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Jueves, 27 febrero 2014
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (270): 8K78 (Molniya)

8K78 (Molniya)

Cohete; País: URSS; Nombre nativo: 8К78

Pocos meses después de los éxitos del Sputnik, Koroliov y sus ingenieros empezaron a pensar en enviar sondas hacia los planetas, especialmente Venus. Se creía posible un primer lanzamiento para junio de 1959. El vehículo lanzador sería el 8K73, o en su defecto el 8K72, ambos basados en el 8K71, pero con una etapa superior (Blok E). Los dos vehículos se diferenciarían en el fabricante del motor. El 8K73 se retrasó debido a las problemáticas del desarrollo de este último, y no fue posible lanzar la sonda a Venus en el momento previsto. De hecho, las próximas misiones a la Luna deberían usar el 8K72. Con el 8K73 ya cancelado, y ante las evidentes limitaciones de masa satelizada del 8K72 (y sus fallos), el OKB-1 de Koroliov tuvo que empezar a pensar en otras alternativas. La siguiente ventana de lanzamiento hacia Venus se abría en 1961, de modo que habría tiempo para desarrollar un nuevo vehículo.

La principal propuesta de Koroliov fue situar la segunda etapa del nuevo misil R-9 como etapa superior del R-7, el misil usado como base para los cohetes espaciales. Sin embargo, una serie de estudios durante 1958 y a principios de 1959 llegaron a la conclusión de que para enviar una sonda a otro planeta, sería más eficaz colocar primero el vehículo en una órbita terrestre provisional, y después encender un motor para enviarla hacia su destino, una vez evaluada su posición y orientación. Dado que en esa época no se construían motores fiables con capacidad de reencendido, la solución al problema pareció ser colocar no una sino dos etapas superiores sobre el R-7. Así pues, se abandonó el desarrollo de cohetes 8K72 o 8K73 adaptados para lanzar sondas interplanetarias y se inició el de un vehículo de cuatro etapas que se llamaría 8K78.

El objetivo, en efecto, sería sustituir la etapa superior Blok E del lanzador 8K72 por otras dos más potentes, adosándolas a una versión del misil R-7 mejorada. Esta última se llamaría R-7A (8K74/III) y tendría unos motores RD-107/108 de mayor rendimiento. En cuanto a las etapas superiores, la Blok I procedería de la segunda etapa del misil R-9A (8K75), con depósitos ampliados para los propergoles. Tendría un motor 8D715K, fabricado por el OKB-154 (Kosberg) y derivado del empleado en el propio segundo escalón del misil R-9 (SS-8). Su papel sería completar la fase de propulsión inicial y colocar en órbita baja a la carga. Esta última consistiría a su vez  en la propia sonda interplanetaria y su etapa de impulsión, el Blok L, pensado para acelerarla hasta la velocidad de escape hacia el planeta de destino. El Blok L contaría con un motor S.1.5400 fabricado por el OKB-1 de Koroliov, tendría 6,5 toneladas de empuje y podría ser orientado de forma exacta, además de poder encenderse en el vacío y en un ambiente de ingravidez. Todo el cohete consumiría oxígeno líquido y queroseno T-1, aunque el T-1 será sustituido más adelante por una nueva mezcla llamada RG-1. Gracias a sus características, el 8K78 también podría ser utilizado para misiones lunares. A diferencia de las realizadas con el 8K72, de ascenso directo, el nuevo vector permitiría pasar primero por una órbita baja de aparcamiento, ofreciendo mejores oportunidades de disparo hacia la Luna o los planetas, y colocar en ella 7 toneladas de peso.

El Consejo de Ministros de la URSS promulgó el 10 de diciembre de 1959 el decreto 1386-618 por el cual se ordenaban y priorizaban los objetivos del programa espacial del país. Entre otros temas, se autorizó el desarrollo de la versión de cuatro etapas del misil R-7 (8K78) para envíos de sondas a los planetas y la Luna.

Tras la luz verde del Gobierno, Koroliov puso en pie el 15 de enero de 1960 un plan para el desarrollo acelerado del vector 8K78. Su primera meta sería enviar al espacio las sondas marcianas previstas, por lo que todo debía estar a punto para octubre de ese año, cuando se abría la ventana hacia el Planeta Rojo, de modo que no habría mucho tiempo para ensayos en vuelo de las nuevas etapas superiores (Blok I y L). Pero los motores y las etapas sí serían probados en tierra de forma intensiva.

El 20 de enero de 1960 se ensayaba con éxito la versión R-7A (8K74) del misil en el que se basaría el 8K78, siendo declarado operativo por las fuerzas militares. Además, la misión transportó una etapa superior Blok-I real más una maqueta de la Blok-L. El 30 de enero se efectuó otra prueba suborbital semejante.

[Img #18487]
El 10 de mayo de 1960, Koroliov firmaba el plan definitivo para el desarrollo del cohete 8K78. Debería estar listo en octubre, así que no podrían ensayarse en vuelo las nuevas etapas superiores Blok L, pero algunos de sus componentes se probarían en aviones y en condiciones de baja presión. En junio, el ingeniero jefe empezaba a pensar en mejoras para el 8K78, que contemplaban el uso de etapas superiores criogénicas (oxígeno/hidrógeno líquidos), como el Saturn de la NASA. Se aumentaría así la carga útil en órbita baja hasta las 10 toneladas (3 toneladas en ruta de escape). El decreto que lo autorizaba (587-238) se firmó el 4 de junio.

El 5 y el 7 de julio se lanzaron en ruta suborbital otros dos cohetes para ensayar la versión 8K78. Por fin, en octubre, el vector completo estaba listo para su primera misión interplanetaria.

El cohete 8K78 medía 41,71 metros de alto, tenía un diámetro máximo en la base de 10,3 metros y un peso cargado de 305,5 toneladas. La primera etapa 8K74 (R-7A) estaba formada por el tradicional Blok-A o etapa núcleo, equipado con un motor 8D75K (RD-108). Su empuje era de 75,8 toneladas a nivel del mar y funcionaba durante 330 segundos. Rodeando al Blok-A se encontraban los cuatro aceleradores Blok-B, V, G y D, cada uno con un motor 8D74K (RD-107) de 83,5 toneladas de empuje y un tiempo de funcionamiento de 135 segundos. La etapa superior Blok-I, como se ha dicho, poseía un motor 8D715K (RD-0107), una versión del 8D715 (RD-0106) perteneciente al misil R-9A, adaptada para trabajar en el vacío y durante un tiempo más prolongado. Su empuje alcanzaría las 30 toneladas. Por fin, la última etapa, denominada “de escape” o Blok-L, utilizaría el motor S1.5400. Su diseño era novedoso porque debía asegurarse su ignición en ingravidez, para lo cual utilizaba un sistema llamado BOZ, una unidad dotada con cohetes sólidos auxiliares que proporcionarían una cierta aceleración para garantizar que los propergoles se movieran hacia la cámara de combustión.

[Img #18486]La versión inicial del 8K78 debutó el 10 de octubre de 1960, pero fracasó en su intento de enviar hacia Marte a una sonda Mars. Otro cohete cuatro días después sufrió un fin similar, y en febrero de 1961, una Venera se quedó anclada en órbita terrestre y sólo una pudo viajar a Venus (Venera-1).

El 8K78 fue mejorado ligeramente en 1962 para poder transportar las sondas Venera y Mars 2MV, algo más pesadas. Se amplió el tamaño del carenado y se mejoró el motor RD-108 de la primera etapa a la versión 8D727K, con algo más de empuje e impulso específico. Además, se mejoró la etapa superior Blok-L, que recibió el motor S1.5400A. El primer 8K78 así configurado voló el 25 de agosto de 1962, con poco éxito, ya que este último no consiguió colocar a su Venera en ruta interplanetaria.

En total se lanzaron 19 cohetes 8K78, hasta el 3 de diciembre de 1965. Todos partieron desde Baikonur. Hubo tres fallos totales y 7 parciales. Además de las sondas Mars de primera generación, se transportaron vehículos Venera, Molniya (que daría nombre al cohete), Zond y Luna.

La mayor parte de los problemas iniciales encontrados estuvieron relacionados con el mal funcionamiento de las etapas superiores (insuficientemente ensayadas), que en ocasiones no permitieron alcanzar la órbita provisional y en otras salir de ella por falta de ignición. Los ingenieros tardaron bastante tiempo en solucionar todas las dificultades, pero al final el cohete consiguió cumplir sus objetivos, si bien a costa de las primeras sondas a Marte y Venus.

Nombre

Motor etapa 0 (empuje)

Motor etapa 1 (empuje)

Motor etapa 2 (empuje)

Motor etapa 3 (empuje)

Fecha primer lanzamiento orbital

8K78

4 x RD-107 (8D74K) (T=3263,4 kN)

RD-108 (8D75K) (744,3 kN)

RO-9/RD-0107 (8D715K) (297,5 kN)

S1.5400 (63,7 kN)

10 de octubre de 1960

8K78

4 x RD-107 (8D74K) (T=3263,4 kN)

RD-108 (8D727K) (778 kN)

RO-9/RD-0107 (8D715K) (297,5 kN)

S1.5400A (66,7 kN)

25 de agosto de 1962









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