Lanzamiento de los satélites KazSat-3 y Luch-5V (Protón-M)

Rusia lanzó el 28 de abril a las 04:25 UTC un cohete Protón-M/Briz-M (Proton Phase III) desde la rampa PU-24 del Área 81 del cosmódromo de Baikonur con los satélites Luch-5V y KazSat-3. Con este lanzamiento se ha completado la red rusa de satélites de retransmisión de datos Luch-M. Durante el lanzamiento el Luch-5V estaba situado sobre el KazSat-3. Este ha sido el 396º lanzamiento de un cohete Protón desde 1965.
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Lanzamiento del Luch-5V y el KazSat-3 (ILS).

Luch-5V

El Luch-5V (Луч-5В) es el tercer ejemplar del sistema de satélites geoestacionarios de comunicaciones Luch-M (‘rayo’) que permite comunicarse con los satélites rusos situados en órbita baja terrestre (hasta una altura de 2000 km). Tiene una masa de 1148 kg y ha sido construido por la empresa ISS Reshetniov -fabricante de los satélites GLONASS- para la agencia espacial rusa Roscosmos usando la plataforma Ekspress-1000A. La constelación Luch-M es el equivalente ruso al sistema TDRSS de la NASA y está formada por tres satélites, que actualmente son los Luch-5A, 5B y 5V (A, B y V son las tres primeras letras del alfabeto cirílico). Al igual que el TDRSS estadounidense, el sistema Luch requiere de un mínimo de tres satélites para cubrir toda la superficie terrestre.
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Luch-5V (ISS Reshetniov).
El objetivo prioritario del sistema Luch-M es dar cobertura permanente de comunicaciones al segmento ruso de la estación espacial internacional (ISS). Actualmente dicho segmento depende de la cobertura de las estaciones terrestres o del sistema TDRSS. Está previsto que a finales de este año se instale el equipo necesario para poder usar el sistema Luch en la ISS.
El Luch-5V tiene una vida útil estimada de diez años, cuenta con dos antenas plegables de 4,2 metros de diámetro y siete transpondedores en bandas Ku y S, con una capacidad de transferencia de datos de 150 Mbit/s en banda Ku y 5 Mbit/s en banda S. Cada antena puede seguir a un satélite en su órbita de forma independiente. Una operará en banda Ku y la otra en banda S. Al igual que el primer satélite de la constelación, el Luch-5A, el Luch-5V posee antenas del sistema de socorro marítimo COSPAS/SARSAT. Estará localizado en la órbita geoestacionaria en la longitud 95º este, donde estaba situado el Luch-5B, que se moverá a la posición 167º este. Sus dimensiones son de 6,212 x 20,821 x 11,670 metros y los paneles solares generan una potencia de 2200 W.
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Una de las dos antenas desplegables del Luch-5V (Novosti Kosmonavtiki).
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Cobertura original del sistema Luch (ISS Rshetniov).
En principio estaba planeado el lanzamiento del Luch-4 en vez del Luch-5V. El Luch-4 debía usar la plataforma Ekspress-2000 y sería más potente que la serie Luch-5, lo que permitiría retransmitir en tiempo real la telemetría de los cohetes lanzados desde el futuro cosmódromo de Vostochni. El sistema Luch-M actual recibe la denominación de MKSR (Многофункциональная Космическая Система Ретрансляции, ‘sistema de retransmisión espacial multifuncional’) y no debe confundirse con el antiguo sistema Luch (Altair/11F669), puesto en marcha por la URSS en los años 80. Entre 1985 y 1994 se lanzaron cuatro unidades del sistema Luch original -cada una de ellas con una masa de 2600 kg-, pero la crisis económica de los años 90 obligó a abandonar este proyecto. En 1995 se lanzó el único ejemplar de la serie Luch-2 (Gelios), serie que debía haber sustituido a los Luch de primera generación y que contaba con una vida útil de cinco años, frente a los dos años de los primeros Luch. Con la puesta en servicio de estos nuevos Luch-M, Rusia ya no se verá limitada por la escasa cobertura de sus estaciones terrestres para poder comunicarse con sus satélites situados en órbita baja.
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Luch-5V (ISS Reshetniov).
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Satélites Luch de primera generación (ISS Reshetniov).

KazSat-3

El KazSat-3 es un satélite geoestacionario de comunicaciones construido por la empresa rusa ISS Reshetniov para la empresaJSC KazSat de Kazajistán usando la plataforma Ekspress-1000H. Incluye 28 transpondedores en banda Ku para transmitir datos a todo el territorio de Kazjistán y otros países de Asia central. La carga útil ha sido construida por Thales Alenia y se espera que el satélite funcione durante 15 años. Estará situado en la posición 58,5º este.
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LazSat-3 (ISS Rsehetniov).
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KazSat-3 (ISS Reshetniov).
Cohete Protón-M
El cohete Protón-M Phase III (8K82KM) es un lanzador de tres etapas con una masa en seco de 53,65 toneladas y 712,8 toneladas de masa máxima una vez cargado de propergoles. Sus dimensiones sin la carga útil son de 42,3 x 7,4 metros. Con la cofia la longitud alcanza 58,2 metros. Tiene capacidad para poner 21,6 toneladas en una órbita baja de 200 km y una inclinación de 51,6º. También es capaz de situar 6920 kg en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) o bien 3250 kg directamente en la órbita geoestacionaria (GEO), lo que lo convierten en el lanzador ruso más potente en servicio.
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Cohete Protón-M (Khrunichev).
La empresa estatal rusa GKNPTs Khrúnichev es la encargada de fabricar el Protón-M. Este lanzador se oferta en el mercado internacional por la compañía ILS (International Launch Services), de la cual Khrúnichev es el principal accionista. El Protón-M incorpora además la etapa superior Briz-M (14S43) de combustibles hipergólicos, también construida por Khrúnichev. En algunos lanzamientos para el gobierno federal ruso se sigue empleando la etapa Blok DM-2/DM-03 (11S861) que emplea queroseno y oxígeno líquido. La empresa ILS todavía opera algunas unidades del Protón-M más antiguas de la serie Phase I y Phase II.
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Características del Protón-M (Khrunichev).
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Dimensiones del Protón-M (Khrúnichev).
La primera etapa (Protón KM-1 ó 8S810M) está formada por un tanque central de tetróxido de nitrógeno rodeado de seis pequeños tanques de UDMH (dimetilhidrazina asimétrica). Sus dimensiones son de 21,18 x 7,4 m y su masa en seco es de 30,6 toneladas (428,3 t con combustible). Está construido usando las aleaciones de aluminio soviéticas AMg-6 y V95. Hasta la década de los 80 los analistas occidentales pensaban que los tanques exteriores eran aceleradores independientes -siguiendo el modelo de distribución del cohete Soyuz-, pero en realidad esta curiosa distribución se debe a la necesidad de transportar hasta Baikonur los componentes del cohete por separado en el ferrocarril (los túneles imponen el radio máximo).
En la base de cada tanque de hidrazina, de 19,86 m de largo, hay seis motores RD-276 (RD-275M ó 14D14M). El RD-276 es una versión ligeramente mejorada del RD-275 (14D14), diseñado por NPO Energomash. Cada uno tiene un empuje de 1590 kN a nivel del mar y 1750 kN en el vacío, así como un impulso específico de 289-316 segundos, generando unos 11 MN de empuje en total. El RD-275 debutó en octubre de 1995 y es el motor cohete hipergólico en servicio más potente del mundo. El RD-275 deriva a su vez del RD-253 (11D43), de 1474 kN de empuje. Cada uno de los RD-275 pueden moverse un rango de 7,5º gracias a actuadores hidráulicos, lo que permite el giro del cohete para orientarse en azimut después del lanzamiento. En 2007 se introdujo el RD-275M -también denominado RD-276- un 5,2% más potente, lo que ha permitido aumentar la masa útil lanzada a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) en unos 150 kg. Los motores de la primera etapa funcionan durante 127 segundos.
La segunda etapa (Protón KM-2 ó 8S811K) incorpora tres motores RD-0210 y un RD-0211 (de 588 kN de empuje y 321 s de Isp cada uno, con un empuje de 2,4 MN en total), diseñados por KB Khimavtomatika (KBKhA, antigua OKB-154 de Semyon Kosberg, localizada en Voronezh). La diferencia entre el RD-0211 y el RD-0210 es que el RD-0211 incorpora partes del sistema de presurización del RD-253/275. Cada motor puede moverse 3,25º alrededor de su eje central para maniobrar el vehículo. Esta segunda etapa del Protón está basada en el malogrado misil UR-200 de Cheloméi. Sus dimensiones son de 17,05 x 4,1 m y su masa es de 11,715 kg (157,3 kg con combustible).
La tercera etapa (Protón KM-3 ó 8S812M) lleva un motor RD-0212 fabricado por KBKhA, formado a su vez por un motor de una cámara RD-0213 (582,1 kN y 320 s de Isp) y otro con cuatro cámaras RD-0214 (30,98 kN y 287 s de Isp) que funciona como vernier. En esta etapa se encuentra el sistema de control y guiado del cohete diseñado por la compañía NIIP (antigua NII-885 de Pilyugin). Sus dimensiones son de 4,11 x 4,1 m y su masa de 3500 kg (46,562 toneladas con combustible). La tercera etapa funciona durante 241 segundos.
El Protón-M incorpora además la etapa superior Briz-M (14S43) de combustibles hipergólicos y también construida por Khrúnichev. La Briz-M suele realizar cuatro o cinco encendidos para transportar la carga hasta la órbita geoestacionaria. Tiene unas dimensiones de 2,61 x 4,0 m, una masa de 2370 kg (19 800 kg con combustible) e incorpora un motor RD-2000 (S5.98 M/14D30) de 19,62 kN de empuje, así como cuatro motores 11D458M (RDMT-400, de 40 kgf de empuje) de orientación y doce pequeños propulsores de actitud RDMT-12 (17D58E, de 1,36 kgf de empuje). Tiene un de un diseño muy original con un cuerpo central (TsTB, Tsentralni Toplivni Bak/Центральный Топливный Бак, ЦТБ, “tanque de combustible central”), donde se instala el motor principal, y un tanque exterior desechable de forma toroidal (DTB, Dopolnitelni Toplivni Bak/Дополнительный Топливный Бак, ДТБ, “tanque de combustible adicional”). La Briz-M actualmente en servicio es la versión Phase III, que introduce dos tanques de gases para la presurización con 80 litros de capacidad en vez del diseño anterior con seis tanques.
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Etapa superior Briz-M (Khrunichev).
Actualmente existen en Baikonur dos zonas de lanzamiento del Protón con dos rampas (PU, Puskavaia Ustanovka) cada una: el Área 81 (rampas 23 y 24) y el Área 200 (rampas 39 y 40). La rampa 40 no se encuentra activa desde 1991. En este lanzamiento se usó la rampa 24. Cada rampa consta de depósitos de propergoles subterráneos, un búnker de lanzamiento (250/251 en el caso de la rampa 24, a 1,3 km de distancia) y una torre de servicio móvil.
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Instalaciones del Protón en Baikonur (Khrunichev).
El cohete Protón-M se integra en el edificio MIK 92A-50 de Baikonur. Este edificio está dividido en cinco salas principales. En la Sala 111 se montan las tres primeras etapas del lanzador a partir de sus componentes llegados por ferrocarril. En la Sala 103 se procesan los satélites y se les carga de combustible, para luego ser acoplados con la etapa superior (en el caso de los GLONASS, el Blok DM-2) en la Sala 101.
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Plano del edificio 92A-50 de Baikonur (Khrunichev).
Fases del lanzamiento de un Protón:
  • T-13 horas 30 minutos: activación de la etapa de ascenso (Briz-M o Blok DM-2/DM-03).
  • T-7 horas: carga de combustible.
  • T-5 horas: empiezan las actividades del lanzamiento.
  • T-3,1 segundos: comienzo de la secuencia de ignición.
  • T-1,75 s: ignición de los seis motores RD-276 de la primera etapa a 40% del empuje.
  • T-0,15 s: los motores a 107% de empuje.
  • T-0 s: lanzamiento.
  • T+0,5 s: confirmación del lanzamiento.
  • T+10 s: maniobra de giro para que el cohete cambie su azimut y alcance la órbita con la inclinación prevista.
  • T+65,5 s: máxima presión dinámica (Max Q). Velocidad: 465 m/s. Altura: 11 km.
  • T+119 s: ignición de la segunda etapa.
  • T+123,4 s: separación de la primera etapa. Velocidad: 1724 m/s. Altura: 40 km.
  • T+332,1 s: ignición de los cohetes vernier de la tercera etapa.
  • T+334,5 s: apagado de la segunda etapa.
  • T+335,2 s: separación de la segunda etapa mediante seis pequeños retrocohetes de combustible sólido. Velocidad: 4453 m/s. Altura: 120 km.
  • T+337,6 s: ignición del motor principal de la tercera etapa.
  • T+348,2 s: separación de la cofia protectora. Velocidad: 4497 m/s. Altura: 123 km.
  • T+576,4 s: apagado del motor principal de la tercera etapa.
  • T+588,3 s: apagado de los motores vernier de la tercera etapa.
  • T+588,4 s: separación de la carga con la etapa superior. Velocidad: 7182 m/s. Altura: 151 km.
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Encendidos de la Briz-M para situar la carga en la órbita geoestacionaria (Khrunichev).
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Proyección de la órbita para esta misión (Khrunichev).
Envío de los satélites a Baikonur:
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Integración con la etapa superior Briz-M:
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Traslado a la estación de carga de combustible de la Briz-M:
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Traslado a la rampa:
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Lanzamiento:
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Luch 5 - KazSat 3
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Vídeo del Luch-5V:
Vídeo del traslado de los satélites desde Krasnoyarsk a Baikonur:
Vídeo de la integración del KazSat-3 con la Briz-M:
Vídeo del traslado a la rampa:
Vídeo del lanzamiento:

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