Lunes, 22 abril 2013
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (76): Black Arrow

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Black Arrow

Cohete; País: Gran Bretaña; Nombre nativo: Black Arrow

Gran Bretaña desarrolló su propio misil de alcance intermedio, el Blue Streak, con ayuda estadounidense. La necesidad de ensayar la que sería su ojiva, a grandes velocidades, llevó a su vez a la aprobación en 1955 de un cohete de pruebas llamado Black Knight, que volaría en 22 ocasiones entre 1958 y 1965. Las misiones del Black Knight serían en general muy exitosas, demostrando que la tecnología empleada en ellas podía aplicarse a programas más ambiciosos, incluyendo el lanzamiento de satélites.

El Blue Streak fue cancelado como misil, pero también fue adoptado como primera etapa para el futuro cohete espacial Europa de la organización ELDO, que tendría una capacidad de satelización media. Mientras este proyecto avanzaba, y se iniciaban los vuelos de prueba relacionados con él, Gran Bretaña decidió que aún podía aprovechar mejor la tecnología desarrollada hasta entonces, construyendo lo que debía ser un cohete puramente británico para enviar cargas de bajo peso a la órbita.

El Space Department del Royal Aircraft Establishment (RAE) preparó un informe al respecto en abril de 1964, en el cual se describía el uso de la tecnología del Black Knight para preparar un lanzador llamado Black Arrow, el cual debería poder enviar unos 144 Kg a una órbita baja. El desarrollo del cohete, así como de los satélites que transportaría, haría avanzar la capacidad industrial doméstica en el ámbito espacial.

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El plan preveía la construcción de dos prototipos y de cinco vehículos para pruebas, suponiendo que los Black Knight continuasen siendo lanzados al mismo tiempo y perfeccionado la fiabilidad de su sistema de propulsión. Así, parte de la tecnología necesaria se probaría en diversos vuelos protagonizados por cohetes Black Knight de dos etapas (programa Dazzle), que volarían en noviembre de 1965 para ensayar el seguimiento óptico y por radar de objetos reentrando en la atmósfera. Pero poco después también este programa sería cancelado, eliminándose una herramienta muy útil para probar los elementos del futuro Black Arrow. De hecho, este último sufrió considerablemente para ser aprobado y recibir la financiación adecuada. Una decisión de compromiso supuso la autorización en 1967 de la construcción de un único prototipo (P1) y de tres vehículos de desarrollo (R0, R1 y R2).

Diseñado por el RAE, el Black Arrow sería construido por la empresa Saunders-Roe (Westland Aircraft posteriormente). Utilizaría tres etapas, las dos primeras de propulsión líquida (HTP y queroseno) y la tercera de propulsión sólida. Tendría una altura de 12,8 metros y pesaría unos 18.150 Kg al despegue.

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La primera etapa utilizaría un motor Gamma 8 de Rolls Royce, equipado con ocho cámaras de combustión y descendiente del Gamma 301 usado en el Black Knight. Alimentado por HTP (una forma de peróxido de hidrógeno concentrado) como comburente, y queroseno RP-1 como combustible, proporcionaría un empuje de 222,4 kN durante 127 segundos. Cada pareja de cámaras de combustión podía ser orientada para dirigir el vuelo. La primera etapa medía 6,9 metros de altura y 2 metros de diámetro. Estas dimensiones se eligieron para que la etapa pudiera ser usada, si fuese necesario, como fase superior en el cohete Europa, o simplemente sobre un Blue Streak nacional.

Tras la separación de la primera etapa mediante la ignición de cuatro pequeños cohetes Siskin, entraba en acción la segunda fase, que utilizaría un motor RR Gamma 2, de dos cámaras de combustión y un empuje de 68,2 kN durante 123 segundos. El carenado del vector que protegería el satélite se expulsaría durante la primera parte del funcionamiento de esta segunda etapa, a los 3 minutos del lanzamiento. Una vez agotado el combustible, el Black Arrow avanzaría por inercia hasta el apogeo, cuando seis diminutos motores Imp separarían la segunda fase. Esta tendría 2,9 metros de alto y 1,37 metros de diámetro.

La tercera y última se encargaría de proporcionar la velocidad final para alcanzar la órbita elíptica esperada. Estaría formada por un motor sólido RPE Waxwing, capaz de generar 29,4 kN de empuje durante 55 segundos, que se estabilizaría mediante rotación (180 rpm). Al finalizar su trabajo, el satélite sería soltado por fin.

El desarrollo del cohete fue bastante tranquilo, a pesar de los continuos retrasos por problemas en la financiación. Los motores eran probados en tierra y después montados en el cohete, que debía lanzado desde las instalaciones australianas de Woomera.

[Img #13151]El primer Black Arrow (R0) intentó despegar el 24 de junio de 1969, pero varios fallos en los equipos obligaron a posponer la partida ese día y durante los siguientes. Por fin, el 28 de junio sus motores entraban en ignición y se iniciaba una prueba suborbital durante la cual se ensayarían las dos primeras etapas. El motor Gamma 8 se encendió bien, pero muy pronto se desarrolló una oscilación tan grande que, al no poder ser corregida por el sistema de a bordo, provocó el bamboleo del cohete. El giro violento desprendió una parte del carenado y el motor se apagó. El control de tierra envió entonces la señal de destrucción.

Mientras se investigaba lo ocurrido, se decidió que el vuelo R1 estuviese también formado por dos etapas operativas y una tercera simulada, en una misión suborbital. Después de dos retrasos los días 17 y 18 de febrero de 1970, el cohete R1 despegó desde Woomera el 4 de marzo. En esta ocasión, todo se desarrolló perfectamente, pudiéndose ensayar todos los sistemas.

Así pues, la misión R2 llevaría ya una tercera etapa “viva”. Debido a su capacidad orbital, el cohete transportaría un satélite experimental llamado Orba X-2, básicamente dedicado a medir el funcionamiento del motor Waxwing de la tercera fase, la dinámica de vuelo, la vibración experimentada por la carga, etc. El despegue ocurrió el 2 de septiembre de 1970, después de un retraso de 24 horas por problemas en los equipos de tierra. Durante el vuelo, la primera etapa actuó bien, y la segunda se encendió y funcionó correctamente durante un tiempo. Después, un fallo en la presurización provocó un descenso del empuje y un posterior apagado del motor Gamma 2, con el 70 por ciento de los propergoles sin consumir. Una de las mitades del carenado tampoco se separó y si bien se encendió la tercera etapa, sólo podría ensayarse el comportamiento de ésta, que resultó plenamente satisfactorio. Sin alcanzar la velocidad orbital, la carga X2 se precipitó al mar.

Las anomalías fueron investigadas y remediadas de forma relativamente rápida. Sin embargo, lo sucedido obligó a una revisión profunda del programa. Por fortuna, las conclusiones indicaron que el lanzador estaba listo para llevar a su primer satélite hasta la órbita. Lamentablemente, el 29 de julio de 1971, el Gobierno anunciaba la cancelación del programa Black Arrow (y muy pronto de toda actividad británica dedicada a lanzadores espaciales). Se autorizaba sólo el lanzamiento de una nueva misión, la R3. Futuros satélites del país volarían en cohetes estadounidenses Scout, aparentemente más baratos e igualmente disponibles.

El R3 transportaría el satélite X-3 Prospero. Fue lanzado el 28 de octubre de 1971 y su ascenso fue completamente exitoso. El cohete lo situó en una órbita de 557 por 1.598 Km, muy próxima a lo previsto. Hubo un pequeño contacto entre la tercera etapa y el Prospero, lo que rompió una de sus antenas, pero el satélite pudo operar sin dificultades, manteniéndose en activo durante 18 años.

Un último vector, el R4, no llegó a volar nunca, y fue expuesto en el museo de ciencias de Londres. Su pasajero, el X-4 Miranda, tendría que viajar en un Scout de la NASA. Sin necesidad de ellas, las instalaciones de Woomera fueron derruidas.

La cancelación del Black Arrow acabó también con las propuestas de mejora del lanzador, que habrían aumentado su carga útil hacia el espacio. Por ejemplo, se propuso añadir aceleradores sólidos alrededor de la primera etapa, que habrían consistido en 8 motores Raven, semejantes a los usados en el cohete sonda Skylark.

Nombre

Motores etapa 1 (empuje)

Motores etapa 2 (empuje)

Motores etapa 3 (empuje)

Fecha primer lanzamiento orbital

Black Arrow

B.S. Gamma 8 (T=222,4 kN)

B.S. Gamma 2 (T=68,2 kN)

RPE Waxwing (29,4 kN)

2 de septiembre de 1970



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