por primera vez en 1990 y permaneció activo a partir de 2021. El vehículo consta de tres etapas de propulsante sólido y una cuarta etapa monopropulsante opcional . Pegasus se lanza desde su avión portador a aproximadamente 12.000 m (39.000 pies) utilizando un ala de primera etapa y una cola para proporcionar sustentación y control de altitud mientras está en la atmósfera. La primera etapa no tiene un sistema de control del vector de empuje (TVC). [4][update]
El Pegasus fue diseñado por un equipo dirigido por Antonio Elias. [5] Los tres motores sólidos Orion del Pegasus fueron desarrollados por Hercules Aerospace (más tarde Alliant Techsystems ) específicamente para el lanzador Pegasus, pero utilizando tecnologías avanzadas de fibra de carbono, formulación de propulsor y aislamiento de caja desarrolladas originalmente para el programa de misiles balísticos intercontinentales pequeños de la USAF, que ya no existe. Las estructuras de las alas y las aletas fueron diseñadas por Burt Rutan y su empresa, Scaled Composites , que las fabricó para Orbital.
El proyecto, que comenzó en la primavera de 1987 [6], fue financiado por Orbital Sciences Corporation y Hercules Aerospace, y no recibió fondos gubernamentales. Los fondos gubernamentales se recibieron para apoyar las pruebas operativas. [7] La NASA proporcionó el uso del avión de transporte B-52 a cambio de un reembolso de los costos durante el desarrollo (pruebas de transporte cautivo) y los primeros vuelos. Dos proyectos internos de Orbital, la constelación de comunicaciones Orbcomm y los satélites de observación OrbView , sirvieron como clientes principales para ayudar a justificar la financiación privada. [8]
No hubo lanzamientos de prueba de Pegasus antes del primer lanzamiento operativo el 5 de abril de 1990 con el piloto de pruebas de la NASA y ex astronauta Gordon Fullerton al mando del avión portaaviones. Inicialmente, un B-52 Stratofortress NB-008 propiedad de la NASA sirvió como avión portaaviones. En 1994, Orbital había hecho la transición a su " Stargazer " L-1011 , un avión de pasajeros reconvertido que anteriormente era propiedad de Air Canada . El nombre "Stargazer" es un homenaje a la serie de televisión Star Trek: La nueva generación : el personaje Jean-Luc Picard era capitán de una nave llamada Stargazer antes de los eventos de la serie, y su primer oficial William Riker una vez sirvió a bordo de una nave llamada Pegasus . [9]
Durante sus 45 lanzamientos, el programa Pegasus tuvo tres misiones fallidas (STEP-1, STEP-2 y HETI/SAC-B) y dos misiones fallidas parciales (USAF Microsat y STEP-2), seguidas de 30 vuelos consecutivos exitosos, lo que supone una tasa total de éxito del programa del 89 por ciento. [10] La primera misión fallida, el 17 de julio de 1991, provocó que los siete microsatélites de la USAF se enviaran a una órbita inferior a la prevista, lo que redujo significativamente la vida útil de la misión. La última misión fallida, el 4 de noviembre de 1996, dio lugar a la pérdida del satélite de identificación de ráfagas gamma HETE ( High Energy Transient Explorer ). [11]
El Pegasus XL, introducido en 1994, tiene etapas alargadas para aumentar el rendimiento de la carga útil. [12] En el Pegasus XL, la primera y la segunda etapa se alargaron en el Orion 50SXL y el Orion 50XL, respectivamente. Las etapas superiores no han cambiado; las operaciones de vuelo son similares. El ala se refuerza ligeramente para soportar el mayor peso. El Pegasus estándar ha sido descontinuado; el Pegasus XL todavía está activo a partir de 2019. Pegasus ha volado 44 misiones en ambas configuraciones, lanzando 91 satélites al 12 de octubre de 2019. [13] [14]
Se pueden lanzar cargas útiles duales, con un contenedor que encierra la nave espacial inferior y monta la nave espacial superior. La nave espacial superior se despliega, el contenedor se abre y luego la nave espacial inferior se separa del adaptador de la tercera etapa. Dado que el carenado no cambia por razones de costo y aerodinámicas, cada una de las dos cargas útiles debe ser relativamente compacta. Otros lanzamientos de múltiples satélites implican configuraciones de "autoapilamiento", como la nave espacial ORBCOMM.
Por su trabajo en el desarrollo del cohete, el equipo Pegasus dirigido por Antonio Elias recibió la Medalla Nacional de Tecnología de 1991 del presidente estadounidense George H. W. Bush.
El precio inicial ofrecido para el lanzamiento fue de 6 millones de dólares , sin opciones ni etapa de maniobra HAPS (sistema de propulsión auxiliar con hidracina). Con la ampliación a Pegasus XL y las mejoras asociadas al vehículo, los precios base aumentaron. Además, los clientes suelen adquirir servicios adicionales, como pruebas adicionales, diseño y análisis, y asistencia en el lugar de lanzamiento. [15]
En 2015, el último Pegasus XL adquirido (un lanzamiento previsto para junio de 2017 de la misión Ionospheric Connection Explorer (ICON) de la NASA) tuvo un coste total de 56,3 millones de dólares, que según la NASA incluye "costes fijos de servicio de lanzamiento, procesamiento de la nave espacial, integración de la carga útil, seguimiento, datos y telemetría y otros requisitos de soporte de lanzamiento". [15] Una serie de problemas técnicos retrasaron este lanzamiento, que finalmente tuvo lugar el 11 de octubre de 2019.
En julio de 2019, se anunció que Northrop Grumman había perdido el contrato de lanzamiento del satélite Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) a manos de SpaceX . Se había planeado que IXPE fuera lanzado por un cohete Pegasus XL y había sido diseñado para ajustarse a las limitaciones del cohete Pegasus XL. Con el lanzamiento de IXPE eliminado del cohete Pegasus XL, actualmente (a fecha del 12 de octubre de 2019, después del lanzamiento de ICON) no hay misiones de lanzamiento espacial anunciadas para el cohete Pegasus XL. La futura misión del programa Explorer de la NASA (en construcción a partir de 2019) Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere (PUNCH) estaba prevista para ser lanzada por Pegasus XL; pero luego la NASA decidió fusionar los lanzamientos de PUNCH y otra misión Explorer, Tandem Reconnection and Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites (TRACERS) (también en construcción a partir de 2019). Estas dos misiones espaciales, que constan de 6 satélites en total, se lanzarán mediante un solo vehículo de lanzamiento. Se espera que se elija un lanzador más grande para este lanzamiento de doble misión. [16] En agosto de 2022, la NASA anunció que los 4 microsatélites de la constelación PUNCH se lanzarán como cargas útiles compartidas junto con SPHEREx en abril de 2025 en un cohete Falcon 9 de SpaceX . [17] [18] El costo de lanzamiento interno de SpaceX para un cohete Falcon 9 reutilizable es inferior a $ 20 millones, [19] a pesar de tener una capacidad de carga útil mucho mayor, por lo que parece probable que SpaceX pueda ofertar de manera rentable a un precio inferior al del Pegasus XL para la mayoría de los lanzamientos de satélites.
Northrop tiene un Pegasus XL restante en su inventario y está buscando clientes para esos cohetes. Northrop no tiene previsto retirar el cohete Pegasus XL a partir de octubre de 2019. [20]
En un lanzamiento de Pegasus, el avión de transporte despega desde una pista con instalaciones de apoyo y verificación. Entre dichas ubicaciones se incluyen el Centro Espacial Kennedy / Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral , Florida; la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg y el Centro de Investigación de Vuelo Dryden , California ; la Instalación de Vuelo Wallops , Virginia ; la cordillera Kwajalein en el océano Pacífico y las Islas Canarias en el océano Atlántico . Orbital ofrece lanzamientos desde Alcántara , Brasil , pero no se sabe que ningún cliente haya realizado ninguno.
Al alcanzar un tiempo, una posición y una velocidad de aterrizaje predeterminados, la aeronave suelta el Pegasus. Después de cinco segundos de caída libre, la primera etapa se enciende y el vehículo se inclina hacia arriba. El ala delta de 45 grados (de construcción de compuesto de carbono y perfil aerodinámico de doble cuña) ayuda a inclinarse hacia arriba y proporciona cierta sustentación. Las aletas de cola proporcionan dirección para el vuelo de la primera etapa, ya que el motor Orion 50S no tiene una tobera de vectorización de empuje .
Aproximadamente 1 minuto y 17 segundos después, el motor del Orion 50S se apaga. El vehículo se encuentra a más de 200.000 pies (61 km) de altitud y a una velocidad hipersónica . La primera etapa se desploma, llevándose las superficies del ala y la cola, y la segunda etapa se enciende. El Orion 50 arde durante aproximadamente 1 minuto y 18 segundos. El control de la actitud se realiza mediante la vectorización del empuje del motor del Orion 50 en torno a dos ejes , cabeceo y guiñada; el control del alabeo lo proporcionan los propulsores de nitrógeno en la tercera etapa. [ cita requerida ]
A mitad de vuelo de la segunda etapa, el lanzador ha alcanzado una altitud cercana al vacío. El carenado se parte y se cae, dejando al descubierto la carga útil y la tercera etapa. Cuando se quema el motor de la segunda etapa, la pila se desliza hasta alcanzar un punto adecuado en su trayectoria, dependiendo de la misión. Luego se descarta el Orion 50 y se enciende el motor Orion 38 de la tercera etapa . También tiene una tobera de vectorización de empuje, asistida por los propulsores de nitrógeno para el giro. Después de aproximadamente 64 segundos, la tercera etapa se quema. [ cita requerida ]
A veces se añade una cuarta etapa para alcanzar una mayor altitud, una mayor precisión en la altitud o maniobras más complejas. El HAPS (sistema de propulsión auxiliar con hidracina) está propulsado por tres propulsores monopropulsantes reiniciables de hidracina. Al igual que en los lanzamientos duales, el HAPS reduce el volumen fijo disponible para la carga útil. En al menos un caso , la nave espacial se construyó alrededor del HAPS.
La guía se realiza mediante un ordenador de 32 bits y una unidad de impulsos magnéticos (IMU) . Un receptor GPS proporciona información adicional. Debido al lanzamiento aéreo y a la sustentación del ala, el algoritmo de vuelo de la primera etapa está diseñado a medida. Las trayectorias de la segunda y la tercera etapa son balísticas y su guía se deriva de un algoritmo del transbordador espacial. [ cita requerida ]
El avión portador (inicialmente un B-52 de la NASA , ahora un L-1011 propiedad de Northrop Grumman) sirve como un propulsor para aumentar las cargas útiles a un costo reducido. 12.000 m (39.000 pies) es solo alrededor del 4% de una altitud orbital baja de la Tierra, y el avión subsónico alcanza solo alrededor del 3% de la velocidad orbital, sin embargo, al entregar el vehículo de lanzamiento a esta velocidad y altitud, el avión reutilizable reemplaza un costoso propulsor de primera etapa.
En octubre de 2016, Orbital ATK anunció una asociación con Stratolaunch Systems para lanzar cohetes Pegasus-XL desde el gigante Scaled Composites Stratolaunch , que podría lanzar hasta tres cohetes Pegasus-XL en un solo vuelo. [21]
Los componentes de Pegasus también han sido la base de otros lanzadores de Orbital Sciences Corporation. [22] El cohete Taurus lanzado desde tierra coloca las etapas Pegasus y un carenado más grande sobre una primera etapa Castor 120 , derivada de la primera etapa del misil MX Peacekeeper . Los lanzamientos iniciales utilizaron primeras etapas MX renovadas.
El Minotaur I , también lanzado desde tierra, es una combinación de etapas de lanzadores Taurus y misiles Minuteman, de ahí el nombre. Las dos primeras etapas son de un Minuteman II ; las etapas superiores son Orion 50XL y 38. Debido al uso de motores de cohetes militares excedentes, solo se utiliza para cargas útiles del gobierno de los EE. UU. y patrocinadas por el gobierno. [ ¿Por qué? ]
Un tercer vehículo se llama Minotaur IV a pesar de no contener etapas Minuteman. Consiste en un MX renovado con un Orion 38 agregado como cuarta etapa.
Los vehículos de prueba hipersónicos X-43A de la NASA fueron impulsados por las primeras etapas Pegasus. Las etapas superiores fueron reemplazadas por modelos expuestos de un vehículo propulsado por estatorreactor . Las etapas Orion impulsaron al X-43 a su velocidad y altitud de ignición, y fueron descartadas. Después de encender el estatorreactor y recopilar datos de vuelo, los vehículos de prueba también cayeron al Pacífico.
El derivado más numeroso de Pegasus es el propulsor para el interceptor Ground-based Midcourse Defense (GBMD), básicamente un Pegasus lanzado verticalmente (en silos) sin alas ni aletas, y con la primera etapa modificada mediante la adición de un sistema de control del vector de empuje (TVC).
Pegasus ha realizado 45 misiones entre 1990 y 2021. [13]
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