Viking fue una serie de doce cohetes sonda diseñados y construidos por la Glenn L. Martin Company bajo la dirección del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL). Diseñado para reemplazar al V-2 alemán como vehículo de investigación, el Viking fue el cohete de combustible líquido de gran tamaño más avanzado desarrollado en los Estados Unidos a fines de la década de 1940, y proporcionó mucha experiencia en ingeniería al tiempo que devolvía datos científicos valiosos desde el borde del espacio entre 1949 y 1955. El Viking 4, lanzado en 1950, fue el primer cohete sonda que se lanzó desde la cubierta de un barco.
Después de doce vuelos, el Viking fue adaptado como primera etapa del vehículo de lanzamiento de satélites Vanguard , que puso en órbita el segundo satélite estadounidense en 1958.
Después de la Segunda Guerra Mundial , el Ejército de los Estados Unidos experimentó con cohetes V-2 alemanes capturados como parte del programa Hermes . El número de V-2 disponibles para toda la investigación era limitado y Hermes era un proyecto del Ejército. La Marina de los EE. UU. tenía la necesidad de desarrollar misiles avanzados tanto para armas como para fines de investigación. La Marina de los EE. UU. emitió un contrato el 21 de agosto de 1946 a la Glenn L. Martin Company para una serie de 10 grandes cohetes de combustible líquido. La intención era proporcionar una capacidad estadounidense independiente en cohetería y proporcionar un vehículo más adecuado para la investigación científica. Originalmente apodado "Neptune", fue rebautizado como "Viking" en 1947 para evitar confusiones con el Lockheed P-2 Neptune . [1] : 26 El Viking era el cohete grande de combustible líquido más avanzado que se estaba desarrollando en los EE. UU. en ese momento. [2]
El Viking tenía aproximadamente la mitad del tamaño, en términos de masa y potencia, del V-2 . Ambos eran cohetes guiados activamente, alimentados con el mismo propulsor ( alcohol etílico y oxígeno líquido ), que se alimentaban a un solo motor grande alimentado por bomba mediante dos bombas impulsadas por turbinas . El motor Reaction Motors XLR10-RM-2 fue el motor cohete de combustible líquido más grande desarrollado en los Estados Unidos hasta ese momento, produciendo 92,5 kN (20.800 lb f ) (nivel del mar) y 110,5 kN (24.800 lb f ) (vacío) de empuje. La Isp fue de 179,6 s (1,761 km/s) y 214,5 s (2,104 km/s) respectivamente, con un tiempo de misión de 103 segundos. Como también fue el caso del V-2, el peróxido de hidrógeno se convirtió en vapor para impulsar la turbobomba que alimentaba combustible y oxidante al motor. El XLR-10-RM-2 se enfrió regenerativamente . [3] [4]
Viking fue pionero en importantes innovaciones con respecto al V-2. Una de las más significativas para la cohetería fue el uso de una cámara de empuje con cardán que podía girar de lado a lado en dos ejes para controlar el cabeceo y la guiñada , prescindiendo de las ineficientes y algo frágiles paletas de grafito en el escape del motor utilizadas por el V-2. La rotación del motor en los cardanes se controlaba mediante una referencia inercial giroscópica; este tipo de sistema de guía fue inventado por Robert H. Goddard , entre otros, que tuvo un éxito parcial con él antes de que interviniera la Segunda Guerra Mundial. [1] : 66 El control del balanceo se realizaba mediante el uso del escape de la turbobomba para alimentar los chorros del sistema de control de reacción (RCS) en las aletas. Los chorros de gas comprimido estabilizaban el vehículo después del corte de energía principal. Ahora se utilizan ampliamente dispositivos similares en cohetes grandes y dirigibles y en vehículos espaciales. Otra mejora fue que inicialmente el tanque de alcohol, y más tarde también el tanque de LOX, se construyeron integrales con la piel exterior, ahorrando peso. La estructura también era en gran parte de aluminio , a diferencia del acero utilizado en el V-2, lo que reducía el peso. [1] : 231
Los Vikings 1 a 7 eran ligeramente más largos (unos 15 m) que el V-2, pero con un cuerpo cilíndrico recto de sólo 81 centímetros (32 pulgadas) de diámetro, lo que hacía que el cohete fuera bastante delgado. Tenían aletas bastante grandes similares a las del V-2. Los Vikings 8 a 14 se construyeron con un fuselaje agrandado de diseño mejorado. El diámetro se incrementó a 114 centímetros (45 pulgadas), mientras que la longitud se redujo a 13 m (43 pies), alterando la "forma de lápiz" del misil. Las aletas se hicieron mucho más pequeñas y triangulares. El diámetro adicional significó más combustible y más peso, pero la "relación de masa", de masa con combustible a masa vacía, se mejoró a aproximadamente 5:1, un récord para la época. [1] : 173
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El 3 de mayo de 1949, después de dos lanzamientos estáticos (el 11 de marzo y el 25 de abril), el primer cohete Viking despegó del campo de misiles White Sands en Nuevo México . Su motor funcionó durante 55 segundos, diez segundos menos que el máximo esperado de 65, pero el cohete voló en curso y alcanzó una altitud de 51 mi (82 km), lo que se consideró un buen comienzo para el programa. [1] : 84–93 El Viking 2, lanzado cuatro meses después, también sufrió un apagado prematuro del motor y solo llegó a 33 mi (53 km). Ambos habían sufrido fugas en sus turbinas, ya que el intenso calor del vapor rompió el sello de la carcasa de la turbina. La solución fue soldar la carcasa, ya que no había razón para acceder a la rueda de la turbina nuevamente después de un vuelo. [1] : 98–102
La solución funcionó y el Viking 3, lanzado el 9 de febrero de 1950 y que incorporaba un tanque de oxígeno integrado (en lugar de discreto), alcanzó los 80 km y podría haber volado más. Sin embargo, después de 34 segundos de vuelo guiado con precisión, el cohete viró hacia el oeste y amenazó con salir del campo de lanzamiento. El sistema de seguridad del campo de lanzamiento activó cargas en el cohete para separar la nariz del motor y ambos cayeron al suelo, donde fueron recuperados para su análisis. [1] : 108–114
Con pruebas exitosas del motor y los sistemas de guía realizadas (aunque no en las mismas misiones), Viking fue considerado listo para su prueba más ambiciosa: el lanzamiento a bordo desde la cubierta del USS Norton Sound . [1] : 108–114 Viking 4 era idéntico a Viking 3, el primero de la serie que no incorporó cambios de diseño para solucionar un problema en un Viking anterior.} [5] : 255 El 10 de mayo de 1950, desde un sitio en el Océano Pacífico entre la Isla Jarvis y Kiritimati , el cuarto Viking se convirtió en el primer cohete sonda lanzado desde un buque de alta mar. El vuelo fue perfecto, alcanzando 106,4 mi (171,2 km), más del doble de lo alcanzado por Vikings 1 y 3. [1] : 108–114
El Viking 5, lanzado el 21 de noviembre de 1950, llevaba una amplia gama de tubos fotomultiplicadores , cámaras de ionización y contadores Geiger para detectar la radiación de una amplia variedad de tipos y energías. El cohete también llevaba dos cámaras de cine para tomar fotografías de la Tierra a gran altitud hasta su altura máxima de 174 km, así como medidores Pirani para medir la densidad del aire en la atmósfera superior. [1] : 148, 236 El Viking 6, lanzado el 11 de diciembre, llevaba una carga útil mucho más ligera, pero sus experimentos incluían una batería de medidores de presión hechos a medida. Sin embargo, el cohete tuvo un rendimiento inferior al esperado, ya que solo alcanzó una altitud máxima de 64 km. [1] : 151–153, 236
La primera generación de Vikings alcanzó su máximo rendimiento con el vuelo del Viking 7, el único lanzamiento de Viking en 1951. Lanzado el 7 de agosto desde White Sands, el cohete estableció un nuevo récord mundial de altitud de 136 millas (219 km). [1] : 167–171, 236
A finales de la primavera de 1952, el equipo del Laboratorio de Investigación Naval bajo la dirección de Milton Rosen se preparó para lanzar el primer Viking de segunda generación (RTV-N-12a), [6] Viking 8, desde el Campo de Misiles White Sands en Nuevo México . El nuevo diseño del Viking era casi la mitad de ancho que su precursor, lo que proporcionaba la mayor relación combustible-peso de cualquier cohete desarrollado hasta entonces. Las aletas de cola ya no soportaban el peso del cohete, como había sido el caso anteriormente. Ahora, el cohete Viking descansaba sobre la base de su fuselaje. Esto permitió que las aletas de cola fueran mucho más ligeras, lo que permitió que el cohete transportara un tanque más pesado sin pesar más que el primer diseño de Viking.
El 6 de junio de 1952, el Viking 8 se soltó de sus amarres durante una prueba de disparo estático. Después de que se le permitió volar durante 55 segundos con la esperanza de que despejara el área inmediata y, por lo tanto, no representara peligro para la tripulación de tierra, Nat Wagner, jefe del "grupo de corte", dio una orden al cohete para que detuviera su empuje. 65 segundos después, el cohete se estrelló a 4 millas (6 km) u 5 millas (8 km) de distancia hacia el sureste. [1] : 172–181
Con las lecciones aprendidas del fracaso del Viking 8, el exitoso lanzamiento estático del Viking 9 el 9 de diciembre fue seguido el 15 de diciembre por un lanzamiento exitoso desde White Sands. El cohete alcanzó una altitud de 135 millas (217 km), aproximadamente la misma que la del Viking 7 de primera generación, lanzado en 1950. Además de las cámaras que fotografiaron la Tierra durante el vuelo, el Viking 9 llevaba un conjunto completo de detectores de rayos cósmicos , ultravioleta y rayos X , incluidas dieciséis placas de gel de emulsión para rastrear la trayectoria de partículas individuales de alta energía. El paquete experimental se recuperó intacto después de haber asegurado mediciones en lo alto de la atmósfera superior de la Tierra. [1] : 185–203
El 25 de mayo de 1953, el Viking 10, originalmente planeado para ser el último de los Vikings, llegó al campo de tiro de misiles White Sands. Un exitoso lanzamiento estático el 18 de junio despejó el camino para una fecha de lanzamiento el 30 de junio, un calendario que se había fijado meses antes, antes de que el cohete hubiera salido incluso de la planta de Glenn L. Martin Company donde había sido construido. En el momento del despegue, la cola del Viking 10 explotó, provocando un incendio en el cohete. Inmediatamente se inundó con agua la base del cohete para tratar de extinguir el fuego, pero las llamas continuaron ardiendo en el cuadrante este de la plataforma de lanzamiento. Media hora después del lanzamiento, dos miembros del equipo de lanzamiento bajo el mando de Milton Rosen fueron enviados a apagar el fuego para salvar lo que quedaba del cohete.
Sus esfuerzos tuvieron éxito, pero se vieron amenazados por una fuga lenta en el tanque de combustible. El vacío creado por el combustible que se escapaba estaba haciendo que el tanque se abollara, con el peligro de implosión que haría que el cohete colapsara. El teniente Joseph Pitts, miembro del equipo de lanzamiento, disparó una bala de fusil al tanque, igualando la presión y salvando el cohete. Tres horas después del intento de lanzamiento, el último combustible de alcohol se había agotado del Viking 10. El equipo de lanzamiento pudo rescatar el paquete de instrumentos de cámaras, incluidos detectores de rayos X, emulsiones de rayos cósmicos y un espectrómetro de masas de radiofrecuencia, valorado en decenas de miles de dólares, aunque existía la preocupación de que el cohete fuera irreparable.
En julio se inició una investigación exhaustiva de la explosión, pero no se pudo determinar de manera concluyente la causa. En un informe presentado en septiembre, Milton Rosen señaló que no se había producido un incidente similar en más de 100 pruebas anteriores del motor Viking. Se decidió reconstruir el Viking 10 y se implementó un programa para un seguimiento más estrecho de los posibles puntos de falla para el siguiente lanzamiento, programado para 1954. [1] : 204–221 Tras el lanzamiento fallido, siguieron diez meses de salvamento, pruebas y resolución de problemas.
El 30 de junio de 1953, el cohete reconstruido estaba listo para el lanzamiento. A finales de abril de 1954 se realizó un exitoso lanzamiento estático y el lanzamiento se programó para el 4 de mayo. Los problemas de control que se detectaron durante el lanzamiento estático, así como las ráfagas de viento cargadas de arena, provocaron un retraso de tres días. A las 10:00 hora local, el Viking 10 despegó de su plataforma en el campo de misiles White Sands y alcanzó una altitud de 219 km (136 mi), un empate con la altitud más alta jamás alcanzada por un Viking de primera generación (el Viking 7, el 7 de agosto de 1951). Se recibieron datos del cohete durante todas las etapas del vuelo y su paquete científico, que incluía un experimento de emulsión, arrojó la primera medición de la composición de iones positivos a grandes altitudes. [1] : 221–236
El Viking 11, que estaba listo para ser montado el 5 de mayo, también tuvo una prueba estática exitosa y estuvo listo para su lanzamiento el 24 de mayo de 1954. Nuevamente, la cuenta regresiva se detuvo y el Viking 11, el cohete más pesado de la serie hasta el momento, fue lanzado a las 10:00 a. m. A los cuarenta segundos de vuelo, varias bocanadas de humo salieron del vehículo, pero estas excitaciones accidentales de los propulsores de balanceo del cohete no causaron daño. El Viking 11 finalmente alcanzó los 254 km (158 mi) de altitud, un récord para la serie, tomando las fotografías de la Tierra a mayor altitud hasta la fecha. El Viking 11 llevó a cabo un exitoso experimento de emulsiones, midiendo los rayos cósmicos a grandes altitudes. [1] : 221–236
El último vuelo de Viking fue el de Viking 12, lanzado el 4 de febrero de 1955. Alcanzando una altitud de 143,5 mi (230,9 km), la cámara K-25 del cohete tomó una fotografía infrarroja del suroeste de los Estados Unidos, desde la costa del Pacífico hasta Phoenix, justo después de alcanzar su apogeo . [7]
La serie Viking aportó una mina de información científica midiendo la temperatura, la presión, la densidad, la composición y los vientos en la atmósfera superior y la densidad de electrones en la ionosfera , y registrando los espectros ultravioleta del Sol , [1] : 234 El éxito del programa, con un coste de menos de 6 millones de dólares, sugirió que, con un motor más potente y la adición de etapas superiores, el cohete Viking podría convertirse en un vehículo capaz de lanzar un satélite terrestre. [8] : 283
En octubre de 1952, la Asamblea General del Consejo Internacional de Uniones Científicas (ICSU) adoptó una propuesta para emprender observaciones simultáneas de fenómenos geofísicos sobre toda la superficie de la Tierra. El Año Geofísico Internacional (AGI), fijado para 1957-58, implicaría los esfuerzos de una multitud de naciones en regiones tan lejanas como el Ártico y la Antártida . [9] : 69 En enero de 1955, Radio Moscú anunció que se esperaba que la Unión Soviética lanzara un satélite en un futuro próximo. Este anuncio galvanizó los esfuerzos espaciales estadounidenses; en el mismo mes, el comité del AGI de la Academia Nacional de Ciencias estableció un Panel Técnico sobre Cohetería para evaluar los planes para orbitar un satélite estadounidense. [8] : 25–26
El 26 de mayo de 1955, el Consejo de Seguridad Nacional de los Estados Unidos también aprobó un programa de satélites. El 8 de junio, el Secretario de Defensa de los Estados Unidos, Charles Wilson, ordenó al Secretario Adjunto Donald A. Quarles que coordinara la implementación de un programa de satélites, con el Departamento de Defensa de los Estados Unidos proporcionando el cohete y las instalaciones de lanzamiento, y el Comité Nacional Civil del IGY produciendo el satélite y su paquete experimental, siendo la Fundación Nacional de Ciencias intermediaria entre las dos agencias. Se creó un comité, bajo la presidencia de Homer J. Stewart del Laboratorio de Propulsión a Chorro , para gestionar el proyecto y sopesar y elegir entre las opciones de órbita satelital disponibles. Eran el Proyecto Orbiter, un plan del Ejército para utilizar un Redstone ligeramente modificado (un misil tierra-tierra de 200 millas (320 km) de alcance desarrollado el año anterior) [10] combinado con etapas superiores para poner un satélite en órbita, que podría rastrearse ópticamente., [8] : 18, 43 y el plan del NRL para desarrollar una capacidad orbital para el Viking ( Proyecto Vanguard ). [8] : 41
El 28 de julio, confiado en que se podría lanzar un satélite durante el Año Internacional de la Aviación, el secretario de prensa del presidente Dwight D. Eisenhower , James Hagerty , anunció que un satélite estaría oficialmente entre las contribuciones de los Estados Unidos al Año Internacional de la Aviación. Los soviéticos respondieron cuatro días después con su propio anuncio de un lanzamiento de satélite planeado para el Año Internacional de la Aviación. [8] : 25–37
El 9 de septiembre, a pesar de las objeciones de Stewart, el Comité Stewart había elegido a Vanguard en lugar de Orbiter, citando la impresionante tecnología y red de comunicaciones Minitrack planificada por la Armada , así como la naturaleza civil y el mayor potencial de crecimiento del cohete Viking/Vanguard. El contrato que autorizaba la construcción de dos cohetes Viking más para continuar la investigación atmosférica superior se amplió para incluir el desarrollo de los cohetes Vanguard. [8] : 51–58 El Viking se incorporó así como la primera etapa del vehículo de tres etapas del Proyecto Vanguard del NRL que lanzó el segundo satélite estadounidense en 1958. Los Vikings 13 y 14, sustancialmente similares a los Vikings 8 a 12, se utilizaron como vehículos de prueba suborbitales ( Vanguard TV-0 y Vanguard TV-1 ) antes de que el primer vehículo Vanguard, Vanguard TV-2 , estuviera disponible para pruebas en el otoño de 1957. [11]
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El Museo Nacional del Aire y el Espacio contiene una reconstrucción a tamaño real del Viking 12, construido a partir de planos originales y reconstruido a partir de piezas recuperadas del cohete original. El vehículo fue donado por Martin Marietta Corp en 1976 al Smithsonian. [12]
Los Vikings 1 a 12, excepto el Viking 4, volaron desde el campo de misiles White Sands , Nuevo México . [13] Los Vikings 13 y 14 fueron lanzados desde Cabo Cañaveral . [8] : 172–174
