jueves, 3 de abril de 2014

Oportunidades de lanzamiento de la CRS-3 de SpaceX

La tercera Dragon, la nave privada de SpaceX, que con la contratación de la NASA lleva carga útil a la ISS, debió de despegar el 16 de marzo, pero una fuga de aceite en la nave Dragon hizo que se retrasara el lanzamiento hasta el día 30 de marzo. Pero cuando se acercaba el día 30, día en que debía despegar, un error en una antena de seguimiento hizo que se paralizaran todos los despegues desde el Kennedy Space Center. Este imprevisto hizo que se retrasara también el lanzamiento de un satélite militar (NROL-67).
Los problemas técnicos no afectarán al despegue de mañana del DMSP F19, un satélite militar meteorológico, que despegará desde Vandenberg a bordo de un Atlas V-401 (la versión mas ligera del Atlas V).

Volviendo a Kennedy, ambos despegues siguen sin tener ninguna fecha de lanzamiento concreta, pero se cree que no despegarán antes del día 10 de abril. Como pronto.

Respecto al NROL-67, es más difícil predecir su órbita, ya que hablamos de un satélite militar y además es un satélite geoestacionario, por lo que requiere maniobras mayores. Pero con el Falcon 9 1.1 y la Dragon lo tenemos más fácil, ya que tenemos la órbita de la ISS como referencia. Esto hace que se pueda calcular más fácilmente la hora de despegue. O en este caso, las oportunidades de despegue.

Para despegar a la ISS se tienen 2 oportunidades al día, ya que la órbita de la ISS pasa dos veces al día por un mismo lugar en tierra, una en dirección ascendente y otra en descendente. Y precisamente de ahí viene el primer problema, ya que desde Kennedy no podemos despegar en el nodo descendente de la órbita de la ISS por restricciones en el espacio aéreo y evitar sobrevolar zonas de otros países durante el despegue. Por lo que nos queda una sola oportunidad al día. Pero hay mas restricciones. La Dragon, según ha demostrado en sus dos primeros vuelos, debe de despegar entre 41 minutos y 30 segundos antes o 5 minutos y 28 segundos después de que la ISS pase en su máxima elevación por el centro espacial. Y encontrar un paso en nodo ascendente y que además la ISS esté en esa parte de su órbita (entre 160º y 14,4º en anomalía media) es algo más complejo.

Como SpaceX guarda un extremo secretismo sobre las cosas que hace, no sabemos cuanta desviación de anomalía media puede soportar la Dragon, aunque ha quedado claro, que al ser una nave no tripulada, esta puede esperar días en una órbita mas baja hasta que llegue a la desviación de anomalía media adecuada. Pero no demasiados días, porque en su interior suele llevar comida fresca como fruta, y además, al viajar mas bajo que la Estación la precesión nodal es diferente, así que si pasara muchos días en esa situación la nave necesitaría maniobrar, y gastar combustible.

La ISS pasando 5 minutos antes por el cielo de la rampa de lanzamiento, en su segunda misión.

En la imagen se puede ver que la trayectoria de la ISS no es la ideal, porque en caso de que el plano de la ISS estuviera en el zenit de la rampa de lanzamiento no necesitaríamos gastar combustible en cambiar el plano de la Dragon.

Una vez hechos a la idea podemos predecir el momento ideal de despegue de la Dragon para los próximos días (a partir del día 10). Eso sí, como el día 10 pilla algo lejos, hay que usar un programa propagador de órbitas para predecir con mayor exactitud la órbita de la ISS en el futuro:

10 de Abril: 22:40 UTC (-130º)

11 de Abril:  22:19 UTC (-145º)

12 de Abril: 21:53 UTC (-40º)

13 de Abril: 21: 31 UTC (+50º)

14 de Abril: 21:07 UTC (+140º)

15 de Abril: 20:43 UTC (-115º)

16 de Abril: 20:19 UTC (-25º)

17 de Abril: 19:55 UTC (+75º)

18 de Abril: 19:34 UTC (-190º)

19 de Abril: 19:09 UTC (-80º)

20 de Abril: 18:45 UTC (-10º)**

21 de Abril: 18:21 UTC (+110º)

22 de Abril: 17:59 UTC (+190º)

23 de Abril: 17:37 UTC (-80º)

24 de Abril: 17:11 UTC (+20º)

25 de Abril: 16:50 UTC (+140º)

26 de Abril: 16:25 UTC (-135º)

27 de Abril: 16:00 UTC (-30º)


La ISS se acerca en plano a Kennedy Space Center, Florida. JsatTrack.

Como se puede observar, los grados indican la anomalia media aproximada entre ISS y centro de lanzamiento a la hora que el plano de la Estacion pasa por Kennedy. Los marcados en verde son las fechas que mas probabilidades tienen de despegue ya que la anomalia media es pequeña. En cambio, algunas marcadas en naranja, muestran como la ISS está cerca de la otra punta del planeta, aumentando mucho el supuesto tiempo que tardaría en llegar a la ISS.

Estas horas son de referencia y lo más seguro es que varíen unos cuantos minutos respecto a la hora del despegue real, ya que la Dragon nunca ha despegado justo cuando el plano de la ISS sobrevuela el centro de lanzamiento. Me atrevería a decir que se retrasarán unos cuantos minutos, porque en ambos despegues la hora exacta se había pasado, pero con sólo dos despegues uno no puede asegurar nada.
También hay que tener en cuenta, que el propagador de órbitas no es exacto, y que según nos alejemos de la fecha de la órbita original (hoy), menos precisión tendrán los datos más alejados en tiempo.


Esta entrada está inspirada en la entrada hecha por Daniel Marín y Gabriel García, que escribieron un articulo tremendamente ilustrativo sobre cómo acoplar una nave Soyuz a la ISS en 6 horas. Este método es extrapolable a la Dragon con unas modificaciones, en las que me he basado para hacer dichas predicciones.



ACTUALIZACIÓN: SpaceX ha detallado la fecha y la hora del proximo intento del lanzamiento: Día 14 de abril a las 20:58 UTC. Pese a estar en amarillo en la lista de arriba parece ser que la Dragon es capaz de despegar con la ISS tan lejos. La predicción de la hora no ha estado demasiado acertada, 9 minutos atrasada, pero esta todavía puede cambiar dependiendo de la órbita de la ISS. Tambien se ha de tener en cuenta que la ISS hizo una pequeña maniobra para evitar colisionar con un cohete en deshuso el día 3 poco después de haberse publicado esta entrada, y eso, parece ser, que tambien ha influido en el desvio del tiempo. Aunque todo hay que admitirlo, parte del error es propio por no haber tenido en cuenta que la Dragon nunca despega cuando el centro de lanzamiento está exactamente en el plano orbital.

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