GSLV Mark III
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GSLV Mark III
GSLV Mk III D2 con GSAT-29 en la segunda plataforma de lanzamiento del Centro Espacial Satish Dhawan, Sriharikota (SDSC SHAR) .jpg
GSLV Mk III D2 en la segunda plataforma de lanzamiento, SDSC-SHAR
FunciónVehículo de lanzamiento de altura media [1]
FabricanteOrganización de Investigación Espacial de la India
País de origenIndia
Costo por lanzamiento₹ 367 crore (US $ 49 millones) [2] [3] [4] [5]
Tamaño
Altura43,43 m (142,5 pies) [6] [1]
Diámetro4 m (13 pies) [6]
Masa640.000 kg (1.410.000 libras) [1]
Etapas3 [1]
Capacidad
Carga útil a LEO
Masa10,000 kg (22,000 libras) [7]
Carga útil a GTO
Masa4.000 kg (8.800 libras) [1]
Cohetes asociados
FamiliaVehículo de lanzamiento de satélites geosincrónicos
Comparable
Historial de lanzamiento
EstadoActivo
Sitios de lanzamientoSatish Dhawan Space Center SLP , Andhra Pradesh , India
Lanzamientos totales4
Éxito (s)4
Fracaso (s)0
Primer vuelo
  • 18 de diciembre de 2014 (suborbital)
  • 5 de junio de 2017 (orbital)
Último vuelo22 de julio de 2019
Cargas útiles notablesCUIDADO , Chandrayaan-2
Primera etapa: impulsores S200
Largo25 m (82 pies) [1]
Diámetro3,2 m (10 pies) [1]
Masa vacía31.000 kg (68.000 libras) cada uno [8]
Masa bruta236.000 kg (520.000 libras) cada uno [8]
Masa propulsora205.000 kg (452.000 libras) cada uno [8]
MotorS200 sólido
Empuje5.150 kN (525 tf) [9] [10] [11]
Impulso específico274,5 segundos (2,692 km / s) (vacío) [8]
Quemar tiempo128 s [8]
PropulsorHTPB [8]
Segunda etapa - L110
Largo21,39 m (70,2 pies) [12]
Diámetro4,0 m (13,1 pies) [8]
Masa vacía9.000 kg (20.000 libras) [12]
Masa bruta125.000 kg (276.000 libras) [12]
Masa propulsora116.000 kg (256.000 libras) [12]
Motores2 motores Vikas
Empuje1598 kN (163,0 tf) [8] [13] [14]
Impulso específico293 segundos (2,87 km / s) [8]
Quemar tiempo203 s [12]
PropulsorUDMH / N
2O
4
Tercera etapa - C25
Largo13,545 m (44,44 pies) [8]
Diámetro4,0 m (13,1 pies) [8]
Masa vacía5.000 kg (11.000 libras) [12]
Masa bruta33.000 kg (73.000 libras) [12]
Masa propulsora28.000 kg (62.000 libras) [8]
Motores1 CE-20
Empuje200 kN (20 tf) [8]
Impulso específico443 segundos (4,34 km / s)
Quemar tiempo643 s [8]
PropulsorLOX / LH 2

El vehículo de lanzamiento satelital geosincrónico Mark III ( GSLV Mk III ), [1] [15] también conocido como el vehículo de lanzamiento Mark 3 ( LVM3 ), [15] es un vehículo de lanzamiento de elevación media de tres etapas [1] desarrollado por la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO). Diseñado principalmente para lanzar satélites de comunicaciones en órbita geoestacionaria , [16] también se identifica como el vehículo de lanzamiento para misiones tripuladas bajo el Programa de Vuelos Espaciales Humanos de la India y misiones científicas dedicadas como Chandrayaan-2 .[17] [18] El GSLV Mk III tiene una mayor capacidad de carga útil que el GSLV Mk II de nombre similar. [19] [20] [21] [22]

Después de varios retrasos y un vuelo de prueba suborbital el 18 de diciembre de 2014, ISRO realizó con éxito el primer lanzamiento de prueba orbital del GSLV Mk III el 5 de junio de 2017 desde el Centro Espacial Satish Dhawan , Andhra Pradesh . [23]

En junio de 2018, el Gabinete de la Unión aprobó ₹ 43.38 mil millones (US $ 580 millones) para construir 10 cohetes GSLV Mk III durante un período de cinco años. [24]

GSLV Mk III lanzó CARE , el módulo de experimento de recuperación de cápsulas espaciales de la India, Chandrayaan-2 , la segunda misión lunar de la India y se utilizará para transportar Gaganyaan , la primera misión tripulada del Programa de vuelos espaciales humanos de la India .

Historia

Primer vuelo orbital de GSLV Mk III
Primer vuelo operativo del GSLV Mk III, con Chandrayaan-2

Desarrollo

ISRO inicialmente planeó dos familias de lanzadores, el vehículo de lanzamiento de satélites polares para la órbita terrestre baja y lanzamientos polares y el vehículo de lanzamiento de satélites geosincrónicos más grande para cargas útiles a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). El vehículo fue reconceptualizado como un lanzador más poderoso a medida que cambiaba el mandato de ISRO. Este aumento de tamaño permitió el lanzamiento de satélites multipropósito y de comunicaciones más pesados, exploración interplanetaria futura y será calificado para humanos para lanzar misiones tripuladas. [25] El desarrollo del GSLV Mk III comenzó a principios de la década de 2000, con el primer lanzamiento planeado para 2009-2010. [26] El lanzamiento fallido de GSLV D3 , debido a una falla en la etapa superior criogénica, [26] retrasó el programa de desarrollo de GSLV Mk III. El GSLV Mk III, aunque comparte un nombre con el GSLV, presenta diferentes sistemas y componentes.

Ensayos de fuego estático S200

La primera prueba de fuego estático del cohete propulsor sólido S-200 , ST-01, se llevó a cabo el 24 de enero de 2010. El propulsor disparó durante 130 segundos y tuvo un rendimiento nominal. Generaba un empuje máximo de aproximadamente 4.900 kN (1.100.000 lbf). [27] [10] Una segunda prueba de fuego estático, ST-02, se llevó a cabo el 4 de septiembre de 2011. El propulsor se disparó durante 140 segundos y tuvo un rendimiento nominal. [28] Se realizó una tercera prueba, ST-03, el 14 de junio de 2015 para validar los cambios de los datos de vuelo de prueba suborbitales. [29] [30]

Ensayos de fuego estático L110

ISRO llevó a cabo la primera prueba estática de la etapa central L110 en su instalación de prueba Liquid Propulsion Systems Center (LPSC) en Mahendragiri , Tamil Nadu, el 5 de marzo de 2010. Se planeó que la prueba durara 200 segundos, pero terminó a los 150 segundos después de una fuga. en un sistema de control fue detectado. [31] El 8 de septiembre de 2010 se realizó una segunda prueba de fuego estático de duración completa. [32]

Pruebas de etapa C25

C25 D Stage en banco de pruebas

La primera prueba de fuego estático de la etapa criogénica C25 se llevó a cabo el 25 de enero de 2017 en las instalaciones del Complejo de Propulsión ISRO (IPRC) en Mahendragiri, Tamil Nadu. La etapa fue probada por una duración de 50 segundos y tuvo un rendimiento nominal. [33]

El 17 de febrero de 2017 se completó una segunda prueba de fuego estático con una duración total en vuelo de 640 segundos. [34] Esta prueba demostró la repetibilidad del rendimiento del motor junto con sus subsistemas, incluida la cámara de empuje, el generador de gas y las turbobombas. y componentes de control durante toda su duración. Todos los parámetros del motor tenían un rendimiento nominal. [34]

Rediseños

GSLV Mk III en configuración Flight X

Después del vuelo de prueba suborbital del GSLV Mk III, se realizaron ciertas modificaciones al vehículo para mejorar su rendimiento. La geometría del grano propulsor del segmento del extremo de la cabeza se cambió a una configuración de estrella de 13 lóbulos desde una configuración ranurada de 10 lóbulos y la carga de propulsor se redujo a 205 toneladas (452.000 lb) para mejorar el rendimiento durante la fase transónica del lanzamiento. [35] El carenado de carga útil de CFRP se modificó para darle forma de ojiva , y los morros de refuerzo del S200 se inclinaron para mejorar el rendimiento aerodinámico. La estructura abierta entre tanques de la etapa criogénica C25 fue rediseñada para ser cerrada para un mejor rendimiento aerodinámico. [35]

Diseño de vehículos

S200 cinturones

La primera etapa consta de dos motores sólidos S200, también conocidos como Large Solid Boosters (LSB) conectados a la etapa central. Cada propulsor tiene 3,2 metros (10 pies) de ancho, 25 metros (82 pies) de largo y transporta 207 toneladas (456.000 libras) de propulsor a base de HTPB en tres segmentos con carcasas hechas de acero maraging M250 . Es el propulsor de combustible sólido más grande después de los SRB del transbordador espacial y los SRB del Ariane 5 . Las boquillas flexibles se pueden vectorizar hasta ± 8 ° utilizando actuadores electrohidráulicos que operan en modo de purga y se utilizan para el control del vehículo durante la fase de ascenso inicial. [36] [37] [38]El fluido hidráulico para operar estos actuadores se almacena en un tanque cilíndrico montado externamente en la base de cada servomotor. [39] Estos impulsores se queman durante 130 segundos y producen un empuje promedio de 3578,2 kilonewtons (804,400 lb f ) y un empuje máximo de 5,150 kilonewtons (1,160,000 lb f ) cada uno. [37] [9]

Etapa líquida L110 en la instalación de preparación de la etapa

La segunda etapa, designada L110 , es una etapa de combustible líquido que mide 21 metros (69 pies) de alto y 4 metros (13 pies) de ancho, y contiene 110 toneladas métricas (240,000 lb) de dimetilhidrazina asimétrica (UDMH) y tetróxido de nitrógeno ( norte
2O
4). Está propulsado por dos motores Vikas 2 , cada uno de los cuales genera 766 kilonewtons (172,000 lb f ) de empuje, dando un empuje total de 1,532 kilonewtons (344,000 lb f ). [13] [14] El L110 es el primer motor de combustible líquido agrupado de la India . Los motores Vikas utilizan enfriamiento regenerativo , lo que proporciona un peso mejorado y un impulso específico en comparación con los cohetes indios anteriores. [37] [40] Cada motor Vikas se puede ajustar individualmente para controlar el control de cabeceo, guiñada y balanceo del vehículo. La etapa central del L110 se enciende 114 segundos después del despegue y se quema durante 203 segundos. [37] [14]Dado que la etapa L110 está iluminada por aire, sus motores necesitan protección durante el vuelo contra el escape caliente de los propulsores S200 en llamas y el flujo inverso de gases mediante un 'sistema de cierre de boquilla' que se desecha antes de la ignición L110. [41]

Etapa criogénica C25

La etapa superior criogénica , designada C25 , tiene 4 metros (13 pies) de diámetro y 13,5 metros (44 pies) de largo, y contiene 28 toneladas métricas (62.000 libras) de propelente LOX y LH2 , presurizado por helio almacenado en botellas sumergidas. [40] [42] Está propulsado por un solo motor CE-20 , que produce 200 kN (45.000 lb f ) de empuje. CE-20 es el primer motor criogénico desarrollado por India que utiliza un generador de gas , en comparación con los motores de combustión por etapas utilizados en GSLV. [43]

El carenado de carga útil compuesto de CFRP tiene un diámetro de 5 metros (16 pies) y un volumen de carga útil de 110 metros cúbicos (3.900 pies cúbicos). [8]

Variantes y actualizaciones

Apareamiento con etapa semicriogénica

Artículo principal: SCE-200

Se planea reemplazar la etapa central L110 en GSLV Mk III por una etapa kerolox impulsada por SCE-200 [44] para aumentar su capacidad de carga útil a 7.5 toneladas métricas (17,000 lb) a GTO . [45] SCE-200 utiliza queroseno en lugar de UDMH como combustible y puede ejercer un empuje de alrededor de 200 toneladas. Cuatro de estos motores se pueden agrupar en un cohete sin correa en propulsores para entregar hasta 10 toneladas (22.000 libras) a GTO. [46]

La etapa superior Hydrolox C25 con casi 25 t (55.000 lb) de carga propulsora se convertirá en C32 con una mayor carga propulsora de 32 t (71.000 lb). La masa total de aviónica se reducirá mediante el uso de versiones en miniatura. [47] El 30 de noviembre de 2020, Hindustan Aeronautics Limited entregó un tanque criogénico a base de aleación de aluminio, a saber, C32-LH2 a ISRO. El tanque tiene capacidad para acomodar 5.755 kg (12.688 lb) de combustible en un volumen de 89 m 3 (3.100 pies cúbicos), diseñado para aumentar la capacidad de carga útil de GSLV Mk III. [48] [49]

La versión con motor SCE-200 no se utilizará para la misión tripulada de la nave espacial Gaganyaan . [50] [51]

En septiembre de 2019, un informe citó a S. Somanath , director de VSSC, quien dijo que el motor semicriogénico estaba listo para comenzar las pruebas. Se informa que SCE-200 se basa en el RD-810 de Ucrania . [52]

Según un acuerdo marco para la cooperación en el uso pacífico del espacio ultraterrestre entre India y Ucrania firmado en 2005, se esperaba que Ucrania probara componentes de la versión india del motor y volará solo después de la finalización exitosa del programa Gaganyaan . Por lo tanto, no se esperaba que llegara una versión mejorada del GSLV Mk III antes de 2022. [53]

El tanque de propulsor para la etapa semicriogénica SC120 fue entregado en octubre de 2021 por HAL . [54]

Calificación humana

Si bien GSLV Mk III está siendo calificado para humanos para el proyecto Gaganyaan , en la etapa de diseño en sí, se tuvieron en cuenta las posibles aplicaciones de vuelos espaciales humanos del cohete. La aceleración máxima durante la fase de ascenso del vuelo se limitó a 4 g para la comodidad de la tripulación y se instaló un carenado de carga útil de 5 metros de diámetro para poder acomodar módulos grandes como segmentos de estaciones espaciales. [55]

Además, se han planificado una serie de cambios para hacer que los subsistemas críticos para la seguridad sean confiables mediante márgenes operativos más bajos, redundancia, requisitos estrictos de calificación, revalorización y fortalecimiento de componentes, etc. [56]

En aviónica:

  • NGC cuádruple redundante
  • Procesador de telemetría y telemando de cadena dual (TTCP)
  • Sistema de monitoreo de salud integrado (LVHM)

Etapas del vehículo:

  • Motores Vikas de alto empuje de etapa central L110 para operar a una presión de cámara de 58,5 bar en lugar de 62 bar.
  • El strapon S200 clasificado para humanos o HS200 funcionará a una presión de cámara de 56,5 ksc en lugar de 60 ksc. Las juntas de segmento tendrán tres juntas tóricas cada una.

Misiones notables

  • Despegue de GSLV Mk III D2

  • D1 en su pedestal de lanzamiento móvil en su camino hacia la plataforma de lanzamiento

  • Despegue de GSLV Mk III D1

  • Despegue de GSLV Mk III M1

  • M1 en el edificio de ensamblaje de vehículos

X (prueba de vuelo suborbital)

El vuelo inaugural del GSLV Mk III ocurrió el 18 de diciembre de 2014. El vuelo despegó de la Segunda Plataforma de Lanzamiento, a las 04:00 UTC. [57] La prueba tenía refuerzos funcionales, una etapa central y una etapa superior ficticia no funcional. Llevaba el Experimento de reingreso atmosférico del módulo de tripulación (CARE) que se probó en el reingreso. [58]

A poco más de cinco minutos de vuelo, el cohete expulsó el módulo CARE a una altitud de 126 kilómetros (78 millas), que luego descendió, controlado por sus motores a bordo. Durante la prueba, el escudo térmico de CARE experimentó una temperatura máxima de alrededor de 1.000 ° C (1.830 ° F). ISRO descargó la telemetría de lanzamiento durante la fase de inercia balística antes del apagón de la radio para evitar la pérdida de datos en caso de una falla por salpicadura. A una altitud de alrededor de 15 kilómetros (9,3 millas), la cubierta del ápice del módulo se separó y se desplegaron los paracaídas. CARE se derramó en la Bahía de Bengala cerca de las islas Andaman y Nicobar y se recuperó con éxito. [59] [60] [61] [62]

D1 (GSAT-19)

El primer vuelo orbital del GSLV Mk III ocurrió el 5 de junio de 2017, [63] despegando de la Segunda Plataforma de Lanzamiento a las 11:58 UTC. El vehículo llevaba el satélite de comunicaciones GSAT-19 , lo que lo convierte en el cohete y la carga útil más pesados ​​jamás lanzados por la India. El satélite se colocó con éxito en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) a 170 kilómetros (110 millas). El vuelo también probó actualizaciones del diseño a partir de los datos adquiridos durante el vuelo de prueba suborbital (consulte la sección sobre rediseños ). [64]

M1 (Chandrayaan-2)

El primer vuelo operativo se produjo el 22 de julio de 2019, [65] [18] despegando de la segunda plataforma de lanzamiento a las 9:13 UTC . El cohete llevó a Chandrayaan-2 , la segunda misión de la India a la Luna, que consta de un orbitador, un módulo de aterrizaje y un rover. [66] La pila Chandrayaan-2 es la nave espacial más pesada lanzada por ISRO. [67]

Historial de lanzamiento

Vuelo №Fecha / hora ( UTC )Cohete,
configuración		Sitio de lanzamientoCarga útilMasa de carga útilOrbitaUsuario
Resultado del lanzamiento
X18 de diciembre de 2014
04:00 [68]		LVM3-XSegunda plataforma de lanzamiento Experimento de reentrada atmosférica del módulo de tripulación (CARE)3.775 kg (8.322 libras) [69]SuborbitalISROÉxito
Vuelo de prueba de desarrollo suborbital con etapa criogénica no funcional [70]
D15 de junio de 2017
11:58 [71] [72] [73]		Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento GSAT-193,136 kg (6,914 libras)GTOINSATÉxito
Primer lanzamiento de prueba orbital con una etapa criogénica funcional [74]
D214 de noviembre de 2018
11:38		Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento GSAT-293.423 kg (7.546 libras)GTOINSATÉxito
Segundo vuelo de prueba orbital. El núcleo L110 utiliza motores Vikas mejorados con mayor empuje. [75] [76] [77]
M122 julio 2019 09:13Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento Chandrayaan-23.850 kg (8.490 libras)EPOISROÉxito
Primer vuelo operativo del GSLV MK-III.

Lanzamientos planificados

Fecha / hora ( UTC )Cohete,
Configuración		Sitio de lanzamientoCarga útilOrbita
Junio ​​de 2022 [78]Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento Gaganyaan-1LEÓN
Primer vuelo de demostración orbital sin tripulación del módulo de tripulación de la India.
Tercer trimestre de 2022 [79]Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento Chandrayaan-3EPO
Repetición de la misión de Chandrayaan-2 con un módulo de aterrizaje lunar y un rover .
2022 [80]Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento Gaganyaan-2LEÓN
Segundo vuelo de demostración orbital sin tripulación del módulo de tripulación.
NET 2022 [81] [82]Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento GSAT-20 (CMS-03)GTO
[83] [84]
2023 [80]Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento [85] [86] Gaganyaan-3LEÓN
Primera misión con tripulación de la India. La masa de lanzamiento es de 7.800 kg (17.200 lb) con módulo de servicio, [87] la masa de la cápsula es de 3.735 kg. [87] [53]
Diciembre de 2024 [88]Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento Shukrayaan-1TBD
La masa de lanzamiento es de 2500 kg; Orbitador de Venus y globo atmosférico. Puede lanzarse en GSLV Mk II.
2024 [89]Mk IIISegunda plataforma de lanzamiento Mangalyaan 2 [90]TBD
Segunda misión orbitadora de la India a Marte. [91] [53]
TBAMk IIISegunda plataforma de lanzamiento GSAT-22GTO
[92]

Ver también

  • Comparación de familias de lanzadores orbitales
  • Comparación de sistemas de lanzamiento orbital
  • Gaganyaan , el orbitador tripulado de la India
  • Vehículo de lanzamiento de satélites geosincrónicos
  • Lista de satélites indios
  • Vehículo de lanzamiento de elevación media , capaz de levantar entre 2.000 y 20.000 kg (4.400 y 44.100 lb) de carga útil a la órbita terrestre baja.
  • Vehículo de lanzamiento del satélite polar

Referencias

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enlaces externos

  • Información de Bharat-Rakshak GSLV-III
  • Artículo de New Scientist que incluye el diagrama GSLV-III
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