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Misión ICTE "Pantera X1 V-150" 
Operativo "Anthropos 1"

Cálculos de altura del vuelo

Desde hace varios años, el Instituto Civil de Tecnología Espacial (ICTE) informa que su cohete Pantera X1 V-150 llegó a una altura de 20.000 metros (veinte mil metros, veinte kilómetros).- Existen al respecto declaraciones del ICTE en numerosos medios escritos, y en particular hay un resumen de esa misión en su página web, en línea desde fines del año 2003.- Allí se detalla que el 1° de febrero de 1970 se produjo lo que esa entidad califica como la "mayor experiencia civil argentina" en cuanto a exploración aeroespacial: el "Operativo Anthropos 1".- Más allá de todo cálculo, lo complejo de la misión encarada hace que esa autocalificación sea merecida.
La idea central era lanzar a un mono como pasajero de un cohete civil experimental, y para esto el personal del ICTE preparó un cohete ad hoc y a la pequeña mona "Cleo" o "Cleopatra", un ejemplar de la selva misionera, de raza caí y de 1,5 Kgr. de peso.-

El objeto de esta sección no constituye una invitación al debate, ya que aquí se  representan números, ecuaciones y constantes físicas que no están sujetas a la opinión de las personas, sino que el único ánimo es reproducir aquí -mediante sencillos cálculos- los resultados anunciados por el ICTE en lo referente al vuelo del cohete Pantera X1 V-150. 
Esto sólotiene el fin de aprender y quizá poder emular de alguna manera esa experiencia.
En mi humilde opinión, y además de mi oposición personal CONTRARIA a la experimentación con animales (en especial con vertebrados sometidos a aceleraciones extremas), entiendo que las diferencias halladas -si bien son muy grandes- no restarían mérito técnico al ICTE en cuanto a diseñar, construir y hacer funcionar un cohete de ese porte hace ya tanto tiempo, aunque innegablemente ese logro pierde mérito cuando se sostienen durante años valores que se sabe a ciencia cierta que no pueden ser reales

Posibles motivaciones del ICTE para efectuar esta prueba

¿Búsqueda de apoyo oficial o privado?

Algunos historiadores y comentaristas opinan que esta experiencia del ICTE fue una suerte de "respuesta civil" al Operativo Navidad de 1969 efectuado por la Fuerza Aérea Argentina; el operativo de la Fuerza Aérea consistió en llevar un pequeño mono al Espacio, tratando de alcanzar los 100 Km de altura (y logrando algo menos en la práctica), medir sus parámetros vitales a distancia y recuperarlo con vida.- 

En aquellas épocas, el Estado Argentino y en particular la Fuerza Aérea disponían de fondos para destinar a diversas iniciativas científicas y tecnológicas e -indudablemente- las autoridades de aplicación destinarían esos fondos a ayudar a quienes demostraran la mayor capacidad de gestión y las mejores iniciativas.- 
En ese entorno, era altamente probable que quienes venían trabajando en temas que podrían ser similares se disputaran el financiamiento eventualmente disponible, siendo una de las posibles vías la demostración de logros similares, pero con presupuestos económicos diferentes.-

Los hechos históricos documentados:

El 23 de diciembre de 1969, menos de dos meses antes de la presentación en público del "Operativo Anthropos 1" por parte del ICTE, la Fuerza Aérea Argentina y algunos técnicos y científicos de la Universidad Nacional de Tucumán efectuaron el lanzamiento de un cohete Rigel (potente vector de dos etapas, con propelentes de alta eficiencia), en el que viajaba un mono caí de dos años de edad, 1,400 Kg de peso y 30 centímetros de estatura, quien recibió el nombre de "Juan".-
El cohete empleado por la Fuerza Aérea fue un "Rigel" de dos etapas y que medía 6.23 metros de largo, tenía un peso al despegue de 330 kilogramos y empleaba propelentes mucho más eficientes (y más caros, por cierto) que los empleados por el ICTE; ese cohete "Rigel" podía alcanzar alturas de casi 300 Km con una carga de pago de 30 kilogramos.-

Quizá estas cifras expliquen el porqué de la posible idea de proponer -para una iniciativa civil- metas y alturas que si bien podrían ser de un órden de magnitud menor, se podían asemejar de alguna manera a lo alcanzado por el Estado Argentino a través de la Fuerza Aérea.- Considerando la diferencia enorme de medios económicos entre una nación y cualquier organización civil privada, de ser esta suposición una realidad, el ICTE proponía una alternativa que bien podía ser valedera: la idea podría ser alcanzar objetivos similares a costos mucho más moderados que los erogados por el gobierno argentino en la misión realizada por la Fuerza Aérea.-  

¿Publicidad y Recaudación de dinero?

En declaraciones a Pablo de León (ver su obra "Historia de la Actividad Espacial en la Argentina", ISBN 0557017823, 9780557017829), el ex director del ICTE señor Roberto Jorge Martínez dice que el Instituto Civil de Tecnología Espacial siempre buscó apoyo económico y publicitario (privado, gubernamental y/o militar) para poder hacer cohetes, siendo esto una constante permanente en las propuestas del ICTE, todo esto siempre según las declaraciones de Martínez en la obra citada.- Reforzando este concepto, esto se ve también reflejado en la permanente búsqueda de aparición en los medios de comunicación, inclusive en la actualidad; en cuanto a la recaudación de dinero, es una permanente preocupación en esa entidad a lo largo de toda su trayectoria, cosa que se vió reflejada en su página web durante años, en la cual se solicitan colaboraciones económicas y se anunció desde la reaparición del ICTE en 2003 que dentro del organigrama del ICTE existe una empresa denominada "Tecnologías Espaciales S.A." dedicada a comercializar las eventuales investigaciones del ICTE. Eso fue anunciado en charlas desde el año 2003 en oficinas de la sede del ICTE en la calle Lavalle y en su sitio web.-

De todos modos, es posible que estas sean sólo publicaciones en internet que no reflejen la realidad, o meras suposiciones y/o comentarios de analistas y/o testigos o simples afirmaciones públicas del Sr.Roberto J.Martínez.- 
Todo esto puede no tener ningún asidero real, pero quizá al menos describa de alguna manera el posible escenario de aquellos años y su reflejo en la actualidad.-

Resultados

En cuanto a la experiencia en general, aquí simplemente se analiza un hecho de hace varias décadas, y se lo hace tal cual lo refieren sus autores; al momento de escribir esto -primera edición en el año 2008- los integrantes de cualquier grupo o asociación que efectue o publique una operación de este tipo involucrando a un mono, seguramente enfrentarían de inmediato demandas civiles provenientes de organizaciones de defensa de los derechos del animal, se haya concretado o no el hecho.- En los años '60 y '70, las posiciones científicas, sociales y éticas eran diferentes a las actuales y -por lo tanto- son muy complejas de criticar desde una óptica moderna.- 

Más allá de eso, en lo personal ya he expresado aquí y en otra página de esta misma web que no comparto para nada la idea de efectuar experimentos no protocolizados con vertebrados (en este caso, el ICTE empleó una pequeña mona "caí" de 1.5 Kg, de modo similar a lo efectuado por la Fuerza Aérea).- En el experimento aquí citado, es probable que la mona haya muerto casi de inmediato en el propio lanzamiento, en razón de la enorme aceleración impartida por el motor de micrograin (Zn-S) del cohete del ICTE (pueden haber sido más de 24 g en los instantes iniciales del vuelo).-  Existen estudios que aseguran que un mono pequeño, adecuadamente entrenado y munido de un arnés eficiente puede soportar aceleraciones que un ser humano jamás sortearía, pero en mi opinión... habría que preguntarle al mono qué le pareció la experiencia... 

Más allá de lo anterior, reitero lo dicho al inicio de esta sección: el objeto de esta investigación no constituye una invitación al debate, porque aquí se  representan números, ecuaciones y constantes físicas que no están sujetas a la opinión o a las creencias de las personas, sino que mi único ánimo es reproducir aquí, mediante sencillos cálculos, los resultados anunciados por el ICTE en lo referente sólo al vuelo del cohete Pantera X1 V-150, con el fin de aprender y quizá poder emular de alguna manera esa experiencia. 

Desde que era yo un niño en los años en los cuales se iniciaban estas actividades, me vienen llamando la atención las alturas que dicen haber alcanzado algunos grupos de cohetería amateur; hoy conozco lo difícil que es lograrlas y de allí mi atención sobre el tema:

Según información publicada por el ICTE, la altura alcanzada por su cohete Pantera X1 V-150 fue de 20 Kilómetros. 

Pero según diversos cálculos efectuados (que cualquiera puede realizar) empleando los datos suministrados por el propio ICTE, ese cohete difícilmente pudo haber superado unos 3,5 Km de altura, lo cual -insisto- no deja de ser meritorio.

Información - Memoria y Composición de datos:

En la información publicada desde hace años por el ICTE se expresa que el cohete "Pantera X1 V-150" era un vector de una etapa, según lo siguiente (web del ICTE): "CARACTERÍSTICAS DEL VEHÍCULO (monoetapa experimental)...".- 

Además, según la morfología del cohete que se puede observar en las fotografías publicadas por el ICTE y en el antes citado libro de Pablo de León (Op. Cit), se puede confirmar que se trató de un vector de una sóla etapa. 

En cuanto al motor, en la obra citada (Pablo de León), el Sr. Roberto Martínez (ex director del ICTE) refiere que "... estaban armando un cohete con 70 Kg. de propulsante, le metieron como ocho kilos de instrumentos, ya que había un par de miembros [del ICTE, N. de G.D.] que sabían mucho de electrónica..." 
Como contrapartida, la información publicada por el ICTE habla de 52 Kg de propergol y 8 kilogramos de carga útil, incluyendo al tripulante.-

Afortunadamente, a partir de la información publicada por el ICTE y de las referencias brindadas por el Sr. Roberto Martínez en la obra de Pablo de León se puede arribar a algunas conclusiones que aclaran estas dudas; por ejemplo, se informa que para el motor se usó un tubo que -según su web- se denominó "OXS", y se informa que ese tubo tiene un peso de 12,2 Kg por metro lineal.- Si se toma en cuenta la masa informada para el propelente (52 kilogramos), más las medidas del grano publicadas por el ICTE, más el uso de una tapa y una tobera, harán falta como mínimo 1,6 metros de tubo para confeccionar ese motor.- Adjudicando los pesos correspondientes y sumando todos esos elementos se obtiene para el motor completo una cifra final de alrededor de 76,52 Kgr.- Considerando que el Sr. Roberto Martínez puede haber confiado únicamente en su memoria al referirse a "70 kg. de propulsante", vemos que las cifras publicadas y sus referencias comienzan a acercarse, proporcionando cierta precisión a todo el conjunto de datos en lo referente a la planta propulsora.-

Estos son los datos textuales que el ICTE refiere en relación a esta experiencia, según informacion publicada desde 2003 en la página web del ICTE :

"... Eran las 10,15 horas cuando la cuenta regresiva llegó a su fin. Con una cola de llamas de más de diez metros de longitud el móvil se elevó vertiginosamente hacia los 20 Km de altura. ..."

La mayor experiencia civil argentina
Pantera X1 V-150

Operativo ANTROPHOS-I lanzamiento de la mona "Cleo"
el día 1-02-1970 a las 10:15 horas
localidad Coronel Brandsen - Provincia de Buenos Aires

CARACTERÍSTICAS DEL VEHÍCULO (monoetapa experimental)

Longitud total 3,85 m
Diámetro fuselaje 228,6 mm
Peso total 110 Kg
Alcance 20 Km
Carga útil (cápsula Centella) 8 Kg (instrumentos y tripulante)
Estabilización aerodinámica 3 aletas
Recuperación de carga útil Temporizador y paracaídas

CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR

Peso del propergol (PS-66) 52 Kg
Densidad 3,20 gr/cm3
Impulso específico 52,500 Kg/seg
Presión de combustión 70 Kg/cm2
Velocidad de combustión 2 cm/seg
Tiempo de combustión 2 seg
Relación Kn 380
Diseño del ánima Perforación central cilíndrica
Longitud del grano combustible 1,55 m
Diámetro del externo del grano 121 mm
Diámetro del ánima 41 mm
Grueso de la tela del grano 40 mm
Cámara motor Tubo OXS (12,200 Kg/m)
Diámetro externo 127 mm, pared de 3 mm
Diámetro garganta de tobera 30 mm
Diámetro de salida 70 mm
Ángulo convergente 30º
Ángulo divergente 15º
Impulso total (en 2 seg.) 2730 Kg/seg
Empuje máximo 1954 Kg/seg

 

Cohete Pantera V150
Fotografía original publicada en página web del ICTE. Puede verse a una persona agachadadetrás del vector, ultimando detalles.

Según el ICTE: (...)  En este primer y único vuelo el mismo se realizó con completo éxito. La cápsula se separó en su retorno a la altura prevista, el paracaídas se desprendió de la misma y la cápsula en caída libre con su tripulante se destruyó enterrándose a 2 m de profundidad en el suelo.

 

Cálculos del vuelo

En base a todo lo anterior, para los cálculos aquí presentados se define la siguiente configuración de vuelo, que presupone -en general- el mejor de cada caso:

Cohete monoetapa, de acuerdo a lo que puede inferirse a partir de datos e imágenes; los números finales quizá podrían mejorar levemente si se supusiera la utilización de un cohete multietapa, pero hay una sóla referencia muy escueta a esto (una frase en el ya citado libro de Pablo de León) y ninguno de los demás datos disponibles o recopilados la corrobora o brinda soporte.- Por lo tanto, se parte de una base consistente en un cohete monoetapa (información publicada por ICTE).-

52 Kg de propelente, de acuerdo a los datos y razonamientos antes enunciados en cuanto al impulsor; al emplear los datos relevantes del motor suministrados por el ICTE (impulso total, empuje máximo, impulso específico, etc.), suponer una masa de propelente mayor (70 kilogramos, según lo recordado por Roberto J. Martínez en el libro ya citado de Pablo de León) empeoraría los resultados finales.- Por lo tanto, en estos cálculos se define que se usaron 52 kilogramos de propelente (información también publicada por ICTE, ver más abajo).

8 kilogramos de instrumentos MAS 1.5 kilogramos de tripulante. Carga útil total: 9,5 Kg.- Este no es el mejor caso (para mejorar levemente el resultado final sería algo mejor contar con una carga un poco menor), pero al considerar una carga de 9.5 Kg se evitan errores por exceso.-

 

Herramientas utilizadas para el cálculo y simulación:

Para los cálculos se han empleado las Ecuaciones de Culp y Fehskens-Malewicki, y sus resultados fueron contrastados mediante la suite RockSim 7.0, de Paul Fossey-Tim van Milligan y el excelente WinRoc, utilitario realizado por un famoso investigador científico, cohetero y escritor estadounidense, el fallecido Stephen Roberson.

Como decíamos más arriba, es interesante destacar que en lugar de efectuar una recreación del motor empleando los datos físicos (medidas) del mismo publicados por el ICTE, simplemente se emplearon de modo directo los valores de empujes, tiempos, masas y medidas suministrados por ese Instituto; para los cálculos de Culp y Fehskens-Malewicki se emplearon los valores de diámetro del cohete, su masa, tiempo de empuje y empuje máximo del motor (en newtons, ya que el ICTE brinda ese valor en kilogramos-fuerza).- Para las comprobaciones y simulaciones en RockSim se cargaron los datos del motor (también suministrados por el ICTE) en un archivo en formato WRASP.-  Con ese archivo se alimentó el utilitario RockSim Engine Editor, para completar la información necesaria y poder graficar una curva de empuje del motor que cumpla con exactitud lo enunciado por el ICTE en cuanto a duración del quemado, impulso total, empuje máximo, masa del propelente y pesos del propelente y del motor. 
En el caso de la simulación con WinRoc, se cargó la información suministrada por el ICTE en la aplicación Thrust Curve Manager, para emplear los datos procesados en WinRoc AltiCalc .- 
El resto de los parámetros y medidas del cohete son los directamente los suministrados por el ICTE en su página web, que está -o estuvo- situada aquí:

http://www.icte.com.ar/amateur.html#mayorexp

(de no funcionar ese link, puede verse la publicación original en la página archivada aquí)

A continuación se enuncian los datos más relevantes suministrados por el ICTE, convertidos a los valores y unidades adecuadas para el cálculo y simulación:

Cohete Pantera V150:

Item

Valores utilizados en los cálculos, idénticos a la información publicada por ICTE:
Largo del Cohete 385 cm
Peso Total  110 Kg (incluyendo carga útil)
Diametro Fuselaje 22.86 cm
Carga util 9,5 Kg (1,5 Kg de mona más 8 Kg de instrumentos)
Aletas 3

Motor:

Item

Datos ICTE:  Valores utilizados en los cálculos, derivados de información proporcionada por ICTE: 
Propelente  52 Kgr 52 Kgr (sin cambios)
Peso del motor (completo con propelente) 1, 6 metros de Tubo OXS @ 12,200 Kg/m, más tapa y tobera, más propelente Sumatoria total = 76,52 Kgr
Tiempo de combustión 2 seg 2 seg (sin cambios)
Impulso Total  2730 Kg/seg 26772,15 Newton-seg (en unidades internacionales - SI)
Empuje Máximo 1954 Kg 19162.19 Newton (en unidades internacionales - SI)

 

Valores de Altura Calculados - Conclusiones:

Más allá de alguna falencia de interpretación, es posible inferir sin incurrir en errores importantes que este vuelo no superó alturas mayores a los 3,5 Kilómetros:

 

Calculado mediante Ecuaciones de Culp y Fehskens-Malewicki

Calculado mediante RockSim 7.0

Calculado mediante WinRoc Información publicada por ICTE

Altura Total alcanzada

3324,46 metros

3254,76 metros

2909,10 metros 20000 metros

A través de estos botones se puede acceder a las memorias de cálculo de los diferentes métodos utilizados:

Metodo Culp RockSim WinRoc

Reitero que entiendo que estas diferencias -si bien son muy grandes- no restarían mérito técnico al ICTE en cuanto a diseñar, construir y hacer funcionar un cohete de este porte hace tantos años (dejando nuevamente de lado las consideraciones éticas ya comentadas acerca del objeto del experimento).

En ese sentido, mi admiración técnica hacia el ICTE sigue intacta, pero no comprendo cómo se estimó ese alcance ni porqué aún se publicita -AÑOS después- un apogeo tan superior a lo posible de lograr con los elementos empleados.- 

La gente que tuvo la capacidad de diseñar y volar un cohete de este porte no pudo desconocer que no es posible llegar a 20 Km con la tecnología y diseños que ellos mismos presentan como el medio para lograr ese valor de apogeo. De hecho, tampoco es posible llegar a esas alturas con un motor de dimensiones similares a las presentadas por el ICTE ni aún utilizando propelentes mucho más modernos y eficientes, como los propelentes compuestos (o hasta híbridos) de muy alta eficiencia  y de tecnologia actual, es decir que tampoco se puede inferir que el ICTE desarrolló un nuevo propelente aún no declarado pero apto para lograr los resultados anunciados. Simplemente, con un cohete de este tipo, con las medidas publicadas (y que se pueden corroborar en las imágenes) y con un motor acorde a lo anterior, no es posible llegar a 20 Km, ni siquiera con las tecnologías actuales.-

Como explicación a esto, es muy probable que el comentario que se expresó al inicio de esta página en cuanto a parangonar lo logrado por la Fuerza Aérea Argentina y la Universidad Nacional del Tucumán, sumado a NO alcanzar lo que en apariencia era el objetivo central del experimento (lanzar un vertebrado mayor en un cohete civil y recuperarlo con vida), hayan sido los elementos iniciadores de la idea de anunciar una altura que en realidad no fue la lograda.-

En mi humilde opinión, se que llegar a una altura determinada o a una mucho mayor es cuestión de dinero y de tiempo, y por eso creo que la experiencia tecnológica alcanzada tendría el mismo valor tanto si aquel cohete llegó a 3 o 4 kilómetros como si se alcanzaron los 20 Km... 
Lo que también es notable es lo siguiente: ese logro pierde mérito cuando se sostienen valores que se sabe a ciencia cierta que no pueden ser reales.-  

Este tipo de anuncios y cálculos deben servir para reflexionar acerca de la tentación de imaginar o publicar valores elevados sólo porque "suenan mejor".- 

Quizá si el fin de este proyecto consistía en competir por algún fin (ya sean fondos económicos o cualquier otro motivo), eso podría entenderse -aún sin compartirlo- hace 40 años, pero hoy ya no tiene sentido seguir sosteniendo lo mismo.-

Cálculos y Simulaciones

En las páginas siguientes se ofrecen las memorias de cálculo, modelado y simulación mediante tres metodologías diferentes que indican las alturas calculadas y alcanzables: 

Metodo Culp RockSim WinRoc

Nota: según lo expresado en el año 2007 por algunos miembros directivos del ICTE (Jorge Romero y Roberto J. Martínez) durante su  participación en el Congreso Argentino de Tecnología Espacial 2007, el  propelente que siempre -y según ellos hasta esas fechas - empleó ese grupo es el micrograin de Zinc y Azufre; la relación de masas típica para este propelente es de 67.1% de Zinc y 32.9% de Azufre.-

Se trata de un propelente económico pero como contrapartida es poco energético, es decir que posee un muy bajo impulso específico (esa es la razón por la cual no es la mejor elección para alcanzar objetivos ambiciosos); en razón a ese bajo impulso específico y a su tasa de quemado incontrolable (según los investigadores que lo han ensayado a conciencia, el micrograin no acepta aditivos con facilidad), en la actualidad el micrograin tiene un atractivo muy bajo entre los coheteros más avanzados: se sabe a ciencia cierta, se lo ha comprobado y se puede calcular que es prácticamente imposible alcanzar resultados ambiciosos con un propelente de tan bajo factor de mérito como lo es el micrograin.- 

El micrograin fue un propelente muy popular en los años '50 y '60 y su  manejo y uso fue metodológicamente presentado por el Capitán Bertrand Brinley en su libro Rocket manual for amateurs (382 páginas, idioma inglés, prologado por Willy Ley, ASIN B0007E5M1Q, Ballantine Books, 1960), libro cuya portada se exhibe aquí.- Este es un libro fuertemente recomendado por el ICTE (así lo hicieron el el CATE 2007) y puede valer la pena leerlo, al menos por su significación histórica y por el hecho de cubrir un amplio rango de asuntos relativos a la cohetería experimental (diseño básico, propelentes, pruebas y diagramación del campo de lanzamientos, seguimiento básico, etc.)

Por mi parte, comparto plenamente lo expresado por Richard Nakka en el sentido de que en su libro, Brinley tiende a hacer un exagerado hincapié en ciertos aspectos de seguridad,  los cuales son presentados con un criterio militar en cuanto a la mano de obra necesaria.- De ese modo, el Capitán Brinley hace (quizá involuntariamente) un flaco aporte a la promoción de la cohetería experimental, sobre todo teniendo en cuenta que su elección de zinc y azufre es igual de peligrosa que muchos otros propelentes de uso amateur, simplemente debido a que está constituído por componentes finamente pulverizados.-

 

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Esta página se actualizó por última vez el 05/02/12.