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Carenado de carga útil

Representación artística de un carenado de carga útil que se desecha
Ejemplo de carenado tipo concha del Falcon 9 durante una prueba, el 27 de mayo de 2013

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 ).

Recuperación y reutilización de carenados

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.

Fallos de misión causados ​​por carenados de carga útil

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 en órbita, con su carenado de carga aún conectado

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]

Fabricantes

Galería de imágenes

Véase también

Referencias

  1. ^ Arianespace, 2016, Manual del usuario de Ariane 6 , página 3-11
  2. ^ "Corte del Atlas V" (PDF) . United Launch Alliance . Archivado (PDF) del original el 2021-03-10 . Consultado el 2021-05-19 .
  3. ^ Un diseño conceptual para la capacidad de lanzamiento espacial del misil balístico intercontinental de mantenimiento de la paz [1] Archivado el 12 de agosto de 2017 en Wayback Machine.
  4. ^ Thomas P. Sarafin, Wiley J. (1995) "Estructuras y mecanismos de naves espaciales: desde el concepto hasta el lanzamiento", ISBN 0-7923-3476-0 p. 47 Archivado el 3 de noviembre de 2013 en Wayback Machine. 
  5. ^ Lopatto, Elizabeth (31 de marzo de 2017). «SpaceX incluso logró aterrizar el cono de la nariz de su histórico lanzamiento del cohete Falcon 9 usado». The Verge . Archivado desde el original el 30 de junio de 2017. Consultado el 31 de marzo de 2017 .
  6. ^ Ralph, Eric (25 de junio de 2019). «SpaceX captura con éxito el primer carenado de Falcon en la red del Sr. Steven y la Sra. Tree». TESLARATI . Archivado desde el original el 26 de junio de 2019 . Consultado el 25 de junio de 2019 .
  7. ^ Wall, Mike. "Mira cómo un barco de SpaceX atrapa el carenado de carga útil que cae en una red gigante (video)" Archivado el 19 de agosto de 2020 en Wayback Machine , Space.com, 19 de agosto de 2020
  8. ^ "Vehículo de lanzamiento espacial CZ-2E". www.globalsecurity.org . Consultado el 13 de febrero de 2022 .
  9. ^ La investigación de Athena apunta a un carenado de carga útil Archivado el 29 de octubre de 2013 en Wayback Machine
  10. ^ Pérez, Martín (5 de marzo de 2015). «Orbiting Carbon Observatory 2 (OCO-2)». NASA . Archivado desde el original el 18 de julio de 2019. Consultado el 1 de mayo de 2019 .
  11. ^ ""Satélite de la NASA se estrella antes de alcanzar la órbita"". The Washington Post . Archivado desde el original el 7 de julio de 2019 . Consultado el 8 de septiembre de 2017 .
  12. ^ "Satélite surcoreano se perdió poco después del lanzamiento: Gobierno". Yonhap News. Archivado desde el original el 1 de octubre de 2018. Consultado el 26 de agosto de 2009 .
  13. ^ Buck, Joshua (19 de febrero de 2013). «La NASA publica un resumen del informe sobre el fracaso del lanzamiento del Glory Taurus XL ». NASA . Consultado el 16 de marzo de 2014.
  14. ^ "Satélite científico de la NASA perdido en un lanzamiento fallido de Taurus". SpaceFlight Now. Archivado desde el original el 4 de mayo de 2019. Consultado el 4 de marzo de 2011 .
  15. ^ "Spaceflight Now - Breaking News - Carbon-sniffing satellite faces one-year delay" (El satélite detector de carbono se enfrenta a un retraso de un año). spaceflightnow.com . Archivado desde el original el 2019-05-01 . Consultado el 2019-05-01 .
  16. ^ "Retroceso para la ISRO: el lanzamiento del satélite de navegación IRNSS-1H no tuvo éxito". The Economic Times . 2017-08-31. Archivado desde el original el 2019-04-12 . Consultado el 2017-08-31 .
  17. ^ "ISRO dice que el lanzamiento del IRNSS-1H no tuvo éxito y que los escudos térmicos no se separaron". The Indian Express . 2017-08-31. Archivado desde el original el 2019-04-12 . Consultado el 2017-08-31 .
  18. ^ Bruce, Leo (3 de agosto de 2021). «El cohete comercial chino Hyperbola-1 falla en el intento de volver al vuelo». NASASpaceFlight.com . Consultado el 13 de febrero de 2022 .
  19. ^ "Fracasa el lanzamiento de los satélites cúbicos patrocinados por la NASA por parte de Astra". SpaceNews. 2022-02-10 . Consultado el 2022-02-13 .
  20. ^ Brian Harvey, "El programa espacial europeo: hacia Ariane y más allá", ISBN 1-85233-722-2 , pág. 150 
  21. ^ "Guía del usuario de Atlas V Launch Services" (PDF) . United Launch Alliance. Marzo de 2010. Archivado desde el original (PDF) el 2012-03-06 . Consultado el 2010-05-24 .
  22. ^ "Carenado". SpaceX . 2013-04-12. Archivado desde el original el 2019-06-04 . Consultado el 2015-07-30 .
  23. ^ Ds, Madhumathi (15 de julio de 2017). «La ISRO busca nuevos fabricantes de piezas para cohetes». The Hindu . ISSN  0971-751X . Consultado el 12 de febrero de 2022 .
  24. ^ Chiku, Naruhiko (octubre de 2018). "Desarrollo de carenados de carga útil para vehículos de lanzamiento" (PDF) . Kawasaki Technical Review No.179 .