Atlas V

La primera etapa del Atlas V, el Common Core Booster (que no debe confundirse con el Common Booster Core del Delta IV ), tiene 3,8 m (12 pies) de diámetro y 32,5 m (107 pies) de longitud. Está propulsado por un motor principal ruso NPO Energomash RD-180 que quema 284.450 kg (627.100 lb) de oxígeno líquido y RP-1 . El propulsor funciona durante unos cuatro minutos, proporcionando unos 4 MN (900.000 lb _f ) de empuje. ^{[ 15 ]} El empuje puede incrementarse con hasta cinco propulsores de cohete sólido Aerojet AJ-60A o Northrop Grumman GEM 63 , cada uno de los cuales proporciona 1,27 MN (290.000 lb _f ) adicionales de empuje durante 94 segundos.           

Las principales diferencias entre el Atlas V y los vehículos de lanzamiento anteriores de las familias Atlas I y II son:

• Los tanques de la primera etapa ya no utilizan la construcción monocasco de acero inoxidable con estabilización de presión tipo "globo". Los tanques son de aluminio isogrid y son estructuralmente estables cuando no están presurizados. ^{[ 15 ]}
• Los puntos de alojamiento para etapas paralelas, tanto sólidos más pequeños como líquidos idénticos, están incorporados en las estructuras de la primera etapa. ^{[ 15 ]}
• La técnica de "etapa 1.5" ya no se utiliza, pues se suspendió en el Atlas III con la introducción del motor ruso RD-180. ^{[ 15 ]}
• El diámetro de la etapa principal aumentó de 3,0 a 3,7 m (9,8 a 12,1 pies) . ^{[ 16 ]}  

La etapa superior Centaur III utiliza un diseño de tanque de propulsor estabilizado por presión y propulsores criogénicos . El Centaur III se introdujo por primera vez para su uso en el Atlas III y se alargó 1,7 m (5 pies 7 pulgadas) con respecto al Centaur II utilizado en el Atlas II . Está propulsado por uno o dos motores Aerojet Rocketdyne RL10 , cada uno de los cuales desarrolla un empuje de hasta 101,8 kN (22.900 lb _f ) . La unidad de navegación inercial (INU) ubicada en el Centaur proporciona guía y navegación tanto para el Atlas como para el Centaur y controla las presiones de los tanques y el uso de propulsor de ambos. Los motores Centaur son capaces de múltiples arranques en el espacio, lo que permite la inserción en órbita terrestre baja de estacionamiento , seguida de un período de vuelo inercial y luego la inserción en GTO . ^{[ 17 ]} Un tercer encendido posterior a un vuelo inercial de varias horas puede permitir la inyección directa de cargas útiles en órbita geoestacionaria .     

Cuando se introdujo el Atlas V, el Centaur III se denominó alternativamente Centaur Común, lo que reflejaba su uso tanto en el Atlas III como en el V. A partir de 2006, el Centaur III tenía la mayor proporción de propulsor quemable en relación con la masa total de cualquier etapa superior de hidrógeno moderna y, por lo tanto, puede transportar cargas útiles sustanciales a un estado de alta energía. ^{[ 18 ]}

Las cofias de carga útil del Atlas V están disponibles en dos diámetros, según los requisitos del satélite. La cofia de 4,2 m (14 pies) de diámetro, ^{[ 19 ]} diseñada originalmente para el propulsor Atlas II , viene en tres longitudes diferentes: la versión original de 9 m (30 pies) y las versiones extendidas de 10 y 11 m (33 y 36 pies) , que volaron por primera vez respectivamente en las misiones AV-008/ Astra 1KR y AV-004/ Inmarsat-4 F1 . Se han considerado cofias de hasta 7,2 m (24 pies) de diámetro y 32,3 m (106 pies) de longitud, pero nunca se implementaron. ^{[ 20 ]}          

RUAG Space ^{[ 21 ]} desarrolló y construyó en Suiza una cofia de 5,4 m (18 pies) de diámetro, con un diámetro internamente útil de 4,57 m (15,0 pies) . La cofia de RUAG utiliza una construcción de compuesto de fibra de carbono y se basa en una cofia similar probada en vuelo para el Ariane 5. Se fabrican tres configuraciones para soportar el Atlas V: 20,7 m (68 pies) , 23,4 m (77 pies) y 26,5 m (87 pies) de longitud. ^{[ 21 ]} Mientras que la clásica cofia de 4,2 m (14 pies) cubre solo la carga útil, la cofia de RUAG es mucho más larga y encierra completamente tanto la etapa superior Centaur como la carga útil. ^{[ 22 ]}            

Antes de 2016, la información sobre precios de los lanzamientos del Atlas V era limitada. En 2010, la NASA contrató a ULA para lanzar la misión MAVEN en un Atlas V 401 por aproximadamente 187 millones de dólares estadounidenses. ^{[ 49 ]} El costo de esta configuración para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en 2013, bajo su compra en bloque de 36 vehículos de lanzamiento, fue de 164 millones de dólares estadounidenses. ^{[ 50 ]} En 2015, el lanzamiento del TDRS-M en un Atlas 401 le costó a la NASA 132,4 millones de dólares estadounidenses. ^{[ 51 ]}

A partir de 2016, ULA proporcionó precios para el Atlas V a través de su sitio web RocketBuilder, anunciando un precio base para cada configuración del vehículo de lanzamiento, que oscila entre US$109 millones para el 401 y US$153 millones para el 551. ^{[ 1 ]} Cada SRB adicional agrega un promedio de US$6,8 millones al costo del vehículo de lanzamiento. Los clientes también pueden optar por comprar carenados de carga útil más grandes u opciones de servicio de lanzamiento adicionales. Los costos de lanzamiento de la NASA y la Fuerza Aérea suelen ser más altos que las misiones comerciales equivalentes debido a los requisitos adicionales de contabilidad, análisis, procesamiento y garantía de la misión del gobierno, que pueden agregar US$30–80 millones al costo de un lanzamiento. ^{[ 52 ]}

En 2013, los costos de lanzamiento de satélites comerciales a GTO promediaron alrededor de US$100 millones, significativamente más bajos que el precio histórico del Atlas V. ^{[ 53 ]} Sin embargo, después del auge de los cohetes reutilizables , el precio de un Atlas V [401] ha caído de aproximadamente US$180 millones a US$109 millones, ^{[ 54 ]} en gran parte debido a la presión competitiva que surgió en el mercado de servicios de lanzamiento durante los primeros años de la década de 2010. El CEO de ULA , Tory Bruno, declaró en 2016 que ULA necesita al menos dos misiones comerciales cada año para mantenerse rentable en el futuro. ^{[ 55 ]} ULA no está tratando de ganar estas misiones basándose únicamente en el precio de compra más bajo, afirmando que "preferiría ser el proveedor de mejor valor ". ^{[ 56 ]} En 2016, ULA sugirió que los clientes tendrían costos de seguro y retraso mucho más bajos debido a la alta confiabilidad del Atlas V y la certeza del cronograma, lo que hace que los costos generales para el cliente sean cercanos a los de usar competidores como el SpaceX Falcon 9 . ^{[ 57 ]}

En 2006, ULA ofreció una opción Atlas V Heavy que usaría tres etapas Common Core Booster (CCB) unidas para elevar una carga útil de 29 400 kg (64 800 lb) a la órbita terrestre baja y una carga útil de 13 000 kg (29 000 lb) a la órbita de transferencia geoestacionaria . ^{[ 58 ]} ULA declaró en ese momento que el 95 % del hardware requerido para el Atlas V Heavy ya había volado en los vehículos Atlas V de núcleo único. ^{[ 20 ]} La capacidad de elevación del vehículo de lanzamiento propuesto sería aproximadamente equivalente a la del Delta IV Heavy , ^{[ 20 ]} que usaba motores RS-68 desarrollados y producidos en el país por Aerojet Rocketdyne.      

Un informe de 2006, preparado por la RAND Corporation para la Oficina del Secretario de Defensa , declaró que Lockheed Martin había decidido no desarrollar un  vehículo de carga pesada Atlas V (HLV). ^{[ 59 ]} El informe recomendó a la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y a la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO) que "determinaran la necesidad de una variante de carga pesada EELV, incluido el desarrollo de un Atlas  V Heavy", y que "resolvieran el problema del RD-180, incluida la coproducción, el almacenamiento o el desarrollo por parte de los Estados Unidos de un reemplazo para el RD-180". ^{[ 60 ]}

En 2010, ULA declaró que la variante Atlas V Heavy podría estar disponible para los clientes 30 meses después de la fecha del pedido. ^{[ 20 ]}

Atlas V PH2

A finales de 2006, el programa Atlas V obtuvo acceso a las herramientas y los procesos para las etapas de 5 metros de diámetro utilizadas en el Delta IV cuando las operaciones espaciales de Boeing y Lockheed Martin se fusionaron en la United Launch Alliance . Esto dio lugar a una propuesta para combinar los procesos de producción de tanques de 5 metros de diámetro del Delta  IV con motores duales RD-180, lo que dio como resultado el Atlas Fase  2 .

En el Informe Augustine se consideró un Atlas V PH2-Heavy, compuesto por tres etapas de 5 metros en paralelo con seis motores RD-180 , como un posible lanzador pesado para su uso en futuras misiones espaciales, así como los Ares V y Ares V Lite derivados del transbordador . ^{[ 61 ]} De construirse, se proyectaba que el Atlas PH2-Heavy podría lanzar una carga útil de aproximadamente 70 t (69 toneladas largas; 77 toneladas cortas) a una órbita con una inclinación de 28,5° . ^{[ 61 ]}   

Propulsor para cohete GX

El cohete Atlas V Common Core Booster iba a ser utilizado como primera etapa del cohete GX , un proyecto conjunto entre Estados Unidos y Japón , cuyo primer vuelo estaba programado para 2012. ^{[ 62 ]} Los lanzamientos del GX se habrían realizado desde el  complejo de lanzamiento del Atlas V en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg, SLC-3E . Sin embargo, el gobierno japonés decidió cancelar el proyecto GX en diciembre de 2009. ^{[ 63 ]}

ULA rechaza la concesión de licencias externas

En mayo de 2015, un consorcio de empresas, entre las que se encontraban Aerojet y Dynetics , intentó obtener la licencia para la producción o fabricación del Atlas  V utilizando el motor Aerojet Rocketdyne AR1 en lugar del RD-180. La propuesta fue rechazada por ULA. ^{[ 64 ]}

La primera carga útil, el satélite de comunicaciones Hot Bird 6, fue lanzado a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) el 21 de agosto de 2002 por un Atlas V 401. ^{[ 186 ]}

El 12 de agosto de 2005, el Orbitador de Reconocimiento de Marte (MRO) fue lanzado a bordo de un cohete Atlas V 401 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 41 en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral (CCAFS). La etapa superior Centaur del cohete completó sus maniobras durante un período de 56 minutos y colocó al MRO en una órbita de transferencia interplanetaria hacia Marte. ^{[ 70 ]}

El 19 de enero de 2006, la misión New Horizons fue lanzada por un cohete Lockheed Martin Atlas V 551. Se añadió una tercera etapa para aumentar la velocidad heliocéntrica (de escape). Este fue el primer lanzamiento de la configuración Atlas V 551 con cinco propulsores de combustible sólido, y el primer Atlas V con una tercera etapa. ^{[ 187 ]}

El 6 de diciembre de 2015, el Atlas V lanzó la primera nave de reabastecimiento Cygnus , su misión más pesada hasta ese momento y el primer lanzamiento del Atlas V con destino a la ISS. ^{[ 188 ]}

El 8 de septiembre de 2016, la misión OSIRIS-REx de retorno de muestras de asteroides fue lanzada a bordo de un cohete Atlas V 411. Llegó al asteroide Bennu en diciembre de 2018 y partió de regreso a la Tierra en mayo de 2021 para llegar en septiembre de 2022 con una muestra que oscilaba entre 60 gramos y 2 kilogramos en 2023. ^{[ 189 ]}

Cinco misiones del avión espacial Boeing X-37B se lanzaron con éxito con el Atlas V. Los vuelos se lanzan en Atlas V 501 desde la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral en Florida. El X-37B, también conocido como Vehículo de Prueba Orbital (OTV), es una nave espacial robótica reutilizable operada por la USAF que puede realizar aterrizajes autónomos desde la órbita a una pista. ^{[ 190 ]} El primer aterrizaje en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en la pista del Transbordador Espacial de 15 000 pies (4600 m) ocurrió en diciembre de 2010. ^{[ 191 ]} Los aterrizajes se realizan tanto en Vandenberg como en Cabo Cañaveral dependiendo de los requisitos de la misión. ^{[ 190 ]}  

El 20 de diciembre de 2019, se lanzó la primera cápsula tripulada Starliner en el vuelo de prueba no tripulado Boe-OFT . El cohete Atlas V funcionó a la perfección, pero una anomalía en la nave la dejó en una órbita incorrecta. La órbita era demasiado baja para alcanzar la Estación Espacial Internacional ( ISS) , su destino, por lo que la misión se interrumpió.

En sus 100 lanzamientos (hasta junio de 2024), comenzando con su primer lanzamiento en agosto de 2002, el Atlas V ha logrado una tasa de éxito de misión del 100 % y una tasa de éxito del vehículo del 99 %. ^{[ 192 ]}

El primer evento anómalo en el uso del sistema de lanzamiento Atlas V ocurrió el 15 de junio de 2007, cuando el motor de la etapa superior Centaur de un Atlas V se apagó prematuramente, dejando su carga útil —un par de satélites de vigilancia oceánica NROL-30— en una órbita más baja de la prevista. La causa de la anomalía se atribuyó a una válvula con fugas, que permitió la fuga de combustible durante la fase de planeo entre el primer y el segundo encendido. La consiguiente falta de combustible provocó que el segundo encendido terminara 4 segundos antes. ^{[ 193 ]} La sustitución de la válvula provocó un retraso en el siguiente lanzamiento del Atlas V. ^{[ 79 ]} Sin embargo, el cliente (la Oficina Nacional de Reconocimiento ) catalogó la misión como un éxito. ^{[ 194 ] [ 195 ]}

Un vuelo del 23 de marzo de 2016 sufrió una anomalía de rendimiento inferior al esperado en la primera etapa del motor y se apagó 5 segundos antes de lo previsto. El Centaur continuó impulsando la carga útil Orbital Cygnus, la más pesada en un Atlas hasta la fecha, a la órbita prevista utilizando sus reservas de combustible para compensar el déficit de la primera etapa. Esta combustión prolongada acortó una combustión de desecho posterior del Centaur. ^{[ 196 ]} Una investigación del incidente reveló que esta anomalía se debió a una falla en la válvula de suministro de la relación de mezcla del motor principal, que restringió el flujo de combustible al motor. La investigación y el examen posterior de las válvulas en las próximas misiones provocaron un retraso en los siguientes lanzamientos. ^{[ 197 ]}

Los criterios de éxito de la misión utilizados por ULA incluyen únicamente entregar la carga útil a una órbita correcta, o al menos aceptable. Una definición más amplia, suscrita internacionalmente, ^{[ 198 ]} y tanto por la NASA ^{[ 199 ]} como por el DOD, ^{[ 200 ]} incluye no generar ningún desecho orbital innecesario, incluso después de que la misión principal haya finalizado. Según este estándar más amplio, el Atlas V ha tenido 4 fallos, en cada uno de los cuales una etapa Centaur abandonada se fragmentó en órbita mucho después de que la misión principal hubiera finalizado. ^{[ 201 ] [ 202 ]} Tory Bruno, entonces director de ULA, afirmó que los Centaur están pasivados y son "incapaces de desintegrarse por sí solos". Pero dado que esto ha ocurrido cuatro veces, y aparentemente solo con los Centaur, otros se muestran escépticos. ^{[ 203 ]}

En agosto de 2021, ULA anunció que ya no vendería lanzamientos en el Atlas V y que cumpliría con sus 29 contratos de lanzamiento existentes. ^{[ 211 ]} Realizaron una compra final de los motores RD-180 que necesitaban y los últimos de esos motores se entregaron en abril de 2021. El último lanzamiento tendrá lugar "en algún momento a mediados de la década de 2020". ^{[ 211 ]} A partir de julio de 2026 , se han realizado veintitrés misiones desde el anuncio, ^{[ c ]} y quedan seis lanzamientos, todos variantes N22 que transportan la cápsula Boeing Starliner retrasada para el Programa de Tripulación Comercial de la NASA .