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Articulo de referencia

Delta II

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El Delta II fue un sistema de lanzamiento desechable diseñado y construido por McDonnell Douglas , a veces conocido como Thorad Delta 1. El Delta II formaba parte de la familia de cohetes Delta , derivado del Delta 3000 , y entró en servicio en 1989. Existían dos variantes principales, el Delta 6000 y el Delta 7000, este último con subvariantes "Ligero" y "Pesado". Durante su trayectoria, el Delta II transportó diversas cargas útiles, incluyendo 24 satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) Bloque II , varias docenas de cargas útiles de la NASA y 60 satélites de comunicaciones Iridium. El cohete realizó su última misión, ICESat-2 , el 15 de septiembre de 2018, logrando una racha de 100 misiones exitosas consecutivas, siendo el último fracaso el GPS IIR-1 en 1997. [ 3 ] A finales de la década de 1990, el Delta II se desarrolló en el fallido Delta III , que a su vez se desarrolló en el más capaz y exitoso Delta IV , aunque este último comparte poca herencia con los cohetes Thor y Delta originales.

Historia

Evolución de los cohetes Delta modernos

A principios de la década de 1980, se planeó la eliminación gradual de todos los vehículos de lanzamiento desechables de Estados Unidos en favor del Transbordador Espacial , que se encargaría de todos los lanzamientos gubernamentales y comerciales. La producción de Delta, Atlas-Centaur y Titan 34D había finalizado. [ 7 ] El desastre del Challenger en 1986 y la posterior suspensión de las operaciones del Transbordador cambiaron esta política, y el presidente Ronald Reagan anunció en diciembre de 1986 que el Transbordador Espacial ya no lanzaría cargas útiles comerciales, y que la NASA buscaría adquirir lanzamientos en vehículos desechables para misiones que no requirieran tripulación ni apoyo del Transbordador. [ 8 ]

McDonnell Douglas, en ese momento fabricante de la familia Delta, firmó un contrato con la Fuerza Aérea de los EE. UU. en 1987 para suministrar siete Delta II. Estos estaban destinados a lanzar una serie de satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) Bloque II , que previamente se habían manifestado para el Transbordador Espacial. La Fuerza Aérea ejerció opciones contractuales adicionales en 1988, ampliando este pedido a 20 vehículos, y la NASA compró su primer Delta II en 1990 para el lanzamiento de tres satélites de observación de la Tierra. [ 9 ] [ 10 ] El primer lanzamiento de un Delta II tuvo lugar el 14 de febrero de 1989, cuando un Delta 6925 impulsó el primer satélite GPS Bloque II ( USA-35 ) desde el Complejo de Lanzamiento 17A (SLC-17A) en Cabo Cañaveral a una órbita terrestre media alta de 20 000 km (12 000 mi) . [ 11 ]  

El primer Delta II de la serie 7000 voló el 26 de noviembre de 1990, reemplazando el motor RS-27 de la serie 6000 por el motor RS-27A, más potente . Además, los propulsores sólidos Castor 4A con carcasa de acero de la serie 6000 fueron reemplazados por los GEM 40 con carcasa de material compuesto . Todos los lanzamientos posteriores del Delta II, excepto tres, fueron de esta configuración mejorada, y la serie 6000 fue retirada en 1992, siendo el último lanzamiento el 24 de julio. [ 12 ]

McDonnell Douglas comenzó el desarrollo del Delta III a mediados de la década de 1990, ya que el aumento de la masa de los satélites requería vehículos de lanzamiento más potentes. [ 9 ] El Delta III, con su segunda etapa de hidrógeno líquido y propulsores GEM 46 más potentes , podía llevar el doble de masa que el Delta II a la órbita de transferencia geoestacionaria , pero una serie de dos fallos y un fallo parcial, junto con el desarrollo del mucho más potente Delta IV , llevaron a la cancelación del programa Delta III. [ 13 ] Los propulsores mejorados aún se utilizarían en el Delta II, dando lugar al Delta II Heavy.

El 28 de marzo de 2003, el Comando Espacial de la Fuerza Aérea inició el proceso de desactivación de las instalaciones e infraestructura de lanzamiento del Delta II en Cabo Cañaveral una vez lanzado el último de los satélites GPS de segunda generación. Sin embargo, en 2008, anunció que transferiría todas las instalaciones e infraestructura del Delta II a la NASA para apoyar el lanzamiento del Laboratorio de Recuperación de Gravedad e Interior (GRAIL) en 2011. [ 14 ]

El 14 de diciembre de 2006, con el lanzamiento del USA-193 , se produjo el primer lanzamiento del Delta II operado por United Launch Alliance . [ 15 ]

El último lanzamiento de GPS a bordo de un Delta II y el último lanzamiento desde SLC-17A en Cabo Cañaveral ocurrieron en 2009. El lanzamiento de GRAIL en 2011 marcó el último lanzamiento de un Delta II Heavy y el último desde Florida. Los últimos cinco lanzamientos se realizarían desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California . [ 16 ]

El 16 de julio de 2012, la NASA seleccionó el Delta II para dar soporte a las misiones Orbiting Carbon Observatory (OCO-2), Soil Moisture Active Passive (SMAP) y Joint Polar Satellite System (JPSS-1 – NOAA-20). Esta fue la última compra del Delta II. OCO-2 se lanzó el 2 de julio de 2014, Soil Moisture Active Passive (SMAP) el 31 de enero de 2015 y JPSS-1 el 18 de noviembre de 2017. Los tres lanzamientos se realizaron desde la plataforma de lanzamiento SLC-2 en Vandenberg. [ 17 ]

La familia Delta II se lanzó 155 veces. Sus únicos lanzamientos fallidos fueron Koreasat 1 en 1995 y GPS IIR-1 en 1997. El lanzamiento de Koreasat 1 fue un fallo parcial debido a que uno de los propulsores no se separó de la primera etapa, lo que provocó que el satélite se colocara en una órbita más baja de la prevista. Gracias al uso de combustible de reserva, logró alcanzar su órbita geosíncrona correcta y operó durante 10 años. [ 18 ] El GPS IIR-1 fue una pérdida total, ya que el Delta II explotó 13 segundos después del lanzamiento. La explosión se produjo cuando la carcasa dañada del propulsor de cohete sólido se rompió y activó el sistema de terminación de vuelo del vehículo. [ 19 ] Nadie resultó herido y la plataforma de lanzamiento no sufrió daños graves, aunque varios coches quedaron destruidos y algunos edificios resultaron dañados. [ 20 ]

En 2007, Delta II completó su 75.º lanzamiento consecutivo exitoso, superando los 74 lanzamientos consecutivos exitosos del Ariane 4. [ 21 ] [ 22 ] Con el lanzamiento de ICESat-2 en 2018, Delta II alcanzó los 100 lanzamientos consecutivos exitosos.

Durante su trayectoria, Delta II alcanzó una tasa máxima de lanzamientos de 12 lanzamientos en un solo año, aunque su infraestructura era capaz de soportar hasta 15 lanzamientos por año. [ 4 ]

Aunque todos los cohetes Delta II completados fueron lanzados, muchas piezas de repuesto aptas para el vuelo permanecieron en inventario. Estas piezas se ensamblaron, junto con algunos simuladores estructurales, para crear un Delta II casi completo para su exhibición en su configuración 7320-10C. El cohete se exhibe verticalmente en el Complejo de Visitantes del Centro Espacial Kennedy y luce su popular diseño de "dientes de tiburón" en su carenado, que se pintó en cohetes Delta II anteriores para los lanzamientos del GPS. [ 23 ]

Descripción del vehículo

Diagrama del Delta II 7425
Una etapa Delta-K

Primera etapa

La primera etapa del Delta II fue impulsada por un motor principal Rocketdyne RS-27 o RS-27A que quemaba RP-1 y oxígeno líquido . Esta etapa se conocía técnicamente como el "Extra-Extended Long Tank Thor", un derivado del misil balístico Thor [ 24 ], al igual que todos los cohetes Delta hasta el Delta IV . El RS-27 utilizado en la serie 6000 del Delta II produjo 915 kN (206 000 lbf) de empuje, [ 25 ] mientras que el RS-27A mejorado utilizado por la serie 7000 produjo 1054 kN (237 000 lbf) . [ 26 ] La etapa tenía 26,1 metros (86 pies) de largo y 2,44 metros (8,0 pies) de ancho, tenía una masa de 101,8 toneladas (224 000 lb) cuando estaba llena de combustible y ardía durante 260 segundos. [ 3 ] El motor principal, que no podía regular su potencia, proporcionaba control de cabeceo y guiñada para el vehículo durante el ascenso mediante cardán hidráulico. Además, dos motores vernier Rocketdyne LR-101-NA-11 proporcionaban control de alabeo para la primera etapa durante el ascenso y continuaban encendiéndose después de que el motor principal se apagara para estabilizar el vehículo antes de la separación de etapas. [ 27 ] [ 4 ]       

Los dos tanques de la primera etapa se construyeron con paneles isogrid de aluminio, lo que proporcionó una gran resistencia con una masa menor. Se utilizó gas nitrógeno para presurizar los tanques. Estos tanques se alargaron un total de 3,8 m (148 pulgadas ) con respecto a los del tanque Thor extendido que volaba en los cohetes Delta más antiguos, lo que proporcionó más propelente. Entre los dos tanques se encontraba el "cuerpo central", donde se alojaban la aviónica y el equipo de comunicaciones de la primera etapa. Los puntos de fijación del propulsor de cohete sólido se ubicaron en el exterior del tanque de oxígeno líquido y en la falda trasera, que también contenía un giroscopio para la estabilidad del vehículo. [ 4 ] 

propulsores de cohetes sólidos

Para obtener empuje adicional durante el lanzamiento, el Delta II utilizaba propulsores sólidos. En la serie 6000, el Delta II utilizaba propulsores Castor 4A (a veces estilizados como "Castor IVA"), mientras que la serie 7000 utilizaba motores de grafito-epoxi GEM 40 fabricados por Alliant Techsystems (ATK). Al igual que sus predecesores, la serie Delta II 6000 solo se ofrecía en configuraciones de nueve propulsores. Sin embargo, con la llegada de la serie 7000, se introdujeron variantes con tres y cuatro propulsores para permitir que el Delta II transportara pequeñas cargas útiles a un menor costo. [ 4 ] Cuando se utilizaban tres o cuatro propulsores, todos se encendían en tierra durante el lanzamiento, mientras que los modelos que utilizaban nueve propulsores encendían seis en tierra y los tres restantes se encendían en vuelo tras el agotamiento y la eyección de los seis primeros. [ 3 ]

Los propulsores Castor 4A supusieron una mejora respecto a los motores Castor 4 utilizados en el cohete Delta 3000 anterior , al sustituir el propelente por uno más moderno basado en HTPB y proporcionar un aumento del 11 % en el rendimiento. [ 5 ] Los propulsores GEM 40 de la serie 7000 mejoraron aún más el rendimiento del Delta II, ya que cada uno contaba con 2,5 toneladas (5500 lb) de propelente adicional en comparación con el Castor 4A, gracias a una longitud de 3 metros (9,8 pies) . Además, los propulsores GEM también presentaban una menor masa en seco que los Castor debido a su construcción en compuesto de carbono. [ 28 ]  

En 2003, debutó el Delta II Heavy, equipado con motores GEM 46 más grandes provenientes del programa Delta III , que había sido abandonado . Estos nuevos motores permitieron que el vehículo transportara más de 1000 kg (2200 lb) de carga útil adicional a la órbita terrestre baja. Solo el Complejo de Lanzamiento Espacial 17B de Cabo Cañaveral era capaz de operar la configuración Heavy, ya que había sido reforzado previamente para manejar el Delta III. [ 4 ]  

Las toberas de los motores Castor estaban inclinadas 11° con respecto a la vertical para dirigir su empuje hacia el centro de gravedad del vehículo, mientras que los motores GEM tenían una inclinación ligeramente menor de 10°. [ 5 ] En la configuración de nueve motores, los tres motores de combustión interna presentaban toberas más largas para permitir que los propulsores funcionaran mejor en la atmósfera superior. [ 27 ] Todos los motores de combustible sólido que volaron en el Delta II presentaban toberas fijas, lo que significa que la primera etapa era la única responsable del control del vehículo durante las partes iniciales del vuelo. [ 4 ]

Segunda etapa Delta-K

La segunda etapa del Delta II fue la Delta-K , impulsada por un motor Aerojet AJ10-118K reiniciable (hasta seis reinicios) que quemaba Aerozine-50 hipergólico y N₂O₄ . Estos propelentes son altamente tóxicos y corrosivos, y una vez cargados , el lanzamiento debía realizarse en aproximadamente 37 días o la etapa tendría que ser reacondicionada o reemplazada. [ 29 ] Esta etapa también contenía una plataforma inercial combinada y un sistema de guiado que controlaba todos los eventos de vuelo. [ 3 ]

El Delta-K constaba de tanques de acero inoxidable y una estructura ligera de aluminio. Los tanques estaban presurizados con gas helio, y la etapa contaba con propulsores de nitrógeno para el control de balanceo durante las maniobras de encendido y para el control total de la actitud durante el vuelo inercial. La etapa tenía una masa de 950 kg (2090 lb) vacía y de 6954 kg (15 331 lb) con el combustible completo. [ 4 ]    

Tercera etapa

Para misiones en órbita terrestre baja, el Delta II no estaba equipado con una tercera etapa. Las cargas útiles destinadas a órbitas de mayor energía, como la GTO , o para alcanzar la velocidad de escape de la Tierra para la inyección transmarciana u otros destinos más allá de la Tierra, utilizaban una tercera etapa de propulsor sólido HTPB , situada dentro de la cofia durante el lanzamiento. Esta etapa estaba estabilizada por rotación y dependía de la segunda etapa para una orientación adecuada antes de la separación de etapas, pero a veces estaba equipada con un sistema de control de nutación de hidracina para mantener el eje de rotación correcto. [ 27 ] La tercera etapa se ponía en rotación mediante pequeños motores de cohete y luego la segunda etapa la liberaba para realizar su encendido. La tercera etapa también incluía un sistema de contrapeso para inducir el vuelco en la etapa después de la separación de la carga útil para evitar el recontacto, o un mecanismo de desrotación yo-yo para ralentizar la rotación antes de la liberación de la carga útil. [ 27 ] La etapa también contenía un transmisor de banda S, baterías y un secuenciador para controlar los eventos de la etapa.

Se disponía de dos opciones de tercera etapa, ambas compuestas por un único motor de cohete de combustible sólido. La más común, con diferencia, era la Star 48 , utilizada en más de 70 misiones. La Star 48, también conocida como Módulo de Asistencia de Carga Útil Delta (PAM-D, PAM-Delta), era la más potente de las dos opciones, con un empuje medio de unos 66,4 kN (14 900 lb f ) durante sus 87,1 segundos de combustión. Esta etapa acabaría utilizándose principalmente en las variantes Delta más potentes y nunca en la configuración de tres propulsores.  

La otra opción de tercera etapa era la Star 37FM . Esta etapa voló cuatro veces, y solo en configuraciones de tres y cuatro propulsores del Delta. La Star 37FM produjo aproximadamente 45,8 kN (10 300 lb f ) de empuje durante su combustión de 66,4 segundos. [ 4 ]  

Sistema de nomenclatura

La familia Delta II utilizó un sistema de cuatro dígitos para generar sus nombres técnicos: [ 30 ]

  • El primer dígito era 6 o 7, lo que indicaba que se trataba de la serie Delta 6000 o 7000.
  • El segundo dígito indicaba el número de propulsores. La mayoría de los cohetes Delta II volaban con 9 propulsores, pero algunos volaban con 3 o 4;
  • El tercer dígito siempre era 2, lo que indicaba una segunda etapa con un motor Aerojet AJ10. Solo los Delta anteriores a la serie 6000 usaban un motor diferente, el TR-201 ;
  • El último dígito indicaba la tercera etapa. 0 indicaba que no había tercera etapa, 5 indicaba una etapa de Módulo de Asistencia de Carga Útil (PAM) con el motor Star 48B en uso, y 6 indicaba que se utilizaba el motor Star 37FM para un PAM .
  • Una H después de los cuatro dígitos indicaba que el vehículo utilizaba propulsores Delta III GEM 46 más grandes . La variante pesada solo podía lanzarse desde Cabo Cañaveral (ya que la plataforma de Vandenberg no se modificó para manejar los SRB más grandes) y se retiró con el cierre de ese sitio de lanzamiento en 2011; [ 31 ]
  • Los números y letras que siguen indican el tipo de carenado. -9.5 significa que el vehículo tenía un carenado de 2,9 m (9,5 pies ) de diámetro, -10 significa un carenado de aluminio de 3,0 m (10 pies ) de diámetro, -10C significa un carenado de material compuesto de 3,0 m (10 pies ) de diámetro, y -10L indica un carenado de material compuesto alargado de 3,0 m (10 pies ) de diámetro. En algunos de los primeros vuelos del Delta II, se utilizó un carenado de aproximadamente 2,4 m (8 pies) de diámetro (proveniente de cohetes Delta más antiguos), y esos vehículos recibieron la designación -8.        

Por ejemplo, un Delta 7925H-10L utilizaba el motor RS-27A, nueve propulsores GEM 46 , una tercera etapa PAM y una cofia alargada de 3,0 m (10 pies ) de diámetro. Un Delta 6320-9.5 es un vehículo de dos etapas con un motor de primera etapa RS-27, tres propulsores Castor 4A, una cofia de 2,9 m (9,5 pies ) de diámetro y sin tercera etapa.    

Perfil de inicio

Preparación del vehículo de lanzamiento
Un vehículo de lanzamiento Delta II se ensambló verticalmente en la plataforma de lanzamiento. El ensamblaje comenzó izando la primera etapa a su posición. Luego, los cohetes propulsores sólidos se izaron a su posición y se acoplaron a la primera etapa. El ensamblaje del vehículo de lanzamiento continuó con el izado de la segunda etapa sobre la primera. [ 32 ]
Repostaje
Se tardó aproximadamente 20 minutos en cargar la primera etapa con 37.900 L (10.000 galones estadounidenses ) de combustible. [ 33 ]   
A los 45 minutos previos al lanzamiento, se confirmó la finalización del repostaje. A los 20 minutos previos al lanzamiento, se activaron los pirotécnicos del FTS . A los 20 y 4 minutos previos al lanzamiento, se realizaron dos pausas programadas. Durante estas pausas, se llevaron a cabo las comprobaciones finales del lanzamiento. A los 11 segundos previos al lanzamiento, se activaron los ignitores de los cohetes propulsores sólidos. El encendido del motor principal se produjo a los 0,4 segundos previos al lanzamiento. El perfil de ascenso varía entre misiones.
Estadificación SRB
Si se utilizaban nueve cohetes propulsores sólidos, solo seis se encendían en el lanzamiento. Después de aproximadamente un minuto, una vez agotados los seis primeros, tres motores de arranque en el aire se encendían durante otro minuto y los motores de arranque en tierra se separaban. [ 34 ] Los motores de arranque en el aire tenían toberas optimizadas para gran altitud, ya que operaban principalmente en un vacío casi total durante el vuelo.
Si solo se utilizaban tres o cuatro propulsores, todos se encendían en tierra y se desprendían al mismo tiempo.

Lanzamiento del Delta II

El Delta II despegó con el MER-A el 10 de junio de 2003.
El Delta II Heavy (7925H-9.5) despega de la plataforma 17-B transportando el MER-B.

Cargas útiles destacadas

en órbita terrestre

Interplanetario

El último lanzamiento de Delta II fue el satélite ICESat-2 en septiembre de 2018. [ 31 ] [ 35 ] [ 36 ]

En 2008, ULA indicó que tenía "alrededor de media docena" de cohetes Delta II sin vender en existencia, [ 37 ] y en octubre de 2017, el director ejecutivo de ULA, Tory Bruno, declaró que no quedaban cohetes Delta II completos en el inventario de ULA.

Había algunos componentes del Delta II sin usar, pero no los suficientes para construir otro vehículo. [ 38 ] Un Delta II, hecho con estas piezas sobrantes junto con algunas piezas simuladas , se encuentra en el jardín de cohetes del Centro Espacial Kennedy . [ 39 ]

Cohetes comparables

  • Antares
  • Ariane 4 (retirado)
  • GSLV : Clase de vehículos de lanzamiento desechables de carga media de la India, desarrollados por ISRO. 
  • Larga Marcha 4B
  • PSLV – Vehículo de lanzamiento desechable indio 
  • Soyuz
  • Tsyklon-3 – Vehículo de lanzamiento soviético/ruso (retirado) 
  • Vega – Sistema de lanzamiento de la Agencia Espacial Europea 

desechos espaciales

La única persona registrada que ha sido alcanzada por desechos espaciales , Lottie Williams, fue golpeada por un pequeño y ligero fragmento de un cohete Delta II. Williams estaba haciendo ejercicio en un parque de Tulsa, Oklahoma, el 22 de enero de 1997, cuando un trozo de material metálico ennegrecido de 15 centímetros (6 pulgadas) la golpeó en el hombro . El Comando Espacial de EE. UU. confirmó que un cohete Delta II usado, proveniente del lanzamiento del Experimento Espacial de Curso Medio de abril de 1996 , se había estrellado contra la atmósfera 30 minutos antes. El objeto la golpeó en el hombro y cayó al suelo sin causarle daño. Williams recogió el fragmento y las pruebas de la NASA demostraron posteriormente que era compatible con los materiales del cohete . Nicholas Johnson, científico jefe de la agencia para desechos orbitales , cree que, efectivamente, fue golpeada por un fragmento de un Delta II lanzado recientemente. [ 40 ] [ 41 ] 

Los cohetes Delta se han visto involucrados en múltiples eventos de fragmentación, ya que se dejaban rutinariamente en órbita con suficiente combustible para explotar. Una gran cantidad de la actual " basura espacial " son restos de cohetes Delta. [ 42 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ (modelo 7920-10)

Referencias

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  • Página del Delta II en Boeing.com
  • Datos de lanzamiento de Delta I, II y III en Skyrocket.de
  • Historia del vehículo de lanzamiento Delta
  • Criterios de compromiso meteorológico para el lanzamiento del Delta II