El lanzamiento del cohete Proton en 2010 fracasó, no porque no tuviera suficiente combustible, sino porque había demasiado
El autor del artículo es Wayne Eliazer, trabajó en la Fuerza Aérea de Estados Unidos durante 25 años, fue el gerente del programa Tor, director de pruebas para la familia Atlas, jefe de la División de Lanzamiento Espacial de la Dirección de Suministros de la Fuerza Aérea de la Secretaría del Pentágono.
Uno de los problemas más comunes que provocaban accidentes aéreos era que el piloto se sentaba en silencio en la cabina hasta que el automóvil se quedaba sin combustible. Con los lanzamientos espaciales, tales fallas ocurren con menos frecuencia, pero en algunos casos particularmente indicativos durante los primeros lanzamientos, se registraron paradas de los sistemas de propulsión debido a la falta de combustible.
La mayoría de los vehículos de lanzamiento de combustible líquido carecían de un sistema de seguimiento del nivel de combustible, ni siquiera tan simple como un piloto confundido mirando las lecturas descendentes del indicador de combustible. Se probaron los motores, se registró su consumo y se calculó la cantidad de combustible y oxidante necesarios mediante fórmulas sencillas. El aparato con oxígeno líquido como oxidante se llenó simplemente con un tanque lleno; esto era necesario, ya que el oxígeno se evaporaba hasta los últimos segundos antes del inicio, cuando la válvula estaba cerrada. Se cargó la cantidad estimada de combustible, y un poco más, por si acaso. Así es como funcionaban los misiles Thor, Titán y Delta, al igual que la mayoría de misiles fuera de Estados Unidos.
Atlas funcionó de manera diferente: utilizó un sistema de recuperación de combustible que midió la cantidad de combustible y oxidante en los tanques y ajustó el empuje del motor para maximizar la eficiencia. Sin embargo, solo se lanzó mientras los motores de propulsión estaban en funcionamiento, justo después de que los grandes motores de refuerzo alcanzaron los niveles de empuje de diseño en los primeros minutos de vuelo. El sistema se encendió cuando el dispositivo fue impulsado por el motor de propulsión central. Fue este sistema el que permitió al cohete Atlas 19F recuperarse de una severa pérdida de velocidad durante la misión NOAA-B el 29 de mayo de 1980.
La dificultad de calcular la cantidad correcta de combustible quedó bien ilustrada por el fracaso de la misión Thor LV-2F F34 para lanzar satélites meteorológicos militares, que se lanzó en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg el 19 de febrero de 1976. En ese momento, también proceso simplificado de cálculo de la cantidad de combustible. El equipo de lanzamiento utilizó datos de las pruebas operativas de la primera etapa del acelerador para calcular la carga de combustible requerida, y se utilizó un contador para medir la cantidad de combustible cargado en el cohete. Y eso es todo. La cantidad requerida de combustible se cargó en el tanque del motor de aceleración, comenzó la cuenta regresiva y tuvo lugar el despegue. Sin embargo, la carga útil no alcanzó una órbita estable y regresó a la atmósfera después de la primera órbita.
La investigación posterior encontró que los datos de la prueba de rendimiento del motor eran incorrectos. El motor requería más combustible para lograr el rendimiento deseado que los datos indicados. La situación era similar a como si acudieras a un concesionario de autos y eligieras un auto nuevo que consume 6 litros de gasolina cada 100 km, aunque todos los demás autos de exactamente la misma marca, modelo y con las mismas opciones tendrían esta cifra igual a 7 litros. un centenar; y ni siquiera pensaría en por qué este automóvil es mucho más económico que otros. Los lanzamientos restantes de Thor han sido objeto de una extensa investigación y un análisis más detallado.
Otro accidente ocurrió en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg el 3 de agosto de 1981 con un misil Delta 3914 de la misión Dynamics Explorer. El orden de lanzamiento normal suponía que la segunda etapa del cohete se alimentaba durante la cuenta regresiva. En esa misión, se agregó un nuevo producto al equipo de repostaje: un "molino" que gira en la manguera de repostaje como indicador del suministro de combustible, similar a la rueda que gira en algunas estaciones de servicio. Desafortunadamente, la rueda nueva se atascó y se produjo una fuga de combustible, lo que hizo que el equipo de reabastecimiento asumiera que la segunda etapa estaba completamente cargada. Se quedó sin combustible 16 segundos antes de lo previsto, por lo que la carga útil no alcanzó la órbita deseada de 160 km. Luego resultó que había controversias con respecto a la altitud de órbita requerida, por lo que los partidarios de una órbita más baja estaban satisfechos,a diferencia de todos los demás.
El 18 de abril de 2001 fue un gran día para el programa espacial indio; luego se lanzó el primer cohete para lanzar el satélite GSAT 1 en un cohete portador para lanzar satélites GSLV geosincrónicos. La celebración de los logros no duró mucho. La tercera etapa utilizó un motor de fabricación rusa que no había volado antes y carecía de empuje. El satélite entró en el espacio con un déficit de velocidad del 0,5%, por lo que no pudo llegar al lugar deseado en órbita. El satélite funcionó bien, pero descendió rápidamente, cruzando las órbitas de otros satélites e interfiriendo con su trabajo. Esto fue inaceptable y se apagó después de unos días.
El 6 de diciembre de 2010, una nueva versión del glorioso motor de refuerzo Proton levantó un cohete del cosmódromo de Baikonur que transportaba satélites GLONASS. Se utilizó una nueva etapa superior en la etapa superior.DM-03 . La carga útil nunca entró en órbita y cayó al Océano Pacífico. La situación resultó ser la opuesta al caso con Dynamics Explorer. El volumen de los tanques de la nueva etapa superior fue significativamente mayor que el de los modelos anteriores, y este momento no se tuvo en cuenta al repostar. Aunque la misión no requirió combustible adicional, todavía se vertió: 2000 kg más de lo necesario. Y en lugar de una falta de combustible, como las misiones "Thor F34" y "Delta" Dynamics Explorer, el "Proton" tenía demasiado.
¿Por qué el exceso de combustible se ha convertido en un problema? En el caso del accidente del Tor F34, el problema no fue simplemente que no había suficiente combustible a bordo. Durante los lanzamientos de satélites meteorológicos militares, los tanques del cohete Thor y las etapas superiores eran demasiado pequeños, y la masa de toda la nave aumentaba con cada misión. Una de las soluciones a este problema fue reemplazar el combustible RP-1 por RJ-1. El combustible RJ-1, diseñado para estatorreactores, era más denso que el RP-1, lo que permitía que se acumulara más combustible por unidad de volumen en el espacio limitado del tanque de combustible del Thor y, por lo tanto, más energía.
El supuesto alto empuje del motor utilizado en la misión Thor F34 se había observado varios años antes, por lo que se eligió específicamente para la misión más pesada de esta serie de misiles. Sin embargo, de hecho, no solo este motor no tenía tal empuje; en principio, ningún motor de tal dispositivo podría dar tal empuje. Era imposible poner suficiente combustible en el tanque de Thor para que esta misión despegara con éxito, ya que el aumento en el peso del combustible solo redujo el empuje del motor.
El DM-03 tuvo el mismo problema. Había mucho combustible en la etapa superior, pero al final resultó ser demasiado pesado para que el cohete alcanzara la trayectoria prevista. Al diseñar los misiles Delta-4 y Atlas-5, los parámetros principales fueron el costo de desarrollo y producción, y los motores cuestan claramente más que el combustible almacenado en los tanques. Los cohetes anteriores, que usaban motores RL-10 en las etapas superiores, tenían al menos dos de esos motores, pero fue posible calcular la trayectoria de modo que solo se usara un motor. La trayectoria debe ir casi verticalmente hacia arriba durante la operación de la primera etapa, evitando así tanto la resistencia aerodinámica como las pérdidas gravitacionales que se asocian con trayectorias más bajas y eficientes. Habiendo subido lo suficiente, la etapa superior del RL-10 podría funcionar durante bastante tiempo,ganando velocidad mucho más lento, pero ahorrando mucho dinero en equipos costosos. Este enfoque planteó algunas preocupaciones sobre el alcance, pero dado que los misiles de los sitios de prueba estadounidenses vuelan sobre el océano, este obstáculo no era insuperable.
Quizás el Proton con la etapa superior DM-03, lanzado el 6 de diciembre de 2010, podría haber ido al espacio a lo largo de una trayectoria similar y llevar la etapa superior a tal altura a la que podría usar combustible adicional, pero nadie pensó en eso. oportunidades, ya que se suponía que esta etapa no bombearía tanto combustible.
Así que el problema no es solo asegurarse de llenar el tanque antes del viaje, sino asegurarse de tener suficiente combustible para la misión. Y antes de elegir un automóvil, primero lea las características de varias copias.