Vikingo (cohete)

Viking fue una serie de doce cohetes sonda diseñados y construidos por la compañía Glenn L. Martin bajo la dirección del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL). Diseñado para reemplazar al V-2 alemán como vehículo de investigación, el Viking fue el cohete de combustible líquido de gran tamaño más avanzado desarrollado en los Estados Unidos a finales de la década de 1940, proporcionando una gran experiencia en ingeniería y enviando valiosos datos científicos desde los confines del espacio entre 1949 y 1955.

Tras doce vuelos, el Viking fue adaptado para convertirse en la primera etapa del vehículo de lanzamiento de satélites Vanguard , que puso en órbita el segundo satélite estadounidense en 1958.

Después de la Segunda Guerra Mundial , el Ejército de los Estados Unidos experimentó con cohetes V-2 alemanes capturados como parte del programa Hermes . El número de V-2 disponibles para toda la investigación era limitado y Hermes era un proyecto del Ejército. La Armada de los Estados Unidos tenía la necesidad de desarrollar misiles avanzados tanto para armamento como para investigación. La Armada de los Estados Unidos emitió un contrato el 21 de agosto de 1946 a la compañía Glenn L. Martin para una serie de 10 grandes cohetes de combustible líquido. La intención era proporcionar una capacidad independiente de los Estados Unidos en cohetería y un vehículo más adecuado para la investigación científica. Originalmente llamado "Neptune", fue renombrado "Viking" en 1947 para evitar confusiones con el Lockheed P-2 Neptune . ^{[ 1 ] : 26} El Viking era el cohete grande de combustible líquido más avanzado que se estaba desarrollando en los Estados Unidos en ese momento. ^{[ 2 ]}

El Viking era aproximadamente la mitad del tamaño, en términos de masa y potencia, del V-2 . Ambos eran cohetes de guiado activo, alimentados con el mismo propulsor ( etanol y oxígeno líquido ), que se suministraba a un único motor de gran tamaño mediante dos bombas accionadas por turbina . El motor Reaction Motors XLR10-RM-2 era el motor de cohete de combustible líquido más grande desarrollado en Estados Unidos hasta ese momento, produciendo 20 800 lb (92,5 kN) de empuje a nivel del mar y 24 800 lb (110,5 kN) en el vacío. El impulso específico era de 179,6 s (1,761 km/s) y 214,5 s (2,104 km/s) respectivamente, con un tiempo de misión de 103 segundos. Al igual que en el caso del V-2, el peróxido de hidrógeno se convertía en vapor para accionar la turbobomba que suministraba combustible y oxidante al motor. El XLR-10-RM-2 se enfrió regenerativamente . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Viking fue pionera en importantes innovaciones respecto al V-2. Una de las más significativas para la cohetería fue el uso de una cámara de empuje cardán que podía girar de lado a lado en dos ejes para el control de cabeceo y guiñada , prescindiendo de las paletas de grafito ineficientes y algo frágiles en el escape del motor utilizadas por el V-2. La rotación del motor sobre los cardanes se controlaba mediante una referencia inercial giroscópica; este tipo de sistema de guía fue inventado por Robert H. Goddard , entre otros, quien tuvo un éxito parcial con él antes de que la Segunda Guerra Mundial interviniera. ^{[ 1 ] : 66} El control de alabeo se realizaba mediante el uso del escape de la turbobomba para alimentar los chorros del sistema de control de reacción (RCS) en las aletas. Los chorros de gas comprimido estabilizaban el vehículo después del corte de la potencia principal. Dispositivos similares se utilizan ahora ampliamente en grandes cohetes orientables y en vehículos espaciales. Otra mejora fue que inicialmente el tanque de alcohol, y posteriormente también el tanque de LOX, se construyeron integralmente con el revestimiento exterior, ahorrando peso. La estructura también era en gran parte de aluminio , a diferencia del acero utilizado en el V-2, lo que redujo el peso. ^{[ 1 ] : 231}

Los Vikings 1 al 7 medían aproximadamente 15 m (49 pies) de largo, un poco más que el V-2, pero con un cuerpo cilíndrico recto de solo 81 cm (32 pulgadas) de diámetro, lo que hacía que el cohete fuera bastante delgado. Tenían aletas bastante grandes, similares a las del V-2. Los Vikings 8 al 14 se construyeron con una estructura ampliada y de diseño mejorado. El diámetro se incrementó a 114 cm (45 pulgadas), mientras que la longitud se redujo a 13 m (43 pies), modificando la forma alargada del misil. Las aletas se hicieron mucho más pequeñas y triangulares. El mayor diámetro implicaba más combustible y más peso, pero la relación de masas (con combustible respecto a la masa en vacío) mejoró a aproximadamente 5:1, un récord para la época. ^{[ 1 ] : 173}

El 3 de mayo de 1949, tras dos pruebas estáticas (11 de marzo y 25 de abril), el primer cohete Viking despegó del Campo de Pruebas de Misiles de White Sands en Nuevo México . Su motor funcionó durante 55 segundos, diez segundos menos del máximo previsto de 65, pero el cohete siguió su trayectoria y alcanzó una altitud de 51 millas (82 km), lo que se consideró un buen comienzo para el programa. ^{[ 1 ] : 84–93}

Viking 2, lanzado cuatro meses después, también sufrió una parada prematura del motor y solo alcanzó los 53 km (33 millas). Ambos sufrieron fugas en sus turbinas, ya que el intenso calor del vapor rompió el sello de la carcasa. La solución fue soldar la carcasa, pues no había necesidad de acceder nuevamente a la rueda de la turbina después del vuelo. ^{[ 1 ] : 98–102}

La solución funcionó, y el Viking 3, lanzado el 9 de febrero de 1950 e incorporando un tanque de oxígeno integrado (en lugar de separado), alcanzó los 80 km (50 millas) y podría haber llegado más alto. Sin embargo, tras 34 segundos de vuelo guiado con precisión, el cohete viró hacia el oeste y amenazó con salirse del campo de lanzamiento. El sistema de seguridad del campo de lanzamiento activó cargas en el cohete para separar la ojiva del motor, y ambos cayeron al suelo, donde fueron recuperados para su análisis. ^{[ 1 ] : 108–114}

Tras realizar con éxito las pruebas del motor y los sistemas de guiado (aunque no en las mismas misiones), se consideró que el Viking estaba listo para su prueba más ambiciosa: el lanzamiento desde la cubierta del USS Norton Sound . ^{[ 1 ] : 108–114} El Viking 4 era idéntico al Viking 3, el primero de la serie que no incorporaba cambios de diseño para solucionar un problema de un Viking anterior. ^{[ 5 ] : 255} El 10 de mayo de 1950, desde un lugar en el océano Pacífico entre la isla Jarvis y Kiritimati , el cuarto Viking se convirtió en el único cohete sonda Viking jamás lanzado desde un buque. El vuelo fue perfecto, alcanzando 106,4 millas (171,2 km), más del doble de lo alcanzado por los Viking 1 y 3. ^{[ 1 ] : 108–114}

El Viking 5, lanzado el 21 de noviembre de 1950, transportaba una amplia gama de tubos fotomultiplicadores , cámaras de ionización y contadores Geiger para la detección de radiación en una gran variedad de energías y tipos. El cohete también llevaba dos cámaras de cine para filmar la Tierra a gran altitud hasta su altura máxima de 174 km (108 millas), así como medidores Pirani para medir la densidad del aire en la atmósfera superior. ^{[ 1 ] : 148, 236}

El Viking 6, lanzado el 11 de diciembre, transportaba una carga útil mucho más ligera, pero sus experimentos incluían una batería de manómetros diseñados a medida. Sin embargo, el cohete tuvo un rendimiento inferior al esperado, alcanzando solo una altitud máxima de 40 millas (64 km). ^{[ 1 ] : 151–153, 236}

La primera generación de cohetes Viking alcanzó su máximo rendimiento con el vuelo del Viking 7, el único lanzamiento Viking de 1951. Lanzado el 7 de agosto desde White Sands, el cohete estableció un nuevo récord mundial de altitud de 219 km (136 millas). ^{[ 1 ] : 167–171, 236}

A finales de la primavera de 1952, el equipo del Laboratorio de Investigación Naval, bajo la dirección de Milton Rosen, se preparó para lanzar el primer Viking de segunda generación (RTV-N-12a), ^{[ 6 ]} Viking 8, desde el Campo de Misiles de White Sands en Nuevo México . El nuevo diseño del Viking era casi una vez y media más ancho que su predecesor, lo que proporcionaba la mayor relación combustible-peso de cualquier cohete desarrollado hasta entonces. Las aletas de cola ya no soportaban el peso del cohete, como había ocurrido anteriormente. Ahora, el cohete Viking descansaba sobre la base de su fuselaje. Esto permitió que las aletas de cola fueran mucho más ligeras, lo que permitió que el cohete transportara un tanque más pesado sin pesar más que el primer diseño del Viking.

El 6 de junio de 1952, el Viking 8 se soltó de sus amarres durante una prueba de encendido estático. Tras permitirle volar durante 55 segundos con la esperanza de que se alejara de la zona inmediata y, por lo tanto, no representara un peligro para el personal de tierra, Nat Wagner, jefe del grupo de control, ordenó al cohete que detuviera su propulsión. 65 segundos después, el cohete se estrelló a 6 u 8 kilómetros (4 u 5 millas) al sureste. ^{[ 1 ] : 172–181}

Tras las lecciones aprendidas del fracaso del Viking 8, el exitoso encendido estático del Viking 9 el 9 de diciembre fue seguido, el 15 de diciembre, por un exitoso lanzamiento desde White Sands. El cohete alcanzó una altitud de 217 km (135 millas), aproximadamente la misma que la del Viking 7 de primera generación, lanzado en 1950. Además de las cámaras que fotografiaron la Tierra durante el vuelo, el Viking 9 transportaba un conjunto completo de detectores de rayos cósmicos , ultravioleta y rayos X , incluyendo dieciséis placas de gel de emulsión para rastrear la trayectoria de partículas individuales de alta energía. El paquete experimental fue recuperado intacto después de haber obtenido mediciones en la atmósfera superior de la Tierra. ^{[ 1 ] : 185–203}

El 25 de mayo de 1953, el Viking 10, originalmente planeado para ser el último de los Viking, llegó al Campo de Pruebas de Misiles de White Sands. Una exitosa prueba estática el 18 de junio allanó el camino para la fecha de lanzamiento del 30 de junio, un cronograma que se había establecido meses antes, incluso antes de que el cohete saliera de la planta de Glenn L. Martin Company donde se había construido. En el momento del despegue, la cola del Viking 10 explotó, incendiando el cohete. Inmediatamente se inundó la base del cohete con agua para intentar extinguir el fuego, pero las llamas continuaron ardiendo en el cuadrante este de la plataforma de lanzamiento. Media hora después del lanzamiento, dos miembros del equipo de lanzamiento, bajo el mando del gerente Milton Rosen, fueron enviados para apagar el fuego y rescatar lo que quedaba del cohete.

Sus esfuerzos tuvieron éxito, pero se vieron amenazados por una fuga lenta en el tanque de propulsor. El vacío creado por la fuga de combustible estaba provocando que el tanque se abombara, con el peligro de una implosión que causaría el colapso del cohete. El teniente Joseph Pitts, miembro del equipo de lanzamiento, disparó un proyectil de rifle al tanque, igualando la presión y salvando el cohete. Tres horas después del intento de lanzamiento, se había vaciado el último resto de propulsor de alcohol del Viking 10. El equipo de lanzamiento logró recuperar el conjunto de instrumentos, que incluía cámaras, detectores de rayos X, emulsiones de rayos cósmicos y un espectrómetro de masas de radiofrecuencia, valorados en decenas de miles de dólares, aunque existía la preocupación de que el cohete fuera irreparable.

En julio se inició una investigación exhaustiva de la explosión, pero no se pudo determinar la causa de manera concluyente. En un informe presentado en septiembre, Milton Rosen señaló que no se había producido ningún incidente similar en más de 100 pruebas previas del motor Viking. Se decidió reconstruir el Viking 10 y se implementó un programa para un seguimiento más riguroso de los posibles puntos de fallo para el siguiente lanzamiento, previsto para 1954. ^{[ 1 ] : 204–221} Tras el lanzamiento fallido, siguieron diez meses de rescate, pruebas y resolución de problemas.

El 30 de junio de 1953, el cohete reconstruido estaba nuevamente listo para el lanzamiento. A finales de abril de 1954 se realizó con éxito una prueba estática, y el lanzamiento se programó para el 4 de mayo. Problemas de control detectados durante la prueba estática, así como fuertes vientos cargados de arena, provocaron un retraso de tres días. A las 10:00 a. m., hora local, el Viking 10 despegó de su plataforma en el Campo de Misiles de White Sands, alcanzando una altitud de 219 km (136 millas), igualando la mayor altitud jamás alcanzada por un Viking de primera generación (el Viking 7, el 7 de agosto de 1951). Se recibieron datos del cohete para todas las etapas del vuelo, y su paquete científico, que incluía un experimento de emulsión, proporcionó la primera medición de la composición de iones positivos a gran altitud. ^{[ 1 ] : 221–236}

El Viking 11, que estaba listo para su montaje el 5 de mayo, también superó con éxito una prueba estática y quedó listo para su lanzamiento el 24 de mayo de 1954. Una vez más, la cuenta regresiva transcurrió sin pausa, y el Viking 11, el cohete más pesado de la serie hasta el momento, fue lanzado a las 10:00 a. m. Cuarenta segundos después del despegue, se observaron varias bocanadas de humo provenientes del vehículo, pero estas excitaciones accidentales de los propulsores de alabeo del cohete no causaron daños. El Viking 11 alcanzó finalmente una altitud de 254 km (158 millas), un récord para la serie, y tomó las fotografías de la Tierra a mayor altitud hasta la fecha. El Viking 11 llevó a cabo con éxito un experimento de emulsiones para medir los rayos cósmicos a gran altitud. ^{[ 1 ] : 221–236}

El último vuelo de Viking fue el del Viking 12, lanzado el 4 de febrero de 1955. Alcanzando una altitud de 143,5 millas (230,9 km), la cámara K-25 del cohete tomó una fotografía infrarroja del suroeste de Estados Unidos, desde la costa del Pacífico hasta Phoenix, justo después de alcanzar su apogeo . ^{[ 7 ]}

Se recuperaron partes del Viking 12 y, junto con piezas construidas a partir de los planos originales, se utilizaron para crear una reconstrucción seccionada a tamaño real del cohete. Este vehículo fue donado por Martin Marietta Corp. en 1976 al Museo Nacional del Aire y el Espacio , donde se exhibe. ^{[ 8 ]}

La serie Viking aportó una gran cantidad de información científica, midiendo la temperatura, la presión, la densidad, la composición y los vientos en la atmósfera superior , así como la densidad electrónica en la ionosfera , y registrando los espectros ultravioleta del Sol . ^{[ 1 ] : 234} El éxito del programa, con un costo inferior a 6 millones de dólares, sugirió que, con un motor más potente y la adición de etapas superiores, el cohete Viking podría convertirse en un vehículo capaz de lanzar un satélite terrestre. ^{[ 9 ] : 283}

En octubre de 1952, la Asamblea General del Consejo Internacional de Uniones Científicas (ICSU) adoptó una propuesta para realizar observaciones simultáneas de fenómenos geofísicos en toda la superficie de la Tierra. El Año Geofísico Internacional (AGI), previsto para 1957-1958, implicaría los esfuerzos de multitud de naciones en regiones tan remotas como el Ártico y la Antártida . ^{[ 10 ] : 69} En enero de 1955, Radio Moscú anunció que se esperaba que la Unión Soviética lanzara un satélite en un futuro próximo. Este anuncio impulsó los esfuerzos espaciales estadounidenses; ese mismo mes, el comité del AGI de la Academia Nacional de Ciencias estableció un Panel Técnico sobre Cohetería para evaluar los planes de puesta en órbita de un satélite estadounidense. ^{[ 9 ] : 25-26}

El 26 de mayo de 1955, el Consejo de Seguridad Nacional de los Estados Unidos también respaldó un programa de satélites. El 8 de junio, el Secretario de Defensa de los Estados Unidos , Charles Wilson, ordenó al Subsecretario Donald A. Quarles que coordinara la implementación de un programa de satélites, con el Departamento de Defensa de los Estados Unidos proporcionando el cohete y las instalaciones de lanzamiento, y el Comité Nacional IGY civil produciendo el satélite y su paquete experimental, siendo la Fundación Nacional de Ciencias un intermediario entre las dos agencias. Se creó un comité, bajo la presidencia de Homer J. Stewart del Laboratorio de Propulsión a Chorro , para gestionar el proyecto y evaluar y elegir entre las opciones disponibles para la órbita del satélite. Estas eran el Proyecto Orbiter, un plan del Ejército para usar un Redstone ligeramente modificado (un misil superficie-superficie de 200 millas (320 km) de alcance desarrollado el año anterior) ^{[ 11 ]} combinado con etapas superiores para poner un satélite en órbita, que podría ser rastreado ópticamente, ^{[ 9 ] : 18, 43} y el plan del NRL para desarrollar una capacidad orbital para el Viking ( Proyecto Vanguard ). ^{[ 9 ] : 41}

El 28 de julio, confiado en que se podría lanzar un satélite durante el Año Geofísico Internacional (AGI), el secretario de prensa del presidente Dwight D. Eisenhower , James Hagerty , anunció que un satélite figuraría oficialmente entre las contribuciones de Estados Unidos al AGI. Cuatro días después, los soviéticos respondieron con su propio anuncio del lanzamiento previsto de un satélite durante el AGI. ^{[ 9 ] : 25–37}

Para el 9 de septiembre, a pesar de las objeciones de Stewart, el Comité Stewart había elegido Vanguard en lugar de Orbiter, citando la impresionante tecnología y red de comunicaciones Minitrack planificadas por la Armada , así como la naturaleza civil y el mayor potencial de crecimiento del cohete Viking/Vanguard. El contrato que autorizaba la construcción de dos cohetes Viking más para continuar la investigación de la atmósfera superior se amplió para incluir el desarrollo de los cohetes Vanguard. ^{[ 9 ] : 51–58} El Viking se incorporó así como la primera etapa del vehículo de tres etapas del Proyecto Vanguard del NRL , que lanzó el segundo satélite estadounidense en 1958. Los Viking 13 y 14, sustancialmente similares a los Viking 8 a 12, se utilizaron como vehículos de prueba suborbitales ( Vanguard TV-0 y Vanguard TV-1 ) antes de que el primer vehículo Vanguard, Vanguard TV-2 , estuviera disponible para pruebas en el otoño de 1957. ^{[ 12 ]}

Los Vikings 1–12, con excepción del Viking 4, fueron lanzados desde el Campo de Misiles de White Sands , Nuevo México . ^{[ 13 ]} Los Vikings 13 y 14 fueron lanzados desde Cabo Cañaveral . ^{[ 9 ] : 172–174}

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