Articulo de referencia

Fregat

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Fregat ( en ruso : Фрегат , lit. ' fragata ' ) es una etapa superior desarrollada por NPO Lavochkin para ser compatible universalmente con una amplia gama de vehículos de lanzamiento de carga media y pesada . Fregat se ha utilizado principalmente con cohetes Soyuz y, en algunas ocasiones, con cohetes Zenit , y entró en servicio operativo en febrero de 2000.

Fregat utiliza un motor de propulsión líquida que quema combustible de dimetilhidrazina asimétrica (UDMH) y oxidante de tetróxido de dinitrógeno ( N₂O₄ ) , un par de propulsores hipergólicos que se encienden al contacto. Con una tasa de éxito del 97,3 %, incluyendo dos fallos y un fallo parcial, Fregat se encuentra entre las etapas superiores más fiables en operación. Ha desplegado más de 300 cargas útiles en diversas órbitas y es capaz de colocar tres o más naves espaciales en órbitas distintas durante una sola misión, gracias a su capacidad de reiniciarse hasta siete veces y operar durante una duración total de combustión de hasta 1350 segundos.

Descripción

La etapa superior Fregat es un vehículo versátil y autónomo diseñado para inyectar grandes cargas útiles en diversas órbitas, incluidas las de baja , media y geosíncrona . Además, sirve como etapa de escape para el envío de sondas espaciales en misiones interplanetarias, como la Venus Express y la Mars Express .

Desarrollado por NPO Lavochkin en la década de 1990, el Fregat cuenta con seis tanques esféricos —cuatro para propulsores y dos para aviónica— dispuestos en círculo. Su motor principal está ubicado en el centro, lo que permite un diseño compacto con un diámetro mayor que su altura. El soporte estructural lo proporcionan ocho puntales que atraviesan los tanques y que también transfieren las cargas de empuje al lanzador. El Fregat opera independientemente de las etapas inferiores de su vehículo de lanzamiento, con sus propios sistemas de guiado, navegación, control de actitud, seguimiento y telemetría. [ 2 ]

El diseño de Fregat se basó en gran medida en la plataforma espacial utilizada en el programa soviético Phobos de finales de la década de 1980, que a su vez se basaba en la arquitectura empleada para las sondas lunares soviéticas desarrolladas en NPO Lavochkin en la década de 1960. [ 3 ] Fregat también integró varios subsistemas y componentes probados en vuelo de naves espaciales y cohetes anteriores. Este enfoque garantizó una alta fiabilidad y aceleró el desarrollo. Fregat fue calificada para el vuelo en febrero de 2000 y completó con éxito cuatro misiones ese mismo año. [ 4 ]

Actualmente utilizado como cuarta etapa en los vehículos de lanzamiento Soyuz, el motor S5.92 de Fregat es capaz de hasta 25 encendidos, [ 3 ] con siete demostrados durante el vuelo. Esto le permite ejecutar perfiles de misión complejos que serían imposibles para el vehículo de lanzamiento por sí solo. [ 5 ] La etapa proporciona estabilización tanto en tres ejes como de giro para las cargas útiles de la nave espacial. [ 6 ] Fregat utiliza propelentes hipergólicos almacenables: dimetilhidrazina asimétrica (UDMH) como combustible y tetróxido de dinitrógeno (N₂O₄ , también llamado NTO o amilo) como oxidante, que se encienden espontáneamente al contacto. Hasta la fecha, Fregat ha desplegado con éxito más de 300 cargas útiles en diversas órbitas y sigue siendo la única etapa superior capaz de colocar cargas útiles en tres o más órbitas distintas en un solo lanzamiento. [ 7 ]

A partir de 2018, agregar una etapa superior Fregat a un lanzamiento Soyuz-2 cuesta alrededor de US$ 13,5 millones . [ 8 ] [ 9 ]

Lanzamiento de la etapa superior de Fregat

Las misiones VS son realizadas por Arianespace desde el Centro Espacial de Guayana .

Fracasos

Fracaso en agosto de 2014

El vuelo de un Fregat MT operado por Arianespace terminó en fracaso el 22 de agosto de 2014 después de que el vehículo depositara dos satélites de navegación Galileo de la UE / ESA en una órbita incorrecta. El despegue a las 12:27:11 UTC desde el sitio de lanzamiento de Sinnamary, cerca de Kourou , Guayana Francesa , pareció transcurrir sin problemas. Sin embargo, el fallo solo se hizo evidente más tarde cuando, tras el segundo encendido de la etapa superior del Fregat MT, se detectó que los satélites se encontraban en una órbita incorrecta. [ 10 ]

La Comisión de Investigación Independiente, formada para analizar las causas de la "anomalía", anunció sus conclusiones definitivas el 7 de octubre de 2014 tras una reunión en la sede de Arianespace en Évry , cerca de París . [ 11 ] El fallo se produjo durante el vuelo de la cuarta etapa del Fregat. Ocurrió aproximadamente 35 minutos después del despegue, al comienzo de la fase balística que precede al segundo encendido de esta etapa. El escenario que condujo a un error en la inyección orbital de los satélites se reconstruyó con precisión, como sigue:

  • El error orbital se debió a un error en la orientación del empuje del motor principal de la etapa Fregat durante su segunda fase de propulsión.
  • Este error de orientación fue el resultado de la pérdida de la referencia inercial de la plataforma.
  • Esta pérdida se produjo cuando el sistema inercial de la etapa operó fuera de su rango operativo autorizado, una desviación que fue causada por la falla de dos de los propulsores de control de actitud de Fregat durante la fase balística precedente.
  • Este fallo se debió a una interrupción temporal del suministro conjunto de propulsor de hidracina a estos propulsores.
  • La interrupción del flujo fue causada por la congelación de la hidracina.
  • La congelación se produjo por la proximidad de las líneas de alimentación de hidracina y helio frío, ya que estas líneas estaban conectadas por la misma estructura de soporte, que actuaba como un puente térmico.
  • Las ambigüedades en los documentos de diseño permitieron la instalación de este tipo de "puente" térmico entre las dos líneas. De hecho, este tipo de puentes también se han visto en otras etapas Fregat que actualmente se fabrican en NPO Lavochkin.
  • La ambigüedad en el diseño es el resultado de no tener en cuenta las transferencias térmicas relevantes durante los análisis térmicos del diseño del sistema de escenario.

Por lo tanto, la causa principal del fallo del vuelo VS09 es una deficiencia en el análisis térmico del sistema realizado durante el diseño de la etapa, y no un error del operador durante el ensamblaje de la etapa. [ 12 ]

Desde el 22 de agosto de 2014, los vehículos de lanzamiento Soyuz ST-B con etapas superiores Fregat-MT han realizado tres lanzamientos exitosos, y seis satélites de navegación Galileo han sido insertados en sus órbitas objetivo en el marco del programa en curso de la ESA en el Centro Espacial de Guayana . [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

Fallo parcial en julio de 2017

En julio de 2017, un vuelo compartido operado por Rusia de una etapa superior Fregat terminó con 9 de 72 pequeños satélites muertos en órbita. [ 16 ]

Fracaso de noviembre de 2017

El vuelo de una etapa superior Fregat operada por Rusia terminó en fracaso después de que el vehículo depositara la etapa superior, un satélite meteorológico Meteor MS-1 y 18 cubesats secundarios de vuelta a la atmósfera terrestre debido a que el primer encendido de Fregat se realizó con la etapa en la orientación incorrecta. [ 17 ] La computadora de guiado de la etapa superior Fregat del cohete Soyuz estaba mal programada, lo que provocó que iniciara un giro innecesario que la dejó en la orientación incorrecta para un encendido crítico del motor necesario para entrar en órbita. [ 18 ]

desechos orbitales

Las naves Fregat no tenían la capacidad de impulso suficiente para salir de órbita después de colocar su carga útil en órbita, por lo que varias han permanecido en órbita como basura espacial .

La etapa superior del cohete Fregat-SB, utilizada para lanzar el satélite ruso Spektr-R a la órbita en 2011, se rompió en múltiples pedazos el 8 de mayo de 2020, creando aún más escombros de lo normal. [ 19 ]

Versiones

Fregat-M/Fregat-MT

Los tanques Fregat-M/Fregat-MT tienen extensiones esféricas en la parte superior. Estas extensiones aumentan la capacidad de carga del propulsor de 5350 kilogramos (11 790 lb) a 6640 kilogramos (14 640 lb) , sin causar ningún otro cambio en las dimensiones físicas del vehículo. [ 20 ]  

Fregat-SB

Una versión denominada Fregat-SB puede utilizarse con el vehículo de lanzamiento Zenit-2SB . Esta versión es una variante del Fregat-M con un bloque de tanques de almacenamiento externos ("SBB" o Сбрасываемый Блок Баков en ruso) que permite una mayor capacidad de carga útil. El SBB, con forma de toroide, pesa 360 kg (790 lb) y contiene hasta 3050 kg (6720 lb) de propelente. El peso en seco total del Fregat-SB (incluido el SBB) es de 1410 kg (3110 lb) y la capacidad máxima de transporte de propelente es de 10 150 kg (22 380 lb) . [ 21 ]        

Fregat-SB fue lanzado por primera vez el 20 de enero de 2011, cuando puso en órbita geosíncrona el satélite meteorológico Elektro-L . [ 22 ]

Datos de todas las versiones

Referencias

  1. "Fregat multiusos" . Asociación Lavochkin (en ruso) . Consultado el 29 de noviembre de 2024 .
  2. «Manual de usuario Soyuz» (PDF) . Starsem . Abril de 2001. p. 26 . Consultado el 28 de noviembre de 2024 . 
  3. 1 2 "Remolcador espacial Fregat" . RussianSpaceWeb . Consultado el 26 de julio de 2014 .
  4. "El Cluster II avanza según lo previsto tras el primer vuelo de la etapa superior Fregat" . 9 de febrero de 2000.
  5. "Универсальный разгонный блок" Фрегат "" . Laspace.ru . Consultado el 17 de febrero de 2022 .
  6. "Soyuz" .
  7. "Informe fotográfico de Lavochkin Scientific and Production Association: Un día en la planta de fabricación de la etapa superior de Fregat" . Archivado del original el 11 de septiembre de 2021. Consultado el 11 de marzo de 2020 .
  8. "El proveedor ruso de servicios de lanzamiento revela el costo del lanzamiento del cohete Soyuz-2.1" . Russian Aviation . Consultado el 24 de mayo de 2020 .
  9. "La serie de cohetes Soyuz-2" . Russian Space Web . Consultado el 24 de mayo de 2020 .
  10. "El fallo en el lanzamiento del Soyuz Fregat condena a dos satélites Galileo a una órbita inservible en un caso embarazoso de felicitaciones prematuras | Hyperbola" . Archivado del original el 13 de octubre de 2014. Consultado el 8 de octubre de 2014 .
  11. "Vuelo Soyuz VS09: la Comisión de Investigación Independiente anuncia conclusiones definitivas sobre la anomalía de la etapa superior Fregat" (Comunicado de prensa). Evry : Arianespace . 8 de octubre de 2014. Consultado el 10 de abril de 2016 .
  12. "Vuelo Soyuz VS09: la Comisión de Investigación Independiente anuncia conclusiones definitivas sobre la anomalía de la etapa superior Fregat" . Arianespace. 8 de octubre de 2014. Consultado el 11 de junio de 2021 .
  13. "Dos nuevos satélites se unen a la constelación Galileo / Lanzamiento de Galileo / El futuro - Galileo / Navegación / Nuestras actividades / ESA" . Archivado del original el 27 de enero de 2016. Consultado el 14 de enero de 2016 .
  14. "Galileo alza el vuelo: Diez satélites ya en órbita / Lanzamiento de Galileo / El futuro - Galileo / Navegación / Nuestras actividades / ESA" . Archivado del original el 3 de marzo de 2016. Consultado el 14 de enero de 2016 .
  15. "La docena de Galileo: 12 satélites ya en órbita / Lanzamiento de Galileo / El futuro - Galileo / Navegación / Nuestras actividades / ESA" . www.esa.int . Archivado del original el 18 de diciembre de 2015.
  16. "La compañía de seguros pagó la reclamación de Astro Digital por los cubesats perdidos, según fuentes" . spacenews.com . 10 de marzo de 2018. Consultado el 19 de mayo de 2021 .
  17. "Satélite meteorológico ruso y 18 cargas útiles secundarias se pierden tras fallo del cohete" . Spaceflight Now. 28 de noviembre de 2017. Consultado el 11 de junio de 2021 .
  18. "Funcionario ruso atribuye el fallo del lanzamiento del 28 de noviembre a una programación de software defectuosa" . Spaceflight Now. 30 de diciembre de 2017. Consultado el 11 de junio de 2021 .
  19. Gill, Prabhjote. "Un cohete ruso se desintegró en el espacio sobre el Océano Índico, dejando peligrosos restos a su paso" . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  20. "Remolcador espacial Fregat" . RussianSpaceWeb . Consultado el 26 de julio de 2014 .
  21. «L'étage supérieur Fregat-SB : técnica descriptiva (en francés)» . Kosmonavtika.com. 12 de diciembre de 2012. 
  22. "El satélite meteorológico ruso Electro-L ha sido puesto en órbita con éxito" . ITAR-TASS. 21 de enero de 2011.{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  23. "Escenario superior Fregat de la NPO Lavochkin, Galería" . Archivado del original el 23 de septiembre de 2015. Recuperado el 5 de agosto de 2015 .
  • Página de Fregat en el sitio web del fabricante.
  • Vestnik NPO Im. SALavochkina, número 1, 2014 - número especial dedicado a Fregat