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 en el 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 propulsor sólido y una cuarta etapa monopropulsor opcional. Pegasus se libera de su avión de transporte a aproximadamente 12.000 m (39.000 pies) utilizando un ala de primera etapa y una cola para proporcionar elevación 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]
Pegasus fue diseñado por un equipo liderado por Antonio Elías. [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 carcasa desarrolladas originalmente para el programa de misiles balísticos intercontinentales pequeños de la USAF, que ya terminó. Las estructuras de las alas y las aletas fueron diseñadas por Burt Rutan y su empresa, Scaled Composites , que las fabricó para Orbital.
Iniciado en la primavera de 1987, [6] el proyecto de desarrollo fue financiado por Orbital Sciences Corporation y Hercules Aerospace, y no recibió ninguna financiación gubernamental. Se recibió financiación del gobierno para apoyar las pruebas operativas. [7] La NASA proporcionó el uso del avión de transporte B-52 a un costo reembolsable 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 ancla 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 de transporte. Inicialmente, un B-52 Stratofortress NB-008 , propiedad de la NASA, sirvió como avión de transporte. 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: The Next Generation : el personaje Jean-Luc Picard era capitán de un barco llamado Stargazer antes de los acontecimientos de la serie, y su primer oficial William Riker sirvió una vez a bordo de un barco llamado Pegaso . [9]
Durante su historia de 45 lanzamientos, el programa Pegasus tuvo tres misiones fallidas (STEP-1, STEP-2 y HETI/SAC-B), y dos fracasos parciales (USAF Microsat y STEP-2), seguidos de 30 vuelos consecutivos exitosos para una tasa total de éxito del programa del 89 por ciento. [10] El primer fallo parcial, el 17 de julio de 1991, provocó que los siete microsatélites de la USAF fueran entregados a una órbita más baja de la prevista, lo que redujo significativamente la vida útil de la misión. El último fracaso de la misión, el 4 de noviembre de 1996, provocó la pérdida del satélite de identificación de explosiones gamma HETE ( High Energy Transient Explorer ). [11]
El Pegasus XL, presentado 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 alargan hasta convertirse en el Orion 50SXL y el Orion 50XL, respectivamente. Las etapas superiores no cambian; Las operaciones de vuelo son similares. El ala está ligeramente reforzada 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 hasta el 12 de octubre de 2019. [13] [14]
Se pueden lanzar cargas útiles duales, con un recipiente que encierra la nave espacial inferior y monta la nave espacial superior. La nave espacial superior se despliega, el recipiente se abre y luego la nave espacial inferior se separa del adaptador de la tercera etapa. Dado que el carenado no se modifica por motivos económicos y aerodinámicos, cada una de las dos cargas útiles debe ser relativamente compacta. Otros lanzamientos de múltiples satélites implican configuraciones "autoapilables", como la nave espacial ORBCOMM.
Por su trabajo en el desarrollo del cohete, el equipo Pegasus dirigido por Antonio Elias recibió en 1991 la Medalla Nacional de Tecnología de manos del presidente estadounidense George HW Bush.
El precio inicial de lanzamiento ofrecido fue de 6 millones de dólares , sin opciones ni etapa de maniobra HAPS (Hydrazine Auxiliary Propulsion System). Con la ampliación al Pegasus XL y las correspondientes mejoras del vehículo, los precios básicos aumentaron. Además, los clientes suelen adquirir servicios adicionales, como pruebas, diseño y análisis adicionales y soporte en el sitio de lanzamiento. [15]
En 2015, el Pegasus XL más reciente que se compró (un lanzamiento planificado para junio de 2017 de la misión Ionospheric Connection Explorer (ICON) de la NASA) tuvo un costo total de 56,3 millones de dólares, que según la NASA incluye "costos de servicios de lanzamiento fijos, naves espaciales procesamiento, integración de 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) ante SpaceX . Se había planeado que IXPE fuera lanzado mediante un cohete Pegasus XL y se había diseñado para ajustarse a las limitaciones del cohete Pegasus XL. Con el lanzamiento IXPE eliminado del cohete Pegasus XL, actualmente (al 12 de octubre de 2019, después del lanzamiento de ICON) no hay misiones de lanzamiento espacial anunciadas para el cohete Pegasus XL. Se planeó que Pegasus XL lanzara la futura misión del programa Explorador de la NASA Polarímetro para unificar la corona y la heliosfera (PUNCH) (en construcción a partir de 2019) ; pero luego la NASA decidió fusionar los lanzamientos de PUNCH y otra misión Explorer, los satélites de reconocimiento de electrodinámica cúspide y reconexión en tándem (TRACERS) (también en construcción a partir de 2019). Estas dos misiones espaciales, compuestas por un total de seis satélites, se lanzarán mediante un 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 de viajes compartidos junto con SPHEREx en abril de 2025 en un cohete SpaceX Falcon 9 . [17] [18] El costo de lanzamiento interno de SpaceX para un cohete Falcon 9 reutilizable es de menos de $20 millones, [19] aunque tiene una capacidad de carga útil mucho mayor, por lo que parece probable que SpaceX pueda ofrecer de manera rentable una oferta inferior al Pegasus XL para la mayoría de los satélites. lanzamientos.
A Northrop le queda un Pegasus XL en su inventario. Está buscando clientes para esos cohetes. Northrop no planea retirar el cohete Pegasus XL a partir de octubre de 2019. [20]
En un lanzamiento de Pegasus, el avión de transporte despega de una pista con instalaciones de apoyo y control. Tales ubicaciones incluyen el Centro Espacial Kennedy / Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral , Florida; Base de la Fuerza Aérea Vandenberg y Centro de Investigación de Vuelo Dryden , California ; Instalación de vuelo Wallops , Virginia ; Cordillera Kwajalein en el Océano Pacífico , y las Islas Canarias en el Océano Atlántico . Orbital ofrece lanzamientos desde Alcantara , Brasil , pero ningún cliente conocido ha realizado ninguno.
Al alcanzar un tiempo, ubicación y velocidad de preparación predeterminados, el avión libera el Pegasus. Después de cinco segundos de caída libre, la primera etapa se enciende y el vehículo se inclina. El ala delta de 45 grados (de construcción compuesta de carbono y perfil aerodinámico de doble cuña) ayuda al cabeceo y proporciona algo de sustentación. Las aletas traseras proporcionan dirección para el vuelo de primera etapa, ya que el motor Orion 50S no tiene una boquilla de vectorización de empuje .
Aproximadamente 1 minuto y 17 segundos después, el motor Orion 50S se quema. El vehículo se encuentra a más de 200.000 pies (61 km) de altitud y velocidad hipersónica . La primera etapa cae, 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 actitud se realiza mediante vectorización de empuje del motor Orion 50 alrededor de dos ejes , cabeceo y guiñada; El control del balanceo lo proporcionan propulsores de nitrógeno en la tercera etapa. [ cita necesaria ]
A mitad del vuelo de la segunda etapa, el lanzador ha alcanzado una altitud cercana al vacío. El carenado se parte y cae, dejando al descubierto la carga útil y la tercera etapa. Al quemarse el motor de la segunda etapa, la pila avanza por inercia 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 boquilla de vectorización de empuje, asistida por propulsores de nitrógeno para balanceo. Después de aproximadamente 64 segundos, la tercera etapa se apaga. [ cita necesaria ]
A veces se agrega una cuarta etapa para una mayor altitud, una mayor precisión de altitud o maniobras más complejas. El HAPS (Sistema de propulsión auxiliar de hidracina) está propulsado por tres propulsores de hidracina monopropulsores reiniciables. Al igual que con los lanzamientos duales, la HAPS reduce el volumen fijo disponible para la carga útil. Al menos en un caso , la nave espacial se construyó alrededor de la HAPS.
La guía se realiza a través de una computadora de 32 bits y una IMU . Un receptor GPS proporciona información adicional. Debido al lanzamiento aéreo y la elevación del ala, el algoritmo de vuelo de la primera etapa está diseñado a medida. Las trayectorias de la segunda y tercera etapa son balísticas y su guía se deriva de un algoritmo del transbordador espacial. [ cita necesaria ]
El avión de transporte (inicialmente un B-52 de la NASA , ahora un L-1011 propiedad de Northrop Grumman) sirve como propulsor para aumentar las cargas útiles a un coste reducido. 12.000 m (39.000 pies) es sólo alrededor del 4% de una altitud orbital terrestre baja, y el avión subsónico alcanza sólo 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 primer -refuerzo de 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 encima de una primera etapa Castor 120 , derivada de la primera etapa del misil MX Peacekeeper . Los lanzamientos iniciales utilizaron primeras etapas MX reacondicionadas.
El Minotaur I , también lanzado desde tierra, es una combinación de etapas de lanzadores Taurus y misiles Minuteman, de ahí su 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 usa para cargas útiles patrocinadas por el gobierno de EE. UU. y el gobierno de EE. UU. [ ¿por qué? ]
Un tercer vehículo se denomina Minotaur IV a pesar de que no contiene etapas Minuteman. Consiste en un MX reacondicionado al que se le añadió un Orion 38 como cuarta etapa.
Los vehículos de prueba hipersónicos X-43A de la NASA fueron impulsados por las primeras etapas de Pegasus. Las etapas superiores fueron reemplazadas por modelos expuestos de un vehículo propulsado por scramjet . Las etapas de Orion impulsaron al X-43 a su velocidad de ignición y altitud, y fueron descartadas. Después de disparar el scramjet 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 (silo) sin alas ni aletas, y con la primera etapa modificada añadiendo un Thrust Vector Control (TVC). sistema.
Pegasus ha realizado 45 misiones entre 1990 y 2021. [13]
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