Fallo catastrófico en el lanzamiento de un cohete Protón-M (GLONASS-M)

El quinto lanzamiento de un cohete Protón-M este año se ha saldado en fracaso al estrellarse poco después de despegar desde la rampa PU-24 del Área 81 del cosmódromo de Baikonur. El lanzador perdió el control tras el lanzamiento y cayó al suelo a unos dos kilómetros de la rampa. La carga estaba compuesta por tres satélites GLONASS-M para el sistema de posicionamiento global ruso. En esta ocasión, el cohete Protón-M (Phase I, número de serie 53543) llevaba una etapa superior Blok DM-03 (número 2L). Esta era la segunda vez que volaba un Protón-M con esta etapa. La primera vez, en diciembre de 2010, también acabó en fracaso y también se perdieron tres satélites GLONASS. El despegue tuvo lugar a las 02:38 UTC del martes 2 de julio y sin duda ha sido el accidente más espectacular que ha tenido lugar en Baikonur en los últimos años. Al menos, no ha resultado dañada ninguna instalación del cosmódromo, incluyendo alguna de las tres rampas en servicio del Protón. Desde 2010, el cohete Protón-M ha fallado en cinco ocasiones de un total de 37 lanzamientos, pero este es el primer fallo de una primera etapa del Protón desde 1982. Curiosamente, este fallo recuerda mucho al sufrido el 2 de abril de 1969, cuando se perdió la sonda marciana M-69B. Sea como sea, podía haber sido peor. En vez de los GLONASS dentro podría haber viajado el módulo Nauka (MLM) o la sonda ExoMars. A diferencia de lo que han apuntado algunas informaciones, los GLONASS no llevan ninguna carga radiactiva de importancia.

Vídeo del accidente:

Como se puede ver en el vídeo, el cohete comienza a desviarse de la trayectoria cuatro segundos después del lanzamiento con una fuerte oscilación en cabeceo. Doce segundos tras el despegue las oscilaciones son mayores y ya ha perdido claramente el control. A los 17 segundos los motores se apagaron de forma anómala (aunque siguieron en funcionamiento hasta el impacto contra el suelo). El viento soplaba en dirección contraria al puesto de mando, así que no ha habido riesgo de intoxicación por parte del personal de lanzamiento (los propergoles hipergólicos del Protón son altamente tóxicos), pero se ordenó la evacuación de las instalaciones del Protón y del Área 254 (dedicadas a la nave Soyuz) y Área 2 (zona del Museo del cosmódromo de Baikonur). También se recomendó a los habitantes de la ciudad de Baikonur no salir a la calle durante la mañana, ya que la nube tóxica se dirigió hacia la población.

Vale la pena recordar que el Protón no tiene ningún sistema de autodestrucción. Al igual que otros lanzadores rusos, en caso de aborto se apagan los motores de la etapa correspondiente. No obstante, si el fallo tiene lugar en la primera etapa y no afecta directamente a los motores, el sistema mantiene los motores encendidos para garantizar que el cohete se aleje de la rampa y no la destruya.

El cohete cayó cerca del Área 200 donde se encuentra el otro complejo de lanzamiento del Protón (RIA Novosti).

Para los lanzamientos comerciales con la empresa ILS, el Protón-M usa la etapa Briz-M en vez de la Blok DM-03, pero habrá que esperar a conocer las causas del accidente para saber si ha sido un problema de la primera fase o del sistema de guiado de la DM-03. Roscosmos ya ha creado una comisión de investigación que estará dirigida por Aleksandr Lopotin, el segundo al mando de la agencia espacial rusa. En cualquier caso, rodarán cabezas, sobre todo si tenemos en cuenta que parece ser que los satélites no estaban asegurados (otras informaciones dicen lo contrario). El coste del lanzador ronda los cien millones de dólares, mientras que el de la carga se calcula en doscientos millones. Los GLONASS también son lanzados desde el cosmódromo de Plesetsk de uno en uno usando cohetes Soyuz-2-1B, así que el futuro de la constelación está asegurado incluso si se decide no lanzar ninguna unidad más con el Protón.

Vídeos del accidente filmado por espectadores al lanzamiento:

Vídeo de la nube tóxica sobre Baikonur:

Fallos del Protón por culpa de la primera etapa:

• 28 de septiembre de 1967: destrucción del cohete 97,4 segundos tras el despegue por culpa del fallo de uno de los motores. Se pierde una nave L1 del programa tripulado lunar.
• 19 de febrero de 1969: apagado de los motores 51,4 segundos después del despegue. Se perdió el primer Lunojod de la historia.
• 2 de abril de 1969: fallo del motor 0,02 segundos tras el lanzamiento. Se destruyó la sonda marciana Mars M-69B.
• 5 de agosto de 1977: fallo 54 segundos tras el despegue que provoca la pérdida de naves VA/TKS.
• 27 de mayo de 1978: fallo de la primera etapa 119,5 segundos tras el lanzamiento que llevó a la pérdida de un satélite de comunicaciones Ekrán.
• 23 de julio de 1982: fallo 8 segundos tras el lanzamiento. Se perdió otro Ekrán.

GLONASS-M

El GLONASS-M es un satélite del sistema de posicionamiento global ruso GLONASS fabricado por la empresa ISS Reshetnyov (Zheleznogorsk). Este lanzamiento llevaba los satélites número 48, 59 y 50 (Blok 47) de la serie Uragán-M (14F113) o GLONASS-M. Tienen una masa de 1415 kg cada uno y su vida útil se estima en siete años. Emplean un reloj atómico de cesio con una precisión temporal de 1000 nanosegundos, mientras que los paneles solares proporcionan 1400 W de potencia. Los GLONASS-M usan un diseño presurizado, pero la nueva serie GLONASS-K se caracteriza por emplear una electrónica más avanzada que no requiere presurización, por lo que su vida útil es mayor. Rusia planea lanzar otros once GLONASS-M hasta 2015 antes de que esta serie sea reemplazada por los GLONASS-K2.

Satélte Glonass-M (ISS Reshetnyov).

La constelación GLONASS (Глобальная Навигационная Спутниковая Система, "sistema de navegación global por satélite") está formada por un mínimo de 21 satélites situados en tres planos orbitales de 64,8º (siete aparatos por plano) a 19100 km de altura, mientras que el sistema GPS cuenta con un mínimo de 24 aparatos en seis planos (cuatro por plano) a 20200 km. Actualmente hay 30 satélites GLONASS en servicio, 24 operativos, dos en mantenimiento, uno en pruebas (GLONASS-K1) y dos de reserva. El sistema GLONASS requiere 18 satélites para dar cobertura a todo el territorio de la Federación Rusa y 24 para dar cobertura global. Debido a la posición de los satélites, la precisión del sistema completo es superior a la del GPS para altas latitudes. Los GLONASS-M pueden ser lanzados de tres en tres desde Baikonur mediante cohetes Protón o de uno en uno desde Plesetsk usando cohetes Soyuz-2-1B.

La familia GLONASS (TsNIIMASh).

Protón-M/Briz-M

El cohete Protón-M (8K82KM) es un lanzador de tres etapas con una masa en seco de 53,65 toneladas y 712,8 toneladas de masa máxima una vez cargado de propergoles. Sus dimensiones sin la carga útil son de 42,3 x 7,4 metros. Con la cofia la longitud alcanza 56,2 metros. Tiene capacidad para poner 21,6 toneladas en una órbita baja de 200 km y una inclinación de 51,6º. También es capaz de situar 6920 kg en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) o bien 3250 kg en la órbita geoestacionaria (GEO), lo que lo convierten en el lanzador ruso más potente en servicio.

Cohete Protón-M con Blok-DM (Roskosmos).

La empresa estatal rusa GKNPTs Khrúnichev es la encargada de fabricar el Protón-M. Este lanzador se oferta en el mercado internacional por la compañía ILS (International Launch Services), de la cual Khrúnichev es el principal accionista. El Protón-M incorpora además la etapa superior Briz-M (14S43) de combustibles hipergólicos, también construida por Khrúnichev. En algunos lanzamientos para el gobierno federal ruso se sigue empleando la etapa Blok DM-2/DM-03 (11S861) que emplea queroseno y oxígeno líquido.

Cohete Protón-M/Briz-M (ILS).

Prestaciones del Protón-M (ILS).

La primera etapa (Protón KM-1 ó 8S810M) está formada por un tanque central de tetróxido de nitrógeno rodeado de seis pequeños tanques de UDMH (dimetilhidrazina asimétrica). Sus dimensiones son de 21,18 x 7,4 m y su masa en seco es de 30,6 toneladas (428,3 t con combustible). Está construido usando las aleaciones de aluminio soviéticas AMg-6 y V95. Hasta la década de los 80 los analistas occidentales pensaban que los tanques exteriores eran aceleradores independientes -siguiendo el modelo de distribución del cohete Soyuz-, pero en realidad esta curiosa distribución se debe a la necesidad de transportar hasta Baikonur los componentes del cohete por separado en el  ferrocarril (los túneles imponen el radio máximo).

Primera etapa de un Protón.

RD-275 (NPO Energomash).

En la base de cada tanque de hidrazina, de 19,86 m de largo, hay seis motores RD-276 (RD-275M ó 14D14M). El RD-276 es una versión ligeramente mejorada del RD-275 (14D14), diseñado por NPO Energomash. Cada uno tiene un empuje de 1590 kN a nivel del mar y 1750 kN en el vacío, así como un impulso específico de 289-316 segundos, generando unos 10 MN de empuje en total. El RD-275 debutó en octubre de 1995 y es el motor cohete hipergólico en servicio más potente del mundo. El RD-275 deriva a su vez del RD-253 (11D43), de 1474 kN de empuje. Cada uno de los RD-275 pueden moverse un rango de 7,5º gracias a actuadores hidráulicos, lo que permite el giro del cohete para orientarse en azimut después del lanzamiento. En 2007 se introdujo el RD-275M -también denominado    RD-276- un 5,2% más potente, lo que ha permitido aumentar la masa útil lanzada a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) en unos 150 kg. Los motores de la primera etapa funcionan durante 127 segundos.

Primera etapa (Khrúnichev/Kosmonavtika).

La segunda etapa (Protón KM-2 ó 8S811K) incorpora tres motores RD-0210 y un RD-0211 (de 588 kN de empuje y 321 s de Isp cada uno, con un empuje de 2,4 MN en total), diseñados por KB Khimavtomatika (KBKhA, antigua OKB-154 de Semyon Kosberg, localizada en Voronezh). La diferencia entre el RD-0211 y el RD-0210 es que el RD-0211 incorpora partes del sistema de presurización del RD-253/275. Cada motor puede moverse 3,25º alrededor de su eje central para maniobrar el vehículo. Esta segunda etapa del Protón está basada en el malogrado misil UR-200 de Cheloméi. Sus dimensiones son de 17,05 x 4,1 m y su masa es de 11,715 kg (157,3 kg con combustible).

Segunda etapa (Khrúnichev/Kosmonavtika).

Motor RD-0210 (Roskosmos).

La tercera etapa (Protón KM-3 ó 8S812M) lleva un motor RD-0212 fabricado por KBKhA, formado a su vez por un motor de una cámara RD-0213 (582,1 kN y 320 s de Isp) y otro con cuatro cámaras RD-0214 (30,98 kN y 287 s de Isp) que funciona como vernier. En esta etapa se encuentra el sistema de control del cohete diseñado por la compañía NIIP (antigua NII-885 de Pilyugin). Sus dimensiones son de 4,11 x 4,1 m y su masa de 3500 kg (46,562 toneladas con combustible). La tercera etapa funciona durante 241 segundos.

RD-0213.

La etapa superior Blok DM-03 está basada en la Blok DM-2 (11S861) y se emplea para los lanzamientos de satélites GLONASS, mientras que en las misiones comerciales se usa la etapa hipergólica Briz-M. La DM-03 puede cargar 2000 kg adicionales de combustible con respecto a la DM-2. La Blok DM-2 es la última versión de la etapa Blok-D desarrollada para el programa tripulado lunar soviético (N1-L3 y Zond/L1) y atualmente fabricada por la empresa RKK Energía. Emplea queroseno (RG-1) y oxígeno líquido con un motor 11D58M (RD-58Z) -derivado del 11D33- con 8,5 toneladas de empuje. El Blok DM-2 se enciende en dos ocasiones para situar a los GLONASS en órbita: el primer encendido dura 6 minutos y 16 segundos, y el segundo, 2 minutos 34 segundos.

El Blok DM-2, versión anterior al DM-03. En azul se ve el tanque esférico del oxígeno líquido y en amarillo el toroidal correspondiente al queroseno (RKK Energía).

En los lanzamientos de GLONASS, el Protón despega con un azimut de 64,9º, uno de los tres disponibles para este cohete (el resto de direcciones está prohibido para evitar sobrevolar zonas habitadas).

Posibles inyecciones orbitales para el Protón (ILS).

Actualmente existen en Baikonur dos zonas de lanzamiento del Protón con dos rampas (PU, Puskavaia Ustanovka) cada una: el Área 81 (rampas 23 y 24) y el Área 200 (rampas 39 y 40). La rampa 40 no se encuentra activa desde 1991. En este lanzamiento se usó la rampa 24. Cada rampa consta de depósitos de propergoles subterráneos, un búnker de lanzamiento (250/251 en el caso de la rampa 24, a 1,3 km de distancia) y una torre de servicio móvil.

Situación de las instalaciones del Protón en Baikonur (ILS).

Vista del Área 81 con sus dos rampas (Google Earth).

Esquema de una rampa de lanzamiento del Protón.

Vista de la torre de servicio móvil (Roskosmos).

Transportador del cohete Protón (ILS).

Sistema para colocar el lanzador en posición vertical sobre la rampa (Roskosmos).

Detalle del foso de la rampa (Roskosmos).

El cohete Protón tiene una masa en seco de 53,65 t y de unas 700 t cargado de propergoles. Su carga se integra en el edificio MIK 92A-50 de Baikonur. Este edificio está dividido en cinco salas principales. En la Sala 111 se montan las tres primeras etapas del lanzador a partir de sus componentes llegados por ferrocarril. En la Sala 103 se procesan los satélites y se les carga de combustible, para luego ser acoplados con la etapa superior (en el caso de los GLONASS, el Blok DM-2) en la Sala 101.

Edificio 92A-50 (ILS).

Fases del lanzamiento de un Protón:

• T-13 horas 30 minutos: activación de la etapa de ascenso (Briz-M o Blok DM-2/DM-03).
• T-7 horas: carga de combustible.
• T-5 horas: empiezan las actividades del lanzamiento.
• T-3,1 segundos: comienzo de la secuencia de ignición.
• T-1,75 s: ignición de los seis motores RD-276 de la primera etapa a 40% del empuje.
• T-0,15 s: los motores a 107% de empuje.
• T-0 s: lanzamiento.
• T+0,5 s: confirmación del lanzamiento.
• T+10 s: maniobra de giro para que el cohete cambie su azimut y alcance la órbita con la inclinación prevista.
• T+65,5 s: máxima presión dinámica (Max Q). Velocidad: 465 m/s. Altura: 11 km.
• T+119 s: ignición de la segunda etapa.
• T+123,4 s: separación de la primera etapa. Velocidad: 1724 m/s. Altura: 40 km.
• T+332,1 s: ignición de los cohetes vernier de la tercera etapa.
• T+334,5 s: apagado de la segunda etapa.
• T+335,2 s: separación de la segunda etapa mediante seis pequeños retrocohetes de combustible sólido. Velocidad: 4453 m/s. Altura: 120 km.
• T+337,6 s: ignición del motor principal de la tercera etapa.
• T+348,2 s: separación de la cofia protectora. Velocidad: 4497 m/s. Altura: 123 km.
• T+576,4 s: apagado del motor principal de la tercera etapa.
• T+588,3 s: apagado de los motores vernier de la tercera etapa.
• T+588,4 s: separación de la carga con la etapa superior. Velocidad: 7182 m/s. Altura: 151 km.

Fases del lanzamiento (Roskosmos).

Traslado a la rampa (Khrunichev).

Vídeo del traslado a la rampa: