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El vehículo de lanzamiento Energia
Redacción
l vehículo de lanzamiento Energia fue desarrollado en la ex-URSS durante las décadas de 1970 y 1980, como parte del "Sistema Espacial Reutilizable Energia-Buran". Es un poderoso y versátil portador pesado capaz de lanzar al espacio cargas de gran masa, y al igual que el transbordador espacial Buran, fue desarrollado por RSC Energia, el legendario bureau de diseño espacial fundado por Sergei P. Korolev.

El vector tiene un diseño modular muy simple: consiste de un cuerpo central rodeado por varias unidades impulsoras (boosters en inglés) auxiliares. En la base del cuerpo central van instalados motores criogénicos (que consumen oxígeno e hidrógeno en estado líquido), mientras que los impulsores laterales están equipados con motores alimentados con oxígeno y kerosén.

En teoría el Energia pude lanzar cargas que varían de 10 a 200 tn de peso, usando para ello varias combinaciones de unidades impulsoras laterales, número de motores del cuerpo central, y etapas superiores.

La versión preparada para el lanzamiento del Buran, simplemente se denomina Energia. Esta versión estándar del vector consta de dos etapas: la Etapa I está compuesta por cuatro impulsores laterales (los impulsores laterales se denominan Bloque A). La Etapa II está constituida por el "Bloque Central TS". En la base de este bloque van instalados cuatro motores criogénicos. En esta configuración, las cargas son transportadas en el exterior del vector.

También hay que mencionar como una parte constitutiva importante del Energia, al llamado "Bloque YA". Este elemento es el módulo de servicios de lanzamiento del vector Energia. Es usado durante el ensamblado, transporte, y en la plataforma de lanzamiento. A través de este dispositivo, se realizan sobre el vector, todas las tareas previas al lanzamiento, como ser el mantenimiento hidráulico, eléctrico, manipulación de propergoles, etc.. Tiene unas dimensiones de 20,25 m x 11,5 m, y una altura de las partes planas del cuerpo de 1,2 m. La masa del bloque es de unas 150 tn, y está fabricado en acero y otros materiales refractarios. Su interior contiene 1123 tuberías de acero, con una longitud total de casi 12 km, y puede volver a ser utilizado.
 
Cohete Energia
Simulación 3D que muestra al Energia transportando
al orbitador Buran.
 
Cohete Energia
La imagen muestra la sección de motores del Energia.
Obsérvese cómo el Energia se integra en el Bloque YA.
 
Capacidad de satelización del Energia en su versión estándar:

más de 100 tn a órbitas bajas.
más de 20 tn a órbita geoestacionaria.
más de 32 tn a trayectoria de misión lunar.

El vector Energia asegura lanzamientos a cualquier azimut; de todas formas, las órbitas con inclinaciones de 51°, 65° y 97° son tomadas como órbitas de referencia, definidas por las áreas donde se produce la caída de los impulsores laterales.
Principales características del vector Energia (*)
Masa de lanzamiento, tn
(incluyendo una carga de 105 tn)
2400
Propergoles:
Etapa I
Etapa II
oxígeno-kerosén
oxígeno-hidrógeno
Dimensiones, m
Energia:
 
Altura
Ancho
60
18
Bloque Central TS:  
Longitud
Diámetro
58,1
7,7
Bloque A:  
Longitud
Diámetro
38,3
3,9
(*) Configuración estándar.
Propulsión
Los motores de los impulsores laterales son del tipo RD-170. Estos motores tienen cada uno cuatro cámaras de combustión (y cuatro toberas), y emplean oxígeno y kerosén. Los motores de la etapa central son del tipo RD-0120, los cuales son criogénicos. La fuerza impulsora brindada por el RD-170 es de +740 tn, lo cual lo convierte en uno de los motores más poderosos jamás construidos. Por su parte el RD-0120 brinda una fuerza de +190 tn.
 
RD-170
RD-170
Puede considerarse que este motor es un prodigio de la tecnología: la potencia de su turbo bomba, unos 170 MW, es equivalente a la de tres buques rompehielos nucleares (!).
Durante su dificultoso desarrollo, no faltaron los especialistas que aseveraban que algo así no podía construirse. Finalmente la historia demostró lo contrario.
El RD-170 puede ser reutilizado diez veces, pero en los ensayos se llegó a simular hasta
20 misiones.
 
RD-0120
Un conjunto de motores RD-0120.
 
Todos los motores son activados en el despegue, pero los del Bloque Central entran en funcionamiento 8 s antes que los de los impulsores laterales. Durante este periodo un sistema de diagnóstico ejecuta las comprobaciones finales, y si todo está dentro de los márgenes de normalidad, autoriza la ignición de los restantes motores del lanzador. De esta forma se evita que el Energia despegue con fallas en sus motores. Por medio de la variación del empuje de los motores y del control del vaciado de los tanques de propergoles, se pueden seleccionar los mejores parámetros del movimiento del vector.
Sistema de Control
En la fase de ascenso, el Energia es controlado y estabilizado mediante la desviación del vector de empuje de los motores de la Etapas I y II en dos planos. Para implementar esta acción, los motores van montados sobre sistemas de pivoteo cardánico (gimbals en inglés) y existen además varios pequeños impulsores de alta precisión (vernieres), que proporcionan en total fuerzas de 50 tn en la Etapa I, y de 33 tn en la Etapa II.

El sistema de control autónomo del Energia, basado en el sistema de computadoras de a bordo, asegura un alto grado de precisión en el procedimiento de eyección de los impulsores laterales -usando pequeños motores cohete a combustible sólido- para que éstos desciendan sobre un área predeterminada, y también proporciona grandes capacidades al momento de tener que responder eventualmente a una situación de emergencia, como ser el malfuncionamiento de un motor.

El software del sistema de control fue escrito considerando unas 500 situaciones de emergencia. En las más graves, el sistema hace ingresar al vector en un estado de seguridad hasta que se encuentre una solución adecuada. Este sistema es lo suficientemente flexible como para lidiar con situaciones no previamente consideradas.

Un sistema de detección de incendio/explosión sirve para aumentar la seguridad de las operaciones realizadas en la plataforma de lanzamiento, y para advertir sobre el escape accidental de oxígeno e hidrógeno en el Bloque Central que podría derivar en una explosión en vuelo. El sistema de protección de emergencia de los motores del Energia monitorea los parámetros de los motores durante todo el tiempo de funcionamiento de los mismos, y tiene plena autoridad para apagarlos en caso de ser necesario. De esta forma se evita que los efectos de un accidente se propaguen a bordo del vector, y se pueda continuar con un vuelo controlado.
Etapas
Una de las tareas de ingeniería más difíciles de enfrentar, fue el desarrollo de los impulsores laterales. Estos vectores debían ser empleados por lo menos diez veces, por lo que debían ser recuperados. Hacia mediados de la década de 1970, la Oficina de Diseño "Yuzhnoye" (Dnepropetrovsk, Ucrania) estaba desarrollando un vector de lanzamiento medio, llamado "Zenit". Este vector iba ser usado en misiones anti-satélite, por lo que se procuraba dotarlo de un gran automatismo que asegurara un tiempo de alistamiento para el lanzamiento muy breve (unas 2 horas). Analizando las capacidades del Zenit, RSC Energia decidió finalmente usarlo -lógicamente previa adaptación- como booster lateral de su nuevo vector pesado. Así nació el Bloque A, como una versión modificada del vector medio Zenit. La principal característica de este vector, de unas 35 tn de peso vacío, es su capacidad de recuperación. Para esto está equipado con un sistema de paracaídas, un sistema de control de descenso, varios pequeños impulsores a combustible sólido usados en la fase final de descenso para el frenado, y dos patas retráctiles con esquíes para el contacto final con la superficie. El extremo opuesto al motor, está construido con materiales resistentes al calor.

Una parte modular del Bloque A se construía en la planta de "Yuzhmash" (Dnepropetrovsk, Ucrania). En la "Experimental Machine Building Plant" (Kaliningrado, región de Moscú) se fabricaban y ensamblaban los compartimientos de proa y popa de este vector.
 
 
Gráficos que muestran la forma de recuperación
de los impulsores laterales.
 
Sin embargo, la tarea de más difícil realización, fue la construcción del Bloque Central TS. Las enormes dimensiones, la cantidad de tuberías, las uniones soldadas, el cableado y la diversidad de equipos, hacían que se requiriera un ciclo de producción de un año y medio (!). La planta "Progress" (Samara, en la región del Volga) fue seleccionada como primer contratista para fabricar el Bloque Central y ensamblar al Energia. Grandes secciones del Bloque Central eran transportadas desde las fábricas al sitio de lanzamiento (Baikonur, Kazakstán) sobre una aeronave del tipo Myasischev 3M-T (de unas 40 tn de carga) para su montaje final.
 
El Myasischev 3M-T
El Myasischev 3M-T
 
 
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