Sistema de escape de lanzamiento

Un sistema de escape de lanzamiento ( LES ) o sistema de aborto de lanzamiento ( LAS ) es un sistema de seguridad para la tripulación conectado a una cápsula espacial . Se utiliza en caso de una emergencia crítica para separar rápidamente la cápsula de su vehículo de lanzamiento si se requiere la interrupción del lanzamiento, como una explosión inminente. El LES generalmente se controla mediante una combinación de detección automática de fallas del cohete y activación manual para uso del comandante de la tripulación. El LES puede utilizarse mientras el vehículo de lanzamiento se encuentra en la plataforma de lanzamiento o durante su ascenso. Estos sistemas suelen ser de tres tipos:

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  Un cohete de combustible sólido , montado sobre la cápsula en una torre, proporciona un empuje relativamente grande durante un breve período de tiempo para alejar la cápsula a una distancia segura del vehículo de lanzamiento. En ese momento, el sistema de recuperación con paracaídas de la cápsula puede utilizarse para un aterrizaje seguro en tierra o agua. La torre de escape y el cohete se desprenden del vehículo espacial durante un vuelo normal cuando ya no son necesarios o no pueden utilizarse eficazmente para abortar el vuelo. Estos sistemas se han utilizado en las cápsulas Mercury , Apollo , Orion , Soyuz y Shenzhou .
• La tripulación se sienta en asientos eyectables, similares a los que se usan en aeronaves militares; cada miembro regresa a la Tierra con un paracaídas individual. Estos sistemas solo son efectivos dentro de un rango limitado de altitudes y velocidades. Se han utilizado en las cápsulas Vostok y Gemini , y en el transbordador espacial Columbia durante su fase de pruebas.
• Propulsores integrados en la cápsula o en su módulo de servicio desmontable que tienen la misma función que una torre de escape, como en el caso de Crew Dragon , Starliner y New Shepard .

La idea de usar un cohete para separar la cápsula de un vehículo espacial fue desarrollada por Maxime Faget en 1958. ^{[ 1 ]} El sistema, que utiliza la torre en la parte superior de la cápsula espacial para albergar los cohetes, se utilizó por primera vez en una prueba de la cápsula del Proyecto Mercury en marzo de 1959. Históricamente, los LES se utilizaron en las naves espaciales estadounidenses Mercury y Apollo . Ambos diseños utilizaban un motor de cohete de combustible sólido . El LES de Mercury fue construido por la Grand Central Rocket Company en Redlands, California (que más tarde se convirtió en la Lockheed Propulsion Company ). Apollo utilizó un diseño que tenía muchas similitudes con el sistema Mercury. Los LES continúan utilizándose en las naves espaciales rusas Soyuz y chinas Shenzhou . La SpaceX Dragon 2 utiliza un sistema de aborto de lanzamiento hipergólico de combustible líquido integrado a la cápsula y la Boeing Starliner utiliza propulsores de aborto en su módulo de servicio.

Las naves espaciales soviéticas Vostok y estadounidenses Gemini utilizaban asientos eyectables . Las naves espaciales Hermes de la Agencia Espacial Europea y Buran de la Unión Soviética también los habrían utilizado si hubieran volado con tripulación. Como demostró la Soyuz T-10a , un sistema de escape de lanzamiento (LES) debe poder transportar un compartimento de tripulación desde la plataforma de lanzamiento hasta una altura suficiente para que se abran sus paracaídas. Por consiguiente, deben utilizar cohetes sólidos grandes, potentes (y pesados) . El sistema de escape de lanzamiento de la Soyuz se denomina САС o SAS , del ruso/ transliterado Система Аварийного Спасения o Sistema Avariynogo Spaseniya , que significa sistema de rescate de emergencia. ^{[ 2 ]}

El lanzador soviético Proton ha volado docenas de veces con una torre de escape, en el marco de los programas Zond y TKS . Todos sus vuelos fueron sin tripulación.

El transbordador espacial fue equipado con asientos eyectables para los dos pilotos en los vuelos de prueba iniciales, pero estos fueron retirados una vez que el vehículo fue considerado operativo y transportó miembros de tripulación adicionales, ^{[ 3 ]} que no podían ser provistos con escotillas de escape. Después del desastre del Challenger en 1986 , todos los orbitadores sobrevivientes fueron equipados para permitir la evacuación de la tripulación a través de la escotilla principal de entrada/salida (utilizando un sistema de paracaídas especialmente desarrollado que podía usarse sobre un traje espacial), ^{[ 3 ]} aunque solo cuando el transbordador estaba en un planeo controlado.

La nave espacial Orion , que fue desarrollada para suceder al programa del Transbordador Espacial, utiliza un sistema de cohete de escape al estilo de Mercury y Apollo, mientras que se investigó un sistema alternativo, llamado Sistema de Aborto de Lanzamiento Máximo (MLAS), ^{[ 4 ]} que habría utilizado motores de cohetes sólidos existentes integrados en la cubierta protectora de lanzamiento en forma de bala.

En el marco del programa de Desarrollo de Tripulación Comercial (CCDev) de la NASA, Blue Origin recibió 3,7 millones de dólares para el desarrollo de un innovador sistema de asistencia al vuelo (LAS) de tipo "empuje". Este sistema se utiliza en la cápsula tripulada New Shepard . ^{[ 5 ]}

También bajo el programa CCDev de la NASA, SpaceX recibió $75 millones para el desarrollo de su propia versión de un LAS "empujador". ^{[ 6 ]} Su nave espacial Dragon 2 utiliza sus motores SuperDraco durante un escenario de aborto de lanzamiento. Aunque a menudo se le denomina configuración "empujador" debido a que carece de una torre, el LAS Dragon 2 retira tanto la cápsula como su caja del vehículo de lanzamiento simultáneamente. El sistema está diseñado para abortar con los motores SuperDraco en la parte superior del conjunto de aborto, como ocurre con un LAS tractor más tradicional. El concepto se probó por primera vez en una prueba de aborto en la plataforma realizada en SLC-40 , Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral , el 6 de mayo de 2015. ^{[ 7 ]} SpaceX probó el sistema el 19 de enero de 2020, durante una simulación a gran escala de una falla del cohete Falcon 9 en el Complejo de Lanzamiento 39 del Centro Espacial Kennedy , desde donde posteriormente ha lanzado tripulaciones a la Estación Espacial Internacional. ^{[ 8 ]}

La segunda nave espacial tripulada seleccionada por la NASA para su programa CCDev fue la CST-100 Starliner de Boeing , que, al igual que la nave espacial Dragon 2 de SpaceX, utiliza un sistema de escape de lanzamiento "empujador", que consta de cuatro motores de aborto de lanzamiento montados en el módulo de servicio que pueden impulsar la nave espacial lejos de su vehículo de lanzamiento Atlas V en caso de emergencia en la plataforma o durante el ascenso. ^{[ 9 ]} Los motores, que utilizan propelentes hipergólicos y generan 40 000 libras-fuerza (180 kN) de empuje cada uno, son suministrados por Aerojet Rocketdyne . ^{[ 10 ]} El sistema de aborto fue probado con éxito durante la prueba de aborto en la plataforma de la Starliner el 4 de noviembre de 2019, en el Campo de Misiles de White Sands . ^{[ 11 ]} 

Orbital Sciences Corporation tiene la intención de vender el LAS que estaba construyendo para la nave espacial Orion a futuros proveedores comerciales de vehículos tripulados tras la cancelación del proyecto Constellation. ^{[ 12 ]}

Durante la misión Mercury-Redstone 1, el 21 de noviembre de 1960, el sistema de escape se desprendió involuntariamente de la nave espacial Mercury después de que el motor del cohete Redstone se apagara justo después del encendido en la plataforma de lanzamiento. La nave espacial permaneció unida al cohete en tierra.

El 14 de diciembre de 1966 , durante el intento de lanzamiento de la nave espacial no tripulada Soyuz 7K-OK n.° 1, se produjo una activación accidental en la plataforma de lanzamiento del sistema de escape. Los propulsores auxiliares no se encendieron, impidiendo que el cohete abandonara la plataforma. Aproximadamente 30 minutos después, mientras se aseguraba el vehículo, se activó el motor del sistema de escape. Las cargas de separación provocaron un incendio en la tercera etapa del cohete, lo que causó una explosión que mató a un trabajador de la plataforma. Durante el intento de lanzamiento, el propulsor cambió de alimentación externa a interna, como suele ocurrir, lo que activó el sistema de detección de aborto. Inicialmente se pensó que la activación del sistema de escape se debió a que un brazo del pórtico inclinó el cohete más de siete grados, cumpliendo así una de las condiciones de aborto en vuelo definidas. ^{[ 13 ]}

El primer uso en una misión tripulada ocurrió durante el intento de lanzamiento de la Soyuz T-10-1 el 26 de septiembre de 1983. ^{[ 14 ]} El cohete se incendió justo antes del lanzamiento, y el LES transportó la cápsula tripulada a un lugar seguro, segundos antes de que el cohete explotara. La tripulación fue sometida a una aceleración de 14 a 17 g (140 a 170  m/s² ⁾ durante cinco segundos y sufrió fuertes contusiones. Según los informes, la cápsula alcanzó una altitud de 2000 metros (6600 pies) y aterrizó a 4 kilómetros (2,5 millas) de la plataforma de lanzamiento.  

El 11 de octubre de 2018, la tripulación de la Soyuz MS-10 se separó de su vehículo de lanzamiento tras un fallo en el sistema de separación de los cohetes propulsores a una altitud de 50  km durante el ascenso. Sin embargo, en ese momento de la misión, el sistema de escape de aterrizaje (LES) ya se había eyectado y no se utilizó para separar la cápsula tripulada del resto del vehículo de lanzamiento. Se utilizaron motores de reserva para separar la cápsula tripulada, lo que permitió que la tripulación aterrizara sana y salva aproximadamente 19 minutos después del lanzamiento.

El 12 de septiembre de 2022, durante el vuelo NS-23 del cohete New Shepard de Blue Origin , el motor BE-3 del propulsor sufrió una falla aproximadamente un minuto después del despegue. El sistema de escape de lanzamiento se activó y la cápsula se separó y aterrizó correctamente. El vuelo transportaba cargas útiles científicas en microgravedad en la cápsula tripulada, sin tripulación a bordo. ^{[ 15 ]}

• Sistema de terminación de vuelo
• Modos de aborto del Apolo
• Modos de aborto de Soyuz
• Prueba de aborto en plataforma 1 : Prueba de aborto del sistema de escape de lanzamiento (LES) desde la plataforma de lanzamiento con el prototipo Apollo BP-6.
• Prueba de aborto de plataforma 2 : prueba de aborto de plataforma LES cerca del bloque I CM con Apollo Boilerplate B-23A.
• Prueba de aborto en la plataforma de ISRO : prueba de aborto en la plataforma del módulo de tripulación de ISRO
• Prueba de aborto en vuelo de Crew Dragon : prueba de aborto de lanzamiento para la cápsula Crew Dragon de SpaceX y el cohete Falcon 9 .

 Este artículo incorpora material de dominio público procedente de sitios web o documentos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) .

• Diseño del sistema de escape de la plataforma de lanzamiento (vuelos espaciales tripulados) . NASA.gov
• Soyuz T-10-1
• Fotografías del primer vuelo de prueba de aborto en la plataforma de lanzamiento de la NASA Orion, archivadas el 26/11/2012 en Wayback Machine .
• Vídeo con los momentos más destacados de la prueba de vuelo "Plat Abort 1" de la NASA.