Sistema de aborto de lanzamiento de Orion. (1ª parte)
-Sistemas del módulo de comando o módulo de tripulación de la nave Orion-
Sistema de aborto de lanzamiento de Orion.
La nave espacial Orion provista de su cofia y su sistema de aborto de lanzamiento ha sido transportada a la plataforma de lanzamiento 37 y será elevada más de 60 metros para acoplarse con un cohete Delta IV Heavy. La nave espacial Orion se lanzó con éxito desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral el 5 de diciembre de 2014. La misión EFT-1 sienta las bases para futuras misiones de la NASA en el espacio profundo. (Imágenes: United Launch Alliance/Lockheed Martin)
El cohete Delta-369 se eleva desde Cabo Cañaveral para la misión Orion Exploration Flight Test-1 (EFT-1).
El sistema de aborto para el lanzamiento o LAS (del inglés Launch Abort System), también conocido como sistema de escape para el lanzamiento LES (del inglés Launch Escape System), consiste en un cohete conectado sobre el módulo de tripulación de una nave espacial que se encuentre con tripulación a bordo. Se usa, en caso de emergencia, para separar rápidamente el módulo de la tripulación del resto del cohete. Como los cohetes de escape están alojados sobre los módulos de tripulación, es usual que LAS use boquillas separadas que estén anguladas hacia el exterior evitando así que el LAS queme el módulo. Este hecho provocaría que el LAS atravesase el casco, e inmolase a los pasajeros. El LAS o LES está diseñado para su uso en situaciones donde hay una amenaza inminente para la tripulación, como por ejemplo una explosión repentina.
Artículo de prueba estructural Orion (STA) de la NASA, en su configuración de lanzamiento de "pila completa", con el cohete del sistema de aborto instalado sobre el carenado que encapsula la nave Orion elevada en una cámara acústica de reverberancia en las instalaciones de Lockheed Martin Space el 8 de junio de 2018. La prueba acústica simuló el intenso ruido y vibración que Orion experimentará en el lanzamiento a bordo del gran cohete Space Launch Systems (SLS). (foto: Lockheed Martin)
El sistema de aborto de lanzamiento de la nave Orion utiliza una torre de escape de lanzamiento durante las etapas iniciales del vuelo para llevar la nave espacial lejos del vehículo de lanzamiento en caso de una falla durante el ascenso. En etapas posteriores de ascenso, la nave espacial Orion usaría su propio sistema de propulsión para separarse del cohete y entrar en una órbita más baja de lo planeado o regresar a la Tierra para un aterrizaje de contingencia.
Origen y desarrollo del Sistema de aborto de lanzamiento
En paralelo mientras un equipo de ingenieros de la NASA estaban trabajando en una versión actualizada del confiable sistema de las naves Apolo, otro equipo estaba investigando un concepto alternativo de aborto de lanzamiento. A este otro sistema de tipo impulsor se le adicionó el nombre de Maxime (Max) Faget, un pionero de la era Mercury. Faget fue el diseñador de la cápsula del Proyecto Mercury y titular de la patente del llamado "Dispositivo de separación de emergencia de cápsula aérea", que comúnmente se conoce como la torre de escape.
El sistema Max Launch Abort System (MLAS) fue una alternativa propuesta al sistema de escape de lanzamiento (LES) "tractor" inventado por Maxime Faget que fue originalmente planeado para su uso por la NASA para su nave espacial Orion en caso de que un mal funcionamiento de cohete Ares I, del programa cancelado posteriormente Constellation, durante el lanzamiento requiriera un aborto de forma inmediata. Si bien posteriormente se retomó el método tractor para él LAS, fue una exitosa experiencia para introducir alternativas diferentes a las tradicionales. El vehículo de demostración MLAS consiste en un carenado compuesto y un simulador de módulo de tripulación a escala con cuatro motores de aborto de cohetes sólidos montados en la falda de impulso con simuladores de masa del motor en el carenado delantero. Los puntos de prueba de interés fueron la demostración de vuelo sin motor a lo largo de una trayectoria estable, la reorientación y estabilización del vehículo MLAS, seguida de la separación del simulador del módulo de tripulación del carenado MLAS, además de la estabilización y recuperación del paracaídas del simulador del módulo de tripulación. La prueba fue realizada el día 8/07/2009 desde las Islas Wallops. Este sistema utilizaría un mínimo de cuatro motores contra uno del LAS tradicional. La prueba MLAS no tripulada fue parte de una evaluación realizada por el Centro de Ingeniería y Seguridad de la NASA (NESC) de un posible concepto alternativo de sistema de aborto de lanzamiento que podría usarse para futuras naves espaciales pilotadas, con la estrecha colaboración de la empresa Northrop Grumman Corp., que fue la que desarrolló y produjo el carenado compuesto MLAS, aletas, placas de arrastre y estructura de jaula de motor. El personal de la compañía con sede en Wallops Island, Virginia, realizó el ensamblaje de estructuras y mecanismos, además de proporcionar integración de vehículos y soporte de prueba de vuelo. Este concepto sería adoptado por Boeing para su nave CST-100 Starliner y por las Dragon de SpaceX. La primera prueba de la CST-100 Starliner en coincidencia con la Pad Abort-1 (primera del sistema adoptado finalmente para la Orion) coincidió en su duración de 95 segundas pero esta última concluyó con la nave aterrizando en paracaídas, en lugar de amerizar como es común con las naves estadounidenses aptas para estar tripuladas.
Max Launch Abort System (MLAS)
El lanzamiento del sistema de aborto MLAS, el 8/07/2009, a las 6:26 a.m. EDT.
(Crédito: NASA / Sean Smith)
La demostración de vuelo del sistema de aborto de lanzamiento Max simuló una emergencia en la plataforma de lanzamiento.Mientras que la prueba de aborto de la plataforma comienza en el despegue, la demostración de los objetivos comienza en la marca de siete segundos en el agotamiento de los motores sólidos.Los puntos de prueba de interés son la demostración del vuelo sin motor a lo largo de una trayectoria estable, la reorientación y estabilización del vehículo, seguido de la separación del simulador del módulo de tripulación del carenado, la estabilización y la recuperación del paracaídas del simulador del módulo de tripulación.
(Crédito: NASA)
El vehículo de prueba Max Launch Abort System se compone de cuatro componentes estructurales principales. Desde arriba, son el carenado delantero, el simulador del módulo de tripulación, la falda de costa y la falda de impulso.
(Crédito: NASA)
El MLAS es de interés potencial porque se teoriza que tiene beneficios de rendimiento aerodinámico, ahorro de peso y ser relativamente simple en algunas aplicaciones de naves espaciales. Gran parte de las ganancias potenciales resultantes se lograrían con la eliminación de la torre de aborto de lanzamiento, lo que también significaría prescindir de los motores de control de actitud.
Concepto propulsivo estabilizado MLAS.
(Imagen: NASA)
El 6/05/2010 se efectuaría el Pad Abort 1 (PA-1), desde el White Sands Missile Range del Ejército de los Estados Unidos en Nuevo México. Fue la primera prueba de vuelo del Orion Launch Abort System (LAS). Utilizando la cápsula simplificada Orion PA-1 actualmente en exhibición en el Centro Aereo y Espacial de Virginia, retomó el anterior sistema de aborto de lanzamiento. En un vuelo de 95 segundos a la tropósfera se impulsó únicamente con el motor cohete del LAS.
Sistema de aborto de lanzamiento (LAS) completamente funcional con una versión de prueba de Orion adjunta, se lanza en el Ascent Abort-2 (AA-2) de la NASA
Luego de la EFT-1 (5/12/2014) (Parche adjunto) se procedió a la prueba Ascent Abort Test 2 (PA-2) el 2/07/2019, a las 11:00 UTC (7:00 EDT), fue lanzado desde el SLC46 de Cabo Cañaveral por el Orion Abort Test Booster (ATB) especialmente diseñado a tal fin, y en un vuelo de 1 minuto y 40 segundos alcanzó la estratósfera y el sistema de aborto de lanzamiento funcionó según lo esperado. El sistema de aborto de lanzamiento estaba configurado para activarse después de unos 55 segundos de ascenso a una altitud de 9,400 m (31,000 pies), cerca del punto de máxima presión dinámica. No se instaló ningún sistema de paracaídas en el módulo de tripulación porque son muy caros y ya habían sido probados varias veces.
Al igual que la nave espacial rusa Soyuz, Orión tendrá capacidad de aborto de lanzamiento desde antes del despegue hasta la inserción orbital. El enfoque de la Torre de Escape de Lanzamiento se ha empleado desde las primeras etapas del programa espacial y continúa siendo utilizado en programas importantes como Soyuz y Shenzhou con una vasta herencia en el lado estadounidense, comenzando con el Programa Mercury y continuando con Apolo.
El sistema de aborto por lanzamiento (LAS) de Orion consta de seis componentes, de arriba a abajo: un segmento de nariz, el motor de control de actitud, la interetapa delantera, el motor Jettison, el motor abortado y el conjunto del carenado. En general, la Torre de Escape mide unos 13,3 metros de altura con una masa cargada de más de seis toneladas métricas.
(Imágenes: NASA)
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