United Launch Alliance crea una solución para la fuga de hidrógeno de Centaur V y apunta a finales de 2023 para el lanzamiento inaugural de Vulcan Centaur

El lanzamiento inaugural del cohete de carga pesada Vulcan-Centaur de próxima generación de United Launch Alliance tendrá lugar ahora en 2023, según un anuncio reciente del director ejecutivo y presidente de ULA, Tory Bruno.

En declaraciones a los periodistas el jueves por la mañana (13 de julio), Bruno dijo que United Launch Alliance había determinado la fuente de la fuga de hidrógeno que provocó la explosión de una etapa superior de Centaur V el 29 de marzo durante una prueba en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA, y que la compañía había desarrollado una solución para la fuga en futuros cohetes. La explosión obligó a la ULA a retrasar el lanzamiento inaugural, inicialmente previsto para mayo, en espera de esa investigación.

"Esperamos volar en el cuarto trimestre de este año, antes de fin de año", dijo Bruno a los periodistas.

Bruno agregó que los ingenieros ya entendieron la reciente explosión de un motor BE-4 fabricado por Blue Origin durante una prueba realizada el mes pasado y no interrumpiría el nuevo calendario de lanzamiento para el lanzamiento inaugural de certificación Vulcan-Centaur, o Cert-1.

El cohete Vulcan Centaur, que ULA comenzó a desarrollar en 2014, es el reemplazo de próxima generación de la compañía para los cohetes Atlas V y Delta IV Heavy que ha estado volando durante años. ULA ya tiene contratos para lanzar cargas útiles privadas y gubernamentales a bordo del Vulcan Centaur, incluidos 38 lanzamientos de satélites de Internet de banda ancha Kuiper para Amazon y cargas útiles de Lanzamiento Espacial de Seguridad Nacional (NSSL) para la Fuerza Espacial de EE. UU.

El vehículo de lanzamiento de dos etapas consta de la etapa propulsora principal Vulcan, que utiliza dos motores BE-4 alimentados con metano y oxígeno líquido, y la etapa superior Centaur V, que utiliza oxígeno líquido e hidrógeno líquido para impulsar dos motores RL-10. . Juntas, las dos etapas del cohete Vulcan Centaur elevarán hasta 60.000 libras (27.215 kg) a la órbita terrestre baja.

Menos 150 a 300 libras, es decir.

Durante la llamada del jueves con los periodistas, Bruno explicó que la solución a la fuga de hidrógeno que provocó la explosión del 29 de marzo implicará añadir un poco de masa a la etapa superior del Centaur V.

El escenario superior Centaur V, explicó, es esencialmente un cilindro de acero de 40 pies de largo, 18 pies de diámetro, con paredes que tienen sólo fracciones de pulgada de espesor.

"La parte más gruesa de esa estructura probablemente sea similar a una cartulina de muy alta calidad", dijo. "Érase una vez, probablemente sostuviste una invitación de boda que era más gruesa que las paredes de esta estructura".

Cubriendo los extremos del cilindro hay dos cúpulas hechas de 15 triángulos de acero curvos cuya superficie está fresada aún más delgada, a aproximadamente 26 milésimas de pulgada, y soldada con láser a lo largo de costuras de 12 pies, explicó Bruno. En su ápice hay una gruesa puerta de acero que permite el acceso al tanque de hidrógeno líquido en la cúpula superior y al tanque de oxígeno líquido en la cúpula inferior.

Durante la prueba del 29 de marzo, que fue diseñada para someter al vehículo de prueba Centaur V a todos los esfuerzos y cargas posibles que pudiera encontrar durante el servicio, y calificar a toda la flota de cohetes para todas las misiones posibles, dice Bruno, se formó una grieta cerca de la puerta superior y propagado a lo largo de una de las costuras del triángulo. Una vez que se concentró suficiente hidrógeno, una chispa encendió el combustible y provocó la explosión.

La grieta inicial se formó debido a dos fallas, explicó Bruno. En primer lugar, la geometría de las láminas metálicas triangulares que se unían a la gruesa puerta en la parte superior de la cúpula superior no podía soportar la tensión a la que estaba expuesta. En segundo lugar, las uniones entre los triángulos no eran tan fuertes como indicaban las pruebas iniciales de laboratorio.

La solución, dijo Bruno, es agregar un anillo de acero alrededor de la parte superior de las cúpulas, así como tiras de acero que correrán a lo largo de las uniones entre cada una de las 15 piezas triangulares.

“A estos los llamamos duplicadores”, dijo Bruno. “No es una acción o diseño muy sofisticado, de alta tecnología o de alto riesgo porque simplemente necesitamos que sea un poco más grueso; 20 por ciento más grueso”.

Inicialmente, los dobladores agregarán alrededor de 300 libras al peso de la etapa superior Centaur V, aunque el fresado de la superficie después de las pruebas podría reducir el peso agregado a aproximadamente la mitad, dijo. Aunque representa menos del 1 por ciento de la capacidad de carga útil del cohete en órbita, "cada libra de peso inerte reduce una libra de la carga útil, por lo que 300 libras significan 300 libras menos de satélite".

En el futuro, ULA también volverá a soldar por arco las uniones entre las piezas triangulares, como lo hizo en la etapa anterior del cohete Centaur III, añadió Bruno, señalando que la soldadura láser no aceleró apreciablemente el proceso de producción como se esperaba.

En cuanto a la explosión del cohete Be-4 del 7 de junio, tuvo lugar durante las pruebas de aceptación, dijo Bruno, quien explicó que los cohetes y sus componentes se someten a dos tipos de pruebas.

Las pruebas de calificación verifican que un diseño funciona y Blue Origin ya completó el resto de calificación del motor BE-4.

Sin embargo, las pruebas de aceptación son una prueba que cada componente debe someterse para demostrar que fue fabricado correctamente antes de ser incorporado a un vehículo de lanzamiento, explicó Bruno, señalando que las fallas en las pruebas de aceptación son comunes, incluso entre motores.

"Esto no es inesperado", dijo a los periodistas. “No será el último y habrá otros componentes de los cohetes que tampoco pasarán las pruebas de aceptación. Me siento halagado por la atención que tenemos ahora que se discutió coloridamente en las redes sociales una prueba de aceptación de rutina, pero realmente no es ninguna novedad”.

En cuanto al objetivo del cuarto trimestre para el lanzamiento de Cert-1, Bruno dijo que la fecha de lanzamiento específica en realidad depende de una de las cargas útiles más que del cohete en sí. Específicamente, existe la posibilidad de que Cert-1 tenga que esperar al módulo de aterrizaje lunar robótico Peregrine fabricado por Astrobotic de Pittsburgh, como parte del programa de Servicios Comerciales de Carga Lunar de la NASA desarrollado para ayudar a las empresas privadas a entregar pequeñas cargas útiles a la Luna.

"Hay unos cuantos días cada mes que son adecuados para que Astrobotic se lance y llegue en las condiciones que desean", dijo Bruno. “Estamos en el proceso de trabajar con ellos para determinar cuándo sus ventanas están dentro de ese trimestre. Y aún no tenemos esa respuesta, por eso no les doy una fecha exacta”.

Jon Kelvey es un escritor científico que cubre temas espaciales, aeroespaciales y biociencias. Su trabajo ha aparecido en publicaciones como Air & Space Magazine, Earth and Space News, Slate y Smithsonian, además de SpaceRef.