United Launch Alliance (ULA) continúa luchando con el clima sobre Cabo Cañaveral, impidiendo una vez más la misión NROL-44 para la Oficina Nacional de Reconocimiento. El lanzamiento se fijó para las 23:58 EDT del 29 de septiembre (03:58 UTC del 30 de septiembre). Sin embargo, esto se ha retrasado otras 24 horas.
Después de que el primer intento terminara con un matorral y el segundo resultara en un aborto de la plataforma en T-3 segundos en agosto, la ULA se retiró durante un mes para arreglar el problema antes de que un problema de retracción del brazo oscilante moviera la misión al 29 de septiembre. La ULA canceló ese intento de lanzamiento a las 12:02 am EDT antes de tiempo, cuando el clima previo al lanzamiento prohibió retirar la estructura de servicio de alrededor del cohete. Después de otro problema, incluyendo una fuga hidráulica en el sistema de tierra, el siguiente intento es a las 11:54 p.m. EDT del 30 de septiembre de 2020.
La misión, designada NRO Launch 44 (NROL-44), marcará la primera misión Delta IV desde que la variante Medium+ del cohete se retiró en agosto de 2019 y la primera Delta IV Heavy desde enero de 2019. Aunque la ULA está retirando el Delta IV a favor de su cohete Vulcano, la configuración Heavy tiene cinco misiones contratadas hasta el 2024.
(Imagen principal vía Julia Bergeron para la NSF)
Los intentos anteriores
La misión alcanzó su primer intento de lanzamiento el 27 de agosto de 2020, que terminó sin combustible del vehículo después de que un calentador y una emisión neumática obligaran a los controladores a estropear el intento de lanzamiento. El segundo intento se fijó originalmente para el 28 de agosto antes de ser aplazado hasta el 29 de agosto, cuando los ingenieros necesitaron más tiempo para resolver el problema de la neumática.
En el segundo intento, el Delta IV Heavy se llenó de combustible antes de que un problema de temperatura en el cohete obligara a los controladores a entrar en su ventana de lanzamiento ese día. El problema se resolvió finalmente y los equipos autorizaron la misión para el lanzamiento. La secuencia de arranque del motor comenzó en T-7 segundos con la ignición del motor RS-68A del propulsor de estribor, seguido dos segundos más tarde por la ignición de los motores RS-68A del propulsor de núcleo y de babor.
A los T-3 segundos, un bastidor de secuenciador de cuenta atrás del terminal inició un aborto automático, apagando los tres motores RS-68A y disparando una serie de secuencias de seguridad para colocar el Delta IV Heavy en una configuración segura y estable para la seguridad y el desenganche después del aborto del fuego.
La causa del aborto se atribuyó primero a un "regulador de presión de alto flujo volumétrico [que] no se abrió", dijo Tory Bruno, CEO de la ULA. Investigaciones posteriores revelaron que la falla del regulador ocurrió cuando un diafragma se rompió. Hay tres reguladores en total, y los tres, según Tory, fueron reemplazados durante el período de inactividad.
La carga útil
La carga útil del NROL-44 es propiedad de la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO), la agencia del gobierno de EE.UU. responsable de la operación de la flota de satélites espías de Estados Unidos. Aunque los detalles de las naves espaciales de la NRO están oficialmente clasificados, muchos datos sobre misiones anteriores han pasado al dominio público. A partir de ellas, junto con lo que se ha revelado sobre el NROL-44, se puede extrapolar una imagen bastante clara de la probable identidad y el papel del satélite.
El NRO opera satélites que cumplen una variedad de funciones - incluyendo imágenes ópticas y de radar de la superficie de la Tierra, detección y seguimiento de barcos en alta mar e interceptación de señales de radio y comunicaciones. Los dos tipos de satélites que requieren los cohetes más grandes son una serie de satélites de imágenes ópticas - conocidos como Crystal - y una serie de grandes satélites de inteligencia de señales (ELINT) conocidos como Orión. Los satélites de cristal suelen operar en órbitas solares sincrónicas cercanas a los polos, mientras que los de Orión operan en una órbita geoestacionaria ecuatorial.
A pesar de la naturaleza altamente secreta de la misión, los Avisos a Aviadores (NOTAM) y Marineros (NOTMAR) deben ser publicados antes de cada lanzamiento de cohetes. Estos incluyen una zona de peligro inmediato alrededor de Cabo Cañaveral, así como zonas de descenso donde pueden caer escombros a medida que el cohete se desprende de sus etapas inferiores y el carenado de la carga útil en el camino hacia arriba. Estas áreas de peligro muestran que el Delta IV Heavy se dirigirá en dirección este sobre el Océano Atlántico - y por lo tanto es casi seguro que se dirige a una órbita geoestacionaria.
Good afternoon from the Delta Operations Center where we have started the countdown for launch of the #DeltaIVHeavy rocket on the #NROL44 mission for the @NatReconOfc at 11:58pmEDT (0358 UTC). The day's first weather briefing will occur shortly. https://t.co/GKgbdk3wMm pic.twitter.com/lb7nd4TkA8
— ULA (@ulalaunch) September 29, 2020
Una vez establecido esto, hay pocas dudas de que la carga útil del NROL-44 es una continuación o sucesor de los satélites de Orión.
Los dos primeros satélites de Orión, lanzados en enero de 1985 y noviembre de 1989, se desplegaron desde la bahía de carga útil del transbordador espacial Discovery utilizando una etapa superior inercial para alcanzar la órbita geoestacionaria. Diseñados como satélites de Inteligencia de Señales de Instrumentos Extranjeros (FISINT), optimizados para interceptar señales de telemetría y de mando, sustituyeron a los satélites Aquacade de la generación anterior.
En mayo de 1995 y mayo de 1998 se desplegaron dos satélites Orión de segunda generación más grandes a través de los cohetes Titán IV. Otro lanzamiento de Titán tuvo lugar en septiembre de 2003 llevando un satélite de tercera generación más mejorado.
A medida que Orión ha evolucionado, se cree que ha asumido los papeles de otros programas de inteligencia de señales de la NRO, en particular el del sistema de inteligencia de comunicaciones de Mercurio (COMINT). Esta función, interceptar las comunicaciones de audio y texto entre personas, se ha informado que se ha convertido en la misión principal de los satélites. Los satélites de series posteriores son a veces conocidos extraoficialmente como "Orión Avanzado".
Los cuatro satélites principales actualmente en servicio fueron lanzados por cohetes Delta IV Heavy entre 2009 y 2016. Designados como USA-202, 223, 237 y 268 - y lanzados como NROL-26, 32, 15 y 37, respectivamente - estas naves espaciales son probablemente asistidas por varios de sus hermanos mayores que pueden permanecer en servicio.
El NROL-44 es probablemente un sustituto del USA-202 de once años y medio, y el satélite desplazado asume un papel de reserva en la constelación, ya sea proporcionando una recopilación auxiliar de datos o sirviendo como reserva en órbita. Este será probablemente el comienzo de una nueva ola de lanzamientos de Orión, con las misiones NROL-68 y NROL-70 programadas para volar desde el Cabo a bordo de las misiones Delta IV Heavy en 2022 y 2024 como probables candidatos para los próximos vuelos.
No está claro si estas naves espaciales son otros satélites de Orión de tercera generación, o parte de una nueva generación.
NROL-44 es una designación temporal, que se refiere principalmente a esta misión. Una vez en órbita, el satélite recibirá un nuevo nombre, que se espera sea USA-309. Esta serie de designaciones genéricas de "USA" comenzó en 1984 y abarca una amplia gama de satélites militares estadounidenses, que van desde misiones altamente clasificadas hasta cargas útiles menos sensibles como los satélites GPS.
Desde 2006, los números se han asignado secuencialmente a los satélites en el orden de su lanzamiento. Los satélites más recientes que recibieron designaciones de EE.UU. fueron los cuatro satélites - EE.UU. 305 a 308 - lanzados en la misión NROL-129 en julio de 2020.
El lanzamiento será llevado a cabo por United Launch Alliance, una compañía formada en 2006 para proporcionar servicios de lanzamiento al gobierno de los EE.UU., que se hizo cargo del programa Atlas V de los cohetes Delta II y Delta IV de Lockheed Martin y Boeing.
Atlas V y Delta IV fueron desarrollados bajo el programa de Vehículos de Lanzamiento Desechables Evolutivos (EELV) iniciado en la década de 1990 - que hoy se conoce como Lanzamiento Espacial de Seguridad Nacional (NSSL). Mientras que a Boeing y Lockheed Martin se les adjudicaron contratos, rápidamente salieron a la luz las acusaciones de espionaje corporativo por parte de la primera, y el acuerdo de unir sus recursos en el ULA fue parte del acuerdo final en un litigio posterior.
Si bien en un principio la ULA siguió operando el Atlas V y el Delta IV conjuntamente para garantizar el acceso al espacio en caso de que un vehículo llegara a estar en tierra, la llegada del cohete Vulcan de nueva generación de la empresa y el aumento de la competencia de su rival, el SpaceX, han dado lugar a una racionalización de esta línea de productos, con la eliminación gradual del Delta IV y el Altas V en favor del Vulcan.
En agosto de 2020, la Fuerza Espacial de los Estados Unidos anunció que Vulcano fue elegido para recibir los contratos de la Fase 2 del NSSL, el reemplazo del actual programa del NSSL, que comienza en 2022. A Vulcan se le concedió el 60% de los contratos mientras que SpaceX llevará a cabo el 40% restante de los lanzamientos con sus cohetes Falcon 9 y Falcon Heavy.
Actualmente se espera que Vulcan realice su primer vuelo en 2021, llevando a cabo la primera de dos misiones de certificación antes de ser autorizado para realizar lanzamientos críticos para la Fuerza Espacial.
La ULA incluyó el Atlas V como vehículo de reserva para esas misiones de la fase 2 de la NSSL en caso de que Vulcan se encontrara con algún problema y no recibiera la certificación a tiempo para ellas.
Al igual que el Atlas V, el Delta IV fue diseñado como un cohete modular, capaz de volar en diferentes configuraciones dependiendo de los requerimientos de la misión. Este diseño del Delta IV se centró en el Núcleo de Refuerzo Común (CBC), que sirve como primera etapa del cohete. Alimentado por un solo motor RS-68A - originalmente un RS-68 - es alimentado por hidrógeno líquido y oxígeno líquido.
La configuración más pequeña del cohete, el Delta IV Mediano, consistía en un solo CBC, con una Segunda Etapa Criogénica Delta (DCSS) de cuatro metros de diámetro encima. La DCSS, impulsada por un motor RL10B-2, quema los mismos propulsores criogénicos que el CBC.
Varias configuraciones intermedias "Medium+" añadieron dos o cuatro impulsores de cohetes sólidos a la primera etapa y opcionalmente reemplazaron la etapa superior con un DCSS de cinco metros - y un correspondiente carenado de carga útil ampliado. Fue una configuración Medium+ la que hizo el primer lanzamiento del Delta IV en noviembre de 2002, llevando a la órbita el satélite de comunicaciones Eutelsat W5 (más tarde Eutelsat 33B).
El Delta IV Medium hizo tres lanzamientos entre 2003 y 2006, pero posteriormente fue interrumpido. Los lanzamientos de Delta IV Medium+ continuaron hasta agosto de 2019.
El primer Delta IV Pesado voló el 21 de diciembre de 2004, llevando a cabo una misión de demostración para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. Esta configuración utiliza tres núcleos de refuerzo comunes que se queman juntos en el despegue, con los dos núcleos atados a los lados del cohete separándose por delante del núcleo central. Una etapa superior de cinco metros de DCSS completa la pila y es capaz de hacer múltiples quemaduras para inyectar su carga útil directamente en la órbita geoestacionaria si es necesario.
Durante la misión de demostración de 2004, la cavitación (pequeñas cavidades llenas de vapor) en los conductos de combustible del cohete cuando los CBCs comenzaron a quedarse sin propelente provocó el corte prematuro de sus motores. La etapa superior aún pudo alcanzar la órbita, aunque una significativamente más baja de lo que se había planeado.
Durante la misión de demostración de 2004, la cavitación (pequeñas cavidades llenas de vapor)
Este sigue siendo el único fallo de lanzamiento de Delta IV hasta la fecha. Tres años después, el siguiente Delta IV Heavy puso en órbita con éxito el satélite de detección de misiles DSP-23. El Heavy se ha utilizado principalmente para lanzamientos militares, aunque también ha llevado a cabo dos misiones clave para la NASA: el vuelo de prueba EFT-1 de la nave espacial Orión de la NASA en 2014 y el despliegue de la sonda solar Parker en 2018.
NROL-44 será el 41º vuelo de Delta IV y el 12º de la configuración pesada. Utiliza el vehículo Delta 385. El lanzamiento tendrá lugar desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 37B (SLC-37B) en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral.
SLC-37B es el hogar de la costa este de Delta IV, y sirve junto a la plataforma de la costa oeste del cohete - Complejo de Lanzamiento Espacial 6 (SLC-6) en la Base de la Fuerza Aérea de Vandenberg. SLC-37B fue construido en el sitio del Complejo de Lanzamiento 37B de la era Apolo (LC-37B), que se utilizó a mediados de los años 60 para los vuelos de prueba orbitales no tripulados de los cohetes Saturno I y IB, que culminaron en la misión Apolo 5 de 1968 que probó el Módulo Lunar en la órbita terrestre baja.
El Complejo 37 consistía originalmente en dos plataformas - 37A y B, compartiendo una Torre de Servicio Móvil (MST) común - aunque el LC-37A nunca fue usado para un lanzamiento. Después de Apolo 5, el complejo quedó paralizado antes del papel esperado en el programa de aplicaciones de Apolo después de que se ganara la carrera a la Luna. Después de que este proyecto fue reducido, el complejo fue demolido y abandonado hasta los años 90.
Después de llegar a Cabo Cañaveral a bordo del Rocketship de la ULA - antes el MV Delta Mariner - Delta IV fue llevado a la Instalación de Integración Horizontal en el SLC-37 para comenzar el procesamiento para su lanzamiento. Aquí, los tres núcleos de refuerzo comunes y el DCSS se acoplaron antes de que el vehículo combinado se transportara a la plataforma de lanzamiento y se levantara en su lugar. La carga útil del NROL-44, encapsulada en su carenado de carga útil, fue acoplada al cohete verticalmente usando el MST de la plataforma.
El Delta IV pesado para el NROL-44 se lanza al SLC-37B en noviembre de 2019. (Crédito: ULA)
Cinco segundos antes del lanzamiento programado, los tres motores RS-68A de Delta comenzarán a encenderse. En este punto, se formará una bola de fuego alrededor de la base del cohete. Esto es causado por los motores que encienden el hidrógeno residual que ha hervido del cohete. El proceso es bien conocido e inofensivo, pero ha carbonizado o incendiado el aislamiento en varios vuelos anteriores.
Una vez que los tres motores hayan alcanzado su máximo empuje, Delta IV Heavy despegará para comenzar su misión. El despegue se producirá en la marca T-0 en la cuenta atrás cuando el empuje que los motores del cohete están generando exceda el peso del vehículo. Durante los primeros 9,4 segundos de vuelo, Delta subirá en línea recta, antes de iniciar una maniobra de cabeceo y guiñada para colocarse en una trayectoria hacia el este para el ascenso a la órbita.
Poco después de esto, el núcleo central se acelerará en modo de empuje parcial, limitando las cargas en el vehículo al principio de la misión y conservando el combustible para que pueda seguir quemándose después de que los impulsores laterales se separen.
Al cabo de un minuto y 18,4 segundos de la misión, Delta alcanzará Mach 1, la velocidad del sonido. Un segundo y medio más tarde pasará por el área de máxima presión dinámica - Max-Q - donde experimenta el máximo estrés mecánico de las fuerzas aerodinámicas.
Tres minutos y 56 minutos después del despegue, los dos motores de los propulsores laterales se apagan, y los CBC gastados se separan del vehículo dos segundos después. En ese momento, el núcleo central volverá a acelerar a fondo mientras continúa la fase de impulso de la misión. Su papel en el vuelo terminará con el corte del motor de propulsión, o BECO, a los cinco minutos, 42,8 segundos de tiempo de misión.
Unos seis segundos y medio después de BECO, la primera y la segunda etapa se separarán, con el CBC final cayendo del cohete. El motor RL10B-2 de la segunda etapa extenderá su boquilla desplegable e iniciará su secuencia de pre-arranque - con la ignición llegando 13 segundos después de la separación de la etapa
Unos 42 segundos después de que se encienda la segunda etapa, el carenado de la carga útil de Delta se separará. El carenado es el cono de la nariz del cohete que protege la carga útil durante el ascenso a través de la atmósfera de la Tierra y le da al cohete un perfil aerodinámico consistente. Una vez que el cohete llega al espacio, el carenado ya no es necesario y puede ser desechado para reducir la masa.
Hay dos carenados diferentes de carga útil que pueden ser usados en el Delta IV Heavy - un carenado compuesto que fue diseñado para el Delta, y un carenado metálico hecho de aluminio que fue heredado del Titán IV. El lanzamiento utilizará el último, que mide 19,8 metros de longitud. Este es un carenado trisectorial, lo que significa que cuando se aleja del cohete se separa en tres segmentos, no dos como en la mayoría de los carenados contemporáneos. El carenado metálico se utilizó por primera vez en Delta IV para el lanzamiento del DSP-23 en 2007, y posteriormente se ha utilizado para todos los lanzamientos geoestacionarios del NRO en el Heavy.
Northrop Grumman construye los carenados de carga útil para el Delta IV así como todas las estructuras compuestas y las boquillas de los motores RS-68A en el Delta IV. En resumen, todas las partes blancas visibles en el cohete son construidas por Northrop Grumman.
Con la separación de los carenados, la misión entrará en un apagón mediático, como es típico en las misiones de la NRO. Las únicas actualizaciones oficiales probables después de este punto serán una confirmación del éxito de la misión una vez que la carga útil del NROL-44 se haya separado del Delta IV Pesado. Dado que el lanzamiento apunta a una órbita geoestacionaria, esto no ocurrirá hasta seis o siete horas después del despegue.
Cinco segundos antes del lanzamiento programado, los tres motores RS-68A de Delta comenzarán a encenderse. En este punto, se formará una bola de fuego alrededor de la base del cohete. Esto es causado por los motores que encienden el hidrógeno residual que ha hervido del cohete. El proceso es bien conocido e inofensivo, pero ha carbonizado o incendiado el aislamiento en varios vuelos anteriores.
Una vez que los tres motores hayan alcanzado su máximo empuje, Delta IV Heavy despegará para comenzar su misión. El despegue se producirá en la marca T-0 en la cuenta atrás cuando el empuje que los motores del cohete están generando exceda el peso del vehículo. Durante los primeros 9,4 segundos de vuelo, Delta subirá en línea recta, antes de iniciar una maniobra de cabeceo y guiñada para colocarse en una trayectoria hacia el este para el ascenso a la órbita.
Poco después de esto, el núcleo central se acelerará en modo de empuje parcial, limitando las cargas en el vehículo al principio de la misión y conservando el combustible para que pueda seguir quemándose después de que los impulsores laterales se separen.
Al cabo de un minuto y 18,4 segundos de la misión, Delta alcanzará Mach 1, la velocidad del sonido. Un segundo y medio más tarde pasará por el área de máxima presión dinámica - Max-Q - donde experimenta el máximo estrés mecánico de las fuerzas aerodinámicas.
Tres minutos y 56 minutos después del despegue, los dos motores de los propulsores laterales se apagan, y los CBC gastados se separan del vehículo dos segundos después. En ese momento, el núcleo central volverá a acelerar a fondo mientras continúa la fase de impulso de la misión. Su papel en el vuelo terminará con el corte del motor de propulsión, o BECO, a los cinco minutos, 42,8 segundos de tiempo de misión.
Unos seis segundos y medio después de BECO, la primera y la segunda etapa se separarán, con el CBC final cayendo del cohete. El motor RL10B-2 de la segunda etapa extenderá su boquilla desplegable e iniciará su secuencia de pre-arranque - con la ignición llegando 13 segundos después de la separación de la etapa
Unos 42 segundos después de que se encienda la segunda etapa, el carenado de la carga útil de Delta se separará. El carenado es el cono de la nariz del cohete que protege la carga útil durante el ascenso a través de la atmósfera de la Tierra y le da al cohete un perfil aerodinámico consistente. Una vez que el cohete llega al espacio, el carenado ya no es necesario y puede ser desechado para reducir la masa.
Hay dos carenados diferentes de carga útil que pueden ser usados en el Delta IV Heavy - un carenado compuesto que fue diseñado para el Delta, y un carenado metálico hecho de aluminio que fue heredado del Titán IV. El lanzamiento utilizará el último, que mide 19,8 metros de longitud. Este es un carenado trisectorial, lo que significa que cuando se aleja del cohete se separa en tres segmentos, no dos como en la mayoría de los carenados contemporáneos. El carenado metálico se utilizó por primera vez en Delta IV para el lanzamiento del DSP-23 en 2007, y posteriormente se ha utilizado para todos los lanzamientos geoestacionarios del NRO en el Heavy.
Northrop Grumman construye los carenados de carga útil para el Delta IV así como todas las estructuras compuestas y las boquillas de los motores RS-68A en el Delta IV. En resumen, todas las partes blancas visibles en el cohete son construidas por Northrop Grumman.
Con la separación de los carenados, la misión entrará en un apagón mediático, como es típico en las misiones de la NRO. Las únicas actualizaciones oficiales probables después de este punto serán una confirmación del éxito de la misión una vez que la carga útil del NROL-44 se haya separado del Delta IV Pesado. Dado que el lanzamiento apunta a una órbita geoestacionaria, esto no ocurrirá hasta seis o siete horas después del despegue.
En este tiempo, se puede esperar que la etapa superior del DCSS realice tres quemaduras. La primera, que comenzó después de la separación de la primera etapa, continuará durante unos siete minutos. Esto establecerá la etapa superior y su carga útil en su órbita de estacionamiento inicial. Basándose en el perfil de vuelo publicado de la misión inicial de demostración de Delta IV Heavy - que se rumoreaba que simulaba el despliegue de un satélite de Orión - después de un poco menos de ocho minutos, el cohete encenderá de nuevo su motor RL10 para otro encendido de ocho minutos.
Ahora en órbita de transferencia geoestacionaria, la DCSS se mantendrá en posición costera durante unas cinco horas antes de comenzar su combustión final. Esto durará unos 3 minutos y 15 segundos, aumentando el perigeo de la órbita y disminuyendo su inclinación para desplegar su carga directamente en una órbita geoestacionaria circular. Tras la separación de la nave espacial, la DCSS realizará una maniobra de evitación de colisiones para salir del cinturón geoestacionario y reducir al mínimo los riesgos de una futura colisión con un satélite.
(Imagen principal: Brady Kenniston, NSF/L2)
Ahora en órbita de transferencia geoestacionaria, la DCSS se mantendrá en posición costera durante unas cinco horas antes de comenzar su combustión final. Esto durará unos 3 minutos y 15 segundos, aumentando el perigeo de la órbita y disminuyendo su inclinación para desplegar su carga directamente en una órbita geoestacionaria circular. Tras la separación de la nave espacial, la DCSS realizará una maniobra de evitación de colisiones para salir del cinturón geoestacionario y reducir al mínimo los riesgos de una futura colisión con un satélite.
(Imagen principal: Brady Kenniston, NSF/L2)
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