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Jul 03, 2023

El lanzamiento inaugural de Vulcan está previsto para finales de 2023 después de anomalías

United Launch Alliance (ULA) dice que a pesar de las recientes anomalías relacionadas con su etapa superior Centaur V y los motores BE-4 construidos por Blue Origin, Vulcan aún debería volar este año, aunque con retraso.

United Launch Alliance (ULA) dice que a pesar de las recientes anomalías relacionadas con su etapa superior Centaur V y los motores BE-4 construidos por Blue Origin, Vulcan aún debería volar este año, aunque con retraso.

Vulcan es el sucesor de ULA de las familias de cohetes de carga pesada Atlas V y Delta IV, los cuales están programados para ser retirados. El nuevo vehículo utiliza gas natural licuado y oxígeno líquido en su primera etapa, que está propulsada por dos motores BE-4. Mientras tanto, la etapa superior utiliza hidrógeno líquido y oxígeno líquido para impulsar los satélites a sus órbitas de despliegue.

Anomalía del centauro

Tory Bruno, director ejecutivo de ULA, dice que todos los componentes del cohete Vulcan de próxima generación de la compañía han sido certificados para volar excepto la etapa superior, conocida como Centaur V. La compañía actualmente utiliza una etapa superior con un nombre similar, Centaur III. que vuela en Atlas V.

La principal diferencia entre los dos es el tamaño, en el que Centaur V es casi el doble que su predecesor.

Durante una prueba de carga de propulsor y presurización del tanque en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA el 29 de marzo de 2023, un artículo de prueba de la etapa superior Centaur V fue destruido después de que se encendiera una fuga de hidrógeno. Hasta ese momento, el primer lanzamiento estaba programado para el 4 de mayo desde la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral en Florida, transportando el módulo de aterrizaje lunar privado Peregrine y dos prototipos de satélites Amazon Kuiper.

Fuera del banco de pruebas/soporte. El artículo de prueba está dentro (no puedes verlo). Fuga de hidrógeno. H2 acumulado dentro de la plataforma. Encontré una fuente de ignición. Quemado rápido. El exceso de presión se derrumbó en nuestra cúpula delantera y dañó la plataforma. pic.twitter.com/0d0KpI1ggj

– Tory Bruno (@torybruno) 13 de abril de 2023

Más recientemente, luego de las pruebas en la plataforma de lanzamiento, la etapa superior Centaur que estaba conectada y lista para volar a bordo del lanzamiento inaugural de Vulcan fue enviada de regreso a las instalaciones de fabricación de la compañía en Decatur, Alabama, luego de la explosión.

En una teleconferencia el 13 de julio, Bruno describió lo que salió mal con la prueba Centaur en marzo. Durante la decimoquinta prueba de la etapa, explicó que se formó una fuga cerca de la parte superior de la cúpula del tanque, liberando hidrógeno durante cuatro minutos y medio en un espacio cerrado. Bruno dice que luego encontró una fuente de ignición, lo que provocó una gran bola de fuego.

Bruno notó que la región donde se formó la grieta está en un área cerca de una puerta hacia la parte superior del escenario, y notó que tiene una forma única.

"Esperaríamos tener un cierto perfil de carga a lo largo de esa cúpula, pero justo en esa región estrecha, las cargas aumentaron mucho debido a esta geometría complicada", dijo Bruno.

La solución implica agregar un anillo de acero inoxidable adicional para ayudar a fortalecer esa área en particular. Sin embargo, agregará 136 kilogramos (300 libras) adicionales de masa al escenario.

Como resultado, el Centaur originalmente programado para volar en el tercer vuelo de Vulcan, actualmente en la fábrica de Alabama, será modificado con este nuevo anillo y ahora se lanzará en el vuelo inaugural del cohete. La etapa que fue enviada desde el Cabo será modernizada con esta solución y volará en el futuro. Finalmente, el Centaur que realizará el segundo vuelo se utilizará ahora en el banco de pruebas para completar la certificación necesaria para que Vulcan pueda volar en el cuarto trimestre de este año, dijo Bruno.

El Centaur V (derecha), que volará en Vulcan, en comparación con el Centaur III que se utiliza actualmente (izquierda). (Crédito: ULA)

El procedimiento de soldadura utilizado para construir Centaur V también cambiará. Hasta ahora, estas nuevas etapas superiores se han construido mediante soldadura por arco láser automatizada. El Starship de SpaceX también emplea esta técnica de soldadura.

Sin embargo, tras la filtración, Bruno dice que las soldaduras no eran tan fuertes como esperaban; de hecho, su esfuerzo por ahorrar tiempo con esta nueva técnica de construcción en realidad lleva más tiempo.

"Estas costuras tienen 12 pies de largo, y el tiempo que estábamos ahorrando con la velocidad más rápida de esta soldadora en realidad fue más que compensado por el tiempo que tomó instalar los paneles en el dispositivo antes de que entrara el robot", Bruno explicado.

En cambio, la empresa volverá al método utilizado en Centaur III llamado soldadura por arco de tungsteno con gas. Bruno dice que es una soldadura más ancha que puede ser más indulgente, aunque se haga manualmente.

Anomalía del motor BE-4

El director ejecutivo también se refirió a una reciente explosión que involucró a los motores BE-4 de primera etapa. Durante una prueba de disparo el 30 de junio, Bruno confirmó que uno de los motores explotó en un sitio de pruebas de Blue Origin en el oeste de Texas.

Durante el decimoquinto procedimiento de prueba de aceptación (ATP), el motor sometido a prueba, que anteriormente había fallado en un ATP anterior

– experimentó un quemado. Mientras se realizan pruebas, se espera el despegue en la plataforma y durante el vuelo, las computadoras monitorean toda la instrumentación para ver si exceden un “límite de línea roja”. Este límite es una marca establecida en la que, si alguna de las limitaciones de su vehículo supera ese número de línea roja, se solicita una interrupción en tierra o se emite una orden para apagar un motor en pleno vuelo.

Se ven dos motores BE-4 en la base del vehículo Vulcan que realizará el primer vuelo de certificación. (Crédito: ULA)

Bruno admitió que el límite de la línea roja se fijó demasiado alto, lo que provocó una explosión mientras el motor intentaba apagarse. El umbral se reducirá en todas las misiones y pruebas futuras.

Bruno enfatizó que fallas como estas son parte del proceso, afirmando haber visto fallas de prueba similares en motores actualmente en servicio como el RL-10 y el RD-180.

"Los dos motores del vuelo uno pasaron esta prueba, al igual que una docena de motores de cohetes BE-4, todos los cuales fueron disparados en caliente y en total acumularon más de 26.000 segundos de operación", dijo Bruno. “Tenemos mucha confianza en el diseño y la mano de obra de los activos que han pasado la aceptación. Esto no es inesperado. No será el último. Y habrá otros componentes del cohete que tampoco pasarán las pruebas de aceptación”.

¡FUEGO ESTÁTICO! Vulcan realiza el primer encendido de sus motores BE-4 durante el disparo de preparación para el vuelo (Cert-1). https://t.co/6FHkldnYri pic.twitter.com/SpZAWLgl0T

– Chris Bergin – NSF (@NASASpaceflight) 8 de junio de 2023

El 7 de junio se completó con éxito una prueba del vehículo conocida como Flight Readiness Firing, en la que se encendió la primera etapa y se encendieron sus dos motores BE-4 a potencia de vuelo durante aproximadamente siete segundos. Bruno dice que esos se encuentran entre los motores que aprobaron su ATP.

El camino a seguir

Según Bruno, el primer vuelo de certificación de Vulcan se producirá a finales del tercer o principios del cuarto trimestre de este año, pero no se ha dado una fecha específica. Se espera que la certificación completa del vehículo se complete en el primer trimestre de 2024. La compañía espera poder volar cargas útiles militares más adelante ese mismo año como parte del programa de Lanzamiento Espacial de Seguridad Nacional de la Fuerza Espacial de los Estados Unidos.

(Imagen principal: La pila Cert-1 Vulcan-Centaur llega a la plataforma en SLC-41 el 11 de mayo. Crédito: United Launch Alliance)