Vega ( en italiano : Vettore Europeo di Generazione Avanzata ; en francés : Vecteur européen de génération avancée ; lit. ' Vector Europeo de Generación Avanzada ' ) [9] fue un vehículo de lanzamiento de pequeño elevador desechable operado por Arianespace , producido por Avio y 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] Fue el octavo vehículo de lanzamiento de pequeño elevador más lanzado en la historia. El vuelo final del cohete tuvo lugar el 5 de septiembre de 2024, después de ser reemplazado por el mejorado Vega C , ya en uso desde 2022.
Fue diseñado para lanzar pequeñas cargas útiles, satélites de 300 a 2500 kilogramos (660 a 5510 lb) para misiones científicas y de observación de la Tierra a órbitas polares y bajas . [10] La misión de referencia Vega era una órbita polar que llevaba una nave espacial de 1500 kg (3300 lb) a una altitud de 700 kilómetros (430 mi).
El cohete, llamado así por Vega , la estrella más brillante de la constelación de Lyra , [11] era un lanzador de un solo cuerpo (sin propulsores acoplables) con tres etapas de cohetes sólidos : la primera etapa P80 , la segunda etapa Zefiro 23 y la tercera etapa Zefiro 9. El módulo superior era un cohete líquido llamado AVUM. La versión mejorada de la etapa P80, el P120C , también se utilizará como propulsor lateral del Ariane 6. Italia fue el principal contribuyente al programa Vega (65%), seguida de Francia (13%). [12] Otros participantes incluyen España , Bélgica , los Países Bajos , Suiza y Suecia . [13]
Vega tuvo dificultades para competir en el mercado de lanzamiento comercial durante su década de servicio. Después del éxito inicial, dos fallas en vuelo y una creciente competencia, los programas de viajes compartidos de SpaceX , que ofrecían precios más bajos, relegaron a Vega a servir principalmente a agencias gubernamentales europeas dispuestas a pagar más para respaldar el acceso independiente al espacio. [14]
A mediados de los años 1990, las empresas francesas Aérospatiale y SEP, junto con la firma italiana Bombrini-Parodi-Delfino (BPD), iniciaron conversaciones sobre el desarrollo de un lanzador complementario Ariane (ACL). Casi al mismo tiempo, Italia comenzó a defender el concepto de un nuevo lanzador de satélites de combustible sólido. [15] Este lanzador propuesto, denominado Vega , se promocionó como una forma de ampliar la gama de capacidades de lanzamiento europeas; Vega sería capaz de lanzar una carga útil de 1000 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 desechable Ariane 5 existente , mientras que la segunda y la tercera etapas utilizarían el motor de cohete Zefiro en desarrollo. [16] [17]
Sin embargo, se reconoció que era un proyecto costoso y, por lo tanto, difícil de financiar para Italia sola; en consecuencia, se buscaron socios internacionales desde el principio para continuar con el desarrollo. [15] 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 Agencia Espacial Europea (AEE), encabezados por Francia e Italia. [18] Durante junio de 1998, se anunció que los ministros de los estados miembros de la Agencia Espacial Europea (AEE) habían acordado continuar con la primera fase del programa de desarrollo de Vega; los miembros participantes eran Francia, Bélgica, los Países Bajos, España e Italia; esta última había asumido el 55% de la carga para la financiación del programa. [19] [17]
En septiembre de 1998 se había previsto que, si se conseguía la financiación completa, Vega realizaría su primer lanzamiento en 2002. [20] Sin embargo, a principios de 1998, Francia mostró públicamente su descontento con el programa, lo que dio lugar a disputas por su financiación. [21] [22] Se propuso una nueva versión de mayor rendimiento del Vega, pero no satisfizo lo suficiente a Francia. En septiembre de 1999, Francia decidió retirarse por completo del programa Vega, lo que generó temores por el futuro del lanzador. [23] En noviembre de 1999, la Agencia Espacial Europea (ESA) abandonó formalmente Vega como programa aprobado, una decisión que se atribuyó en gran medida a la retirada de Francia; Italia declaró que seguiría adelante de todas formas y amenazó con redirigir sus contribuciones asignadas para el desarrollo posterior del Ariane 5 para cubrir el déficit. [24] [25]
Alrededor de 2000, se exploró un uso alternativo para el Vega como un cohete propulsor de clase media para ser utilizado en conjunción con un modelo mejorado y mejorado del lanzador pesado Ariane 5. [26] 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. [27] 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 mayoría del trabajo de desarrollo en el programa Vega. [28] Para 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 este tipo de lanzadores había disminuido con la caída del mercado de satélites de telecomunicaciones móviles y las dudas sobre el sistema europeo de navegación por satélite Galileo . [29]
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 naciones adicionales contribuyeron con el resto. [30] En mayo de 2004, se informó de que se firmó un contrato entre el operador comercial Arianespace y el contratista principal ELV para realizar la integración del vehículo en Kourou , Guayana Francesa . [31] En noviembre de 2004, comenzó la construcción de una nueva plataforma de lanzamiento dedicada al lanzador Vega en Kourou, que incluía un búnker y una estructura autopropulsada para ayudar al ensamblaje de las etapas; este sitio se construyó sobre la plataforma de lanzamiento original para el lanzador Ariane 1 retirado . [32] [33] En septiembre de 2005, se informó de la finalización exitosa de las pruebas clave en los encendedores del motor del cohete sólido de Vega, un hito clave. [34]
En noviembre de 2005, la Agencia Espacial Europea (ESA) declaró su deseo de desarrollar y desplegar un módulo propulsado por propulsión eléctrica para trabajar en conjunto con el lanzador Vega; este módulo previsto transferiría cargas útiles entre la órbita terrestre baja (LEO) y una órbita geoestacionaria (GEO). [35] Durante noviembre de 2005, se informó de que tanto Israel como la India habían mostrado interés formal en el programa Vega. [36] En diciembre de 2005, el lanzador Vega, junto con los lanzadores Ariane y Soyuz, fueron aprobados como las plataformas reconocidas de "primera elección" para las cargas útiles de la ESA. [37] El 19 de diciembre de 2005, el primer lanzamiento de prueba de la tercera etapa del Vega se completó con éxito en Salto di Quirra , Cerdeña . [38] Durante varios años, se realizarían más pruebas en el sitio de Cerdeña. [39] [40] El progreso del proyecto Vega se vio retrasado por el fracaso de una de esas pruebas de la tercera etapa el 28 de marzo de 2007. [41] [42]
En enero de 2007, la Agencia Espacial Europea (ESA) anunció que la agencia estaba estudiando el uso del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para apoyar los lanzamientos del Vega y Ariane. [43] 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 la incapacidad de reducir los costos generales del lanzador, lo que hacía que fuera mucho menos valioso perseguirlo. [44] A pesar de este hallazgo, continuaron los esfuerzos para mejorar la eficiencia de la tercera etapa. [45] En este punto, se esperaba que la certificación de las cuatro etapas del lanzamiento de Vega se lograra antes de fines de 2009, mientras que el primer lanzamiento estaba programado para tener lugar durante 2010. [46] El primer vuelo estaba destinado a realizarse con una carga útil científica, en lugar de un marcador de posición "ficticio"; [47] [48] pero había evitado intencionalmente un costoso satélite comercial. [49] A finales de 2010, el primer vuelo se había retrasado hasta 2011. [50]
En octubre de 2011, todos los componentes principales del primer cohete Vega partieron de las instalaciones de Avio en Colleferro , cerca de Roma , por mar con destino a Kourou. En ese momento, se esperaba que el primer lanzamiento se produjera en diciembre de 2011 o enero de 2012. [51] [52] A principios de enero de 2012, se informó de que la fecha de lanzamiento se retrasaría hasta el mes siguiente. [48] [53] El 13 de febrero de 2012, se produjo el primer lanzamiento del cohete Vega con destino a Kourou; se informó de que fue un "vuelo aparentemente perfecto". [54] [55]
A mediados de 2011, se postuló que podría desarrollarse una versión mejorada y "europeizada" del cohete Vega en un futuro a medio y largo plazo. [56] Tras el exitoso primer lanzamiento, se postularon varias mejoras para el Vega. 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 del Vega durante aproximadamente 10 años para consolidar las operaciones y evitar costos innecesarios desde el principio. [57] La Agencia Espacial Europea (ESA) también estaba ansiosa por aprovechar las posibles similitudes entre el Vega y el lanzador pesado Ariane 6 propuesto . [58]
Tras el primer lanzamiento, se realizaron otros cuatro vuelos en el marco del programa VERTA (Vega Research and Technology Accompaniment), 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. [59] 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 un éxito. [60] Tras este segundo lanzamiento, la Agencia Espacial Europea (ESA) declaró que el cohete Vega estaba "plenamente funcional". [61] El lapso de más de un año entre el vuelo inaugural y el segundo se debió principalmente al hecho de que el fabricante italiano tuvo que volver a desarrollar por completo el software de control de vuelo, debido a las restricciones al control de exportación francés impuestas al software utilizado en el primer vuelo. [62]
Desde que entró en servicio comercial, Arianespace comercializa Vega como un sistema de lanzamiento diseñado para misiones en órbitas polares y heliosincrónicas . [63] 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°. [64]
Arianespace había indicado que el lanzador Vega podía transportar 1.500 kg (3.300 lb) a una órbita polar circular a una altitud de 700 km (430 mi). [67]
El carenado de carga útil del Vega fue diseñado y fabricado por RUAG Space de Suiza. [68] 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 m y una altura de 3,5 m. [69]
Las tres primeras etapas son motores de combustible sólido producidos por Avio , que fue el contratista principal del lanzador Vega a través de su empresa ELV. [70]
A partir de 2011 [actualizar], se planeó verificar el proceso de diseño y producción de los tres tipos de motores previstos para las tres etapas de Vega en dos pruebas en tierra : una para la evaluación del diseño y otra en la configuración de vuelo final. [71] [72] [ necesita actualización ]
El P80 fue 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 del vector de empuje (TVC), desarrollado y fabricado en Bélgica por SABCA , que consta de dos actuadores electromecánicos que operan una tobera móvil con junta flexible utilizando baterías de iones de litio. [73] La caja de 3 m de diámetro estaba compuesta por una caja enrollada con filamento de epoxi de grafito y se utilizó caucho de baja densidad para el aislamiento interno. La tobera estaba hecha de material fenólico de carbono ligero de bajo costo; se utilizó una carcasa consumible para el encendedor. El propulsor sólido cargado tiene un bajo contenido de aglutinante y un alto porcentaje de aluminio ( HTPB 1912 ). [74]
La primera prueba de encendido del motor P80 tuvo lugar el 30 de noviembre de 2006 en Kourou , y la prueba concluyó con éxito. [75]
El segundo ensayo de encendido del motor de primera etapa P80 tuvo lugar el 4 de diciembre de 2007 en Kourou. El motor, que desarrolló un empuje medio de 190 toneladas durante 111 segundos, se comportó de acuerdo con las previsiones. [76]
La futura versión de la etapa, P120C , también cuyo nombre deriva del peso del propulsor en la fase de diseño de 120 toneladas, aumentará la masa del propulsor a 141-143 toneladas. [77]
El desarrollo del motor Zefiro fue iniciado por Avio , financiado parcialmente por la empresa y parcialmente por un contrato de la Agencia Espacial Italiana (ISA). Un Zefiro 23 forma la segunda etapa de Vega. Su carcasa de carbono-epoxi fue bobinada con filamento y su tobera de carbono fenólico incluye un inserto de garganta de carbono-carbono . La carga de propulsor fue de 23 toneladas. [73]
El motor de segunda etapa Zefiro 23 se puso en marcha por primera vez el 26 de junio de 2006 en Salto di Quirra . Esta prueba fue un éxito. [78]
El segundo ensayo de encendido del motor de segunda etapa Zefiro 23 tuvo lugar el 27 de marzo de 2008, también en Salto di Quirra. Esta prueba exitosa permitió calificar el motor cohete. [79]
El primer motor que se completó fue el Zefiro 9, el motor de tercera etapa. La primera prueba de encendido se llevó a cabo el 20 de diciembre de 2005, en el campo de pruebas interfuerzas de Salto di Quirra , en la costa mediterránea del sudeste de Cerdeña . La prueba fue un completo éxito. [80]
Después de una revisión crítica del diseño basada en las primeras pruebas de encendido completadas, [81] la segunda prueba de encendido 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 llevó a un aumento del tiempo de combustión. [82] No había información pública disponible sobre esta caída repentina de la presión interna, y si había fallas presentes 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. [83]
El 28 de abril de 2009 tuvo lugar la prueba de calificación final del Zefiro 9-A en el campo de pruebas Interforce de Salto di Quirra en Cerdeña , Italia . [84]
La etapa superior del módulo superior Attitude Vernier (AVUM) , desarrollado por Avio , ha sido diseñado para colocar la carga útil en la órbita requerida y realizar funciones de control de actitud y balanceo. El AVUM consta de dos módulos: el módulo de propulsión AVUM (APM) y el módulo de aviónica AVUM (AAM). [85] El módulo de propulsión utiliza un motor de cohete RD-843 [7] (RD-868P) [8] construido en Ucrania 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. [86]
Se realizó un estudio conceptual para un nuevo lanzador de tamaño mediano basado en elementos Vega y Ariane 5. Este lanzador utilizaría una primera etapa P230 de Ariane 5, una segunda etapa Vega P80 y una tercera etapa de Ariane 5 que utilizaría combustible almacenable o criogénico. [73]
El futuro programa de actualización de Vega ( LYRA ) ha superado el estudio de viabilidad y se planeó que reemplazara las etapas tercera y cuarta actuales con una única etapa de LOX/metano líquido de bajo costo con un nuevo sistema de guía . El propósito del programa era mejorar el rendimiento en aproximadamente un 30% sin un aumento significativo de precio. [87]
El 14 de febrero de 2012, un día después del exitoso primer lanzamiento de Vega, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) solicitó su inclusión en el programa. Johann-Dietrich Wörner, en ese momento director del DLR , dijo que Alemania quería unirse al proyecto. Alemania proporcionaría un reemplazo para el motor RD-843 en la cuarta etapa AVUM, actualmente fabricado en Ucrania . El gerente del lanzador Vega declaró que no volará en el futuro cercano porque lleva algún tiempo desarrollarlo, pero confirmó que estará en la agenda de la próxima reunión de ministros a fines de 2012. De esa manera, todos los componentes del cohete se construirían dentro de la Unión Europea (UE), excluyendo los fabricados en Suiza . [13]
La primera etapa revisada del Vega-C, rebautizada como P120C (Common), ha sido 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. [88]
Avio también estaba considerando un "Vega Light" que omitiría la primera etapa del Vega-C o Vega-E y estaría destinado a reabastecer constelaciones de satélites. El vehículo sería capaz de lanzar entre 250 y 300 kg o entre 400 y 500 kg dependiendo de si se derivaba de un Vega-C o Vega-E, respectivamente. [89] [90]
Vega C fue una evolución del lanzador Vega original para permitir un mejor rendimiento y flexibilidad en el lanzamiento. [91] 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 las cargas útiles institucionales de tamaño mediano como para competir con proveedores de lanzamiento más económicos. [92]
Esta nueva evolución incorpora varios cambios en el conjunto Vega. El motor P80 de la primera etapa será reemplazado por el P120C , el mismo propulsor que se utilizará en el lanzador Ariane 6 , y la segunda etapa Zefiro 23 también será reemplazada por el Zefiro 40. El AVUM+, de mayor tamaño, reemplazará a la cuarta etapa AVUM, mientras que la tercera etapa Zefiro 9 se trasladará de la versión base del lanzador. [91]
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 solo satélite grande además de cargas útiles más pequeñas utilizando el dispensador de carga útil múltiple Vampire y SMSS. La capacidad de transferencia orbital también estaba disponible con la etapa superior de empuje eléctrico Vega, o VENUS. [93]
También están disponibles misiones de regreso utilizando el vehículo reutilizable Space Rider , actualmente en desarrollo por la ESA y cuyo lanzamiento en un Vega-C no antes de julio de 2025.
El 13 de julio de 2022, Vega-C realizó su vuelo debut, durante el cual puso en órbita el LARES 2 y otros seis satélites. [94] Este lanzamiento se produjo como una forma de llenar el vacío después de que los cohetes rusos dejaran de estar disponibles debido a la invasión de Ucrania . [95] El 21 de diciembre de 2022 (UTC), Vega-C sufrió una falla en el lanzamiento debido a una anomalía con la segunda etapa de Zefiro, lo que resultó en la pérdida de dos naves espaciales para la constelación de imágenes de la Tierra Airbus Pléiades Neo . [96]
Tras el fallo, el siguiente lanzamiento se retrasó hasta finales de 2024 para permitir el rediseño de la boquilla del motor del cohete. [97]
El Vega E (o Vega Evolution) es una nueva evolución del Vega-C, en la que las etapas tercera y cuarta del Zefiro 9 y AVUM+ han sido reemplazadas por una etapa superior criogénica alimentada por oxígeno líquido y metano líquido . Esta variante ofrece incluso más flexibilidad que el Vega-C, con la capacidad de enviar múltiples satélites a diferentes órbitas en un solo lanzamiento. [98]
En marzo de 2021, [actualizar]Avio estaba ultimando el desarrollo del nuevo motor de metano M10 utilizado en la nueva etapa superior. El diseño del motor fue el resultado de una colaboración entre Avio y Chemical Automatics Design Bureau (KBKhA) que finalizó en 2014. [99]
Avio realizó con éxito la primera serie de pruebas del motor M10 entre mayo y julio de 2022 [100] y el vuelo inaugural del Vega-E está previsto para 2027. [101]
Los costes 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. [102] Se estima que los costes de lanzamiento comercial en 2012 ascenderían a 32 millones de euros, incluidos los costes de marketing y servicio de Arianespace, o 25 millones de euros solo para cada cohete, suponiendo una tasa de lanzamiento de 2 al año. En 2012, el director general de ELV estimó que si la tasa de vuelo sostenida aumentara a cuatro vuelos al año, el precio de cada vehículo de lanzamiento individual podría disminuir potencialmente a 22 millones de euros. [103] [ necesita actualización ] En ese caso, en noviembre de 2020, Vega nunca había realizado más de tres vuelos en un solo año, con una tasa de vuelo media de poco menos de dos lanzamientos al año.
"Creíamos que podíamos 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 [103]
El cohete Vega, construido en Italia, recibió su nombre en honor a la segunda estrella más brillante del hemisferio norte.
Avio estaba desarrollando una versión reducida de Vega C, denominada Vega C Light. Este cohete no estará equipado con el P120 C, y constará únicamente de las etapas Zefiro 40, Zefiro 9 (mejorada) y AVUM plus.
