Black Arrow , oficialmente con mayúscula BLACK ARROW , [3] fue un sistema de lanzamiento de satélites descartable británico .
El Black Arrow surgió a partir de estudios del Royal Aircraft Establishment para cohetes portadores basados en el anterior cohete Black Knight ; [4] el proyecto fue autorizado por el gobierno británico a finales de 1964. El desarrollo del Black Arrow fue realizado en gran parte por el contratista principal, la empresa aeroespacial británica Saunders-Roe , y más tarde emprendido por Westland Aircraft como resultado de una fusión. Tanto los motores de la primera como de la segunda etapa fueron producidos por Bristol Siddeley en su fábrica de Ansty , Warwickshire . El ensamblaje de la primera y la segunda etapa se llevó a cabo en East Cowes en la Isla de Wight . Una vez fabricado, cada vehículo Black Arrow fue transportado por barco a Australia antes de ser lanzado desde el RAAF Woomera Range Complex .
Black Arrow era un cohete de tres etapas, alimentado por parafina RP-1 (queroseno) y peróxido de alto voltaje , una forma concentrada de peróxido de hidrógeno (85% de peróxido de hidrógeno + 15% de agua). [5] Mientras que las dos primeras etapas presentaban vectorización de empuje para proporcionar control de actitud, [4] la tercera etapa no tenía un sistema de control de actitud y, en cambio, dependía de la estabilización de giro junto con un sistema de control de reacción . La primera etapa fue diseñada intencionalmente para ser compatible con Blue Streak , así como para ser intercambiable con Coralie . [2] Además, se propusieron varios derivados de Black Arrow para proporcionar una mayor capacidad de carga útil.
Se realizaron un total de cuatro lanzamientos del Black Arrow entre 1969 y 1971, siendo los dos primeros vuelos de demostración para probar las capacidades del lanzador. Mientras que el primer y el tercer vuelo fueron fallidos, el segundo y el cuarto vuelo fueron exitosos. El vuelo final del Black Arrow colocó el satélite Prospero en la órbita baja de la Tierra , convirtiéndose en el primer y único lanzamiento orbital exitoso realizado por el Reino Unido. [2] Los funcionarios británicos decidieron interrumpir el programa a favor de utilizar en su lugar cohetes Scout estadounidenses , ya que el Ministerio de Defensa había calculado que esta opción era más barata que continuar con el Black Arrow. [6] El último Black Arrow que se completó, que nunca voló, se ha conservado intacto en el Museo de Ciencias de Londres , junto con el repuesto de vuelo del satélite Prospero.
El Black Arrow surgió de una propuesta del Royal Aircraft Establishment para un cohete capaz de colocar una carga útil de 317 libras (144 kg) en una órbita baja terrestre [ altitud e inclinación necesarias ] para probar sistemas diseñados para naves espaciales más grandes. [7] En el otoño de 1964, el programa fue autorizado por el ministro de Aviación conservador Julian Amery . [8] Luego, tras una elección general en octubre, el gobierno laborista entrante puso el proyecto en suspenso para reducir el gasto. [9] Después de otra elección , el gobierno británico aprobó la continuación del programa con varias modificaciones, incluida la reducción del programa de pruebas de cinco a tres lanzamientos. El lanzamiento inaugural se fijó para 1968. [10] [11]
El desarrollo inicial fue realizado por el fabricante aeroespacial británico Saunders-Roe , que se fusionó con Westland Aircraft en 1964. [12] Westland fue posteriormente el contratista principal del Black Arrow, y ensambló la primera y segunda etapa en East Cowes en la Isla de Wight , probando más tarde los cohetes desde la década de 1950 hasta el lanzamiento del cohete el 28 de octubre de 1971. [13] El especialista británico en plantas de energía Bristol Siddeley produjo los motores de la primera y segunda etapa en una fábrica en Ansty, Warwickshire . [14] Los motores se probaron en la fábrica antes de ser enviados a la Isla de Wight, donde se integraron en el cohete y los motores de la primera etapa se encendieron nuevamente en High Down . [15] Bristol Aerojet produjo la tercera etapa en Somerset , mientras que el Explosives Research and Development Establishment produjo su propulsor sólido en Waltham Abbey , Essex . [4] El Rocket Propulsion Establishment , con sede en Westcott, Buckinghamshire , fue responsable del diseño e integración del escenario. [4] [16]
La mayoría de la tecnología y los sistemas utilizados en el Black Arrow ya habían sido desarrollados o probados en vuelo en el cohete Black Knight o en el misil Blue Steel . [4] El Black Arrow fue diseñado para reutilizar la mayor cantidad posible de tecnología de los programas anteriores con el fin de reducir los costos y simplificar el proceso de desarrollo. [17] Muchos miembros del personal superior del programa Black Knight fueron transferidos directamente al Black Arrow, incluido el científico jefe de misiles Roy Dommett , el ingeniero jefe de diseño Ray Wheeler y el ingeniero jefe adjunto John Underwood. [18] A pesar de este esfuerzo, el programa encontró más dificultades y mayores costos de lo que se había previsto originalmente. [19] Este resultado se debió en gran parte al austero presupuesto de £3 millones por año. [11] [20]
El nombre Flecha Negra proviene de la política del Ministerio de Abastecimiento de asignar designaciones que consisten en un color y un sustantivo, extraoficialmente conocidas como Códigos Arcoiris , a los programas de investigación llevados a cabo por las Fuerzas Armadas . [3] [21] A pesar de esta convención de nomenclatura, el programa fue oficialmente una empresa civil. [22] Se le apodó extraoficialmente "Cohete de Lápiz Labial", ya que el carenado, que estaba pintado de rojo brillante para mayor visibilidad, hacía que el cohete se pareciera a un tubo de lápiz labial . [23]
El Black Arrow era un vehículo de lanzamiento relativamente compacto, particularmente delgado y posiblemente el cohete más corto que jamás haya colocado un satélite en órbita. [24] La primera y segunda etapa del Black Arrow se alimentaban con parafina RP-1 (queroseno), quemada utilizando peróxido de alto contenido en azufre como oxidante . [5] [25] Debido a que la relación de mezcla óptima era de aproximadamente 7, se requería un tanque de oxidante más grande en comparación con muchos sistemas de lanzamiento contemporáneos. [26] Los tanques de oxidante estaban ubicados debajo de los tanques de combustible, siguiendo la práctica de colocar el propulsor más denso en la parte superior para mover el centro de gravedad más alto y hacer que el cohete fuera más estable, cuando estaba en vuelo, [27] y, por lo tanto, más fácil de controlar. [4] Esta disposición había sido iniciada por Alemania y los Estados Unidos, mientras que la Unión Soviética había colocado los tanques de oxidante sobre los tanques de combustible, lo que facilitaba llenar primero el tanque inferior. [28]
Se utilizó vectorización de empuje para proporcionar control de actitud en las dos primeras etapas. [4] Las ocho cámaras de combustión de la primera etapa estaban dispuestas en pares que podían cardarse en cualquier dirección a lo largo de un eje. [4] Dos de los pares estaban dispuestos perpendicularmente a los otros dos, y cuando los cuatro pares se usaban juntos, proporcionaban control de balanceo, cabeceo y guiñada . [4] La segunda etapa tenía dos cámaras de combustión, que podían cardarse a lo largo de dos ejes, proporcionando el mismo nivel de control. Durante una fase de inercia después del corte de la segunda etapa, el cohete estaba controlado por un sistema de control de reacción . [4] La tercera etapa no tenía un sistema de control de actitud, y en su lugar estaba estabilizada por giro . [2] El sistema de guía utilizado se derivó del del bombardero BAC TSR-2 cancelado . [24]
La primera etapa estaba propulsada por un único motor Gamma 8 , que ardía durante 127 segundos. [2] El Gamma 8 era un motor de ocho cámaras, derivado del motor Gamma 301 utilizado en el Black Knight. [29] Tenía 6,9 metros (23 pies) de largo y un diámetro de 2 metros (6 pies 7 pulgadas), el mismo diámetro que el Coralie francés . [2] Coralie se utilizó como segunda etapa del cohete Europa . Black Arrow tenía el mismo diámetro que Coralie para hacerlo compatible con Blue Streak , que se utilizó como primera etapa de Europa. [30] Esto habría permitido aumentar la capacidad de carga útil de Black Arrow y también habría permitido a Gran Bretaña utilizar la primera etapa de Black Arrow como respaldo del Coralie. [31] Por esta razón, todas las dimensiones en la especificación original se dieron en unidades imperiales excepto el diámetro de la primera etapa, que se dio en unidades métricas . [30]
La primera y la segunda etapa estaban conectadas por una estructura entre etapas que contenía cuatro motores de separación y de vacío Siskin IB , que se separaron y se encendieron siete segundos después de que la primera etapa se hubiera apagado. [4] [32] La estructura entre etapas se separó de la segunda etapa seis segundos después. La segunda etapa, que tenía 2,9 metros (9 pies 6 pulgadas) de largo y 1,37 metros (4 pies 6 pulgadas) de diámetro, estaba impulsada por un motor Gamma 2 de dos cámaras [33] que se encendió poco después de los motores de separación y continuó ardiendo durante 123 segundos. [2] Tres minutos después del lanzamiento, durante la combustión de la segunda etapa, el carenado de carga útil se separó. [2]
A los 257 segundos de vuelo, la segunda etapa se apagó y el cohete entró en una fase de planeo hacia el apogeo . [2] Inmediatamente después del apagado, se presurizó el sistema de control de actitud de la segunda etapa. Durante el planeo, se mantuvo la orientación correcta para la separación de la tercera etapa por medio del sistema de control de actitud. [2] Hacia el final del período de planeo, la tercera etapa se hizo girar a una velocidad de 3 hercios (180 rpm) por medio de seis cohetes Imp. [2] Cinco segundos después, la tercera etapa se separó, [4] y después de diez segundos más de planeo, se encendió. La tercera etapa era un motor de cohete sólido Waxwing , que ardió durante 55 segundos. [2]
Poco más de un minuto después de que se quemara la tercera etapa, se liberó la carga útil y se utilizaron generadores de gas para empujar la nave espacial y la etapa superior gastada para separarlas. [2] El retraso entre el agotamiento y la separación tenía como objetivo reducir el riesgo de que volviera a contactarse la etapa superior y la carga útil debido al empuje residual. A pesar de esto, después de la separación de la nave espacial en el lanzamiento R3, la etapa superior colisionó con el satélite Prospero, [2] dañando una de las antenas de comunicaciones de la nave espacial. [34] A pesar de esto, la nave espacial aún pudo completar su misión con éxito. [34] En el lanzamiento R3, el ascenso tomó 710 segundos (11,8 min) desde el despegue hasta la separación de la nave espacial. [2]
Aunque nunca se construyó ninguno, también se propusieron varios derivados del Black Arrow, generalmente enfocados en aumentar su capacidad de carga útil. [35] En su configuración estándar, el Black Arrow no era capaz de lanzar algunos satélites contemporáneos hasta una altitud suficiente para alcanzar la órbita geoestacionaria . [36] En consecuencia, una propuesta fue agregar ocho motores de cohetes sólidos Raven del programa Skylark a la primera etapa como cohetes impulsores . [4] Otra sugerencia fue montar todo el cohete encima de un misil Blue Streak, [37] [38] mientras que una tercera propuesta implicaba reemplazar los motores Gamma con el Larch más potente . [4]
Se lanzaron cuatro Black Arrows entre 1969 y 1971. [39] Los dos primeros lanzamientos fueron vuelos de demostración, con terceras etapas de acorazado y una carga útil de caldera . En el vuelo inaugural, una falla eléctrica provocó que un par de cámaras de combustión de la primera etapa giraran hacia adelante y hacia atrás. [40] Antes de que despejara la plataforma de lanzamiento, el cohete estaba rodando erráticamente, y aproximadamente un minuto después comenzó a desintegrarse. Después de que el motor de la primera etapa fallara, y el cohete comenzó a caer de regreso a la Tierra, fue destruido por el seguro de alcance . [41] [42] Este fracaso inicial fue un golpe considerable para el programa, particularmente porque no había suficientes reservas financieras para acomodar un segundo lanzamiento fallido. El segundo vehículo Black Arrow fue devuelto a Gran Bretaña para inspección y reparaciones antes del próximo lanzamiento. [43]
El segundo lanzamiento, realizado el 4 de marzo de 1970, fue un éxito total. [43] El 2 de septiembre de 1970, tuvo lugar el tercer lanzamiento del Black Arrow; fue el primer lanzamiento con todo en altura, así como el primer intento de Gran Bretaña de lanzar un satélite. Este lanzamiento fracasó debido a una fuga en el sistema de presurización del oxidante de la segunda etapa, lo que provocó que se apagara antes de tiempo. La tercera etapa se encendió, pero el cohete no alcanzó la órbita y reingresó sobre el Golfo de Carpentaria . [44] Se realizó una revisión exhaustiva del programa después del tercer lanzamiento, que determinó que el diseño del Black Arrow no tenía fallas fundamentales y que solo se requerían modificaciones menores. [45]
El cuarto lanzamiento, realizado el 28 de octubre de 1971, puso en órbita con éxito el satélite Prospero (antes de la misión R2, se llamaba Puck), convirtiendo al Reino Unido en la sexta nación en colocar un satélite en órbita mediante un cohete portador desarrollado autóctonamente. El satélite, también conocido como X-3, recibió el nombre de Prospero en honor al personaje Próspero de La tempestad de Shakespeare . El nombre fue elegido como referencia a los acontecimientos de la obra, en los que Próspero, un hechicero, renuncia a sus poderes. [46] Antes de la cancelación del programa Flecha Negra, el satélite iba a recibir el nombre de Puck de El sueño de una noche de verano . [5]
Los cuatro lanzamientos se realizaron desde el Área de Lanzamiento 5B en el Complejo de Campo de Tiro Woomera de la RAAF en Australia, que anteriormente se había utilizado como sitio de prueba para el cohete Black Knight . [47] Durante el programa de desarrollo, también se consideraron sitios de lanzamiento en Barbados , Uist y Norfolk . Los sitios de lanzamiento en Uist y Norfolk fueron rechazados porque el primero era demasiado remoto, mientras que existía el riesgo de que un cohete lanzado desde el segundo pudiera dejar caer etapas gastadas en una plataforma petrolífera en el Mar del Norte . [24] [48]
El Ministro de Estado de Comercio e Industria , Frederick Corfield , anunció la cancelación del proyecto Black Arrow en la Cámara de los Comunes el 29 de julio de 1971. [50] [45] En su lugar, Gran Bretaña centraría sus actividades espaciales en la construcción de satélites y dependería de vehículos de lanzamiento extranjeros. [51] Como el cohete R3 ya había sido enviado al sitio de lanzamiento, y la segunda etapa había llegado tres días antes, se dio permiso para su lanzamiento. [2]
El programa fue cancelado por razones económicas, ya que el Ministerio de Defensa decidió que sería más barato utilizar el cohete estadounidense Scout, que tenía una capacidad de carga útil similar, para futuros lanzamientos. [6] [52] [53] Antes de la cancelación de Black Arrow, la NASA había ofrecido lanzar cargas útiles británicas de forma gratuita; sin embargo, esta oferta fue retirada tras la decisión de cancelar Black Arrow. [2]
El último Black Arrow que se completó fue el R4, que no voló, y se conserva en el Museo de Ciencias de Londres, junto con el repuesto de vuelo del satélite Prospero . [54] [55] Una réplica del cohete Black Arrow se encuentra en el Rocket Park de Woomera. Además, los restos de la primera etapa del Black Arrow R3 se recuperaron de la estación ganadera de Anna Creek y se exhibieron en el William Creek Memorial Park. [56] Debido a los daños relacionados con el clima y el vandalismo, la primera etapa fue devuelta al Reino Unido en una iniciativa liderada por Skyrora para preservar el artefacto. [57] Se exhibió en Penicuik , Escocia, a principios de 2019; a partir de 2021, el cohete está en préstamo al Museo Farnborough Air Sciences Trust hasta 2024. [58]
Las instalaciones de lanzamiento en Woomera fueron demolidas dentro de un año del vuelo final, [4] y la mitad de los ingenieros que habían trabajado en el programa fueron despedidos. [41] El satélite X-4 , que había sido manifestado para su lanzamiento por Black Arrow R4, fue finalmente lanzado el 9 de marzo de 1974, por un cohete estadounidense Scout D-1 que volaba desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 5 en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California . [59]
A partir de 2024, el Reino Unido es el único país que ha desarrollado con éxito y luego abandonado una capacidad de lanzamiento de satélites. [60] Todos los demás países que han desarrollado dicha capacidad la han conservado a través de su propio programa espacial o, en el caso de Francia, a través de su participación en el programa Ariane . [60]
{{cite web}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace ){{cite web}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace ){{cite web}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace ){{cite web}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace ){{cite web}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )