La familia de cohetes Angara (en ruso: Ангара) es una familia de vehículos de lanzamiento que está siendo desarrollada por el Centro Estatal de Investigación y Producción Espacial Khrunichev, con sede en Moscú . Los vehículos de lanzamiento colocarán entre 3.800 kg (8.400 lb) y 24.500 kg (54.000 lb) en la órbita baja de la Tierra y están destinados, junto con las variantes de Soyuz-2 , a reemplazar varios vehículos de lanzamiento existentes.
Después de la disolución de la Unión Soviética , algunos vehículos de lanzamiento ex soviéticos requerían componentes de empresas ahora ubicadas en Ucrania , como Yuzhnoye Design Bureau , que produjo Zenit-2 , y Yuzhmash , que produjo Dnepr y Tsyklon . [2] Además, el principal puerto espacial de la Unión Soviética, el Cosmódromo de Baikonur , estaba ubicado en Kazajistán , y Rusia encontró dificultades para negociar su uso. [3] Esto llevó a la decisión en 1992 de desarrollar un nuevo vehículo de lanzamiento completamente ruso, llamado Angara, para reemplazar los vehículos de lanzamiento que ahora se construyen fuera del país y garantizar el acceso ruso al espacio sin Baikonur. Se decidió que este vehículo idealmente debería utilizar la plataforma de lanzamiento Zenit-2 parcialmente completada en el Cosmódromo ruso de Plesetsk , [4] y poder lanzar satélites militares en órbita geoestacionaria , lo que Proton no pudo debido a la falta de una plataforma de lanzamiento en el Cosmódromo de Plesetsk. Varias empresas presentaron ofertas para el nuevo vehículo de lanzamiento y en 1994 Khrunichev , el desarrollador de Proton, fue seleccionado como ganador. El éxito comercial de Proton durante las siguientes dos décadas sería una ventaja para Khrunichev, ya que el proyecto Angara inmediatamente se topó con dificultades de financiación por parte del gobierno ruso, que tenía problemas de liquidez. [5]
El diseño inicial de Khrunichev requería el uso de un RD-170 modificado para la propulsión de la primera etapa y una segunda etapa impulsada por hidrógeno líquido. Para 1997, la segunda etapa impulsada por hidrógeno había sido abandonada en favor del queroseno, y el RD-170 fue reemplazado por un diseño modular que sería impulsado por el nuevo RD-191 , un motor de una cámara derivado del RD-170 de cuatro cámaras. A fines de 1997, Khrunichev recibió la aprobación del gobierno ruso para continuar con su nuevo diseño, que podría reemplazar al Dnepr, Tsyklon y Rokot basados en ICBM con sus variantes más pequeñas, así como también poder lanzar satélites en órbita geoestacionaria desde Plesetsk con el Angara A5 de clase Proton. [6]
En 2004, el diseño del Angara había tomado forma y el proyecto procedió con el desarrollo de los lanzadores. En 2008, NPO Energomash , el constructor del RD-191 , informó que el motor había completado el desarrollo y las pruebas de combustión y estaba listo para su fabricación y entrega, [7] y en enero de 2009 se entregó la primera etapa completa del Angara a Khrunichev. [8] El año siguiente, Vladimir Nesterov , Director General de Khrunichev, anunció que la primera prueba de vuelo del Angara se programaría para 2013, [9] y en 2013 llegó el primer prototipo del vehículo de lanzamiento Angara a Plesetsk. [10]
En 2014, 22 años después de la concepción original de Angara, el 9 de julio de 2014 tuvo lugar el primer lanzamiento, un vuelo de prueba suborbital Angara 1.2PP desde el cosmódromo de Plesetsk, en el norte del país. [11] [12] [13] El 23 de diciembre de 2014, se realizó el primer vuelo de prueba de Angara A5, lanzándolo a una órbita geoestacionaria. [14] En junio de 2020, se informó que se completó la primera plataforma de lanzamiento de Angara y que se transportaría al cosmódromo de Vostochny. [15]
El 14 de diciembre de 2020, 6 años después del primer vuelo de prueba, tuvo lugar el segundo vuelo de prueba del Angara-A5 desde Plesetsk. [16] Según el jefe de Roscosmos, Dmitriy Rogozin, hablando sobre los planes futuros después del lanzamiento en diciembre de 2020, se esperaban dos lanzamientos más del Angara en 2021: un Angara-1.2 y un Angara-A5 con un nuevo propulsor, Persei. [17] Solo el lanzamiento del Angara-A5 con la etapa superior Persei terminó ocurriendo en 2021. El vuelo inaugural del Angara 1.2 tuvo lugar el 29 de abril de 2022.
El módulo cohete universal (URM-1) constituye el núcleo de cada vehículo Angara. En el Angara A5, cuatro URM-1 adicionales actúan como propulsores. Cada URM-1 está propulsado por un único cohete NPO Energomash RD-191 que quema oxígeno líquido y queroseno RP-1 . [18]
El RD-191 es un motor de una sola cámara derivado del RD-170 de cuatro cámaras , desarrollado originalmente para los propulsores que impulsan el vehículo de lanzamiento Energia . El RD-171 de cuatro cámaras de Zenit y el RD-180 de doble cámara que impulsa el Atlas V de ULA también son derivados del RD-170, al igual que el RD-193 propuesto como reemplazo del NK-33 de la década de 1970 que impulsa la primera etapa del Soyuz 2.1v . El RD-191 es capaz de reducir la velocidad hasta al menos el 30%, lo que permite que las etapas centrales URM-1 conserven el propulsor hasta la separación del URM-1 del propulsor. [19]
El URM-1 consta de un tanque de oxígeno líquido en la parte superior, seguido de una estructura entre tanques que contiene el equipo de control de vuelo y telemetría, con el tanque de queroseno debajo de este. En la base del módulo hay un compartimento de propulsión que contiene el equipo de cardán del motor para el cabeceo y la guiñada del vehículo y los propulsores para el control del balanceo. [20]
La segunda etapa del Angara, denominada URM-2, utiliza un motor KBKhA RD-0124A que también quema oxígeno líquido y queroseno. El RD-0124A es casi idéntico al RD-0124 que actualmente impulsa la segunda etapa del Soyuz-2 , denominada Bloque I. El URM-2 tiene un diámetro de 3,6 m (12 pies) para el Angara A5 y otras variantes propuestas. El Angara 1.2 [ aclaración necesaria ] volará una segunda etapa más pequeña impulsada por el RD-0124A, que puede tener 2,66 m (8 pies 9 pulgadas) para mantener la similitud con el Bloque I [21] o ampliarse a 2,9 m (9 pies 6 pulgadas) para mantener un diámetro consistente con el URM-1. [22] [ necesita actualización ]
Angara 1.2 no utilizará una etapa superior, ni tampoco lo hará Angara A5 cuando entregue cargas útiles a órbitas bajas. [18] Para órbitas de mayor energía como GTO , Angara A5 utilizará la etapa superior Briz-M (actualmente utilizada para el cohete Proton-M ), impulsada por un S5.98M que quema N2O4 y UDMH , o eventualmente una nueva etapa superior criogénica, la KVTK . Esta etapa utilizará el RD-0146D impulsado por LH2 / LOX y permitirá a Angara A5 llevar hasta dos toneladas más de masa a GTO. [18] El Blok D se está considerando como una etapa superior cuando se lance desde Vostochny, ya que evitará el propulsor tóxico del Briz-M. [23]
El Angara más pequeño es el Angara 1.2, que consta de un núcleo URM-1 y una segunda etapa del Bloque I modificada. Tiene una masa de despegue de 171 toneladas y puede transportar 3,8 toneladas de carga útil a una órbita de 200 km (120 mi) x 60°. [21] [24] El exitoso lanzamiento inaugural del Angara 1.2 tuvo lugar el 29 de abril de 2022. [25]
El 9 de julio de 2014, un Angara 1.2 modificado, llamado Angara 1.2PP ( Angara-1.2 pervyy polyot , que significa primer vuelo del Angara-1.2 ), realizó el vuelo suborbital inaugural del Angara. Este vuelo duró 22 minutos y llevaba un simulador de masa que pesaba 1.430 kg (3.150 lb). [26] El Angara 1.2PP pesaba 171.000 kg (377.000 lb) y consistía en una etapa central URM-1 y un URM-2 de 3,6 m (12 pies) de diámetro parcialmente alimentado con combustible, lo que permitió que cada uno de los componentes principales del Angara A5 se probara en vuelo antes del primer lanzamiento orbital de esa versión , realizado el 23 de diciembre de 2014. [14]
El segundo Angara desarrollado fue el vehículo de lanzamiento de carga pesada , el Angara A5 , que consta de un núcleo URM-1 y cuatro propulsores URM-1, una segunda etapa URM-2 de 3,6 m (12 pies) y una etapa superior, ya sea la Briz-M o la KVTK . [18] Con un peso de 773 toneladas en el despegue, el Angara A5 tiene una capacidad de carga útil de 24,5 toneladas a una órbita de 200 km (120 mi) x 60°. El Angara A5 puede entregar 5,4 toneladas a GTO con Briz-M, o 7,5 toneladas a la misma órbita con KVTK. [24]
En el Angara A5, los cuatro URM-1 utilizados como impulsores funcionan a pleno rendimiento durante aproximadamente 214 segundos y luego se separan. El URM-1 que forma el núcleo del vehículo funciona a pleno rendimiento para el despegue y luego se reduce la potencia al 30 % para ahorrar combustible. El núcleo se acelera nuevamente después de que los impulsores se hayan separado y continúa ardiendo durante otros 110 segundos. [19]
El primer vuelo de prueba del Angara A5 se realizó el 23 de diciembre de 2014. El segundo vuelo de prueba se realizó el 14 de diciembre de 2020 desde Plesetsk. [27] El tercer vuelo de prueba se realizó el 27 de diciembre de 2021, también desde Plesetsk. Sin embargo, la prueba de la etapa superior del Persei falló y la carga útil no logró llegar de la órbita terrestre baja a la órbita terrestre baja. [28]
Los planes iniciales preveían un Angara 1.1 aún más pequeño, que utilizaría un Briz-KM como segunda etapa, con una capacidad de carga útil de 2 toneladas. Esta versión fue cancelada porque entraba en la misma categoría de carga útil que el Soyuz 2.1v , que hizo su vuelo debut en 2013. [21]
El Angara A3 estaría formado por un núcleo URM-1, dos cohetes propulsores URM-1, el URM-2 de 3,6 m y una etapa superior opcional impulsada por hidrógeno o Briz-M para órbitas de alta energía. La etapa impulsada por hidrógeno para este vehículo, llamada RCAF, sería más pequeña que la KVTK del Angara A5. Este vehículo no tiene planes actuales de uso (14,6 toneladas a 200 km x 60°, 2,4 toneladas a GTO con Briz-M o 3,6 toneladas con una etapa superior de hidrógeno), [24] pero podría desarrollarse como reemplazo de Zenit. [29]
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Khrunichev ha propuesto un Angara A5 capaz de lanzar una nueva nave espacial tripulada de hasta 18 toneladas: el Angara 5P. Esta versión tendría 4 URM-1 como propulsores rodeando un núcleo sustentador URM-1 pero carecería de una segunda etapa, dependiendo de que la nave espacial complete la inserción orbital desde una trayectoria ligeramente suborbital, de manera muy similar al Buran o al transbordador espacial . Esto tiene la ventaja de permitir que todos los motores se enciendan y se revisen mientras están en tierra, eliminando la posibilidad de que un motor no arranque después de la etapa de puesta en marcha. Los motores RD-191 también pueden funcionar con empuje reducido para mejorar la seguridad. [5] [30]
Khrunichev ha propuesto una variante mejorada del Angara A5 con una nueva etapa superior de gran tamaño basada en hidrógeno (URM-2V) como reemplazo de la URM-2 y un empuje mejorado del motor en las etapas URM-1. El empuje en los propulsores URM-1 sería un 10% mayor durante los primeros 40 segundos para permitir una buena relación empuje/peso incluso con la sustitución de la URM-2 por la URM-2V, más pesada. También se están considerando motores RD-195 de alimentación cruzada e incluso más potentes para la URM-1. Se supone que la capacidad del A5V rondará las 35-40 toneladas en LEO, dependiendo de la configuración final. [31]
Existen propuestas para un Angara A7 más pesado, con un peso de 1133 toneladas y capaz de colocar 35 toneladas en una órbita de 200 km (120 mi) x 60°, o entregar 12,5 toneladas a GTO con un KVTK-A7 agrandado como segunda etapa en lugar del URM-2. [24] No hay planes actuales para desarrollar este vehículo, ya que requeriría un núcleo URM-1 más grande para transportar más propulsor y tendría que esperar al desarrollo del motor propulsado por hidrógeno para KVTK. El Angara A7 también requeriría una plataforma de lanzamiento diferente. [32] [33]
El Angara-100 fue una propuesta de 2005 de Khrunichev para construir un vehículo de lanzamiento de carga pesada para la Visión para la Exploración Espacial de la NASA . El cohete constaría de cuatro propulsores propulsados por RD-170 , una etapa central propulsada por RD-180 y una etapa superior criogénica que utilizaría un motor Energia RD-0120 modificado , el RD-0122. Su capacidad de carga útil en órbita terrestre baja sería superior a 100 toneladas. [34]
Junto con NPO Molniya , Khrunichev también ha propuesto un cohete URM-1 reutilizable llamado Baikal . El URM-1 estaría equipado con un ala, un empenaje , un tren de aterrizaje, un motor de vuelo de regreso y propulsores de control de actitud , para permitir que el cohete regrese a un aeródromo después de completar su misión. [35]
La producción de los módulos de cohetes universales y de las etapas superiores Briz-M se realizará en la subsidiaria de Khrunichev Production Corporation Polyot en Omsk . En 2009, Polyot invirtió más de 771,4 millones de rublos (unos 25 millones de dólares estadounidenses) en las líneas de producción de Angara. [5] El diseño y las pruebas del motor RD-191 fueron realizados por NPO Energomash , mientras que su producción en masa se llevará a cabo en la empresa Proton-PM en Perm, Rusia . [5]
El lanzamiento del Angara se realizará principalmente desde el cosmódromo de Plesetsk . A partir de 2020, a partir de 2014 [actualizar], los planes preveían que también se lanzara desde el cosmódromo de Vostochny . [38] Esto habría permitido la eliminación gradual de Proton, un cohete cuya operación en el cosmódromo de Baikonur , Kazajstán, ha sido objeto de objeciones debido al uso de grandes cantidades de UDMH y N 2 O 4 altamente tóxicos y problemas de fiabilidad. [39] [ necesita actualización ]
El vehículo de lanzamiento surcoreano Naro-1 utilizó una primera etapa derivada del URM-1 de Angara (equipado con una versión de menor empuje del motor RD-191 llamado RD-151 ). El vehículo realizó su primer vuelo el 25 de agosto de 2009. El vuelo no fue exitoso, pero la primera etapa funcionó como se esperaba. Un segundo lanzamiento el 10 de junio de 2010 terminó en fracaso, cuando se perdió el contacto con el cohete 136 segundos después del lanzamiento. La Junta Conjunta de Revisión de Fallos no logró llegar a un consenso sobre la causa del fallo. [64] El tercer vuelo, el 30 de enero de 2013, alcanzó la órbita con éxito.
