Cohete Delta IV despegando. © The Boeing Company Foto de Carleton Bailie ¿Qué hacen los cohetes? Bien, cuando eramos niños, eran una excelente manera de disparar los juguetes de un hermano al jardín de un vecino o enviar su figura de acción favorita al "espacio". Pero existen grandes diferencias entre los cohetes modelo de 2 pies de largo que lanzaste en el campo de fútbol de la escuela y los cohetes del tamaño de un rascacielos que hoy ayudan a respaldar el programa espacial y las comunicaciones. ciencia y seguridad nacional. Si bien el propósito general es el mismo, principalmente despegando del suelo y hacia los cielos, Los cohetes modernos son increíblemente poderosos y complejos.
Los cohetes deben poder elevarse a sí mismos y a sus cargas, que combinados pueden llegar a pesar hasta 800 toneladas, y volar cientos o incluso miles de millas sobre la Tierra. Los cohetes modernos son, en esencia, los barcos y camiones del espacio, nuestro principal medio de transporte a las estrellas. En este articulo, veremos al miembro más nuevo de la familia de cohetes Delta establecida de Boeing, el cohete Delta IV Heavy, y vea cómo se enfrenta a los desafíos a los que se enfrentan los cohetes en la actualidad.
Contenido
Entonces, si los cohetes son un medio para transporte , ¿Qué están transportando? Predominantemente, la carga de un cohete (o carga útil ) es un satélite (consulte Cómo funcionan los satélites). Como no tienen los medios para lanzarse, satélites use cohetes para despegar del suelo y llegar a la altitud correcta sobre la Tierra.
Los satélites también deben llegar a la órbita correcta sobre la Tierra. Una órbita es una trayectoria circular que sigue el satélite a medida que gira alrededor de la Tierra, de la misma manera que la Tierra y los demás planetas de nuestro sistema solar orbitan alrededor del sol. Diferentes órbitas rodean la Tierra a diferentes altitudes y a diferentes velocidades. Las funciones de un satélite determinan qué órbita debe seguir. Ambos cohetes elevan un satélite a la altitud correcta e insértelo en el órbita correcta .
Pero los cohetes deben ser más que un simple medio de transporte. Los satélites son excelentes herramientas; han revolucionado las comunicaciones y nos han mostrado más sobre nuestro planeta y el universo en el que vivimos de lo que podríamos haber descubierto sin ellos. Lo único que no son los satélites aunque, es barato. Todos esos componentes especializados y su software de alta complejidad, por no hablar de las enormes cantidades de combustible necesarias para el lanzamiento, representan importantes inversiones en tiempo y dinero. Esto ejerce presión sobre los ingenieros de cohetes para crear cohetes que puedan entregar una carga más grande y más pesada en un solo vuelo y hacerlo con un costo menor y una mayor confiabilidad y precisión. Es mucho más barato usar un cohete para poner dos o más satélites en órbita. Otro desafío es enviar con precisión un satélite a una ubicación específica en el espacio donde pueda entrar en su órbita de manera más eficiente. Los satélites están diseñados para funcionar de manera precisa en una ubicación precisa:si se entregan demasiado lejos del lugar óptimo, Los propulsores del satélite deben gastar un combustible precioso para compensar la diferencia. El cohete debe ser lo suficientemente confiable como para entregar su carga precisamente donde debe estar.
Ahora echemos un vistazo más de cerca a la familia de cohetes Delta IV.
Un poco de fondo de cohetesLos motores de cohetes simples han existido durante siglos. Inventado originalmente en China, se han utilizado más recientemente como militar dispositivos, principalmente para lanzar bombas. Para obtener más información sobre su historial y funciones básicas, consulte Cómo funcionan los motores de cohetes.
Cohetes espaciales , sin embargo, son un desarrollo moderno. El 4 de octubre 1957, un cohete de la Unión Soviética puso el primer satélite artificial, llamado Sputnik 1 , en órbita. Este fue un gran logro tecnológico para la URSS y, ocurriendo como sucedió durante la Guerra Fría, una llamada de atención para los Estados Unidos. Una de las cosas que hizo Estados Unidos en respuesta fue crear el primero de los Cohetes fungibles delta . Construido por Douglas Aircraft, El diseño de Delta se basó en el misil balístico de alcance intermedio Thor desarrollado originalmente para la Fuerza Aérea de EE. UU. NASA realizó el primer lanzamiento exitoso de Delta, enviando el satélite Echo 1A en órbita el 12 de agosto, 1960.
Desde entonces, el programa ha seguido desarrollándose y evolucionando, cada nueva versión incorpora nueva tecnología en tecnología conocida y produce el Delta II, Familias de cohetes Delta III y Delta IV.
Lee mas
Familia Delta IV © La Compañía Boeing En la actualidad, la familia Delta IV tiene tres configuraciones o estilos principales:
Cada configuración tiene un primera etapa (los dos tercios inferiores del cohete) que contiene tanques de combustible y motores principales y un Segunda etapa (el tercio superior del cohete) que alberga el motor secundario y los tanques de combustible junto con la carga útil y varios componentes electrónicos. La primera etapa de la capacidad media consta de un solo núcleo de refuerzo común (CBC) impulsado por un motor RS-68. Su segunda etapa está propulsada por un motor RL10B-2 e incluye varios componentes electrónicos de maniobra y control de altitud, como el conjunto de control de vuelo inercial redundante (RIFCA) utilizado en el Delta II, así como tanques de combustible y oxidante.
los Capacidad media-plus tiene los mismos componentes de la primera etapa que la capacidad media, pero también incluye dos o cuatro de 60 pulgadas de diámetro (1,5 m), cohete sólido, motores epoxi de grafito con correa (GEM). Todas las versiones Medium-Plus utilizan el motor RL10B-2 para alimentar la segunda etapa, pero las versiones 5.2 y 5.4 tienen tanques de combustible de mayor diámetro y tanques oxidantes más largos que las versiones Medium y Medium-Plus 4.2.
Versión Delta IV Heavy © The Boeing Company, Foto de Carleton Bailie los Pesado La capacidad parece un cohete con esteroides. No solo tiene el núcleo principal de refuerzo común, pero también contiene dos refuerzos de correa adicionales.
© The Boeing Company, Foto de Carleton Bailie Cada uno de los tres propulsores contiene su propio motor RS-68. La Heavy Capacity también tiene en su segunda etapa un tanque de combustible de 5 metros de diámetro y 5 metros de diámetro, hardware de alojamiento de carga útil.
© La Compañía Boeing Ahora que conoce la estructura básica de la familia de cohetes Delta IV, veamos cómo todos los diferentes componentes trabajan juntos para hacer que la capacidad pesada despegue del suelo y se eleve a los cielos. Como se mencionó antes, el cohete tiene dos etapas. La primera etapa tiene un objetivo:hacer que el cohete despegue.
El extremo delantero del núcleo de refuerzo común del Delta IV Heavy Foto cortesía de la NASA. La sección inferior de cada núcleo de refuerzo común (CBC) contiene un Motor RS-68 . La sección central contiene el tanques de combustible , en este caso hidrógeno líquido y oxígeno líquido. Para los dos refuerzos con correa, eso es todo lo que hay. Existen exclusivamente para proporcionar el combustible y los motores adicionales necesarios para llevar cargas útiles más pesadas a la órbita.
Nuevo en la familia Delta IV, el RS-68 es un 30 por ciento más eficiente que los motores de oxígeno líquido / queroseno a los que reemplaza. Tiene menos partes, haciéndolo más confiable y menos costoso, y es respetuoso con el medio ambiente, productor vapor como su único subproducto. También produce 650, 000 libras (2, 891 kN) de empuje en el despegue. Combinando los tres núcleos de refuerzo, el cohete Delta IV Heavy es capaz de levantar 50, 800 libras (23, 040 kg) a la órbita terrestre baja. Su hermano más cercano, el Delta IV Medium-Plus (versión 5.4), puede levantar 25, 300 libras (11, 475 kg) a la misma órbita. (Para obtener más información sobre las órbitas de los satélites, consulte Cómo funcionan los satélites).
La competencia¿Cómo se compara el Delta IV Heavy con otros supercohetes?
© La Compañía Boeing Un lanzamiento comienza con el encendido de los tres motores principales RS-68 y luego el despegue. En unos minutos, los CBC con correa son desechados (caídos del cohete principal), habiendo gastado su combustible y cumplido su propósito de hacer despegar el cohete del suelo. Después, los motor central principal (el que está conectado al CBC central) está apagado y los dos tercios inferiores del CBC principal, compuesto por el motor principal, los tanques de combustible inferiores y la interetapa, que conecta la primera etapa con la segunda etapa, también se desecha. Lo que queda es el Segunda etapa , consiste principalmente en tanques de combustible, Motor RL10B-2, electrónica de guiado y carga útil, todo encerrado en un cono protector llamado mercado .
Comparado con la primera etapa, la segunda etapa es como una bailarina sentada sobre los hombros de un apoyador. Puede que no tenga la potencia masiva de los tres motores de refuerzo, pero tiene la fuerza, equilibrio y precisión para manejar la tarea más delicada de poner un satélite en una órbita correcta y sostenible. Una vez que los componentes de la primera etapa se hayan desprendido, la segunda etapa enciende su motor y echa por la borda el carenado protector . El siguiente es el corte del motor de la segunda etapa. (SECO) -1 , donde el motor RL10B-2 se apaga y la segunda etapa maniobra con sus propulsores a través de un período de costa. La guía se proporciona a lo largo de la segunda etapa mediante aviónica y sistemas de control de actitud. El conjunto de control de vuelo inercial redundante ayuda a garantizar que el cohete inserte el cargas útiles en la órbita adecuada.
Para su primer vuelo el 21 de diciembre, 2004, Delta IV Heavy contenía tres satélites, el DemoSat primario y dos auxiliares, satélites construidos por estudiantes, denominado colectivamente NanoSat-2. Durante el período de costa del primer vuelo, los satélites NanoSat-2 fueron activados y liberados.
Dos arranques y cortes de motor ( SECO-2 , SECO-3 ) siguió al lanzamiento de NanoSat-2. Estos permitieron que la segunda etapa conservara energía.
© La Compañía Boeing Debido a que el Delta IV Heavy es tan eficiente, tiene el combustible necesario para permitirle desplegarse a casi cualquier altitud y órbita. Además, porque los motores de la segunda etapa hacen la mayor parte del posicionamiento y son capaces de insertar sus cargas útiles en órbita con gran precisión, Los satélites gastan mucha menos energía y pueden usar ese combustible adicional para impulsar sus propias funciones por más tiempo. Cuando la segunda etapa alcanzó la órbita requerida, los DemoSat carga útil, ahora capaz de mantener su propia órbita, fue activado y separado de su portador.
21 de diciembre 2004 © The Boeing Company Foto de Carleton Bailie El 21 de diciembre 2004, el miembro más nuevo de la familia Delta IV despegó de la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida para su vuelo inaugural. Cerca de seis horas después, el cohete había entregado su carga útil y completado la misión. Desafortunadamente, el cohete no pudo alcanzar la órbita adecuada. Cuando los científicos observaron los datos, determinaron que la quema de la primera etapa no fue tan larga como esperaban. Sin embargo, con tanta tecnología nueva y mejorada, que solo una cosa saliera mal provocó un pequeño parpadeo en la pantalla del radar. El primer vuelo de prueba del cohete Delta IV Heavy cumplió con todos sus principales objetivos de prueba y se consideró un éxito.
Boeing ya está haciendo planes para mejorar los cohetes Delta IV Heavy y para la creación de la próxima generación de Deltas. Algunos de los cambios en las obras son modificaciones al motor principal RS-68, la adición de GEM a los tres CBC y mejoras en la densidad del combustible y las rutas.
Para obtener más información sobre la familia de cohetes Delta, el Delta IV Heavy y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.
Fuentes
