Aerobee

Aerobee Hi Missile, White Sands Missile Range Museum

El cohete Aerobee fue uno de los cohetes de los Estados Unidos' cohetes sonoros más producidos y productivos. Desarrollado por Aerojet Corporation, el Aerobee fue diseñado para combinar la altitud y la capacidad de lanzamiento del V-2 con la rentabilidad y la producción en masa del WAC Corporal. Se lanzaron más de 1000 Aerobees entre 1947 y 1985, que arrojaron grandes cantidades de datos astronómicos, físicos, aeronómicos y biomédicos.

Desarrollo

La investigación con cohetes V-2 después de la Segunda Guerra Mundial produjo resultados valiosos sobre la naturaleza de los rayos cósmicos, el espectro solar y la distribución del ozono atmosférico. Sin embargo, el suministro limitado y el costo de ensamblar y disparar los cohetes V-2, así como la pequeña capacidad de carga útil del primer cohete de sonda especialmente diseñado, el WAC Corporal, crearon la demanda de un cohete de sonda de bajo costo para ser utilizado para investigación científica. Un esfuerzo del Laboratorio de Física Aplicada (APL) dirigido por James Van Allen condujo a un contrato presentado el 17 de mayo de 1946 por el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) a Aerojet, en ese momento productor de cohetes WAC Corporal, para la adquisición de 20 cohetes de combustible líquido. cohetes de sondeo capaces de transportar una carga útil de 150 libras (68 kg) a una altitud de 300 000 pies (91 000 m). 15 de los nuevos cohetes se asignarían a APL y 5 a NRL. Aerojet sería el contratista principal, mientras que Douglas Aircraft, también productor de WAC Corporals, proporcionaría ingeniería aerodinámica y se haría cargo de parte de la producción.

La designación de Aerojet para el nuevo cohete fue "Aerobee", una contracción de Aerojet, fabricante del motor, y Bumblebee, un programa de misiles guiados de la Marina. Era un cohete de una sola etapa, de combustible líquido, estabilizado por aletas, que utilizaba un motor de cohete de combustible sólido como refuerzo. Este refuerzo se desechó después de 2,5 segundos de funcionamiento. El cono de la nariz que contenía el transmisor de telemetría y la carga útil científica era recuperable y regresó a la tierra en un paracaídas. Al igual que con su progenitor, el WAC Corporal, el Aerobee requería una torre de lanzamiento alta para proporcionar la estabilidad necesaria hasta que el cohete de aceleración relativamente lenta ganara suficiente velocidad para que sus aletas fueran efectivas en el control de la actitud. Las torres de lanzamiento eran ajustables en inclinación y azimut para compensar el viento.

El 25 de septiembre de 1947, se lanzó un Aerobee ficticio conectado a un motor vivo desde White Sands Missile Range, Nuevo México, para realizar pruebas de vuelo. A esto le siguió (después de dos pruebas ficticias más en octubre) el primer lanzamiento completo de Aerobee el 24 de noviembre. El vuelo terminó después de 35 segundos cuando la cola del cohete comenzó a girar hacia adelante y hacia atrás. Este Aerobee fue el primer cohete disparado por la Marina de los EE. UU. en White Sands y el tema del primer programa integral de seguridad de alcance de misiles.

El siguiente lanzamiento de Aerobee, el 5 de marzo de 1948, fue todo un éxito, alcanzó una altitud de 73 millas (117 km) y superó el límite de 62 millas (100 km) del espacio (como lo define la Federación Mundial de Deportes Aéreos).).

Historial operativo

Lanzamientos tempranos

El diseño original de Aerobee fue designado RTV-N-8 por la Armada y XASR-1 por Aerojet y el Ejército. Este cohete estaba propulsado por el XASR-1, una versión de 11,5 kilonewtons (2600 lb_f) del motor 21AL-2600 que también se utiliza en el Nike Ajax.

El motor XASR-1 fue reemplazado por el XASR-2, que usaba helio para la presurización del tanque de combustible en lugar de aire comprimido. Volando por primera vez a fines de 1949, los Aerobees que usaban el nuevo motor fueron designados RTV-N-10 (a) por la Armada y RTV-A-1 por la Fuerza Aérea. Las variantes de este diseño empleadas por la Fuerza Aérea incluían el RTV-A-1a, que usaba un sustentador Aerojet AJ10-25 con 18 kilonewtons (4000 lb_f) de empuje, pero con una duración más corta; el RTV-A-1c, idéntico pero sin propulsor de cohete sólido; el RTV-A-1b, utilizando el motor XASR-1, pero con presurización química; y el RTV-A-1d, utilizando el motor de 18 kilonewtons (4.000 lb_f) del −1a, con presurización química y lanzado sin refuerzo.

La Armada también desarrolló sus XASR-2 Aerobees. El RTV-N-10b usó una variante del motor −10a con un impulso específico más alto; el RTV-N-10c era una variante de producción del −10b. La USAF presentó una versión de producción del RTV-N-10b, que no obtuvo una designación oficial.

Primer lanzamiento Aerobee RTV-A-1, 2 de diciembre de 1949

El 2 de diciembre de 1949, la Fuerza Aérea lanzó su primer Aerobee desde el Complejo de Lanzamiento A de Holloman AFB. Aunque el cohete voló a casi 60 millas (97 km) de altitud y tomó las primeras imágenes en movimiento en color de la Tierra desde el espacio, la carga útil se perdió y no se recuperó hasta el 13 de julio de 1950, momento en el que la película (así como las emulsiones de rayos X que también se habían llevado a bordo) eran insalvables. Este comienzo desfavorable fue seguido por 32 vuelos más de Aerobee, la mayoría de los cuales fueron exitosos, incluido el primer vuelo exitoso de un mono, el 18 de abril de 1951.

A principios de la década de 1950, Aerobee era el cohete de sondeo elegido por el Laboratorio de Investigación de la Armada, la USAF y el Cuerpo de Señales del Ejército. El costo de elevar una libra de carga útil científica a la altitud fue significativamente menor que el de cualquier competidor. En 1955, los cohetes RTV-A-1 de la USAF fueron redesignados como X-8 (X-8a-d correspondiente a la antigua serie RTV-A-1a-d).

Versiones posteriores

La primera versión derivada importante, el Aerobee-Hi (lanzado por primera vez en 1955) presentaba un aumento en la longitud, la capacidad de combustible y un diseño de ingeniería mejorado. Había dos versiones del Aerobee-Hi. El Air Force Aerobee Hi (MX-1960, XRM-84) y el Navy Aerobee-Hi (RV-N-13, PWN-2A), un poco más largo. El desarrollo del motor continuó con el AJ11-6, AJ11-18, AJ11-20, AJ11-21 y AGVL0113C/F/H/I del Aerobee-Hi. El Aerobe-Hi fue impulsado por el propulsor 2.5 KS-18000. El Navy Aerobee-Hi era considerablemente diferente del Air Force Aerobee-Hi, ya que usaba el regulador de presión de combustible del Nike Ajax, una función de inicio retrasado y un cono de cola sellado a presión para permitir una mejor medición de la atmósfera superior externa.

Después de la creación de la NASA, el desarrollo de Aerobees pasó a estar guiado en gran medida por la NASA. Las excepciones desarrolladas para las fuerzas armadas incluyeron el Aerobee 170, también conocido como Nike-Aerobee, que combinó el impulsor Nike M5E1 con el Aerobee 150, y el Aerobee 300 que usó un motor de misiles AIM-7 Sparrow en su segunda etapa; el Aerobee 300 también se conocía como Sparrowbee. Había versiones de Aerobee-Hi como el Aerobee 150 y 150A en cuyo caso la diferencia estaba en el número de aletas, el 150 con tres y el 150A con cuatro. El Aerobee 100 era esencialmente un Aerobee 150 acortado con un motor AJ11. Con mucho, el más grande de la serie Aerobee fue el Aerobee 350, compuesto por cuatro Aerobee 150 agrupados impulsados por un Nike M5E1. Aunque llevaban la denominación Aerobee, el Aerobee 75 y el Aerobee 90 propuesto no estaban realmente relacionados con los otros en el sentido de que eran cohetes de propulsor sólido con el 75 con un motor HAWK, el 90 era un 75 con una segunda etapa Sparrow.

Durante las décadas de desarrollo, los Aerobees volaron con muchos motores relacionados, incluidos el XASR-1 (21AL-2600), 45AL-2600, AJ10-24, AJ10-25, AJ10-27, AJ10-34, AJ11-6, y AJ60-92. Las versiones posteriores de los motores AJ10 y AJ-11 producían 17,8 kilonewtons (4000 lb_f) de empuje. Los refuerzos incluían refuerzos excedentes Nike M5E1 y VKM-17 y VKM-20, así como el 2.5KS-18000 original.

Se construyeron torres de lanzamiento para cohetes Aerobee en White Sands Missile Range y Holloman AFB en Nuevo México; Instalación de vuelo de Wallops en Virginia; Base de la Fuerza Aérea Eglin en Florida; Campo de investigación de cohetes Churchill en Manitoba, Canadá; y Woomera, Australia del Sur. También se lanzaron Aerobees desde el Centro de Lancamento da Barreira do Inferno (CLBI), Natal, Rio Grande N, Brasil; Instalación de prueba de Kauai, Barking Sands, Kauai; Nuadibú, Dakhlet Nuadibú, Mauritania; Base de la Fuerza Aérea Vandenberg, California; Cayo Walker, Bahamas; ya bordo del buque de investigación USS Norton Sound. Se lanzaron dos misiles Seabee desde el mar frente a Point Mugu, California. Los Seabee (Aerobees lanzados desde el mar) se lanzaron desde una posición flotante en el agua como parte del proyecto Sea Dragon de Robert Truax para Aerojet. Los Aerobees lanzados desde lugares en el extranjero, como las Bahamas, utilizaron una torre de lanzamiento modificada que se había utilizado originalmente en el USS Norton Sound. La NASA modificó aún más esa torre en Mobile Aerobee Launch Facility (MALF), que se utilizó por primera vez en 1966 para lanzamientos desde Natal, Brasil.

Se lanzaron un total de 1037 Aerobees (incluidas las variantes) desde todos los lugares con una tasa de éxito superior al 97 %. Más de la mitad de estos eran Aerobee 150/150A. El último Aerobee, un 150 MI, voló una carga útil Airglow en White Sands el 17 de enero de 1985.

Lanzamientos en Australia

El Acuerdo entre el Gobierno de Australia y el Gobierno de los Estados Unidos de América sobre el lanzamiento de tres cohetes Aerobee se estableció en Canberra en marzo de 1970. En 1973 se acordó un tratado similar para siete lanzamientos, y en 1977 seis lanzamientos para varios experimentos astronómicos y solares realizados por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

En 1974, la DARPA de EE. UU. a través del Laboratorio de Investigación de Cambridge de la Fuerza Aérea y Australia acordaron lanzar tres cohetes bajo el proyecto Hi Star South.

Se realizaron un total de 20 lanzamientos de Aerobee en Woomera Test Range:

• Serie 150: 3 lanzamientos en mayo/junio 1970
• Serie 170: 7 lanzamientos en noviembre de 1973 y 2 lanzamientos febrero 1977
• Serie 200: 3 lanzamientos en septiembre de 1974
• Serie 200A: 5 lanzamientos en febrero de 1977

Logros

Ciencia

La investigación científica realizada con la familia Aerobee incluyó fotografía, investigación biomédica, biología, estudio de partículas energéticas, física ionosférica, meteorología, radioastronomía, física solar, aeronomía, espectrometría, investigación de inteligencia de señales, estudios infrarrojos, magnetometría, ultravioleta y astronomía de rayos X, así como muchos otros campos como la investigación aerodinámica y el desarrollo de tecnología de misiles. Los Aerobees fueron una parte vital de los esfuerzos de Estados Unidos en el Año Geofísico Internacional, y comprenden más de la mitad del presupuesto asignado para cohetes de sondeo del IGY.

Las primeras misiones biomédicas espaciales se lanzaron a través de Aerobee: tres misiones de la Fuerza Aérea que transportaban ratones y monos, lanzadas entre 1951 y 1952, determinaron que la exposición breve (~15 minutos) a la aceleración, la gravedad reducida y la radiación cósmica a gran altitud no tener efectos negativos significativos.

Un Aerobee 150 lanzado el 19 de junio de 1962 (UTC) detectó los primeros rayos X emitidos desde una fuente fuera de nuestro sistema solar (Scorpius X-1).

Primera carga útil al espacio interplanetario

El 16 de octubre de 1957, se lanzó Aerobee USAF-88 desde Holloman LC-A en Nuevo México para lanzar los primeros objetos artificiales al espacio interplanetario. Varias variedades de conos de aluminio llenos de cargas explosivas se montaron en el cono de la nariz del cohete. 91 segundos después del despegue, a una altitud de 85 km (53 mi), se dispararon las cargas. Se produjo un destello verde brillante, observable desde el Observatorio Palomar a 1000 km (620 mi) de distancia. El análisis posterior al lanzamiento sugirió que al menos dos fragmentos de las cargas explosivas se habían alejado de la Tierra con el doble de la energía cinética necesaria para alcanzar la velocidad de escape y convertirse en los primeros satélites artificiales del sol. Cuando se anunció el logro al mes siguiente, la prensa contemporánea lo comparó favorablemente con el lanzamiento soviético del primer satélite artificial, el Sputnik 1, solo 12 días antes del lanzamiento del Aerobee. Sin embargo, el análisis posterior del historiador espacial Jonathan McDowell sugiere que ninguno de los fragmentos de la carga útil alcanzó realmente la velocidad de escape.

Legado

Un artefacto de los programas Aerobee, que sigue en uso hoy en día, es la gran torre de lanzamiento cerrada construida para el Aerobee 350 en el Complejo de lanzamiento 36 de White Sands.

Datos técnicos

(Entre 1957 y 1959, el Ejército, la Armada y la Fuerza Aérea lanzaron otros 36 Aerobees de tipo desconocido)