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Cygnus (nave espacial)

Cygnus es una nave espacial de carga automatizada estadounidense descartable diseñada para misiones de reabastecimiento de la Estación Espacial Internacional (ISS). Inicialmente desarrollada por Orbital Sciences Corporation con el apoyo financiero de la NASA bajo el programa Commercial Orbital Transportation Services (COTS). Para crear Cygnus, Orbital emparejó un módulo de carga presurizado, basado en gran medida en el Módulo Logístico Multipropósito , construido por Thales Alenia Space y utilizado anteriormente por el Transbordador Espacial para el reabastecimiento de la ISS, con un módulo de servicio basado en GEOStar de Orbital , un bus satelital . Después de un exitoso vuelo de demostración en 2013, Orbital fue elegida para recibir un contrato de Servicios de Reabastecimiento Comercial (CRS). En 2015 se presentó un Cygnus mejorado más grande. Orbital Sciences pasó a llamarse Orbital ATK en 2015 y Northrop Grumman compró Orbital en 2018 y ha continuado operando misiones Cygnus. Se espera que en 2025 se introduzca una nueva versión ampliada de la Misión B Cygnus.

Cygnus se lanza normalmente utilizando el cohete Antares de su empresa matriz desde las instalaciones de vuelo de Wallops en Virginia, aunque puede volar en otros vehículos de lanzamiento. Después de que la falla de un cohete Antares destruyera el vuelo 3 de Cygnus CRS y dañara las instalaciones de Wallops, se lanzaron dos misiones Cygnus con cohetes Atlas V en 2015 y 2016. Además, se espera que se lancen tres misiones Cygnus en el cohete Falcon 9 en 2024 y 2025, operado por el competidor de CRS SpaceX .

Además de Cygnus, también han realizado misiones de reabastecimiento a la ISS la nave espacial rusa Progress , el vehículo de transferencia automatizado europeo , el vehículo de transferencia H-II japonés y la nave espacial estadounidense SpaceX Dragon .

Cygnus es la palabra griega para cisne y el nombre de una constelación .

Desarrollo

El administrador de la NASA, Charles Bolden (tercero desde la izquierda), frente a la nave espacial Cygnus en mayo de 2012

Tras el anuncio del retiro del transbordador espacial, la NASA comenzó a buscar compañías de lanzamiento espacial comercial que pudieran transportar carga a la ISS. A principios de 2006, la agencia inició su programa de Servicios de Transporte Orbital Comercial (COTS), en el que ayudaría a financiar el desarrollo de naves espaciales de carga después de un proceso competitivo. SpaceX y Rocketplane Kistler ganaron contratos en el programa COTS, sin embargo, Rocketplane Kistler no logró cumplir con varios hitos financieros y el 18 de octubre de 2007, la NASA anunció que rescindiría su contrato y lo volvería a adjudicar después de una segunda competencia. [5] [6]

Orbital Sciences Corporation participó en esta segunda ronda, proponiendo un diseño en gran parte "listo para usar". La nave espacial, llamada Cygnus, se construiría alrededor de un módulo de servicio basado en el Star Bus de Orbital , un bus satelital en uso desde 1997, que se uniría a un módulo de carga presurizado construido por Thales Alenia Space , que también había construido el módulo de carga MPLM utilizado por el transbordador espacial, el módulo de carga para la nave espacial europea ATV y varios módulos permanentes en la ISS. [7]

En febrero de 2008, Cygnus obtuvo un contrato COTS por valor de 170 millones de dólares, que posteriormente se incrementó a 288 millones. El 23 de diciembre de 2008, la NASA adjudicó a Orbital Sciences un contrato de 1.900 millones de dólares en el marco del programa de Servicios de Reabastecimiento Comercial (CRS). En virtud de este contrato, Orbital Sciences acordó entregar hasta 20 toneladas de carga a la ISS hasta 2016 en ocho vuelos de la nave espacial Cygnus. [8]

Para propulsar a Cygnus al espacio, Orbital desarrolló el cohete Antares , que también aprovechó piezas y diseños de menor costo y disponibles comercialmente. La construcción y el diseño de la primera etapa se subcontrataron a empresas ucranianas y se utilizaron motores NK-33 renovados , restos del cohete lunar soviético N1 . La segunda etapa fue el Castor 30 , que Orbital había utilizado previamente en otro proyecto de cohetes (el Minotaur-C ) y se basó en una primera etapa de un misil balístico intercontinental Peacekeeper .

El primer vuelo de Cygnus se planeó originalmente para diciembre de 2010, pero se retrasó repetidamente. [9] [10] El Antares realizó su vuelo inaugural elevando un simulador de masa de carga útil a la órbita baja de la Tierra el 21 de abril de 2013. El 18 de septiembre de 2013, Antares lanzó con éxito una nave espacial Cygnus en una prueba de vuelo para encontrarse con la Estación Espacial Internacional. [11] El 12 de enero de 2014, la primera misión programada de reabastecimiento de Cygnus llegó a la estación espacial; la cápsula llevaba regalos de Navidad y fruta fresca para los astronautas. Su llegada se retrasó, primero por la necesidad de reparar la estación, y luego por el clima gélido en el sitio de lanzamiento y las erupciones solares que obligaron a posponerlas. [11] [12]

Con el lanzamiento en diciembre de 2015 del Orb CRS-4 en el Atlas V, la versión mejorada de Cygnus hizo su debut. Si bien desde el principio se planeó que volara en la quinta misión, la falla del Orb CRS-3 y el posterior traslado al Atlas V significaron un retraso. Sin embargo, las lecciones aprendidas sobre el empaque y las capacidades adicionales del Atlas permitieron aumentar la carga útil a 3500 kg (7700 lb). [13]

Diseño

Un dibujo a escala del Cygnus estándar (izquierda) y mejorado (derecha)

La nave espacial Cygnus consta de dos componentes básicos: el módulo de servicio (SM) y el módulo de carga presurizada (PCM).

El SM se basó en productos anteriores desarrollados por Orbital, incluidos los buses satelitales GEOStar y LEOStar (conocidos colectivamente como Star Bus ) y la nave espacial Dawn . Tiene una masa bruta de 1.800 kg (4.000 lb), 32 propulsores para el control de actitud y un motor principal BT-4 [14] alimentado con 800 kg (1.800 lb) de propelentes hipergólicos , hidracina y tetróxido de nitrógeno . [15] [16] El SM es capaz de producir hasta 4 kW de energía eléctrica a través de dos paneles solares. [17] [18]

El Cygnus Standard se desacopla del módulo Harmony

El PCM es fabricado por Thales Alenia Space en Turín , Italia. Los primeros PCM "estándar" tenían una longitud de 5,14 metros (16,9 pies), una capacidad de carga útil de 2000 kilogramos (4400 libras) y un volumen de carga presurizada de 18,9 metros cúbicos (670 pies cúbicos). [17]

La cuarta y todas las naves espaciales Cygnus posteriores son la variante "Mejorada". [18] Estas tienen un PCM alargado con una longitud de 6,39 metros (21,0 pies), una capacidad de carga útil de 3.500 kilogramos (7.700 libras), un aumento del 32%, y un volumen de carga presurizada de 27 metros cúbicos (950 pies cúbicos), un aumento del 19,5%. [19] Para lanzar el peso adicional, Orbital utilizó el cohete de combustible sólido Castor 30XL más potente como segunda etapa.

A partir de mediados de 2025, se lanzará un Cygnus "Misión B" más grande, con una longitud de 7,89 metros (25,9 pies), una capacidad de carga útil de 5.000 kilogramos (11.000 libras), un aumento del 19,5%, y un volumen de carga presurizada de 36 metros cúbicos (1.300 pies cúbicos), un aumento del 15,5%. [3]

Durante una misión típica de CRS, Cygnus maniobra cerca de la Estación Espacial Internacional, donde el brazo robótico Canadarm2 sujeta la nave espacial y la acopla a un mecanismo de atraque común , normalmente el puerto nadir del módulo Unity . [17]

El Cygnus no tiene capacidad para regresar con carga, pero puede cargarlo con equipo obsoleto y basura que se quemará cuando el Cygnus haga un regreso destructivo . [20]

Una versión propuesta anterior de Cygnus habría reemplazado el PCM con el Módulo de Carga No Presurizada (UCM), basado en el Transportador Logístico ExPRESS de la NASA , y se habría utilizado para transportar carga no presurizada, como las Unidades de Reemplazo Orbital de la ISS . [9] [21] Otra variante propuesta habría reemplazado el PCM con el Módulo de Carga de Retorno (RCM), que habría permitido a Cygnus regresar carga a la Tierra. [9]

En agosto de 2023, Northrop Grumman anunció una versión más ampliada de Cygnus para la Misión B, con un módulo de carga útil más largo de 1,5 m (4,9 pies) y una masa de carga útil aumentada a 5000 kg (11 000 lb). Se espera que esta versión entre en servicio con la misión NG-23 en 2025 (la primera en utilizar el nuevo vehículo de lanzamiento Antares 330). [3]

Variante del módulo Lunar Gateway

En agosto de 2019, la NASA decidió encargar su diseño para el Módulo de Habitabilidad Mínimo (Puesto de Avanzada de Logística y Vivienda, o HALO) del Portal Lunar a Northrop Grumman Innovation Systems, que ofrecía un diseño minimalista de 6,1 m (20 pies) por 3 m (9,8 pies) basado directamente en el Cygnus mejorado, así como un diseño más grande de 7 m (23 pies) por 4,4 m (14 pies) [22] [23] con puertos de acoplamiento radiales, radiadores montados en el cuerpo (BMR), baterías y antenas de comunicaciones agregadas en el exterior. Northrop Grumman Innovation Systems optó por construir el diseño minimalista, que ofrecía la ventaja de la compatibilidad de componentes y pruebas aceleradas de los sistemas de soporte vital en la nave espacial Cygnus existente. [24] [25] El 5 de junio de 2020, la NASA otorgó a Northrop Grumman Innovation Systems un contrato de $ 187 millones para completar el diseño preliminar de HALO. La NASA firmará un contrato separado con Northrop para la fabricación del HALO y para la integración con el Elemento de Propulsión y Potencia (PPE), que está siendo construido por Maxar . [24] [25]

Misiones

La siguiente lista incluye solo misiones que han volado y seis misiones planificadas. A partir de agosto de 2024, se planea lanzar una misión en el cohete Falcon 9 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 40 de Cabo Cañaveral y tres desde Wallops en un Antares 330. Cygnus es el único carguero que se lanza en cuatro vehículos de lanzamiento diferentes: la serie Antares 100 , Atlas V , la serie Antares 200 y Falcon 9 Block 5. [ 26] Cada misión lleva el nombre de un miembro notable de la comunidad de vuelos espaciales tripulados.

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

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