Programa del transbordador espacial
- Este artículo se refiere a los transbordadores espaciales estadounidenses. Existió un proyecto cancelado de transbordador espacial ruso, cuyas características pueden consultarse en Transbordador Buran, y otro proyecto cancelado de transbordador europeo, que puede consultarse en Transbordador Hermes.
| Programa del Transbordador Espacial | ||
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| Insignia conmemorativa del transbordador espacial | ||
| Transbordador espacial Atlantis en la plataforma de lanzamiento durante la misión STS-135, la última del programa del transbordador (NASA) | ||
| Organización: | NASA | |
| Duración del programa: | 1981-2011 | |
| Tareas primarias: | Acceso tripulado a órbita baja; colocación de satélites y sondas interplanetarias, apoyo logístico y mantenimiento; ensamblaje y reaprovisionamiento de la ISS. | |
| Lugares de lanzamiento: | ||
| Flota de transbordadores (misiones espaciales): |
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| Número total de misiones: | 135 | |
El transbordador espacial o lanzadera espacial (en inglés Space Shuttle) de la NASA, llamado oficialmente Space Transportation System (STS), traducido "Sistema de Transporte Espacial", fue el único vehículo espacial utilizado para el transporte de astronautas por parte de los Estados Unidos entre 1981 y 2011. Lo más destacable de él es que era parcialmente reutilizable.
Desde el despegue de la primera misión del transbordador espacial (STS-1) lanzada el 12 de abril de 1981, estas naves se utilizaron para el transporte de grandes cargas hacia varias órbitas, para el abastecimiento y colocación de módulos orbitales en la Estación Espacial Internacional (ISS) y para realizar misiones de mantenimiento (como por ejemplo en el Telescopio espacial Hubble). Un uso que, inicialmente, se les preveía pero que no se llegó a llevar a cabo, era el de traer satélites de vuelta a la Tierra para ser reparados. Sin embargo desde la existencia de la ISS sí se trajeron de vuelta grandes cargas con el transbordador, algo que las Soyuz no podían hacer por su capacidad más limitada.
El vehículo estaba programado inicialmente para realizar aproximadamente 100 vuelos.
El programa del transbordador espacial comenzó a finales de los años 1960 y se convierte en prioridad principal de la NASA en los años 1970. En enero de 1986, un impactante accidente del Challenger en el que murieron sus siete tripulantes, detuvo dos años el programa de lanzamientos. Igualmente, tras el desastre del Columbia en 2003, no hubo más vuelos en los siguientes dos años. En enero de 2004 la NASA anunció que retiraría la flota entera de transbordadores y los sustituiría en 2010. El regreso de los vuelos con la misión STS-114 fue programado inicialmente en julio de 2005, pero debido a problemas en un sensor del tanque externo se descartó. Después de más de dos años de suspensión, el 26 de julio de 2005 el Discovery reanudó las operaciones con la Estación Espacial Internacional (ISS) para la transferencia de material y abastecimiento. En la reentrada a la Tierra hubo problemas técnicos con el seguimiento de la nave a causa del mal tiempo sucedido el 9 de agosto.
Puesto que en una sola misión el orbitador no podía compaginar el transporte de módulos a la ISS y continuar el mantenimiento del telescopio espacial Hubble, y al haber previamente cancelado estas misiones al Hubble, la NASA anunció que realizaría una misión, la última realizada al telescopio, el 11 de mayo de 2009.
Según el discurso que sostuvo el presidente estadounidense George W. Bush el 14 de enero de 2004, el uso del transbordador espacial sería concentrado totalmente en el ensamblaje de la ISS hasta 2010, año en el cual tendría que ser sustituido por el vehículo Orión, en aquel momento en fase de desarrollo y actualmente abandonado. El último lanzamiento de un transbordador se produjo el 8 de julio de 2011, en la misión STS-135, tras lo que el programa se dio por cancelado.
Historia
Diseño
El Programa del transbordador espacial fue ideado principalmente como sucesor de las misiones Apolo para dotar a la NASA de un programa espacial tripulado en los años 1980.
La NASA quería abaratar los costos y necesitaba una nave multifuncional. Uno de sus usos sería traer los satélites que eran lanzados al espacio para su reparación en caso de algún fallo. Otra función sería que fuera reutilizable para evitar la pérdida de miles de millones de dólares en cohetes que se iban separando en fases menores y una vez desechados se quemaban durante la reentrada a la atmósfera. Por último se usaría como transporte a la estación espacial que tenía planeada construir la NASA.
Con todos estos principios durante los años 1960, la NASA había delineado una serie de proyectos en papel sobre vehículos espaciales reusables para reemplazar los sistemas de uso único como el Proyecto Mercury, el Proyecto Gemini y el Programa Apolo. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) también tenía interés en sistemas más pequeños, con mayor capacidad de maniobrabilidad y estaba realizando su propio proyecto de avión espacial, llamado X-20 Dyna-Soar. Para poder elaborar un estado del arte en la materia, ambos equipos trabajaron juntos.
En la segunda mitad de la década de los 1960, el esfuerzo para mejorar el Apolo se estaba diluyendo, y la NASA empezó a buscar el futuro del programa espacial. Su visión fue la de un programa ambicioso que contemplaba el desarrollo de una enorme estación espacial que se lanzara con grandes cohetes, y que fuera mantenida por un "transbordador espacial" reutilizable que pudiera dar servicio a una colonia lunar permanente y que eventualmente pudiera transportar personas a Marte.
Sin embargo, la realidad era otra, ya que el presupuesto de la NASA disminuyó rápidamente. En lugar de retroceder y reorganizar su futuro en función de su nueva situación económica, la agencia intentó salvar tanto como fuera posible de sus proyectos. Se descartó la misión a Marte, pero tanto la estación espacial como el transbordador todavía estaban en pie. Eventualmente solo se pudo salvar uno de ellos, que fue el transbordador por razones económicas y logísticas, ya que sin ese sistema no se podría construir una estación espacial.
A continuación se propusieron una cantidad de diseños, muchos de ellos complejos y diferentes entre ellos. Maxime Faget, diseñador de la cápsula del Mercury, entre otros, creó el "DC-3", un pequeño avión capaz de llevar una carga de 9.070 kg o menos, cuatro tripulantes, aunque con maniobrabilidad limitada. El DC-3 se constituyó en la plataforma básica con la cual se compararían los demás diseños.
Con la desesperación de ver su último proyecto salvado, la NASA pidió la bendición de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF). La agencia hizo la solicitud de que los futuros lanzamientos de la USAF se hicieran con el transbordador en vez de los lanzadores descartables que se estaban usando, como el cohete Titán II. Como retribución, la USAF vería ahorros significativos en la construcción y actualización de sus lanzadores, puesto que el transbordador tendría capacidad más que suficiente para lograr los objetivos.
Sin mucho entusiasmo, la USAF asintió, no sin antes pedir un incremento significativo en la capacidad para permitirle lanzar sus satélites espías proyectados. Estos eran grandes, con un peso aproximado de 18.144 kg, y tendrían que ponerse en órbitas polares, lo cual necesita más energía que la que se requiere para poner un objeto en órbita baja (LEO). El vehículo también tendría que tener la habilidad de maniobrar hacia cualquier lado de su huella orbital para ajustarse a la deriva rotacional del punto de lanzamiento mientras estuviera en la órbita polar - por ejemplo, en una órbita de 90 minutos, el punto Vandenberg AFB en California, EE. UU. tendría una deriva de 1600 km, mientras que en órbitas más alineadas con el ecuador, la deriva sería de menos de 400 km. Para lograr lo anterior, el vehículo debería tener alas más grandes y pesadas.
Con ello, el sencillo DC-3 quedaba fuera de la ecuación debido a su reducida capacidad de carga y habilidad de maniobra. De hecho, todos los diseños eran insuficientes. Todos los nuevos dibujos tendrían que incorporar un ala en delta. Y ese no era el único inconveniente, con el incremento de la capacidad del vehículo, los propulsores también debían ser mucho más poderosos. De pronto, el sistema había crecido hasta ser más alto que el cohete Saturno V y sus costos y complejidad se salieron de todos los pronósticos.
Mientras todo esto sucedía, otras personas sugirieron un enfoque diferente: que la NASA utilizara el Saturno existente para lanzar la estación espacial, la cual sería mantenida por cápsulas Gemini modificadas que irían en cohetes Titán II-M, de la USAF. El costo sería probablemente menor, y alcanzaría el objetivo de la estación internacional más pronto.
La respuesta no se hizo esperar: un transbordador reutilizable pagaría con creces el costo de su desarrollo, si se comparaba con el gasto de lanzar cohetes de uso único. Otro factor en el análisis fue la inflación, que fue tan alta en los años 1970 que cualquier reposición del costo del desarrollo tenía que ser rápida. Se necesitaba entonces una tasa de lanzamientos para hacer que el sistema fuera plausible desde el punto de vista económico. Estas condiciones no las cumplían ni la estación espacial, ni las cargas de la USAF. La recomendación fue, entonces, hacer los lanzamientos desde el transbordador, una vez construido. El costo de lanzar el transbordador tendría que ser menor que cualquier otro sistema, exceptuando los cohetes pequeños y los muy grandes.
Con el tema de la plausibilidad solucionado, la NASA se dedicó a obtener fondos para los cinco años que tardaría el desarrollo del proyecto, empresa que no resultó para nada fácil. La inflación y la Guerra de Vietnam amenazaban con dar al traste con el transbordador, pero era el único proyecto viable, y suspenderlo significaba que EE. UU. no tendría un programa espacial tripulado en los años 1980. Sin embargo, los presupuestos debían ajustarse, lo cual llevó otra vez a la mesa de dibujo. Se abandonó el proyecto de cohete reutilizable en favor de un cohete sencillo que se desprendiera y fuera recuperado posteriormente. El combustible se sacó del orbitador a un tanque externo, lo cual permitió aumentar la capacidad de carga a costa de desechar el tanque.
El último escollo de diseño fue la naturaleza de los propulsores. Se propusieron por lo menos cuatro soluciones, y se optó finalmente por la que contemplaba dos cohetes sólidos (en vez de uno grande), debido a menores costos de diseño (aspecto que estuvo permanentemente presente en el diseño del transbordador).
Desarrollo
El desarrollo del transbordador se hizo oficial el 5 de enero de 1972, cuando el presidente Richard Nixon anunció que la NASA comenzaría a crear un sistema de transbordador reusable, de bajo costo. Debido a los topes de presupuesto, el proyecto ya estaba condenado a durar más de lo que se había anticipado originalmente. Sin embargo, el trabajo empezó rápidamente, y un par de años después ya había varios artículos de prueba.
De estos, el más notable era el primer Orbitador completo, que originalmente se conocería como "Constitution". Sin embargo, una campaña masiva de cartas de fanáticos de la serie Star Trek convenció a la Casa Blanca de rebautizar al orbitador como "Enterprise". Con bombo y platillos, el Enterprise hizo su primer carreteo el 17 de septiembre de 1976 y empezó una serie de pruebas exitosas que fueron la primera validación real del diseño.
El primer orbitador completamente funcional, el Columbia, fue construido en Palmdale, California, y enviado al Centro Espacial Kennedy el 25 de marzo de 1979. Dos tripulantes iban en el primer viaje del Columbia, el 12 de abril de 1981. En julio de 1982 el CEK vio llegar al Challenger. En noviembre de 1983 llegó el Discovery, y el Atlantis en abril de 1985. Con el tiempo las tripulaciones fueron creciendo: la primera tripulación de cinco astronautas fue en el STS-7 en 1983 y la de seis fue en el STS-9 a finales del mismo año. La primera tripulación de 7 personas fue en STS 41-C en 1984 y el récord de ocho fue en 1985 a bordo del STS 61-A.
Debido a las grandes tripulaciones, los astronautas fueron divididos en dos grupos: pilotos, responsables del vuelo y mantenimiento del orbitador; y los especialistas de misión, encargados de los experimentos y de la carga útil. Finalmente se creó otra categoría: los especialistas de carga, los cuales no tienen que hacer necesariamente un curso de astronauta. Estos se ocupan de experimentos de a bordo.
La segunda parte del proyecto, la llamada Estación Espacial Freedom, anunciada en 1984, se convirtió, con modificaciones y reducciones, en la Estación Espacial Alpha y posteriormente en la Estación Espacial Internacional. En la mañana del 28 de enero de 1986 el Challenger explotó 73 segundos después del despegue (misión STS-51-L). El problema se debió a un escape en una junta de sellado de los cohetes auxiliares. La tripulación de siete personas perdió la vida. Para reemplazarlo se construyó el Endeavour, que llegó en mayo de 1991. Mientras tanto, en 1988, los soviéticos estrenaron el transbordador Buran, similar al estadounidense.
En 1995 el transbordador espacial fue preparado para la concepción de la Estación Espacial Internacional, motivo por el cual realizó una serie de acoplamientos con los rusos en la estación Mir. Finalmente y debido a los retrasos por presupuesto de la agencia espacial rusa se dio comienzo a la construcción de la ISS en 1998.
El 1 de febrero de 2003 otro trágico accidente sacudió a la familia de transbordadores espaciales de la NASA al desintegrarse el Columbia en los cielos durante su reentrada, cuando regresaba tras finalizar con éxito la misión STS-107.
La NASA suspendió todos los vuelos de transbordadores programados mientras investigaba lo sucedido. El resultado fue que el desastre del Columbia se produjo por un pedazo de espuma del tanque externo, que se desprendió durante el lanzamiento y chocó contra el ala del transbordador a unos 800 km/h, produciendo un orificio que luego resultaría fatal. Cuando el transbordador reingresó en la atmósfera, el daño permitió que los gases atmosféricos calientes penetraran y destruyeran la estructura interna del ala, lo que provocó que la nave espacial se volviera inestable y poco a poco se rompiera, causando la muerte de todos los tripulantes.
Los vuelos se reiniciaron con el despegue del Discovery dos años y medio después, el 26 de julio de 2005, para llevar a cabo la misión STS-114, esta se realizó sin haber solucionado por completo el problema del tanque externo, el Discovery regresó a casa el 9 de agosto de 2005 en la Base Edwards en California. La siguiente misión del Transbordador se realizó en julio de 2006 con el lanzamiento del Discovery. La misión comprendió un viaje a la Estación Espacial Internacional y pruebas de seguridad.
Conclusión
El transbordador ha requerido de importantes avances tecnológicos para su desarrollo, incluyendo miles de losetas de protección térmica, capaces de resistir el calor de la reentrada en el curso de varias misiones, además de sofisticados motores que pudieran ser usados una y otra vez sin ser desechados. El orbitador con forma de avión tiene tres de estos motores principales, los cuales queman hidrógeno y oxígeno líquido que están almacenados en el tanque externo. Fijados al tanque externo se encuentran dos cohetes de combustible sólido o aceleradores llamados SRB, en inglés Solid Rocket Boosters, los cuales proveen la mayor parte del empuje durante el despegue. Los “boosters” se apagan y son arrojados al océano para ser recuperados, rellenados y preparados para el próximo uso. Una vez que los cohetes de combustible sólido han sido desechados, los tres motores principales del orbitador siguen quemando el combustible del tanque externo hasta aproximadamente los ocho minutos de vuelo.
El STS introdujo muchas herramientas que son utilizadas en el espacio: el sistema de manipulación remota, un brazo de 15,24 metros de longitud construido por la Agencia Espacial Canadiense, es capaz de mover grandes y pesados objetos desde y hacia la bodega de carga del transbordador, la cual mide unos 18,29 metros de largo. El módulo Spacelab construido por la Agencia Espacial Europea (ESA), provee un laboratorio presurizado y completamente equipado para que los científicos puedan realizar diversos experimentos, cubriendo un amplio espectro de la investigación: desde la astronomía, la creación de nuevos materiales, la observación de la Tierra, el estudio de fenómenos físicos y hasta la investigación biomédica. La Unidad de Vuelo Maniobrable (MMU) permite a los astronautas moverse libremente en el espacio sin estar conectado al Transbordador valiéndose de unos pequeños cohetes fijados a la estructura en forma de silla para el desplazamiento.
La mayoría de las misiones han sido científicas y de defensa. Entre los proyectos científicos más importantes se destaca la puesta en órbita del Telescopio Espacial Hubble, la nave espacial Galileo que realizó importantes descubrimientos, el Observatorio de Rayos Gamma y el transporte de módulos y abastecimiento para la construcción de la Estación Espacial Internacional (ISS).
Flota de transbordadores espaciales de la NASA
- Vehículos de prueba, no aptos para vuelos orbitales:
- Perdidos en accidentes:
- Actualmente retirados del servicio:
Misiones del programa STS
Fuentes de combustibles
El Transbordador tiene dos fuentes de combustible: el Tanque Externo y dos Cohetes Aceleradores Sólidos, en inglés Solid Rocket Boosters (SRB). El orbitador también almacena combustibles hipergólicos que son usados durante la estadía en el espacio.
El impulso combinado es tal que en un lapso de 0 a 8,5 s el transbordador alcanza una velocidad de 250 m/s (900 km/h). Esto equivale a unos 3 G, es decir, más de 3 veces la fuerza ejercida por la tierra.
Tanque externo
El Tanque externo llega hasta el Edificio de Ensamblaje de Vehículo en una enorme barca. Una vez en esta instalación, es procesado y colocado en posición vertical para ser unido al orbitador.
El Tanque Externo es el elemento más grande y más pesado del transbordador espacial. Además de alimentar a los tres motores principales del Orbitador, el Tanque cumple la función de espina dorsal del Transbordador al absorber las cargas de empuje durante el lanzamiento. Es eyectado a los 10 s del apagado de los motores principales del transbordador, reentrando en la atmósfera terrestre e impactando sobre el océano Índico o Pacífico, en función del tipo de misión. No es reutilizable.
En las dos primeras misiones iba pintado de blanco pero a partir de la STS-3 dejó de pintarse para reducir peso. Desde entonces presentó ese color naranja tan característico.
Motores principales
Posee tres, y proveen del empuje necesario para alcanzar la velocidad orbital. Los motores principales están ubicados en la parte inferior del orbitador y antes de ser instalados en el mismo han de haber pasado por una prueba de encendido en el Centro Espacial Dennis en Misisipi de donde son transportados en camión hasta el edificio de ensamblaje del vehículo.
Los motores miden unos 4,2 m de altura y cada uno pesa unas 2 t. La potencia que producen es tremenda: 12 millones de CV de potencia, lo necesario para proveer de energía a 10 000 hogares. El elemento principal de los motores es la turbobomba la cual se encarga de alimentar de propelente a la cámara de combustión. La potencia de la turbobomba también es descomunal, ya que con sólo el tamaño de un motor V-8 tiene la fuerza de 28 locomotoras, por lo que si llegara a explotar enviaría una columna de hidrógeno a 58 km a la redonda. Cuando se enciende, la turbobomba consume 1 t/s de combustible.
Los motores principales utilizan LOX y LH2 que se encienden en la cámara de combustión que no mide más de 25 cm de diámetro a una temperatura de 3 300 °C lo que le da una gran presión. Una vez que son liberados, los gases calientes son expulsados por la tobera. Después de la separación de los boosters, los motores principales siguen encendidos por varios minutos. Los motores principales son reutilizables para 55 despegues y operan con un rendimiento máximo de 104%
Cohetes aceleradores sólidos
El transbordador espacial usa el cohete de propulsión sólida más grande del mundo. Cada cohete acelerador contiene 453 600 kg de propelente en la forma de una sustancia sólida de consistencia similar a la goma de borrar. El Cohete Acelerador Sólido (SRB) tiene cuatro secciones centrales que contienen el propelente. La parte superior tiene un hueco en forma de estrella que se extiende hasta dos tercios hacia abajo hasta tomar la forma de un cilindro. Cuando entran en ignición todas las superficies expuestas reaccionan violentamente proveyendo el impulso necesario. Una vez que entran en ignición, no es posible su apagado. Debido a la forma de estrella del segmento superior, la eficiencia de impulso es mucho mayor que con una forma cilíndrica.
Después de proveer un empuje equivalente a un tercio del total, los SRB se separan a los 2:12 min de vuelo. Caen en el océano Atlántico, con ayuda de unos paracaídas, de donde son rescatados y posteriormente reutilizados.
Propelentes
El combustible utilizado por el transbordador espacial proviene del Tanque Externo y de los cohetes aceleradores o también conocidos como Boosters. El propelente empleado en los boosters es perclorato de amonio y tiene una consistencia sólida; respecto al Tanque Externo, aquí sucede lo contrario ya que está dividido en dos tanques el superior contiene oxígeno líquido (LOX) y el segundo tanque contiene hidrógeno líquido (LH2) los cuales se mezclan en la cámara de combustión de los motores principales del transbordador espacial proveyendo la combustión.
Una característica importante de los combustibles es su impulso específico, el cual es utilizado para medir la eficiencia de los propelentes de los cohetes en términos de segundos. Cuanto más alto es el número, más “caliente” es el propelente.
La NASA utiliza cuatro tipos de propelentes: petróleo, criogénicos, hipergólicos y sólidos.
El petróleo es en realidad un tipo de kerosén similar al quemado en las lámparas y estufas. Sin embargo, en este caso se trata de un tipo llamado RP-1 (Petróleo Refinado) que es quemado con oxígeno líquido (oxidante) para proveer de impulso. El RP-un solo se utiliza en los cohetes Delta, Atlas-Centauro y también fue utilizado en las primeras etapas del Saturn IB y el Saturn 5.
En el programa del Transbordador no se utiliza el petróleo, salvo para etapas de satélites. En el despegue, el transbordador espacial utiliza el tipo criogénico y sólido, mientras que en órbita hace uso de los tipos hipergólicos.
Criogénicos
Los motores criogénicos se basan en la unión de oxígeno líquido (LOX), que es utilizado como oxidante, e hidrógeno líquido (LH2) que es el combustible. El LOX permanece en estado líquido a –183 °C y el LH2 a –253 °C.
En su estado gaseoso, el oxígeno y el hidrógeno tienen densidades tan bajas que serían necesarios enormes tanque para su almacenamiento. Por ello deben ser enfriados y comprimidos para ser almacenados en los tanques de los cohetes. Debido a la tendencia permanente de los criogénicos a volver a su estado natural gaseoso, su uso es menos frecuente en los cohetes militares debido a que éstos deben permanecer en las bases de lanzamiento por largos períodos de tiempo.
A pesar de las dificultades que acarrean su almacenamiento, la combinación LOX-LH2 tiene una gran eficiencia. El hidrógeno tiene una potencia un 40% mayor que otros combustibles, siendo muy ligero (densidad de 0,071 g/cm³). El oxígeno es 16 veces más denso (1,14 g/cm³ de densidad).
Los motores de alta eficiencia a bordo del orbitador utilizan hidrógeno y oxígeno líquido logrando un impulso específico de 455 segundos, lo cual es un gran avance respecto a los motores F-1 del Saturno 5, que llegaban a 260 s. Las células de combustible a bordo del orbitador usan estos dos líquidos para producir energía eléctrica en un proceso conocido como electrólisis inversa. La quema del LOX con LH2 se produce sin producir gases tóxicos dejando sólo como subproducto vapor de agua.
Hipergólicos
Los hipergólicos son combustibles y oxidantes que entran en ignición cuando entran simplemente en contacto, por lo que no necesitan una fuente de ignición. Esta capacidad de encendido los hace especialmente útiles en sistemas de maniobramiento, tanto tripulados como no tripulados. Otra de sus ventajas es su facilidad de almacenamiento, ya que no necesitan temperaturas extremadamente bajas como los criogénicos.
El combustible es monometilhidracina (MMH) y el oxidante es tetróxido de nitrógeno (N2O4). La hidracina es un compuesto de nitrógeno e hidrógeno con un olor muy fuerte similar al amoníaco. El tetróxido de nitrógeno es de color rojizo y olor repugnante. Debido a que ambos son altamente tóxicos, su manejo se realiza bajo condiciones de seguridad extrema.
El orbitador usa hipergólicos para el Sistema de Maniobramiento Orbital (OMS) para la entrada en órbita, maniobras orbitales y salida de órbita. El sistema de control de reacción usa hipergólicos para el control de actitud.
La eficiencia de la combinación MMH/N2O4 en el orbitador es de 260 a 280 segundos en el SCR y 313 segundos en el OMS. La mayor eficiencia del OMS se explica por la mayor expansión de las toberas y las elevadas presiones en las cámaras de combustión.
Sólido
Los propelentes sólidos son los más simples de todos. Su uso no requiere de turbobombas o complejos sistemas de alimentación de propelentes. Su ignición se produce con un largo chorro de llamas producido desde la punta del cohete lo cual produce el encendido inmediato. Los combustibles sólidos, compuestos por un metal y diferentes mezclas químicas son más estables y permiten un mejor almacenamiento. Por otra parte, la gran desventaja que presentan es que los propelentes sólidos una vez encendidos no pueden apagarse.
Los propelentes sólidos se usan en una gran variedad de naves y sistemas como el Módulo de Asistencia de Carga (PAM) y en la Etapa Superior Inercial (IUS) que proveen el impulso necesario para que los satélites alcancen órbitas geosincrónicas o para entrar en órbitas planetarias. El IUS se utiliza en el transbordador espacial.
Un propelente sólido siempre posee su propia fuente de oxígeno. El oxidante del propelente sólido del transbordador espacial es perclorato de amonio, que constituye el 63,93% de la mezcla. El combustible es una forma de aluminio en polvo (16%) con un oxidante de hierro en polvo (0,07%) como catalizador. El fijador que mantiene a la mezcla unida es ácido acrilonitril polibutadieno (12,04%). Además, la mezcla contiene un agente de protección epoxy (1,96%). Tanto el fijador como el agente epoxy se queman junto con el resto del propelente, contribuyendo al empuje.
El impulso específico de los SRB del transbordador espacial es de 242 segundos a nivel del mar y 268,6 segundos en el vacío.
Instalaciones de la NASA para el programa del transbordador espacial
El Centro Espacial Kennedy es el centro principal de la NASA para las pruebas, chequeos y lanzamientos del transbordador espacial y sus cargas. El centro también es uno de los sitios de aterrizaje del Transbordador.
Los Transbordadores despegan del Complejo de Lanzamiento 39 ubicado sobre Merrit Island, Florida, al norte de Cabo Cañaveral. Las instalaciones del complejo 39 han sufrido modificaciones desde la época de las misiones Apolo para poder adaptarse a la tecnología del Programa del transbordador espacial.
Instalación de aterrizaje del transbordador
La pista de aterrizaje para el transbordador espacial es una de las más grandes del mundo. La pista del Centro Espacial Kennedy está ubicada a unos tres kilómetros al noroeste del edificio de ensamblaje, en un alineamiento noroeste/sudeste. La pista de aterrizaje tiene el doble de longitud que las pistas de los aeropuertos comerciales. Mide aproximadamente unos 4.752 m de largo y 91,4 metros de ancho, y tiene 406 milímetros de espesor en el centro. En cada extremo hay un espacio de 305 metros para propósitos de seguridad. A cada lado de la pista corren unos pequeños surcos de 0,63 cm de ancho y profundidad.
Debido a que el orbitador, una vez que ha reentrado en la atmósfera, carece de un sistema de propulsión propio, tiene que valerse de la suspensión aerodinámica provista por el aire. La velocidad de aterrizaje varía entre 343 y 364 kilómetros por hora.
Para lograr un aterrizaje perfecto, el orbitador necesita de ayuda de navegación, que se encuentra tanto en tierra como a bordo de la misma nave. El escáner de rayos microondas del sistema de aterrizaje sirve para el acercamiento final y dirige al orbitador a un punto determinado de la pista.
Los aterrizajes se realizan de noroeste a sudeste (Pista 15) o de sudeste a noreste (Pista 33). La pista no es perfectamente plana, ya que tiene una pendiente de 61 cm desde la línea central hasta el borde. Esta pendiente junto con los surcos constituyen un efectivo método de dispersión del agua. Los surcos además son de utilidad para la resistencia al deslizamiento superficial. Modificaciones posteriores de la pista de aterrizaje aumentaron su longitud, por lo que actualmente mide unos 5.182 metros de largo.
Instalación de procesamiento del orbitador
Horas después de haber aterrizado el orbitador es transportado hasta el edificio de procesamiento en el centro espacial. El edificio tiene tres hangares, cada uno de 60 m de largo, 46 m de ancho y 29 m de alto, que ocupan un área de 2.694 m². El hangar inferior conecta a los hangares 1 y 2. Tiene 71 m de largo, 30 de ancho y cerca de 8 m de altura. El hangar 3 está ubicado al norte y al este de las dos primeras; tiene además un hangar inferior adyacente.
Otros anexos y estructuras proveen del espacio necesario para realizar el mantenimiento del orbitador. Cada hangar superior está acompañado de un brazo grúa de 27 t de peso con una altura aproximada de 20 m. Una serie de plataformas, un puente de acceso principal y dos puentes móviles motorizados proveen los accesos al orbitador. Los hangares superiores tienen un sistema de escape de emergencia en caso de que se produzca el escape de hipergólicos. El hangar inferior tiene equipos eléctricos, mecánicos una sala de comunicaciones, oficinas y salas de supervisión del control. Todos los hangares tienen sistemas de protección en caso de incendio.
El control post-vuelo y mejoras, además de la instalación de cargas en posición horizontal, se realizan en este edificio. Los satélites colocados en posición vertical normalmente son instalados en la plataforma de lanzamiento.
Después del procesamiento, el orbitador es remolcado hasta el edificio de ensamblaje a través de la gran puerta al extremo norte del hangar superior.
Instalación del sistema de protección térmica
Un Sistema de Protección Térmica, compuesto de una red de losetas, filtros y mantas de aislamiento, protegen el interior de cada orbitador del calor producido en el despegue y durante la reentrada, además de las bajas temperaturas del espacio. Estos materiales pueden resistir algún daño dentro del tiempo de vuelo y deben ser inspeccionados, reparados o algunas veces reemplazados para la próxima misión.
La reparación y la elaboración final de los materiales del sistema de protección térmica toma lugar en la instalación de dicho sistema, un edificio de 2 pisos con un área de 4.088 metros cuadrados. El edificio está ubicado cruzando la calle desde el complejo de procesamiento del orbitador.
Instalación de Logística
El Complejo de Logística, con un área de 30.159 metros cuadrados está ubicado al sur del edificio de ensamblaje. Contiene cerca de 160.000 partes de repuestos del transbordador espacial y más de 500 trabajadores de la NASA y de empresas contratadas. Una de las características destacables de este edificio es la existencia del sistema de recuperación de partes, el cual automáticamente encuentra y retira partes específicas del Transbordador.
Instalaciones de procesamiento de los Cohetes Aceleradores Sólidos
Después de 2 minutos del lanzamiento, los SRB se separan del tanque externo gracias al encendido de retrocohetes y abren sus paracaídas para caer al norte del Océano Atlántico en donde son rescatados por barcos especiales que los transportan hasta la estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral.
Instalación para el desarmado del Cohete Acelerador Sólido
Corresponde al área en y alrededor del hangar AF que junto al edificio forman la instalación del desarmado del Cohete Acelerador. Elevadores especiales detrás del hangar AF elevan a los SRB del agua. Allí pasan por un lavado inicial y cada cohete es separado en sus cuatro secciones y los ensamblajes superiores e inferiores. Los segmentos principales son devueltos al complejo de lanzamiento en el Centro Espacial Kennedy a bordo de vehículos sobre rieles para ser enviados al fabricante y la recarga del propelente.
Instalación para el reacondicionamiento y ensamblaje del Cohete Acelerador Sólido
El reacondicionamiento y la instalación de las secciones superior e inferior se lleva a cabo en este edificio ubicado al sur del edificio de ensamblaje. Este complejo está formado por cinco edificios: construcción, ingeniería, servicio, prueba de la sección inferior o prueba de fuego y la instalación de enfriamiento. El edificio de tres pisos para la construcción cuenta con sistema de control automático, una grúa de 24 X 61 metros en el hangar superior y tres robots grúas, estando estos últimos entre los más grandes del mundo.
Instalación para el proceso de rotación y salida
Ubicada al norte del edificio de ensamblaje, esta instalación recibe los segmentos de los SRB cargados con propelente a través de un sistema férreo desde el fabricante. El complejo incluye un edificio de procesamiento y dos edificios de despacho. La inspección, rotación y el armado de la parte inferior del booster ocurre en el edificio de procesamiento. Los otros dos edificios de despacho sirven para el almacenamiento de los segmentos cargados con propelentes y permanecen allí hasta ser transportados al edificio de ensamblaje para ser integrados a las otras partes del booster listas para el siguiente vuelo.
Instalación para el reacondicionamiento del paracaídas
Después de que los dos boosters caigan en el Océano Atlántico, dos embarcaciones los recuperan y también retiran los paracaídas que son enrollados en enormes rodillos los cuales son enviados a esta instalación. Una vez allí, los paracaídas son lavados, secados y almacenados en tanques para un uso futuro.
Edificio de ensamblaje de vehículos
Aquí, los boosters son unidos al tanque externo y al orbitador para ser transportados hasta la plataforma de lanzamiento.
Ubicado en el centro del complejo de lanzamiento 39, el edificio de ensamblaje del vehículo es uno de los más grandes del mundo cubriendo un área de 3,24 ha y con un volumen de aproximadamente 3.884.460 m³. El edificio tiene 160 m de altura, 218 m de largo y 158 m de ancho.
La estructura puede resistir vientos de 125 km/h y está reforzada con vigas de acero de 406 mm de diámetro hasta una profundidad de 49 m.
El hangar superior tiene una altura de 160 m y el hangar inferior, 64 m. Al este se encuentran los hangares superiores 1 y 3 donde se unen los componentes del transbordador espacial en posición vertical en la plataforma lanzadora. Al oeste están los hangares 2 y 4 donde se chequea el tanque externo y es también donde se realiza el almacenamiento.
Este edificio tiene más de 70 dispositivos de elevación incluyendo dos grúas de 227 t.
Una vez que el ensamblaje del transbordador espacial está completo, se abren las enormes puertas del edificio para permitir la entrada del transportador oruga que se desplaza debajo de la Plataforma Lanzadora Móvil y los lleva –con el Transbordador ensamblado- hasta el lugar de lanzamiento.
Centro de control de lanzamiento
Es un edificio de cuatro pisos conectado a la parte oriental del edificio de ensamblaje a través de un elevado puente cerrado. El centro de control cuenta con dos salas de operaciones y otras dos de apoyo cada una equipada con el sistema de procesamiento de lanzamiento –un sistema automático de operación computarizada– el cual monitorea y controla en ensamblaje del transbordador espacial, el control y las operaciones de lanzamiento.
La cuenta regresiva para el transbordador espacial toma cerca de 43 h gracias al sistema de procesamiento de lanzamiento, de otra manera, llevaría más de 80 h, como en las misiones Apolo.
Por otro lado, el uso del sistema de procesamiento de lanzamiento requiere la presencia de 225 a 230 personas en la sala de lanzamiento, a diferencia de las misiones Apolo que requerían de cerca de 450 personas.
Una vez que los cohetes de propulsión sólida se encienden en el despegue, el control pasa automáticamente al centro de control de misión en el Centro Espacial Johnson en Houston, Texas.
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Equipo transportable e instalaciones
Plataforma Lanzadora Móvil
Es una estructura de acero de dos pisos que provee de una base de lanzamiento transportable para el transbordador espacial. El cuerpo principal de la plataforma tiene 7,6 m de altura, 49 m de largo y 41 m de ancho. La plataforma descansa sobre seis pedestales de 6,7 m de altura.
Sin ser cargada, una plataforma pesa cerca de 3.730 t. Con un Transbordador sin combustible, pesa unas 5000 t.
El cuerpo principal de la plataforma tiene tres salidas: una para los gases expelidos por los cohetes de propulsión sólida y otra ubicada en el medio, para los tres motores principales.
Sobre la estructura hay dos dispositivos de tamaño considerable a cada lado del hueco de escape de los motores principales. Estos dispositivos denominados "mástiles de servicio trasero" proveen de varias conexiones umbilicales al orbitador incluyendo una línea de oxígeno líquido a través de uno y una línea de hidrógeno líquido a través del otro. Estos combustibles criogénicos son alimentados al tanque externo a través de estas conexiones desde la plataforma. En el momento de lanzamiento estos umbilicales son retraídos hasta los mástiles donde son protegidos de las llamas de los motores por una cubierta giratoria.
Cada mástil tiene 4,5 m de largo, 2,7 m de ancho y se elevan a unos 9,4 m de altura sobre el piso de la plataforma.
Otros umbilicales transportan helio y nitrógeno, además de energía eléctrica y enlaces de comunicación.
Ocho pernos, cuatro en cada base del los SRB sostienen al transbordador espacial sobre la plataforma lanzadora. Estos pernos encajan con otros pernos opuestos sobre los dos huecos de escape de los SRB. La nave se desconecta de la plataforma mediante pirotecnia que rompe los enlaces de estos pernos.
Cada plataforma lanzadora contiene dos niveles internos que proveen de equipos eléctricos, de prueba y de carga de propelentes.
Transportador Oruga
Estos vehículos especiales transportan al transbordador espacial montado sobre la plataforma lanzadora desde el edificio de ensamblaje hasta la zona de lanzamiento. Se trata de dos orugas (nombre dado a los vehículo cuya tracción se da sobre correas móviles como la de los tanques de guerra) que tienen 6,1 metros de altura, 40 m de largo y 34,7 m de ancho. Cada una pesa unas 2.700 t sin carga. Un vehículo de este tipo tiene seis orugas con 57 secciones cada una. Cada conjunto de ruedas contenido en la oruga pesa unos 907 kg.
La velocidad máxima de la oruga con el transbordador a bordo es de 1,6 km/h, mientras que sin carga tiene una velocidad máxima de 3,2 km/h.
La oruga tiene un sistema de nivelación para contrarrestar los 5 grados de inclinación hasta el sitio de lanzamiento y posee además, un sistema de rayos láser que le permite ubicarse en una posición precisa.
Cada oruga es impulsada por dos motores diésel de 2.750 CV. Los motores controlan unos generadores de 1000 kW que proveen de energía eléctrica a los 16 motores de tracción.
Camino del transportador oruga
Una carretera de 39,6 m de ancho es usada por el transportador oruga en un trayecto desde el edificio de ensamblaje hasta la plataforma de lanzamiento que están separados por unos 4,8 km.
El camino consiste en dos carriles de 12 metros separados por una franja central de 15 m. Para soportar el peso de la carga total (unas 7.700 t) el camino está compuesto por cuatro capas. La parte superior es una capa de grava de río de 20,3 cm en las curvas y 10,2 cm en los trayectos rectos. Las otras capas —en sentido descendiente— son: 1,2 m de roca comprimida, 76 cm de un relleno selecto y 30 cm de un relleno compacto.
La distancia desde el edificio de ensamblaje a la Plataforma 39A es unos 5,5 km y a la Plataforma 39B, unos 6,8 km.
Contenedor de carga
Este contenedor instala las cargas útiles en sentido vertical y opera en varias instalaciones. En la instalación de procesamiento del orbitador sirve para las cargas de posición horizontal.
Cada contenedor está sellado herméticamente y puede llevar cargas de hasta 4,5 m de diámetro y 18,3 m de longitud. El peso máximo que permite es de aproximadamente 22,68 t.
Transportador del contenedor de carga
Es un camión de 48 ruedas que puede transportar el contenedor ya sea en posición vertical u horizontal. El Transportador tiene unos 19,8 m de largo y 7 m de ancho, con una plataforma que puede ser elevada o bajada desde 1,5 m hasta 2,1 m.
Cada rueda tiene un eje independiente lo que le permite desplazarse libremente en cualquier dirección. Un motor diésel impulsa al transportador en las actividades exteriores, pero cuando está dentro de una instalación funciona con un motor eléctrico.
Cuando está completamente cargado tiene una velocidad máxima de 8 km/h, pero también se puede desplazar a velocidades del orden de 0,636 centímetros por segundo (o lo que es lo mismo: 0,022 km/h) para las cargas que necesitan un movimiento de precisión.
Plataformas de lanzamiento 39A y 39B
Las plataformas A y B del Complejo de Lanzamiento tienen un tamaño casi octogonal. Cada una cubre un área de 0,65 km². La parte central de la Plataforma A está situada a unos 14,6 metros sobre el nivel del mar, y la Plataforma B a 16,8 m. Antes del retorno a vuelos en 1988 después de la trágica misión del Challenger, el Complejo sufrió 105 modificaciones. Las modificaciones fueron realizadas para mejorar la inspección de los sistemas.
La parte superior de cada Plataforma mide 119 X 99 m. Las dos estructuras principales de cada plataforma de lanzamiento son la Estructura de Servicio Fija y la Estructura de Servicio Giratoria.
Estructura de servicio fija
Está ubicada al norte de cada plataforma de lanzamiento. Es una estructura abierta de cerca de 12,2 metros cuadrados. Una grúa en la parte superior provee de acceso para las operaciones pro-lanzamiento. La estructura tiene 12 pisos de trabajo a intervalos de 6,1 m cada uno. La altura de la estructura es de 75 m. Mientras que la altura hasta la grúa superior es de 81 m por encima de todo se encuentra el pararrayos: una estructura cilíndrica de fibra de vidrio con una longitud de 24 m. Con el pararrayos, la estructura tiene una altura de 106 m.
La estructura fija tiene tres brazos de servicio:
- Brazo de acceso al orbitador: este brazo se extiende para permitir el acceso de personal especializado al compartimiento de la tripulación en el orbitador. La parte extrema de este brazo comprende una sección llamada “cuarto blanco”. Este pequeño cuarto permite el acceso de un máximo de seis personas y permite el acceso a la escotilla a través de la cual los astronautas se ubican en sus posiciones.
El brazo de acceso permanece en posición extendida hasta los 7 min 24 s previos al lanzamiento para proveer una salida de emergencia a la tripulación. Mide 19,8 m de largo, 1,5 m de ancho y 2,4 m de altura. Este brazo está fijado a la Estructura de Servicio Fija a un nivel de 44,8 m sobre la superficie.
En caso de emergencia, el brazo puede ser extendido mecánica o manualmente en cerca de 15 s.
- Brazo de línea de acceso para la ventilación de hidrógeno del tanque externo: este brazo permite la unión de las líneas umbilicales del tanque externo con las instalaciones de la plataforma además de proveer acceso para el trabajo en el área del tanque. Este brazo se retrae varias horas antes del lanzamiento dejando los cables umbilicales unidos al tanque los cuales son cortados en el instante en el que los boosters se encienden. Los cables vuelven a la torre de la estructura donde son protegidos de la llamas de los motores gracias a una cortina de agua.
El brazo de línea de acceso para la ventilación de hidrógeno del tanque externo mide 48 m de largo y está unido a la estructura de servicio fija a un nivel de 51 m.
- Brazo de ventilación de oxígeno gaseoso del tanque externo: este brazo se extiende hasta la parte superior del tanque exterior donde baja un cobertor o capullo en la punta del tanque. El capullo contiene nitrógeno gaseoso calentado que corre a través de esta cubierta para evitar que los vapores de la abertura de ventilación se condensen formando hielo que puede desprenderse y por lo tanto dañar a la nave durante el despegue. El sistema del brazo de ventilación tiene 24,4 m de largo, 1,5 m de ancho y 2,4 m de alto. Este brazo está adherido a la Estructura de Servicio Fija entre los niveles correspondientes a los 63 y 69 m.
El cobertor es retirado de la abertura de ventilación a los 2 min y 30 s previos al lanzamiento y el brazo es retraído hasta la estructura de la torre y puede ser vuelto a su posición extendida si se detiene la cuenta regresiva.
Estructura de servicio giratoria
Provee de protección al transbordador y acceso a la bodega de carga para la instalación y servicio de cargas en la plataforma. La estructura gira de un tercio de círculo a 120° para que las puertas de la sala de cambio de carga se acoplen a la bodega de carga del orbitador. El cuerpo de esta estructura empieza a un nivel de 18 metros y se extiende hasta un nivel de 57,6 m proveyendo el acceso a cinco niveles. La estructura giratoria, se desplaza en 8 carros sobre rieles. El cuerpo giratorio mide 31 m de largo, 15 m de ancho y 40 m de alto.
El propósito principal de la estructura giratoria es la de instalar cargas en la bodega del orbitador. Solamente se encarga de la instalación de cargas livianas, para los casos más pesados como compartimentos, laboratorios, etc. se realizan en la instalación de procesamiento del orbitador.
El cuarto de intercambio de carga se encuentra en la parte central de esta estructura y constituye un cuarto sellado que recibe las cargas del contenedor de carga. La limpieza de estas cargas se mantiene gracias a cobertores que impiden que los dispositivos sean expuestos al aire libre.
Unidad umbilical central del orbitador
Esta unidad permite el acceso y trabajo en el área central del orbitador. La misma se extiende desde la Estructura de Servicio Giratoria desde los niveles de 48 a 53,6 m. Esta unidad tiene 6,7 m de largo, 4 m de ancho y 6 m de alto. Una plataforma de extensión y un mecanismo manual de desplazamiento horizontal permite el acceso a la puerta del cuerpo central del orbitador.
Esta unidad sirve para la alimentación de hidrógeno y oxígeno líquido de las células de combustible, y gases como el nitrógeno y helio.
Sistema umbilical de hipergólicos
El sistema transporta el combustible hipergólico y el oxidante, además de líneas de servicio para el hidrógeno y helio desde la estructura de servicio fija hasta el transbordador espacial. Es sistema también permite la rápida conexión de las líneas y su desconexión del vehículo. Seis unidades umbilicales son operadas manualmente en la plataforma. Estas unidades están ubicadas a cada lado de la parte inferior del orbitador. Estas unidades sirven al sistema de maniobramiento orbital y el sistema de reacción de control, además de la bodega de carga y el área del morro del orbitador.
Sistema de protección climática
Este sistema ubicado en las plataformas A y B sirve para proteger al orbitador de las inclemencias del tiempo como granizo, chaparrones y escombros transportados por el viento que podrían dañar al sistema de protección térmica y las mantas de aislamiento.
La estructura giratoria al cerrarse cubre la mayor parte del orbitador, y un sistema de protección climática cubre los espacios libres.
Puertas corredizas que se desplazan entre la panza del orbitador y el tanque externo proveen protección para la parte inferior del orbitador. Estas puertas que miden 16 m de largo y 11,6 m de alto pesan unos 20.866 kg. Las puertas están conectadas a la estructura giratoria y la Estructura de Servicio Fija. Las puertas se mueven en lados opuestos sobre rieles.
Un sello inflable que protege la parte superior del orbitador se extiende desde el cuarto de intercambio de carga, formando un semicírculo que cubre 90 grados de arco entre el vehículo y el tanque externo. Una serie de 20 o más puertas metálicas dobles de 24,4 por 1,2 metros se extienden desde el cuarto de intercambio de carga en la Estructura de Servicio Giratoria para cubrir las áreas laterales entre el tanque externo y el orbitador.
Sistema deflector de llamas
El sistema sirve para proteger del fuego del lanzamiento al vehículo y las estructuras de la plataforma.
Un deflector de llamas es una estructura en forma de V invertida que sirve para desviar las llamas del lanzamiento y dirigirlas a través de las aberturas de la plataforma lanzadora hasta las fosas ubicadas debajo. Las paredes de esta estructura se curvan a medida que se apartan de la zona central y alcanzan una pendiente casi horizontal.
Esta estructura deflectora mide 149 m de largo, 18 de ancho y 12 m de alto. El sistema deflector que utiliza el transbordador espacial es doble ya que un lado de la V invertida recibe las llamas de los motores principales, mientras que el lado opuesto recibe las llamas de los cohetes de propulsión sólida.
Los deflectores del orbitador y los cohetes aceleradores están construidos con acero y cubiertos con un material de ablación con un espesor de 127 mm. Cada deflector pesa más de 453,6 t.
Además de los deflectores fijos, también hay otros dos que se desplazan sobre la fosa para proveer de protección adicional de las llamas de los cohetes aceleradores.
Sistema de escape
Provee una ruta de escape para los astronautas del orbitador y los técnicos en la Estructura de Servicio Fija hasta los últimos 30 segundos de la cuenta regresiva. El sistema está compuesto por siete cables que se extienden desde la Estructura de Servicio Fija al nivel del Brazo de Acceso al Orbitador cuyos trayectos terminan en el suelo.
En caso de emergencia los astronautas se introducen en una estructura en forma de balde hecho de acero y rodeado de una red. Cada balde puede servir para tres personas. El cable se extiende unos 366 m hasta un búnker de refugio ubicado al oeste de la Estructura de Servicio Fija. El descenso dura unos 35 s y el frenado se lleva a cabo gracias a una red y a un sistema de frenado por cadenas.
Pararrayos
El pararrayos se extiende desde la parte superior de la estructura fija y provee la protección al vehículo y las estructuras de la plataforma. El pararrayos está conectado a un cable que se fija a un ancla a 335 m al sur de la estructura y otro cable se extiende la misma distancia hacia el norte. Un rayo que golpee la punta corre por este cable hasta el suelo, de esta manera, el mástil del pararrayos funciona como un aislador eléctrico, manteniendo el cable aislado de la estructura fija. El mástil junto a la estructura acompañante eleva al cable unos 30,5 m sobre la estructura.
Sistema de agua para supresión sonora
Este sistema instalado en las plataformas protege al orbitador y sus cargas del daño producido por la energía acústica y las llamaradas expulsadas por los cohetes sólidos en la fosa deflectora y la plataforma lanzadora.
El sistema de supresión sonora incluye un tanque de agua con una capacidad de 1.135.620 L. El tanque tiene 88 m de alto y está ubicado a una posición elevada adyacente a cada plataforma. El agua es liberada justo antes de la ignición de los motores del transbordador espacial y fluye a través de cañerías de un diámetro de 2,1 m. El trayecto lo realiza en cerca de 20 s. El agua es expulsada a través de 16 boquillas encima de los deflectores de llamas y a través de unas aberturas en el hueco de la plataforma lanzadora para los motores principales del orbitador, comenzando a T menos 6,6 s (T corresponde a tiempo (time, en inglés) que define el preciso momento del lanzamiento).
Para el momento en que los SRB entren en ignición, un torrente de agua cubre la plataforma lanzadora gracias a seis enormes toberas o rociadores fijados en su superficie.
Los rociadores miden 3,7 m de altura. Los dos centrales miden 107 cm de diámetro; los restantes cuatro tienen 76 cm de diámetro.
El punto de mayor flujo de agua se da a los 9 segundos después del despegue con 3.406.860 L desde todas las fuentes.
Los niveles acústicos llegan a su máximo cuando el transbordador está a unos 300 m sobre la plataforma de lanzamiento. El peligro disminuye a una altitud de 305 m.
Sistema de supresión de la tensión del Cohete Acelerador Sólido
Este sistema pertenece al sistema de supresión sonora. En este caso, se encarga de disminuir los efectos de las presiones reflejadas que ocurren cuando los cohetes aceleradores entran en ignición. Sin el sistema de supresión la presión ejercería mucha tensión en las alas y las superficies de control de orbitador.
Hay dos componentes principales para este sistema de supresión de energía acústica:
- Un sistema de rociadores de agua que provee un colchón de agua el cual es dirigido a la fosa de llamas directamente debajo de cada booster.
- Una serie de bolsas de aguas distribuidas alrededor de los huecos de llamas proveen de una masa de agua que facilita la absorción del pulso de presión reflejado.
Usados juntos, esta barrera de agua impide el paso de las ondas de presión de los boosters, disminuyendo su intensidad.
En caso de una misión abortada, un sistema de inundación post-apagado se encargaría de enfriar la parte inferior del orbitador. También controla la quema del gas de hidrógeno residual después de que los motores hayan sido apagados con el vehículo en la plataforma. Hay 22 bocas de agua alrededor del hueco de escape para los motores principales dentro de la plataforma lanzadora. El agua es alimentada por una línea de abastecimiento con un diámetro de 15 cm, logrando que el agua fluya a 9.463,5 L/min.
Sistema de eliminación de hidrógeno del motor principal
Los vapores de hidrógeno que se producen durante el comienzo de la secuencia de ignición son expelidos en las toberas de los motores justo antes de la ignición. Como resultado se obtiene una atmósfera rica en hidrógeno dentro de las toberas. Para evitar daños a los motores, seis preiniciadores de remoción están instalados en el mástil trasero. Justo antes de la ignición de los motores principales estos preiniciadores son activados y producen la ignición de cualquier remanente de hidrógeno en el área debajo de las toberas. Este proceso evita una brusca combustión en el encendido de los motores principales.
Instalaciones de almacenamiento de propelentes
Estas instalaciones están ubicadas en las dos plataformas de lanzamiento. Un tanque de 3.406.860 L situado en el extremo noroeste de cada plataforma almacena el oxígeno líquido (LOX) que es usado como el oxidante de los motores principales del orbitador.
En realidad estos tanques son enormes botellas al vacío. Estas mantienen al LOX a temperaturas de –183 °C. Dos bombas que abastece 4.540 L oxidante/min (cada una) transfieren el LOX desde el tanque de almacenamiento hasta el tanque externo del orbitador.
Botellas al vacío similares con una capacidad de 3.217.590 L y ubicadas en el extremo noreste de las plataformas, almacenan el hidrógeno para los tres motores principales del orbitador. En este caso, no se necesitan bombas para mover el LH2 hasta el tanque externo durante las operaciones de abastecimiento, ya que primero un poco de hidrógeno se evaporiza y esta acción crea un presión de gas en la parte superior del tanque que mueve al liviano combustible a través de las líneas de transferencia.
Las líneas de transferencia llevan a los propelentes súper enfriados hasta la plataforma lanzadora y alimentan al tanque externo a través de los mástiles traseros.
Los propelentes hipergólicos usados por los motores de maniobramiento orbital y los cohetes de control de actitud también están almacenados en las plataformas, en áreas bien separadas. Una instalación ubicada en el extremo sudeste de cada plataforma contiene el combustible monometil hidracina. Una instalación en el extremo sudoeste almacena el oxidante, tetróxido de nitrógeno. Estos propelentes son almacenados por líneas de transferencia hasta la estructura fija y continúan hasta el sistema umbilical de hipergólicos de la estructura giratoria, con sus tres pares de líneas umbilicales conectadas al orbitador.
Interfaz de la plataforma de lanzamiento y el sistema de procesamiento del lanzamiento
Los elementos ubicados en la Sala de Conexión Terminal de la plataforma proveen los enlaces vitales entre el sistema de procesamiento de lanzamiento en el centro de control de lanzamiento, el equipo de apoyo terrestre, y los dispositivos de vuelo del transbordador. Esta sala reside debajo de la elevada posición de la plataforma.
Véase también
Fuentes
- Information Summaries: Countdown! NASA Launch Vehicles and Facilities, (NASA PMS 018-B (KSC), octubre de 1991).
- U.S. Human Spaceflight: A Record of Achievement, 1961-1998. NASA - Monographs in Aerospace History #9, julio de 1998.
Bibliografía
- A Space Shuttle Chronology, de John F. Guilmartin y John Maurer (NASA Johnson Space Center, 1988).
- Entering Space, de Joseph Allen (Stewart, Tabori & Chang, 1984).
- Before Lift-Off: The Making of a Space Shuttle Crew, de Henry S. F. Cooper Jr. (Johns Hopkins University Press, 1987).
- Space Shuttle: The Quest Continues, de George Forres (Ian Allen, 1989).
- Space Shuttle Log, de Tim Furniss (Jane's, 1986).
- The Space Shuttle Log: The First 25 Flights, de Gene Gurney y Jeff Forte (Aero Books, 1988).
- Space Shuttle: The History of Developing the National Space Transportation System, de Dennis Jenkins (Walsworth Publishing Company, 1996).
- Space Shuttle Operator's Manual, de Kerry Mark Joels y Greg Kennedy (Ballantine Books, 1982).
- The Last Voyage of Challenger, de Richard S. Lewis (Columbia University Press, 1988).
- The Voyages of Columbia: The First True Spaceship, de Richard S. Lewis (Columbia University Press, 1984).
- Mission: An American Congresman's Voyage to Space, de Bill Nelson con Jamie Buckingham (Harcourt, Brace, Jovanovich, 1988).
- Spaceliner: Report on Columbia's Voyage into Tomorrow, de William Stockton y John Noble Wilford (Times Books, 1981).
Enlaces externos
- Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Programa del transbordador espacial.
- NASA
- Actividad educativa: Naves Espaciales de la Tierra y la Luna.