Alpha | FLTA001 DREAM
Primer vuelo del cohete Alpha de Firefly Aerospace, para la misión FLTA001, DREAM desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 2 Oeste (SLC-2W, por sus siglas en inglés) dentro de la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California, EEUU. El despegue estaba programado para el 3 de septiembre entre la 1:00 y las 5:00 UTC, pero terminó produciéndose ~1:59 UTC, con la pérdida del vehículo. Lee más al pie del texto, en la sección «¿Cómo fue la misión?»
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Firefly Aerospace
Originalmente, Firefly Aerospace fue fundada bajo otro nombre –Firefly Space Systems– en 2014, pero perdió un inversor importante debido al BREXIT y quebró en 2016, incluso teniendo varios contratos ganados. Noosphere Ventures, de Max Polyakov, la compró al año siguiente y la reactivó, logrando en cuatro años obtener varios contratos –entre ellos, uno con NASA por USD 93,3M para ir a la Luna en 2023– y financiarse por USD 1.000M. Asímismo, redefinió su vehículo Alpha, resultando como describimos a continuación.
Misión FLTA001, DREAM
A raíz de la historia de la compañía, el fénix que vemos en el parche representa su resurgimiento luego de haber quedado en banca rota.
DREAM significa, como sigla, Misión Dedicada Aceleradora de Investigación y Educación («Dedicated Research and Education Accelerator Mission») y sueño, como palabra.
Concordantemente con el nombre de la misión, ésta forma parte de una iniciativa de la empresa intentando inspirar a la juventud a hacer carrera en los campos de la ciencia, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas (CTIM). Así consultaron, entre otros, a instituciones educativas y emprendedores aeroespaciales al respecto de sus sueños en este ámbito y qué les gustaría enviar al espacio.
Perfil y Línea Temporal
Si bien T-0, el momento del lanzamiento, tendrá lugar en el horario que indicamos anteriormente, la cuenta regresiva comienza horas antes con algunas inspecciones y la carga de propelentes. Recién faltando 20 min para el despegue el Alpha ingresará en la cuenta terminal.
Una vez que haya despegado, el cohete se dirigirá en dirección noroeste, buscando una inclinación orbital de 137°, lo cual nos indica que se trata de una órbita retrógrada. En su trayectoria, el vehículo irá completando distintos hitos, como alcanzar la velocidad del sonido (Mach 1), la mayor presión dinámica (MaxQ), y las distintas separaciones y encendidos. Todo esto puede verse en detalle más abajo en la línea temporal.
A modo de conclusión, la segunda etapa reencenderá su motor con el fin de demostrar que cuentan con esta capacidad, cambiando la inclinación de 137° a 137,5°. Luego, desplegará una vela que ayudará en el desorbitado, como explicamos debajo en la sección de cargas útiles técnicas.
HH:MM:SS Eventos
T-08:00:00 Chequeos Finales del Pad
T-07:00:00 Energizado del Alpha
T-06:50:00 Chequeos de Sensores
T-06:00:00 Inicia Carga de Helio
T-05:15:00 Inicia Carga de Combustible
T-04:30:00 Evacuación del Pad
T-03:40:00 Inicia Carga de LOx
T-00:20:00 Cuenta Terminal
T-00:00:01.79 Ignición de 1.ª Etapa
T-00:00:00 ¡Despegue!
T+00:01:07 Mach 1
T+00:01:16 Máxima Presión Dinámica (MaxQ)
T+00:02:47 Corte del Motor Principal (MECO, del inglés)
T+00:02:50 Separación de Etapas
T+00:02:53 Ignición de 2.ª Etapa
T+00:03:13 Eyección de Cofias
T+00:08:46 Corte 1 del Segundo Motor (SECO 1, del inglés)
T+00:14:13 Despliegue de Carga Útil
T+00:54:08 Reencendido de 2.ª Etapa
T+00:54:10 SECO 2
T+01:44:00 Pasivación
Cargas Útiles de DREAM
Dado el objetivo de esta parte de la misión, la empresa no ha cobrado por enviar las cargas que la componen. Estás obedecen a dos naturalezas distintas: técnicas y no técnicas.
Técnicas
Están conformadas por ocho satélites pequeños que serán lanzados en la órbita que indicamos debajo en la tabla, además de una vela de resistencia.
Qubik-1 y -2
De la griega Libre Space Foundation (LSF), que desarrolla tecnologías de código abierto para el espacio, como los «PocketCubes». Estos son satélites minúsculos cuyo tamaño se mide en múltiplos de P. 1 P equivale a un factor de forma de 5 cm x 5 cm x 5 cm y una masa máxima de 250 g. En relación a ellos desarrollaron soluciones para su despliegue, identificación, monitoreo y comunicación.
Ambos satélites serán desplegados por el dispensador PicoBus desarrollado por la misma fundación y con capacidad para hasta ocho «PocketCubes». Su misión durará unas tres semanas durante las que realizarán experimentos de radioaficionados en relación al despliegue y fase inicial de operaciones, en conjunto con pruebas usando las estaciones terrenas SatNOG y la solución de comunicaciones para el mismo: SatNOG COMM, todo de código abierto.
La fase mencionada es crucial en satélites tan pequeños y de tan corta vida útil. Éste es el aspecto más importante de la misión de los dos de LSF.
Dispensador PicoBus y un «PocketCube» Qubik justo a su derecha (créditos: Libre Space Foundation)Junto con estos dos pequeñísimos satélites y desde el mismo dispensador, se soltarán también los siguientes: FossaSat-1b, FossaSat-2, GENESIS-L y GENESIS-N.
FossaSat-1b y -2
Ambos de la española FOSSA Systems, que desarrolla «PocketQubes» para internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) y observación terrestre.
- FossaSat-1b, de 1 P. Versión mejorada del FossaSat-1 (lanzado por Rocket Lab; 10.ª misión), sin paneles solares desplegables, pero con systemas mejorados.
- FossaSat-2, de 2 P. Versión de pruebas para el FossaSat-2 Evolved y que lleva varios instrumentos experimentales o novedosos en cuanto a IoT, navegación/control –uno de la ESA– y observación terrestre.
GENESIS-L y -N
En este caso pertenecen a AMSAT-EA, que es una organización de radioaficionados sin fines de lucro, con el objetivo de intercambiar mensajes digitales a grandes distancias. Intervinieron estudiantes de la Universidad de Madrid y de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ICAI), en la misma ciudad.
Fabricados con productos listos-para-usar, transmitirán en código Morse entre usuarios y tendrán balizas emitiendo telemetría de variados tipos. Ambos tienen un tamaño de 1,5 P. Cada uno cuenta con un micro propulsor por pulsos de plasma –AIS-gPPT3-1C– que es experimental y utiliza teflón como propelente.
Hiapo
Se trata de un «CubeSat» de 1 U (10 cm x 10 cm x 10 cm) desarrollado por el Museo de Ciencia y Tecnología de Hawaii (HSTM, por sus siglas en inglés), una organización sin fines de lucro hawaiana dedicada a inspirar jóvenes para que sigan sus estudios en las áreas de CTIM.
Se trataría del primer satélite hawaiano y estudiará el campo magnético en la termósfera terrestre, a la vez que permitirá que radioaficionados lo monitoreen.
Serenity
«Teachers in Space» (Maestros en el Espacio) fue fundada en 2009 por «Space Frontier» (Frontera Espacial) con el objetivo de enviar maestros en vuelos suborbitales para que ellos pudieran compartir la experiencia con sus alumnos. En un paso previo, intentaron lanzar experimentos al espacio en diferentes vehículos. Al no generar tanto interés, probaron con vuelos en globo, lo cual sí prosperó.
Esta vez el experimento es un «CubeSat» de 3 U que proveerá recursos educativos a maestros y alumnos en tierra, contando con varios sensores –contadores Geiger, GPS, antenas de radio, un espectrómetro y un sensor de presión–, una cámara con resolución de 126 m por píxel y la posibilidad de que cualquiera se conecte al satélite.
Todo el mundo podrá pedir una foto de un lugar de la Tierra a través del sitio web de «Teachers in Space».
Spinnaker-3
Desarrollada en colaboración entre la Universidad de Purdue, el «Cal Poly CubeSat Lab» y la NASA, esta carga consiste en una vela de resistencia que ayudará a desorbitar la segunda etapa del Alpha más rápidamente. Será la primera en realizar dicha tarea. Consta de tres secciones distintas:
- Aviónica, en formato 1 U.
- Mecanismo de despliegue, en formato 8 U.
- Columnas que sostienen el mecanismo por encima de las otras cargas, en formato 12 U.
En la siguiente foto puede apreciarse la vela completamente desplegada en el claustro del Salón de Ingeniería Neil Armstrong de la Universidad de Purdue. Cada una de las cuatro varas de 3 m están hechas en fibra de carbono «SHEARLESS» y están unidas al cubo central. Los 18 m2 de la vela están fabricados con una poliimida fluorada denominada CP-1 que tolera la degradación causada por el oxígeno monoatómico en OTB.
De izquierda a derecha: Anthony Cover, David Spencer, Arly Black, miembros del equipo de desarrollo (créditos: Universidad de Purdue)Usualmente, el desorbitado de etapas de cohetes, si no es pasivo, es encendiendo motores, lo cual limita la capacidad de carga. Esto último podría revertirse utilizando estas velas en lugar de encendidos, resultando en tiempos reducidos hasta el reingreso en la atmósfera. En el caso del Alpha, dicho lapso bajará de 25 a 15 días.
La empresa Vestigo Aerospace LLC planea la fabricación de una línea de productos como éste y también la NASA mostró interés en investigación al respecto, para lo cual ya asignó fondos.
No Técnicas
Asimismo, vuelan en este cohete otras cargas de variados tipos, las cuales no serán soltadas como las de naturaleza técnica. Son ítems con un valor especial para las personas u organizaciones que los enviaron desde diferentes rincones del mundo. Todos ellos viajan dentro de la «Capsule 1» (Cápsula 1). Realmente la lista es de una longitud considerable, por lo que sólo expondremos algunos ejemplos a continuación.
Foto de Liam Fjellstedt
Liam es un soñador de 21 años quien, teniendo un gran interés por todo lo referido al espacio, ha ido coleccionando una variedad de piezas históricas únicas, como fragmentos del escudo térmico de Apollo 12, de la estación Mir y de la Skylab. Para el vuelo inaugural del Alpha, él decidió enviar una foto suya y de su familia, firmada y con un mechón de su cabello adosado al dorso.
Libro «Henry the Astronaut»
«Henry the Astronaut» junto a dos partes de la Cápsula 1 (créditos: Firefly)Su autora, Jonna Ocampo –quien fundó y dirige la organización sin fines de lucro CD-SEAS– escribió este libro para niños con el objetivo facilitar el aprendizaje sobre el espacio a temprana edad. La organización, a su vez, busca promover el descubrimiento científico por medio de investigación tanto en tierra, como en el espacio.
LifeShip, Muestras de ADN
«LifeShip» (Nave de Vida) está dedicándose a enviar muestras de ADN a destinos en el espacio, como OTB, la Luna y el espacio profundo. En este vuelo viajarán muestras de ADN de 430 plantas de muchos tipos. En misiones futuras, ADN humano también será enviado por «LifeShip». A través de este proyecto esperan generar más conexiones entre el espacio y las personas.
Artículo de Prueba para el «SUV» de Firefly
«SUV» es la sigla en inglés para Vehículo Utilitario Espacial. El mencionado artículo es un impulsor iónico de efecto Hall, desarrollado por «Space Electric Thrusters Systems» y denominado ST-25. Su particularidad es que utiliza un imán permanente, en lugar de un electroimán, incrementando la eficiencia global.
Impulsor ST-25 durante un encendido de prueba (créditos: «Space Electric Thruster Systems»)Sobre sus actuaciones: entrega un empuje de 5 – 11 mN con un impulso específico de 1.200 s, y requiere una potencia de 100 – 180 W.
Dicho «SUV» se alimentará de energía solar y permitirá ofrecer prestaciones de otro modo inaccesibles a una cantidad de naves pequeñas. Entre otras cosas: será posible mayor presición de inserción orbital en despliegues múltiples o con cohetes de propelentes sólidos, alcanzar órbitas a las que el cohete no llegaría, mantenerse en órbitas muy bajas, ofrecer una plataforma para cargas que necesitan una infraestructura donde montarlas.
Carga Útil Comercial
Por otro lado, existe en este vuelo una carga que viajará al espacio y que lo hará mediante un contrato entre su desarrollador y Firefly.
BSS-1
Este demostrador de tecnología en formato «CubeSat» de 3 U fue producido por Benchmark Space Systems en base al bus 3U-FastBus de NearSpace Launch, Inc. El mismo cuenta con sistemas de comunicaciones EyeStar-S3, consola NSL para acceso a datos en tiempo real, paneles solares fijos, sistema de potencia y baterías eléctricos inteligentes, procesador de vuelo, estructura anodizada con oro –incluyendo «chassis», paneles de acceso, placas de cierre, y bancada óptica–, interruptores de inhibición y arneses para los sistemas NSL.
Bus para «CubeSats» 3U-FastBus (créditos: NearSpace Launch, Inc.)Benchmark Space Systems se encuentra desarrollando tres sistemas de propulsión, aplicables a «CubeSats» desde 1 U, hasta satélites de clase ESPA (1 a 500 kg). En esta misión se utilizará el menor: Starling, el cual presuriza los gases al momento de utilizarlos para maniobrar. Físicamente, puede ocupar entre 0,5 U y 2 U. Por otro lado, usa un polvo inerte, no tóxico como propelente, generando de 0,01 hasta 1 N de empuje.
Alpha
Este nuevo vehículo desarrollado por Firefly es un carguero liviano capaz de llevar 1.000 kg a una OTB de 200 km de altitud y 28,5° de inclinación, o 630 kg a una OSS de 500 km de altitud. Dentro de su categoría, es uno de los cohetes más grandes. Como propelentes utiliza RP-1 (kerosén apto para cohetes) y oxígeno líquido –kerolox–, en ambas etapas. Su fuselaje mide un total de 29 m, con un diámetro de 1,8 m, aunque el de las cofias es de 2 m; está hecho en fibra de carbono por completo.
1.ª Etapa
Cuenta con cuatro motores «Reaver 1» de ciclo «tap-off» (de sangrado, o derivación) que, en conjunto, producen 736,1 kN de empuje en el despegue –individualmente: ~184 kN, con un impulso específico (ISP) de 298 s. Adicionalmente, pivotean para otorgarle control al vehículo. Son los primeros de este tipo puestos en práctica en un vuelo orbital. Se trata de motores simples, excepto por el encendido, para el cual necesitan TEA-TEB.
2.ª Etapa
Equipada con un motor «Lightning 1» que funciona bajo el citado ciclo, creando 75,6 kN de empuje con 324 s de ISP y encendiendo también mediante TEA-TEB. Su extensión de tobera se refrigera con los gases de escape de la turbobomba.
Comparación de tamaño: persona, Electron, Alpha (créditos: Stanley Creative)
Adaptación al castellano por Juan Ignacio Morales Volosín del artículo FLTA001 DREAM | Alpha por Florian Kordina, en el sitio Everyday Astronaut.
¿Cómo fue la misión?
Destrucción del Alpha a poco del despegue (créditos: Michael Baylor)En un análisis posterior por Scott Manley, utilizando imágenes tanto de Everyday Astronaut, pero en especial de NASA Spaceflight, él propone que un motor Reaver 1 sufrió un desperfecto pocos segundos luego del lanzamiento. Esto habría reducido la aceleración considerablemente y la habilidad de controlar el vehículo. Probablemente, en ese punto la empresa ya haya asumido que la misión estaba condenada y decidido minimizar potenciales daños. Para esto, el cohete continuó ascendiendo, quemando propelentes, y alejándose lo más posible de zonas habitadas. Así, cuando fue seguro, hicieron explotar el cohete.
El 5 de septiembre a las 19:17 UTC, Firefly anunció en un hilo de Twitter que, como habíamos adelantado: el motor n.º 2, cuyas válvulas principales de propelente se cerraron por razones aún desconocidas, dejó de funcionar. Luego, al llegar al régimen transónico, el control se vuelve más complicado y el cohete no pudo lograrlo con sólo tres motores. Allí accionaron el FTS.
Por otro lado, la empresa nos deja esta videorecopilación del lanzamiento, para apreciarlo desde distintos ángulos.
Deseamos que la investigación que llevarán adelante les permita ganar conocimiento y lograr un segundo lanzamiento exitoso en un futuro cercano.
