La Russia ha lanciato il suo terzo e ultimo volo dimostrativo del razzo Angara A5 lunedì 27 dicembre. Angara, pensato per sostituire diversi veicoli di lancio russi esistenti, stavolta ha tentato di posizionare il suo simulatore di massa, dal peso di 2.400 kg, in un'orbita geostazionaria (GEO) utilizzando il nuovo stadio superiore Persei. Alcune ore dopo il lancio, Persei doveva eseguire due accensioni per posizionare il carico utile nell'orbita cimitero, a poche centinaia di chilometri sopra GEO. L'orbita cimitero si trova a circa 300 km al di sopra dell'orbita geostazionaria, è una delle più estreme orbite intorno alla Terra destinata ad accogliere, ad esempio, satelliti in disuso o apparecchiature che hanno terminato il loro ciclo di funzionalità. L'orbita cimitero non interseca altre orbite "commerciali" o "scientifiche".

 Il decollo è avvenuto alle ore 20 italiane dal Pad 1 Sito 35 del Cosmodromo di Plesetsk. I rapporti russi, tuttavia, suggeriscono che Persei ha raggiunto solo un'orbita di parcheggio terrestre bassa iniziale prima di subire un guasto al motore.

 

Sviluppo di Angara

  Per garantire la capacità della Russia di condurre lanci orbitali senza fare affidamento sul cosmodromo di Baikonur, lo sviluppo di un nuovo razzo iniziò nel 1992. Il risultato fu Angara, un razzo completamente progettato e lanciato in Russia, pronto per il lancio dal cosmodromo di Plesetsk. Diverse società si offrirono per il contratto di costruzione del nuovo razzo e nel 1994 venne selezionato il Centro spaziale di ricerca e produzione statale di Khrunichev, che ha anche sviluppato il razzo russo Proton. Il progetto iniziale di Angara prevedeva l'utilizzo di un motore RD-170 modificato sul primo stadio e uno stadio superiore alimentato a idrogeno liquido e ossigeno liquido. Tuttavia, nel 1997, lo stadio superiore Hydrolox venne sostituito con uno stadio superiore alimentato a cherosene e l'RD-170 era stato sostituito con il nuovissimo RD-191. Più tardi nell'anno, Khrunichev ricevette l'approvazione dal governo russo per procedere con il progetto.

 Nel 2008, NPO Energomash annunciò che l'RD-191 aveva completato lo sviluppo e le prove di accensione, rendendolo pronto per la produzione e la consegna a Khrunichev. Nel 2009, Khrunichev prese in consegna il primo primo stadio completo di Angara e nel 2010 il direttore generale di Khrunichev annunciò che Angara era sulla buona strada per il suo primo test di volo nel 2013.

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Nel rendering il razzo Angara A5. Crediti: Mack Crawford/NASAspaceflight.com

 Nel 2014, 22 anni dopo l'avvio del progetto, si tenne, il 9 luglio, il primo lancio come Angara 1.2pp lanciato dal Sito 35/1 al Cosmodromo di Plesetsk. Nello stesso anno, il primo volo dell'Angara A5, una variante di lancio per carichi pesanti, decollò da Plesetsk, trasportando un simulatore di massa MGM n°1 in un'orbita geostazionaria (GEO). Il prossimo volo Angara sarebbe avvenuto soltanto sei anni dopo, con il lancio di un Angara A5 il 14 dicembre 2020.

 

Diversi stadi

 Angara ha diverse configurazioni che possono variare tra 2 e 3 stadi, a seconda dei requisiti della missione. Il cuore di ogni razzo Angara è lo stadio chiamato Universal Rocket Module, o URM-1. Angara 1.2 utilizza un singolo URM-1, mentre un Angara A5 ne utilizza cinque, con quattro URM-1 legati attorno al nucleo centrale come booster. L'URM-1 è alimentato da un singolo RD-191, che brucia ossigeno liquido e cherosene. Il secondo stadio di Angara è l'URM-2 e utilizza un RD-0124A, che è un derivato dell'RD-0124 che attualmente vola sul secondo stadio del razzo Soyuz-2. Il diametro dell'URM-2 varia a seconda del veicolo su cui vola; Si prevede che Angara 1.2 utilizzerà un URM-2 di 2,9 metri di diametro per mantenere un diametro costante in tutto il veicolo, mentre Angara A5 utilizzerà un URM-2 di 3,6 metri di diametro.

 Angara 1.2 non utilizzerà un terzo stadio e Angara A5 non ne utilizzerà uno durante la consegna di carichi utili all'orbita terrestre bassa (LEO), ma ne utilizzerà uno quando fornirà carichi utili a orbite a energia più elevata.

 Angara A5 può utilizzare sia il Persei, uno stadio superiore Blok DM-03 modificato, sia un nuovo stadio superiore criogenico chiamato KVTK. Il KVTK utilizzerà un RD-0146D con motore LH2/LOX e consentirà all'A5 di sollevare altre due tonnellate al GTO, per un totale di 7.500 kg. Derivato dall'RD-170 a quattro camere di combustione, progettato per Energia, l'RD-191 utilizzato nel primo stadio è in sviluppo dal 2001. Il motore brucia kerosene e ossigeno liquido, producendo 2,09 MN di spinta nel vuoto, e 1,92 MN di spinta a livello del mare, con un impulso specifico di 337 secondi nel vuoto e 310,7 secondi a livello del mare. Il motore del secondo stadio, l'RD-0124A, consuma una miscela di cherosene e ossigeno liquido, produce 294,3 kN di spinta nel vuoto e ha un impulso specifico di 359 secondi.

 

Lanci precedenti

 Il volo inaugurale della famiglia Angara è stato un test suborbitale della configurazione Angara 1.2pp tenutosi a luglio 2014. Il volo inaugurale era una configurazione unica, utilizzata per testare sia l'URM-1 che un URM-2 di 3,6 metri prima del primo volo di Angara A5. Il test si concluse con un impatto intenzionale al poligono di Kura, nella Russia orientale.

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Nella foto il decollo del razzo Angara A5 da Plesetsk, per il secondo test, nel 2014. Crediti: Ministero della Difesa Russo

 Il secondo volo di Angara è stato il volo inaugurale dell'Angara A5, tenuto nel dicembre 2014, e trasportava un simulatore di massa che rappresentava un satellite per telecomunicazioni geostazionario russo, del peso di 2.400 kg. A seguito del completo successo della missione, il carico utile, che non era stato progettato per separarsi, venne collocato su un'orbita bassa terrestre da due accensioni dello stadio superiore Briz-M.

I l terzo volo di Angara, tenutosi nel dicembre 2020, era identico al secondo, con un altro simulatore di massa da collocare, stavolta, in un'orbita geostazionaria e successivamente ri-posizionato in un'orbita cimitero. I due voli orbitali della versione A5, sia nel 2014 che nel 2020, avevano, come stadio superiore il Briz-M, mentre quello di oggi il nuovo Persei.

 

Profilo di lancio

 Secondo una missione nominale, come illustrato, la missione è iniziata al T-0, con Angara A5 che ha acceso i suoi cinque motori RD-191 ed ha volato verso est da Plesetsk. Dopo circa 47 secondi di volo, il booster centrale URM-1 portava il suo RD-191 al 30 percento della spinta nominale, riducendo lo stress sul veicolo e consentendo al booster centrale di bruciare più a lungo dei booster laterali. I quattro booster laterali hanno continuato a funzionare a piena spinta fino a tre minuti e 34 secondi in volo quando si sono spenti e si sono separati. A questo punto, lo stadio principale ha rallentato per altri 111 secondi prima di spegnersi e separarsi dal secondo stadio.

 Dopo la separazione degli stadi, il secondo stadio ha acceso il suo motore RD-0124A e ha funzionato per 14 secondi prima che le carenature del carico utile si aprissero. Circa sette minuti dopo, il secondo stadio si è spento e si è separato dal terzo stadio Persei. Dopo che il secondo stadio si è separato, Persei ha acceso i suoi motori per posizionare il carico utile in un'orbita di parcheggio iniziale a un'altitudine compresa tra 180 e 250 chilometri. Nel corso di diverse ore, Persei avrebbe dovuto accendere i suoi motori più volte per posizionare il carico utile in un'orbita di trasferimento geostazionaria, per poi circolarizzare l'orbita a un'altitudine di circa 36.000 km.

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Nella foto l'ogiva protettiva del razzo Angara A5 con lo stadio superiore Persei ed il simulatore di massa, per il terzo e decisivo test. Crediti: Ministero della Difesa Russo.

 Dopo che il carico utile ha raggiunto GEO, lo stadio Persei doveva accendersi un'ultima volta per collocare se stesso e il simulatore di massa nell'orbita cimitero, diverse centinaia di chilometri sopra GEO. A questo punto, lo stadio doveva depressurizzare i suoi serbatoi per evitare qualsiasi potenziale esplosione nello spazio.

 

Il futuro di Angara

 Angara ha ora effettuato tre voli orbitali dimostrativi necessari per entrare nello stato operativo, ma il fallimento di Persei potrebbe richiedere ulteriori test prima delle operazioni. Ci sono tre voli previsti per Angara nel 2022: due voli Angara 1.2 e un singolo volo Angara A5. Il prossimo volo era previsto per gennaio, con un Angara 1.2 per le forze aerospaziali russe, che lancerà un satellite radar su un'orbita sincrona solare. Successivamente, Angara A5/Persei sarebbe tornato al volo, previsto per marzo, portando un satellite per comunicazioni russo Ekspress-AMU in orbita geostazionaria. Il lancio finale dell'anno era previsto per luglio, con un altro Angara 1.2 che dovrebbe lanciare un satellite di osservazione della Terra sudcoreano. KOMPSAT-6, chiamato anche Arirang-6, si tratta di un satellite radar ad apertura sintetica, e può fornire immagini con una risoluzione compresa tra 0,5 metri e 20 metri.

 Questo era il 141esimo lancio orbitale del 2021, il nono a non avere pieno successo.