Il Korean Aerospace Research Institute (KARI) ha condotto il suo secondo lancio del razzo Korea Space Launch Vehicle (KSLV)-II, noto anche come Nuri. Questo è stato il ritorno in volo di Nuri dopo aver quasi raggiunto l'orbita nella sua missione precedente. Il razzo è decollato dal Launch Complex-2 (LC-2) al Naro Space Center il 21 giugno 2022 alle 16:00 Korea Time (le 07:00 UTC). Questo lancio è stato il secondo volo dimostrativo di Nuri e il quinto tentativo di lancio orbitale di KARI in assoluto. Su questo volo, Nuri ha trasportato con successo in orbita un simulatore di massa di 1,2 tonnellate, il Performance Verification Satellite (PVSAT) da 162,5 kg, quattro CubeSat e un CubeSat fittizio.
Nuri è il veicolo di lancio orbitale di seconda generazione della Corea del Sud. Il razzo è il primo razzo di costruzione nazionale del paese a raggiungere l'orbita. Il primo razzo orbitale della Corea del Sud è stato il KSLV-I, noto anche come Naro-1. Naro-1 era un sistema di lancio orbitale per piccoli satelliti sviluppato dalla Corea del Sud con l'assistenza della Russia. Il primo stadio era infatti un modulo missilistico universale (URM)-1 di costruzione russa, modificato, che utilizzava un motore RP-1/LOX RD-151. Il suo secondo stadio utilizzava un motore a razzo a combustibile solido di fabbricazione sudcoreana. Con due stadi, il razzo dal peso di 144 tonnelate, 2,9 metri di diametro e 33 metri di altezza poteva portare un carico utile di 100 kg in orbita bassa terrestre (LEO).
Naro-1 ha completato il suo primo volo il 25 agosto 2009, trasportando la navicella spaziale STSat-2A. Poco dopo il rilascio del primo stadio, il volo non è riuscito a raggiungere l'orbita poiché la carenatura del carico utile non si è separata. A causa della massa extra della carenatura, il secondo stadio non è riuscito a raggiungere la velocità orbitale. Il secondo lancio di Naro-1 è avvenuto poco meno di un anno dopo, il 10 giugno 2010. Per questa missione, il razzo ha tentato di portare in orbita il satellite STSat-2B. Tuttavia, 137 secondi dopo il decollo, il veicolo di lancio è stato perso. La causa del fallimento è ancora contestata. Due anni e mezzo dopo, il terzo e ultimo Naro-1 raggiunse con successo l'orbita con il satellite STSat-2C. Essendo il primo razzo della Corea del Sud a raggiungere l'orbita, è diventato l'undicesimo e più recente paese a raggiungere l'orbita. Dopo questo volo, Naro-1 è stato ritirato a favore di un veicolo di lancio più grande e sviluppato a livello completamente nazionale.
Nella foto il razzo Sud Coreano Nuri appena decollato per il suo secondo volo. Credito: Yonhap.
Nuri è un razzo a tre stadi in grado di sollevare 1.500 kg in orbita sincrona (SSO). Il primo stadio è alimentato da quattro motori Jet-A/LOX KRE-075. Ogni motore produce 735 kN di spinta a 298 secondi di impulso specifico quando è nel vuoto. Complessivamente, i quattro motori producono 2.942 kN di spinta e funzionano per 127 secondi. Questo primo stadio ha un diametro di 3,5 metri ed è alto 21,6 metri. Il secondo stadio è alimentato da un motore Jet-A/LOX KRE-075 ottimizzato per il vuoto. Questo motore ottimizzato per il vuoto produce 788 kN di spinta con un impulso specifico di 315,4 secondi. Durante il volo, questo stadio funziona per 148 secondi. Rispetto al primo stadio, il secondo stadio è più piccolo, ha un diametro di 2,6 metri ed è alto 13,6 metri. Il terzo stadio di Nuri è lo stadio più piccolo e finale per il razzo. Lo stadio è alimentato da un unico motore ottimizzato per il vuoto, Jet-A/LOX KRE-007. Questo motore produce 68,7 kN di spinta con un impulso specifico di 325 secondi. Durante un lancio, questo stadio funziona per circa 500 secondi e posiziona i suoi carichi utili nell'orbita prevista. Con le due semi-ogive protettive del carico utile, il razzo è alto complessivamente 47,2 metri, ha un diametro di 3,5 metri e una massa di 200 tonnellate.
I motori di Nuri utilizzano ciascuno un ciclo generatore di gas per alimentare la loro turbopompa. Ogni motore ha completato i test a terra in preparazione per il volo a bordo di Nuri. Per qualificare il motore KRE-075 e diversi elementi del razzo Nuri, KARI ha lanciato il KSLV-II Test Launch Vehicle (KSLV-II TLV) il 28 novembre 2018. Il veicolo di lancio suborbitale su piccola scala ha preso il volo con successo, raggiungendo un apogeo di 209 chilometri e il suo unico motore KRE-075 ha funzionato per 151 secondi. Dopo questo volo di prova, KARI ha successivamente qualificato il motore KRE-007 per il volo. Dopo molteplici campagne di test, il primo razzo Nuri era pronto per il suo lancio inaugurale.
Dopo un conto alla rovescia relativamente regolare, oltre a un'ora di ritardo per ulteriori controlli del razzo, Nuri ha preso il volo da LC-2 il 21 ottobre 2021 alle 08:00 UTC nel suo primo tentativo orbitale. Dopo il decollo, il veicolo ha superato con successo la maggior parte dei suoi traguardi di volo. Il primo e il secondo stadio si sono comportati perfettamente con la separazione delle due semi-ogive protettive come previsto. Il terzo stadio si è acceso e ha funzionato bene per 475 secondi nel suo tempo di combustione nominale di 521 secondi. Uno spegnimento prematuro del motore a 475 secondi dall'inizio del volo ha fatto sì che lo stadio finisse appena prima di aver raggiunto la velocità orbitale. Il suo simulatore di massa da 1,5 tonnelate si era separato con successo dal terzo stadio, raggiungendo il suo obiettivo di 700 km di altitudine.
Nell'immagine, tratta da un video della KARI, il razzo Sud Coreano Nuri durante la fase di assemblaggio. Credito: KARI.
Con le lezioni apprese dal primo volo, il secondo volo trasportava cinque carichi utili attivi e due passivi. Il più grande dei carichi utili a bordo di Nuri era il simulatore di massa da 1,2 tonnellate. Questo simulatore di massa è simile al simulatore da 1,5 tonnellate visto sul primo volo di Nuri. Tuttavia, in cima c'era un adattatore di carico utile per il PVSAT.
PVSAT è un satellite di prova per verificare l'hardware satellitare costruito a livello nazionale e le prestazioni di Nuri in volo. Il satellite è relativamente piccolo, con una dimensione di circa 0,93 x 0,9 x 0,89 metri, con una massa di 162,5 kg. Le celle solari saranno utilizzate per alimentare la navicella spaziale. Sul satellite sono presenti cinque componenti di fabbricazione nazionale da testare nell'ambiente spaziale. Il primo è un generatore termoelettrico riscaldato elettricamente (ETG) da un chilogrammo per generare elettricità utilizzando differenze di temperatura. Questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per programmi di esplorazione e sviluppo lunare. Un altro strumento è un giroscopio Control Moment Gyroscope (CMG) da nove chilogrammi che funge da attuatore per il controllo dell'assetto ad alta velocità. Il CMG sarà utilizzato per testare la tecnologia del giroscopio per missioni future. Come antenna ridondante verrà utilizzata un'antenna emisferica in banda S da 400 g. Questa antenna verrà utilizzata per testare le prestazioni di un'antenna in banda S per trasmissioni di telemetria/comandi. Sul veicolo spaziale verrà utilizzato un sistema di videocamera (VCS). Il VCS verrà utilizzato per registrare l'espulsione dei CubeSat, che avverrà dal veicolo spaziale. I dati e il video acquisiti vengono ritrasmessi sulla Terra utilizzando l'antenna in banda S.
Sul satellite ci sono cinque deployer CubeSat, quattro dei quali contengono CubeSat costruiti dalle università. Il Cubesat più grande è il 6U STEP Cube Lab-II che ha una massa di 9,6 kg. Questo CubeSat è dotato di una telecamera ottica a medio infrarosso come prima missione della Corea per l'osservazione della Terra in multi-banda elettro-ottica a medio infrarosso. Il secondo più grande è il 3U SNUGLITE-II con una massa di 3,8 kg. Questo CubeSat sarà utilizzato come satellite educativo per radioamatori e dotato di un ricevitore GPS. Il terzo è l'imaging multispettrale 3U per il monitoraggio dell'aerosol di nanosatellite (MIMAN) con una massa di 3,7 kg. MIMAN utilizzerà l'imaging multispettrale per monitorare gli aerosol. Repeater Arrangement & Disaster Early View (RANDEV) è il quarto e ultimo CubeSat attivo. Questo CubeSat da 3U/3,2 kg verrà utilizzato per raccogliere immagini di potenziali pericoli da vulcani, coste e nuvole. L'ultimo CubeSat su PVSAT era un satellite fittizio 3U.
PVSAT è stato montato sul simulatore di massa da 1,3 mT all'inizio di giugno. Subito dopo, i carichi utili sono stati incapsulati nella carenatura del carico utile. Con i carichi utili incapsulati, il terzo stadio e i carichi utili sono stati trasferiti per essere integrati con il resto del razzo. Entro il 12 giugno, tutti i preparativi per il lancio sono stati completati. I preparativi finali per il lancio sono iniati il giorno prima del lancio con il trasferimento di Nuri al sito di lancio. Dall'edificio di assemblaggio, il veicolo si muove a 1,5 km/h percorrendo una distanza di 1,8 chilometri. Questo viaggio è durato circa un'ora e 20 minuti. Dopo essere arrivato a LC-2, il razzo ha iniziato a essere sollevato in verticale alle 10:00 circa, ora della Corea.
Nel corso della giornata sono stati creati i collegamenti con la rampa di lancio e il razzo. Sono stati inoltre completati i controlli elettrici, TVC, delle comunicazioni e idraulici. I preparativi finali sono stati completati intorno alle 21:00, ora della Corea. I preparativi per il giorno del lancio sono iniziati alle 9:00 (ora T-7) ora della Corea con le ispezioni della rampa di lancio e del razzo. A T-5 ore e 30 minuti, i controlli sui serbatoi del propellente si sono completati. Due ore dopo, il personale di terra è stato evacuato dalla piattaforma per iniziare a fare rifornimento. T-2 ore prima del lancio, è iniziato il caricamento del propellente. Il caricamento del propellente è terminato a T-1 ore e 20 minuti. All'ora T-1, la piattaforma di lancio è stata spostata nella sua posizione di lancio orizzontale. 30 minuti prima del lancio, sono stati completati i controlli finali del sistema e il sondaggio go/no-go. Le operazioni di lancio automatico (PLO) hanno preso il via 10 minuti prima del lancio.
Nell'illustrazione la posizione dei carichi utili sul terzo stadio del razzo Sud Coreano Nuri. A destra un dettaglio del satellite PVSAT. Credito: KARI.
Al T-0, i motori del primo stadio si sono accesi e il veicolo ha iniziato ad innalzarsi sopra la rampa di lancio. Poco dopo il decollo, il veicolo ha iniziato una manovra di beccheggio per raggiungere il suo azimut di lancio di 170 gradi. Poco meno di un minuto dall'inizio del volo, il veicolo ha raggiunto Mach 1. Dopo che il propellente si è esaurito, il primo stadio si è spento dopo due minuti e sette secondi in volo. In rapida successione, il primo stadio si è separato dal secondo stadio e il motore del secondo stadio si è acceso.
A quasi quattro minuti dall'inizio del volo, le due semi-ogive protettive del carico utile si sono separate esponendo i satelliti allo spazio. 34 secondi dopo, il secondo stadio ha spento il motore e si è separato dal terzo stadio. Poco dopo, il terzo stadio si è acceso e ha condotto una particolare manovra, chiamata 'dogleg', per modificare la traiettoria e raggiungere un nuovo azimut di 191 gradi. Circa 13 minuti dopo il lancio, il terzo stadio si è spento. Nuri ha raggiunto con successo un'orbita circolare di 700 km inclinata a 98,2 gradi, con una velocità orbitale di 7,5 km/s. 100 secondi dopo lo spegnimento del motore, il PVSAT si è separato dal razzo. Quindi lo stadio è ruotato di 90 gradi e – 70 secondi dopo la separazione del PVSAT – il simulatore di massa si è separato.
42 minuti dopo il lancio, il PVSAT ha iniziato a comunicare con le stazioni di terra. Dopo aver verificato che il satellite è integro, inizierà a distribuire i CubeSat ogni due giorni a partire dal 23 giugno. Il 23 giugno, lo STEP Cube Lab-II sarà il primo a separarsi iniziando la sua missione di un anno. Due giorni dopo, RANDEV si separerà e inizierà la sua missione di sei mesi. Il prossimo 27 giugno il satellite SNUGLITE-II inizierà la sua missione di un anno. Infine, il 29 giugno il MIMAN si separerà iniziando la sua missione semestrale.
La Corea del Sud è diventata il settimo paese al mondo a sviluppare un veicolo di lancio spaziale in grado di trasportare in orbita un satellite di oltre 1 tonnellata, dopo Russia, Stati Uniti, Francia, Cina, Giappone e India. Questo significa anche che la Corea del Sud si è ora assicurata la tecnologia chiave indipendente per lo sviluppo e il lancio di razzi spaziali che trasportano propri satelliti, aprendo una nuova era nel programma spaziale del paese. Il presidente Yoon Suk-yeol ha elogiato il successo del lancio del razzo spaziale nostrano Nuri, dicendo che la Corea del Sud ha aperto "un percorso verso lo spazio" rivolgendosi ai ricercatori coinvolti nel lancio durante una videoconferenza. Yoon ha affermato che il governo istituirà un'agenzia aerospaziale e sosterrà sistematicamente l'industria aerospaziale.
Nella foto la sonda lunare Danuri della Corea del Sud prima di essere inviata al sito di lancio. Credito: KARI.
Dopo questo lancio, KARI ha alcuni mesi impegnativi. Il 2 agosto, uno Falcon 9 di SpaceX lancerà l'orbiter lunare Danuri di KARI. Questo Falcon 9 sarà dotato di un booster collaudato in volo e invierà l'orbiter lunare in un traiettoria verso la Luna. KARI inizierà anche a preparare Nuri per il suo terzo lancio. Questo terzo lancio dovrebbe avvenire nel gennaio 2023, probabilmente trasportando NextSat 2. A seguito di questa missione, Nuri ha diversi lanci pianificati per più anni fino al 2027.
Utilizzando Nuri, KARI utilizzerà le lezioni apprese per sviluppare il successore KSLV-III. KSLV-III sarà il razzo di nuova generazione di KARI, progettato per inviare circa 3,5 tonnellate in orbita di trasferimento geostazionario. Questo razzo a due stadi utilizzerà cinque motori RP-1/LOX da 100 tonnellate nel primo stadio e due motori RP-1/LOX da 10 tonnellate nel secondo stadio. Sono state proposte molte idee per il razzo, incluso l'atterraggio del primo stadio simile al Falcon 9. Questo razzo potrebbe essere lanciato negli anni '30.
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