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Vega (cohete)

Vega ( italiano : Vettore Europeo di Generazione Avanzata , o francés : Vecteur européen de génération avancée , o inglés: Vector europeo de generación avanzada , [9] que significa " cohete portador europeo de generación avanzada ") [9] es un sistema de lanzamiento prescindible en uso. por Arianespace desarrollado conjuntamente por la Agencia Espacial Italiana (ASI) y la Agencia Espacial Europea (ESA). El desarrollo comenzó en 1998 y el primer lanzamiento tuvo lugar desde el Centro Espacial de Guayana el 13 de febrero de 2012. [4]

Está diseñado para lanzar pequeñas cargas útiles: satélites de 300 a 2500 kg para misiones científicas y de observación de la Tierra en órbitas polares y terrestres bajas . [10] La misión Vega de referencia es una órbita polar que lleva una nave espacial de 1500 kg a una altitud de 700 km.

El cohete, que lleva el nombre de Vega , la estrella más brillante de la constelación de Lyra , [11] es un lanzador de un solo cuerpo (sin propulsores de correa) con tres etapas sólidas de cohete : la primera etapa P80 , la segunda etapa Zefiro 23 y la Tercera etapa Zefiro 9. El módulo superior es un cohete líquido llamado AVUM. La versión mejorada del escenario P80, el P120C , también se utilizará como propulsores laterales del Ariane 6 . Italia es el principal contribuyente al programa Vega (65%), seguida de Francia (13%). [12] Otros participantes son España , Bélgica , Países Bajos , Suiza y Suecia . [13]

Desarrollo

Fondo

A mediados de la década de 1990, las empresas francesas Aérospatiale y SEP, junto con la italiana Bombrini-Parodi-Delfino (BPD), iniciaron conversaciones sobre el desarrollo de una propuesta de Lanzador Complementario Ariane (ACL). Casi al mismo tiempo, Italia comenzó a defender el concepto de un nuevo lanzador de satélites de propulsor sólido. [14] Este lanzador propuesto, denominado Vega , fue promocionado como funcional para ampliar la gama de capacidades de lanzamiento europeas; Vega sería capaz de lanzar una carga útil de 1.000 kg a una órbita polar de 700 km. Desde el principio, la primera de las tres etapas se basaría en el propulsor sólido del sistema de lanzamiento prescindible Ariane 5 existente , mientras que la segunda y tercera etapas utilizarían el motor cohete Zefiro en desarrollo. [15] [16]

Sin embargo, se reconoció que era un proyecto costoso y, por tanto, difícil de financiar para Italia por sí sola; en consecuencia, se buscaron socios internacionales desde el principio para continuar con el desarrollo. [14] En abril de 1998, se declaró públicamente que el programa Vega dependía de la obtención de aproximadamente 70 millones de ecus de inversión industrial, así como de la disponibilidad de alrededor de 350 millones de ecus de financiación que se habían solicitado a los Estados miembros interesados ​​de la Unión Europea . Agencia Espacial (ESA), liderada por Francia e Italia. [17] Durante junio de 1998, se anunció que los ministros de los estados miembros de la Agencia Espacial Europea (ESA) habían acordado proceder con la primera fase del programa de desarrollo de Vega; Los miembros participantes fueron Francia, Bélgica, los Países Bajos, España e Italia (este último había asumido el 55% de la carga de financiación del programa). [18] [16]

En septiembre de 1998, se proyectó que, si estaba totalmente financiado, Vega realizaría su primer lanzamiento durante 2002. [19] Sin embargo, a principios de 1998, Francia mostraba públicamente su descontento con el programa, lo que generó disputas sobre su financiación. [20] [21] Se propuso una nueva versión de mayor rendimiento del Vega, pero no logró satisfacer suficientemente a Francia. En septiembre de 1999, Francia decidió retirarse por completo del programa Vega, lo que generó temores sobre el futuro del lanzador. [22] En noviembre de 1999, la Agencia Espacial Europea (ESA) abandonó formalmente a Vega como programa respaldado, decisión que se atribuyó en gran medida a la retirada de Francia; Italia declaró que procedería de todos modos y amenazó con redirigir las contribuciones asignadas al desarrollo futuro del Ariane 5 para cubrir el déficit. [23] [24]

Alrededor del año 2000, se exploró un uso alternativo para el Vega como cohete propulsor de clase media para ser utilizado junto con un modelo mejorado y mejorado del lanzador pesado Ariane 5. [25] En octubre de 2000, se anunció que Francia e Italia habían resuelto su disputa de un año sobre el programa Vega; Francia e Italia acordaron proporcionar el 35% y el 52%, respectivamente, de la financiación para el propulsor P80 totalmente compuesto para el Ariane 5, trabajo que se incluiría en el programa Vega. [26] En marzo de 2001, FiatAvio y la Agencia Espacial Italiana (ASI) formaron una nueva empresa, European Launch Vehicle (ELV), para asumir la responsabilidad de la mayor parte del trabajo de desarrollo del programa Vega. [27] En 2003, existía la preocupación de que la reciente adopción por parte de la Agencia Espacial Europea (ESA) del lanzador ruso Soyuz competiría directamente con el Vega en desarrollo; La demanda de tales lanzadores había disminuido con una desaceleración en el mercado de satélites de telecomunicaciones móviles y dudas sobre el sistema europeo de navegación por satélite Galileo . [28]

Lanzamiento del programa

En marzo de 2003, la Agencia Espacial Europea (ESA) y el Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES), la agencia espacial francesa, firmaron contratos para el desarrollo del lanzador Vega ; Italia proporcionó el 65% de la financiación, mientras que seis países adicionales contribuyeron con el resto. [29] En mayo de 2004, se informó que se había firmado un contrato entre el operador comercial Arianespace y el contratista principal ELV para realizar la integración de vehículos en Kourou , Guayana Francesa . [30] En noviembre de 2004, comenzó la construcción de una nueva plataforma de lanzamiento dedicada para el lanzador Vega en Kourou, que incluía un búnker y una estructura autopropulsada para ayudar al montaje de las etapas; Este sitio fue construido sobre la plataforma de lanzamiento original del lanzador retirado Ariane 1 . [31] [32] En septiembre de 2005, se informó de la finalización exitosa de pruebas clave en los encendedores de motor de cohete sólido del Vega, un hito clave. [33]

En noviembre de 2005, la Agencia Espacial Europea (ESA) declaró su deseo de desarrollar y desplegar un módulo de propulsión eléctrica que funcionara junto con el lanzador Vega; este módulo previsto transferiría cargas útiles entre la órbita terrestre baja (LEO) y una órbita geoestacionaria (GEO). [34] Durante noviembre de 2005, se informó que tanto Israel como la India habían mostrado interés formal en el programa Vega. [35] En diciembre de 2005, el lanzador Vega, junto con los lanzadores Ariane y Soyuz, fueron respaldados como las plataformas reconocidas de "primera elección" para las cargas útiles de la ESA. [36] El 19 de diciembre de 2005, la primera prueba de disparo de la tercera etapa del Vega se completó con éxito en Salto di Quirra , Cerdeña . [37] Durante varios años se realizaron más pruebas en Cerdeña. [38] [39] El progreso en Vega se retrasó por el fracaso de una de esas pruebas de la tercera etapa el 28 de marzo de 2007. [40] [41]

Durante enero de 2007, la Agencia Espacial Europea (ESA) anunció que estaba estudiando el uso de la navegación del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para apoyar los lanzamientos de Vega y Ariane. [42] En el Salón Aeronáutico de París de 2009 , se reveló que la adopción de un motor más rentable para reemplazar las etapas superiores del Vega se había pospuesto debido a que no se habían logrado reducir los costos generales del lanzador, haciéndolo mucho menos vale la pena seguir. [43] A pesar de este hallazgo, continuaron los esfuerzos para mejorar la eficiencia de la tercera etapa. [44] En este punto, se anticipaba que la certificación de las cuatro etapas del lanzamiento de Vega se lograría antes de finales de 2009, mientras que el primer lanzamiento estaba programado para 2010. [45] El primer vuelo estaba destinado a volar con una carga útil científica, en lugar de un marcador de posición "ficticio"; [46] [47] pero había evitado intencionalmente un costoso satélite comercial. [48] ​​A finales de 2010, el primer vuelo se había retrasado hasta 2011. [49]

en vuelo

Durante octubre de 2011, todos los componentes principales del primer cohete Vega partieron de las instalaciones de Colleferro de Avio, cerca de Roma , por mar hacia Kourou. En este punto, se anticipó que el primer lanzamiento ocurriría durante diciembre de 2011 o enero de 2012. [50] [51] A principios de enero de 2012, se informó que la fecha de lanzamiento pasaría al mes siguiente. [47] [52] El 13 de febrero de 2012, se produjo el primer lanzamiento del cohete Vega para Kourou; Se informó que fue un "vuelo aparentemente perfecto". [53] [54]

A mediados de 2011, se postuló que en el futuro a medio y largo plazo se podría desarrollar una actualización evolucionada y "europeizada" del cohete Vega. [55] Tras el primer lanzamiento exitoso, se postularon varias mejoras para el Vega. Según se informa, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) se mostró entusiasmado con las perspectivas de desarrollar una alternativa europea a la cuarta etapa final del Vega; sin embargo, se creía ampliamente que no debería haber cambios en el hardware Vega durante aproximadamente 10 años para consolidar las operaciones y evitar costos innecesarios desde el principio. [56] La Agencia Espacial Europea (ESA) también estaba interesada en aprovechar los posibles puntos en común entre el Vega y el lanzador pesado propuesto Ariane 6 . [57]

Después del primer lanzamiento, se realizaron otros cuatro vuelos bajo los vestigios del programa VERTA (Acompañamiento de Investigación y Tecnología Vega), durante los cuales se pusieron en órbita cargas útiles de observación o científicas mientras se validaba y preparaba el cohete Vega para operaciones comerciales más lucrativas. [58] El segundo lanzamiento, realizado el 6 de mayo de 2013, que siguió un perfil de vuelo considerablemente más exigente y transportó la primera carga útil comercial del tipo, también fue exitoso. [59] A raíz de este segundo lanzamiento, la Agencia Espacial Europea (ESA) declaró que el cohete Vega era "plenamente funcional". [60] El lapso de más de un año entre el vuelo inaugural y el segundo se debió principalmente a que el fabricante italiano tuvo que redesarrollar completamente el software de control de vuelo, debido a las restricciones del control de exportación francés impuestas al software utilizado. en el primer vuelo. [61]

Desde que entró en servicio comercial, Arianespace comercializa Vega como un sistema de lanzamiento diseñado para misiones en órbitas polares y sincrónicas con el sol . [62] Durante su vuelo de calificación, Vega colocó su carga útil principal de 386,8 kg, el satélite LARES , en una órbita circular a una altitud de 1450 km con una inclinación de 69,5°. [63]

Especificaciones

Etapas

Carga útil

Arianespace había indicado que el lanzador Vega es capaz de transportar 1.500 kg (3.300 lb) a una órbita polar circular a una altitud de 700 km (430 mi). [66]

El carenado de carga útil del Vega fue diseñado y fabricado por RUAG Space de Suiza. [67] Tiene un diámetro de 2,6 metros, una altura de 7,8 metros y una masa de 400 kg. La parte cilíndrica del carenado tiene un diámetro exterior de 2,6 my una altura de 3,5 m. [68]

Tres etapas de motor sólido

Las tres primeras etapas son motores de propulsor sólido producidos por Avio , contratista principal del lanzador Vega a través de su empresa ELV. [69]

A partir de 2011 , se planeó verificar el proceso de diseño y producción de los tres tipos de motores destinados a las tres etapas de Vega en dos disparos de prueba en tierra , uno para la evaluación del diseño y otro en la configuración de vuelo final. [70] [71] [ necesita actualización ]

P80

El P80 es la primera etapa de VEGA, su nombre se deriva del peso del propulsor en la fase de diseño de 80 toneladas que luego se incrementó a 88 toneladas. El P80 incluye un sistema de control vectorial de empuje (TVC), desarrollado y fabricado en Bélgica por SABCA , que consta de dos actuadores electromecánicos que accionan una boquilla móvil con junta flexible mediante baterías de iones de litio. [72] La caja de 3 m de diámetro está compuesta por una caja enrollada con filamento de epoxi de grafito y se utiliza caucho de baja densidad para el aislamiento interno. La boquilla está hecha de material fenólico de carbono liviano y de bajo costo; Se utiliza una carcasa consumible para el encendedor. El propulsor sólido cargado tiene un bajo contenido de aglutinante y un alto porcentaje de aluminio ( HTPB 1912 ). [73]

La primera prueba de funcionamiento del motor P80 tuvo lugar el 30 de noviembre de 2006 en Kourou y la prueba concluyó con éxito. [74]

La segunda prueba de funcionamiento del motor de primera etapa P80 tuvo lugar el 4 de diciembre de 2007 en Kourou. Con un empuje medio de 190 toneladas en 111 segundos, el comportamiento del motor estuvo en línea con las predicciones. [75]

La futura versión de la etapa, P120C , también cuyo nombre deriva del peso del propulsor de la fase de diseño de 120 toneladas, aumentará la masa del propulsor a 141-143 toneladas. [76]

Céfiro 23

Boquilla del Zefiro 23, Salón Aeronáutico de París 2015

El desarrollo del motor Zefiro fue iniciado por Avio , parcialmente financiado por la empresa y parcialmente financiado por un contrato de la Agencia Espacial Italiana (ISA). Un Zefiro 23 forma la segunda etapa de Vega. Su caja de carbono-epoxi está enrollada con filamento y su boquilla de carbono fenólico incluye un inserto de garganta de carbono-carbono . La carga de propulsor es de 23 toneladas. [72]

El motor de segunda etapa Zefiro 23 se encendió por primera vez el 26 de junio de 2006 en Salto di Quirra . Esta prueba fue exitosa. [77]

La segunda prueba de funcionamiento del motor de segunda etapa Zefiro 23 tuvo lugar el 27 de marzo de 2008 también en Salto di Quirra. Esta exitosa prueba calificó el motor del cohete. [78]

Céfiro 9

El primer motor completado fue el Zefiro 9, el motor de la tercera etapa. La primera prueba de disparo se llevó a cabo el 20 de diciembre de 2005, en el campo de pruebas entre fuerzas de Salto di Quirra , en la costa mediterránea del sureste de Cerdeña . La prueba fue un completo éxito. [79]

Después de una revisión crítica del diseño basada en las primeras pruebas de disparo completadas, [80] la segunda prueba de disparo del Zefiro 9 tuvo lugar en Salto di Quirra el 28 de marzo de 2007. Después de 35 segundos, hubo una caída repentina en la presión interna del motor. , lo que conduce a un mayor tiempo de combustión. [81] No hay información pública disponible sobre esta caída repentina de la presión interna, ni sobre si hubo algún defecto en el diseño del motor.

El 23 de octubre de 2008, se probó con éxito una versión mejorada del Zefiro 9 con un diseño de boquilla modificado, el Zefiro 9-A. [82]

El 28 de abril de 2009, la prueba de calificación final del Zefiro 9-A tuvo lugar en el campo de pruebas Interforce Salto di Quirra en Cerdeña , Italia . [83]

Módulo superior Actitud Vernier (AVUM)

AVUM sometido a prueba de vibración en el centro de pruebas ESTEC en Noordwijk .

La etapa superior Attitude Vernier Upper Module (AVUM) , desarrollada por Avio , ha sido diseñada para colocar la carga útil en la órbita requerida y realizar funciones de control de balanceo y actitud. El AVUM consta de dos módulos: Módulo de propulsión AVUM (APM) y Módulo de aviónica AVUM (AAM). [84] El módulo de propulsión utiliza un motor de cohete RD-843 [7] (RD-868P) [8] construido en Ucrania y que quema UDMH alimentado a presión y tetróxido de nitrógeno como propulsores. El módulo de aviónica AVUM contiene los componentes principales del subsistema de aviónica del vehículo. [85]

Variantes

Hubo un estudio de concepto para un nuevo lanzador de tamaño mediano basado en elementos Vega y Ariane 5 . Este lanzador utilizaría una primera etapa Ariane 5 P230, una segunda etapa Vega P80 y una tercera etapa Ariane 5 usando combustible almacenable o criogénico. [72]

El futuro Vega mejorado ( programa LYRA ) ha superado el estudio de viabilidad y está previsto sustituir las actuales tercera y cuarta etapas por una única etapa de LOX/metano líquido de bajo coste con un nuevo sistema de guiado . El objetivo del programa es mejorar el rendimiento en aproximadamente un 30% sin un aumento significativo de precio. [86]

El 14 de febrero de 2012, un día después del exitoso primer lanzamiento de Vega, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) decidió ser incluido en el programa. Johann-Dietrich Wörner, entonces director del DLR , afirmó que Alemania quería unirse al proyecto. Alemania proporcionaría un reemplazo para el motor RD-843 de la cuarta etapa AVUM, actualmente fabricado en Ucrania . El responsable del lanzador Vega afirmó que no volará en un futuro próximo porque lleva algún tiempo desarrollarlo, pero confirmó que estará en la agenda de la próxima reunión de ministros a finales de 2012. De esa manera, todos los componentes del cohete estarían disponibles. construidos dentro de la Unión Europea (UE), excluyendo los de fabricación suiza . [13]

La primera etapa Vega-C revisada, rebautizada como P120C (Común), fue seleccionada como propulsor para la primera etapa del cohete Ariane 6 de próxima generación en la reunión del Consejo de la Agencia Espacial Europea (ESA) a nivel ministerial en diciembre de 2014. [87]

Avio también está considerando una "Vega Light" que omitiría la primera etapa de Vega-C o Vega-E y estaría destinada a reponer las constelaciones de satélites. El vehículo sería capaz de lanzar entre 250 y 300 kg o 400 y 500 kg, dependiendo de si se deriva de un Vega-C o Vega-E, respectivamente. [88] [89]

Vega-C

Modelo de Vega-C en el Salón Aeronáutico de París 2015

Vega-C (o Vega Consolidation ) es una evolución del lanzador Vega original para permitir un mejor rendimiento y flexibilidad de lanzamiento. [90] El desarrollo comenzó después del Consejo Ministerial de la ESA de diciembre de 2014 con el objetivo de satisfacer el cambio en las demandas de carga útil, tanto en lo que respecta a un aumento de cargas útiles institucionales de tamaño mediano como para competir con proveedores de lanzamiento más baratos. [91]

Esta nueva evolución incorpora varios cambios en la pila Vega, el motor P80 de primera etapa será reemplazado por el P120C , el mismo propulsor que se utilizará en el próximo lanzador Ariane 6 , y la segunda etapa Zefiro 23 también será reemplazada por el Zefiro. 40. El AVUM+ más grande reemplazará la cuarta etapa AVUM, mientras que la tercera etapa Zefiro 9 será transferida de la versión base del lanzador. [90]

Estas modificaciones permitirán nuevos parámetros de misión utilizando varios adaptadores de carga útil y etapas superiores. El nuevo cohete podrá transportar cargas útiles duales utilizando el adaptador de carga útil Vespa-C, o un único satélite grande además de cargas útiles más pequeñas utilizando el dispensador de carga útil múltiple Vampire y SMSS. La capacidad de transferencia orbital también está disponible con Vega Electrical Nudge Upper Stage, o VENUS. [92]

Las misiones de regreso también están disponibles con el uso del vehículo reutilizable Space Rider , actualmente en desarrollo por la ESA, y cuyo lanzamiento está previsto para un Vega-C no antes de julio de 2025.

El 13 de julio de 2022, Vega-C realizó su primer vuelo durante el cual puso en órbita el LARES 2 y otros seis satélites. [93] Este lanzamiento surgió como una forma de llenar el vacío después de que los cohetes rusos dejaron de estar disponibles debido a la guerra en Ucrania . [94] El 21 de diciembre de 2022 (UTC), Vega-C sufrió una falla en el lanzamiento debido a una anomalía con la segunda etapa Zefiro 40 que resultó en la pérdida de dos naves espaciales para la constelación de imágenes de la Tierra Airbus Pléiades Neo . [95]

Tras el fracaso, el siguiente lanzamiento se retrasó hasta finales de 2024, para permitir el rediseño de la boquilla del motor del cohete. [96]

Vega-E

Basado en Vega-C, Vega-E (o Vega Evolution) es una evolución adicional de Vega-C con la tercera y cuarta etapa Zefiro 9 y AVUM+ reemplazadas por una etapa superior criogénica impulsada por oxígeno líquido y metano líquido . Esta variante ofrece incluso más flexibilidad que Vega-C, con la capacidad de colocar múltiples satélites en diferentes órbitas en un solo lanzamiento. [97]

A marzo de 2021 Avio está ultimando el desarrollo del nuevo motor de metano M10 utilizado en la nueva etapa superior. El diseño del motor es el resultado de una colaboración entre Avio y Chemical Automatics Design Bureau (KBKhA) que finalizó en 2014. [98]

Avio realizó con éxito la primera serie de pruebas del motor M10 entre mayo y julio de 2022 [99] con el vuelo inaugural del Vega-E previsto para 2027. [100]

Estadísticas de lanzamiento

Configuraciones de cohetes

1
2
3
2012
'13
'14
'15
'17
'18
'19
'20
'21
'22
'23
  •  vega
  •  Vega (programado)
  •  Vega-C
  •  Vega-C (programado)
  •  Vega-E (programado)


Resultados del lanzamiento

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2012
'13
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  •  Falla
  •  Éxito
  •  Programado

Órbitas

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Historial de lanzamiento

Nota: La fecha y hora de inicio (¿como cuenta regresiva cero, encendido o despegue?) aparecen en UTC . (Aunque la hora local en el Centro Espacial de Guayana (CSG) en Kourou, Guayana Francesa , Sudamérica es UTC–3 .)

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

Lanzamientos futuros

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

Costos

Los costos de desarrollo del cohete Vega ascendieron a 710 millones de euros, y la ESA gastó 400 millones de euros adicionales para patrocinar cinco vuelos de desarrollo entre 2012 y 2014. [208] Se estimaba que los costos de lanzamiento comercial en 2012 serían de 32 millones de euros, incluido el marketing de Arianespace. y costes de servicio, o 25 millones de euros sólo por cada cohete, suponiendo una tasa de lanzamiento de 2 por año. En 2012 se estimó [ ¿quién? ] que si la tasa de vuelo sostenido aumentara a cuatro vuelos por año, el precio de cada vehículo de lanzamiento individual podría disminuir potencialmente a 22 millones de euros. [209] [ necesita actualización ] En noviembre de 2020, Vega nunca había realizado más de tres vuelos en un solo año, con una tasa de vuelo promedio de poco menos de dos lanzamientos por año.

"Creemos que podemos cobrar hasta un 20% más por lanzamiento que nuestros mayores competidores y aun así ganar negocios gracias al valor que ofrecemos en el centro espacial aquí y con Arianespace".

—  Francesco De Pasquale, director general de ELV SpA, 2012, SpaceNews [209]

Cohetes comparables

Ver también

Notas

  1. ↑ La Agencia Espacial Europea reúne, además de Italia , a 21 estados soberanos más: Austria , Bélgica , República Checa , Dinamarca , Estonia , Finlandia , Francia , Alemania , Grecia , Hungría , Irlanda , Luxemburgo , Países Bajos , Noruega , Polonia , Portugal . , Rumania , España , Suecia , Suiza y Reino Unido .

Referencias

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