martes, 22 de marzo de 2011

Saturn V

El Saturn V fue diseñado por el controvertido Wenher Von Braun que inició su carrera en la Alemania Nazi llegando a ser el responsable del programa de desarrollo de las temibles V-2 alemanas en las instalaciones de Peenemunde, las cuales supusieronel inicio de la cohetería moderna. El objetivo de este gigantesco cohete era transportar los vehículos espaciales Apollo hasta la Luna.

Comencemos hablando un poco sobre los motores cohete. Los motores de cohetes espaciales utilizan dos sustancias el comburente y el combustible. Ambas sustancias componen el propergol el cual proporciona una fuente energética independiente del entorno. Es decir, nos permite que funcione en el vacío del espacio sin necesidad de oxígeno.

Los propergoles hipergólicos son aquellos cuyos componentes se inflaman al entrar en contacto sin necesidad de ningún aporte energético externo, este es el caso del hidrógeno y oxígeno  líquidos (cuyas abreviaturas son LH2 y LOX respectivamente).

Esquema de un cohete de combustible líquido


Dentro de los cohetes podemos encontrar dos tipos dependiendo del tipo de combustible que utilicen:
  • Cohetes de combustible sólido
  • Cohetes de combustible líquido
Los cohetes de combustible sólido son mucho más estables y sencillos que los de combustible líquido pero proporcionan por norma general menor empuje y no pueden apagarse. Un ejemplo de cohetes de combustible sólido son los boosters de la lanzadera espacial (los cohetes alargados que se sitúan a los lados del depósito central).

El Saturn V  estaba alimentado por combustible líquido y constaban de tres fases:
  • S-IC. 
  • S-II
  • S-IV B 

S-IC

La primera de las etapas del Saturn V estaba impulsada por 5 motores F1 alimentados por oxígeno líquido (LOX) y combustible para motores cohete RP-1 desarrollados por la compañía Rocketdyne originalmente en 1955,  4 de los 5 motores se encontraban dispuestos en el exterior y un motor más en posición central. Los 4 motores situados en la parte exterior podían rotar por medio de un mecanismo hidráulico con la finalidad de proporcionar estabilidad al cohete.  El combustible y el oxidante eran inyectados en la cámara de combustión utilizando una turbobomba la cual debía soportar un rango de temperaturas entre los 816 ºC de los gases de entrada y los -184º C a los cuales se encontraba el oxígeno líquido. La fabricación de los motores F-1 fue una empresa muy complicada en la cual fue necesaria la creación de nuevos materiales que resistieran tanto la violenta sacudida de encendido de los motores como las temperaturas generadas, las cuales podían llegar a los 3200 ºC de los gases de escape.

Esquema del motor cohete F-1
Fotografía de la instalación de pruebas de los motores F-1

Esta etapa consumía más de 8000 litros de propergol por segundo estando encendidad durante 2,30 minutos y elevando al cohete hasta una altura de 70 km a una velocidad de 1500 m/s desarrollando un empuje total de 33,85 MN ( 3451,74 toneladas de fuerza ) donde cada uno de los 5 motores proporcionaba un empuje de 6,77 MN. La construcción de esta etapa fue encomendada a la compañía Boeing en su factoría de Nueva Orleans.
Representación de un cohete F-1


Esquema de la primera etapa del Saturn V (S-IC)

S-II
Esquema de la etapa S-II
La segunda fase del cohete Saturn V fue encargada a North Amercian Aviation y fabricada en California. Esta etapa estaba impulsada por 5 motores J2 que utilizaban como combustible oxígeno líquido (LOX) e hidrógeno líquido (LH2) y generaban un empuje de 4,4MN en total. La fabricación de los moteores J-2 fue también encomendada a la empresa Rocketdyne. Los motores de la segunda fase se encontraban dispuestos en la misma configuración que los de la primera etapa. El desarrollo de esta etapa fue el más complicado y sufrió repetidos retrasos.

Esquema de un motor J-2

Con el objetivo de ahorrar peso en esta etapa, en vez de utilizar dos depositos para el almacenamiento del hidrógeno y oxígeno líquidos se ideó la construcción de un único depósito con dos partes separadas por dos capas de aluminio entre las cuales se añadió un aislante formado por una estructura de panal de abeja de compuesto fenólico para mantener la diferencia de temperatura existente entre el hidrógeno y el oxígeno líquido. Esta mejora supuso una reducción de 3.6 toneladas de peso.

Fotografía de un motor J.2
Totalmente cargada de combustible la etapa pesaba unas 481 toneladas de las cuales un 92,4% correspondía al combustible (LOX y LH2)
La segunda fase se mantenía encendida durante  6 minutos elevando al cohete hasta los 174 km de altura.
En el siguiente mapa pueden localizarse la posición de todas las etapas S-II construidas:


S-IV B

La tercera fase del Saturn V fue realizada por la empresa Douglas Aircraft en California, contaba con un único motor J-2 y utilizaba el mismo combustible que en la etapa anterior. El motor J-2 de la tercera etapa estaba programado para dos encendidos, el primero para entrar en órbita con una duración de 165  s y el segundo con una duración de 335 s para realizar la inyección translunar donde impulsaba al módulo lunar y al módulo de mando hacia la Luna. Esta etapa proporcionaba un empuje de 1 MN

Etapa S-IV B del Saturn V

Durante la inyección translunar la tercera etapa llegaba a alcanzar una velocidad cercana a la velocidad de escape terrestre (11,2 km/s) lo cual la impulsaba hasta la órbita lunar. Una vez transcurridos 40 minutos desde la inyección translunar la tercera etapa se separaba de la carga útil la cual proseguía su viaje hasta la Luna.

Etapa S-IV del Saturn V
 El ensamblaje final del Saturn V se realizaba en el Vehicle Assembly Building en la base espacial de Cabo Cañaveral (más tarde conocido también por el nombre de Cabo Kennedy). Para transportar el cohete a la plataforma de lanzamiento se utilizaba un tractor (Crawler Transporter) que todavía sigue hoy en funcionamiento para transportar la lanzadera espacial.


Debido al gran tamaño de las piezas que constituían el Saturn V, las etapas S-IC y y S-II fueron transportadas por barco hasta Florida. La segunda etapa fue trasladada desde California hasta Florida atravesando el Canal de Panamá. El transporte de la tercera etapa pudo realizarse en avión debido a que sus dimensiones eran más reducidas que las anteriores pero aún así tuvo que utilizarse el transporte especial Guppy que puede verse en la siguiente imagen:


El cohete Saturn V realizó el lanzamiento de las siguientes misiones:
  • Apolo 4
  • Apolo 6
  • Apolo 8
  • Apolo 9
  • Apolo 10
  • Apolo 11
  • Apolo 12
  • Apolo13
  • Apolo 14
  • Apolo 15
  • Apolo 16
  • Apolo 17
  • Skylab 1    
entre el 9 de Noviembre de 1967 y el 14 de Mayo de 1973.

lunes, 7 de marzo de 2011

Fuerza V (II)

Avro Vulcan




El Avro Vulcan es el segundo de los bombarderos integrantes de la fuerza V que vamos a visitar. Este avión constituyó uno de los mayores logros de la ingeniería aeronútica brtiánica de los años 50. Con un diseño en ala delta muy avanzado para su tiempo y unas espectaculares prestaciones, si bien era subsónico, que permitían plantar cara en un combate aéreo en altitud con cualquier caza de la época debido a la impresionante agilidad que poseía teniendo en cuenta su envergadura.


El primer vuelo del Vulcan tuvo lugar en 1952 y su entrada en servicio con la RAF en 1956, durante los casi 30 años que permaneció en servicio (fue retirado definitivamente en 1984) ostentó en un primer momento el rol de fuerza de disuasión nuclear para pasar después al de bombardero estratégico inicialmente a alta cota y posteriormente a baja cota.


Avro Vulcan Bomber RAF


Especificaciones (Vulcan B.1) (Fuente Wikipedia)

Características generales

  • Tripulación: 5 (piloto, copiloto, operador de electrónica, navegador de radar, navegador de plotter)
  • Longitud: 29,59 m
  • Envergadura: 30,3 m
  • Altura: 8 m
  • Superficie alar: 330,2 m²
  • Peso vacío: 37.144 kg (con tripulación)
  • Peso máximo al despegue: 77.111 kg
  • Planta motriz: 4× Turborreactor Bristol Olympus 101, o 102 o 104.
    • Empuje normal: 49 kN de empuje cada uno.

Rendimiento

  • Velocidad crucero (Vc): 912 km/h (Mach 0,86) a 45.000 pies
  • Alcance: 4.171 km
  • Techo de servicio: 17.000 m (55.000 pies)
  • Empuje/peso: 0,31

Armamento

  • Bombas:
    • 21× bombas convencionales de 454 kg (1.000 lb)
    • 1× bomba nuclear Blue Danube
    • 1× bomba nuclear de 400 kilotones Violet Club
    • 1× bomba nuclear de 400 kilotones Yellow Sun Mk.1 o Mk.2
    • 1× bomba nuclear Red Beard
  • Misiles:
    • 1× misil nuclear propulsado por cohete de 1,1 megatones Blue Steel

Cabina vulcan



Operación Black Buck


La única vez que el Vulcan entró en combate fue durante la Guerra de las Malvinas  (Operación Black Buck) realizando varias misiones de bombardeo una de ellas sobre el aeródromo de Puerto Argentino. La operación Black Buck tuvo lugar entre el 1 de Mayo  y el 12 de Junio de 1982 y constaba inicialmente de 7 misiones de las cuales solamente se llevaron a cabo 5, tres contra la pista de aterrizaje de Puerto Argentino y otras dos contra los sistemas de radar argentinos. El libro Vulcan 607 de Rowland White narra en detalle la planificación, preparación y ejecución de las misiones de la Operación Black Buck.


Para realizar las misiones fueron necesarios 11 aviones cisterna Victor (otro de los integrantes de la Fuerza V que fue reconvertido a avión cisterna) para únicamente una fuerza de ataque de 2 Vulcan.  La operación se realizó desde la Isla Acensión, de soberanía británica, la cual disponía de una única pista de aterrizaje.

La operación Black Buck ostentó el record de distancia y duración de misión de ataque aéreo hasta ser superados por los ataques estadounidenses con B-52G durante la primera Guerra del Golfo desde el territorio continental de E.E.U.U. hasta Irak.

Aspecto de la torre de control del aeródromo de Puerto Argentino tras la Operación Black Buck I (Vía es.wikipedia.org)
Para realizar estas misiones los Vulcan fueron equipados con sistemas de guerra electrónica provenientes de aviones de ataque Blackburn Bucaneers para contrarrestar los sistemas antiaéreos argentinos y de sistemas de navegación inercial utilizados en los VC-10 de la RAF. Para las operaciones de bombardeo los Vulcan se acercaron a sus objetivo en vuelo rasante sobre el mar para evitar la detección por los radares argentinos para posteriormente trepar hasta la altitud de bombardeo (unos 10.000 pies) para posteriormente soltar las 21 bombas convencionales de 1000 libras con las que estaban equipados.

Si bien la efectividad de los ataques sobre la pista de aterrizaje de Puerto Argentino no fue muy alta si impidió que los argentinos utilizasen esta pista para los Mirage III que poseían. Aunque esta siguió siendo utilizable por los C-130 Hércules y los IA-58 Pucará.

Foto de reconocimiento aéreo de la RAF del aeródromo de Puerto Argentino.(Vía wikipedia.org)
Una característica muy controvertida del Vulcan fue que a pesar que contar con una tripulación de 5 miembros (piloto, copiloto, operador de electrónica aérea y dos navegantes) únicamente disponía de dos asientos ejectables (uno para el piloto y otro para el copiloto) por lo que en caso de eyección los otros tres  tripulantes eran abandonados a su suerte dentro del avión.

Un desgraciado accidente de este tipo tuvo lugar el 1 de Octubre de 1956 en el aeropuerto de Heathrow al regresar un Vulcan de un vuelo de demostración alrededor del mundo. El Vulcan B.1 XA897 realizó una aproximación al aeropuerto bajo unas malas condiciones climáticas lo cual unido a que éste no estaba equipado con sistema ILS civil utilizado en Heathrow sino con el  sistema militar GCA contribuyó de manera decisiva al desastre. El piloto y copiloto ejectaron salvando sus vidas mientras que los 4 hombres  que formaban parte del resto de la tripulación  (los tres estándar de una tripulación Vulcan más un técnico de Avro que formó parte del tour) perecieron en el accidente.

Una de las más sorprendentes características de los Vulcan era su tremenda agilidad, siendo ésta más propia de un caza que de un bombardero. Los despegues del Vulcan son espectaculares, en el siguiente vídeo puede apreciarse como una vez que el Vulcan coge velocidad su capacidad ascensional es impresionante similar a la de un caza.


Desde el punto de vista cinematográfico el Vulcan aparece como protagonista en la película de James Bond "Operación Trueno" donde un bombardero Vulcan en patrulla de la OTAN, cargado con dos bombas nucleares, es apresado por la organización criminal SPECTRA que chantajea al Reino Unido y E.E.U.U. con detonar las bombas en algunas de sus ciudades sino pagan un rescate de un millón de libras esterlinas.