Estamos en el año 2011 después de Jesucristo. Todos los programas espaciales han renunciado al uso de lanzadores reutilizables después de la retirada del transbordador espacial…¿Todos? ¡No! El irreductible Departamento de Defensa de los Estados Unidos se resiste a abandonar a este concepto.
Contra todo pronóstico, la fuerza aérea estadounidense (USAF) lleva varios años desarrollando un lanzador espacial reutilizable dentro del programa RBS (Reusable Booster System), destinado a sustituir a los cohetes convencionales como el Delta IV y el Atlas V. ¿Su objetivo?, pues el de siempre: reducir el prohibitivo coste de acceso a la órbita baja (LEO) en un 50%. Aunque el diseño final no se ha decidido todavía, el RBS contaría con dos o tres etapas. La primera fase sería una etapa alada reutilizable capaz de aterrizar como un avión y emplearía oxígeno líquido y queroseno, mientras que el resto de fases serían desechables.
Es decir, el RBS sería un lanzador multietapa, a diferencia de otros diseños de una sola etapa (SSTO, Single Stage To Orbit), muy populares en el pasado. La elección de queroseno frente al hidrógeno líquido (más eficiente) se explica por la necesidad de mantener el coste y el tamaño del vehículo dentro de unos límites razonables (el hidrógeno ocupa un volumen enorme y requiere el empleo de sistemas aislantes y complejos motores criogénicos). El RBS no sería un simple cohete, sino que formaría toda una familia de lanzadores reutilizables con capacidad para colocar en órbita baja desde 450 kg hasta 30 toneladas. Gracias a la reutilización, la USAF espera poder reducir el tiempo entre lanzamientos a tan solo 48 horas (suponiendo que exista la demanda adecuada, claro).
El gran reto al que se debe enfrentar el RBS es el diseño de la primera etapa alada. Las propuestas TSTO de los años 60 preveían una separación de la primera etapa a velocidades inferiores a Mach 3. De esta forma, el vehículo era capaz de regresar planeando a la base de lanzamiento sin necesidad de motores. Desgraciadamente, este requisito implicaba el uso de unas enormes alas y, por consiguiente, un peso final demasiado grande. Una separación a mayor velocidad hubiese sido más recomendable, pero eso significaba dotar a la etapa con motores a reacción para que pudiese volver a la base, una maniobra conocida como jetback. La complejidad en la separación de etapas de sistemas reutilizables fue uno de los motivos por el cual se decidió prescindir de una primera fase alada para el shuttle.
Así que para aumentar su eficiencia la primera etapa del RBS se separará a mayores velocidades, del orden de Mach 5-7. Con el fin de regresar a la base de lanzamiento de una pieza, el RBS transportará un exceso de combustible y lo usará para frenar su velocidad y poner rumbo a la pista. Esta maniobra es conocida muy apropiadamente como rocketback y está basada en uno de los procedimientos de emergencia (RTLS, Return To Launch Site) que debía llevar a cabo un transbordador espacial para regresar al Centro Espacial Kennedy después del lanzamiento en caso de no poder alcanzar la órbita.
La maniobra rocketback tiene una ventaja adicional, y es que el calentamiento aerodinámico de las superficies de la etapa reutilizable es significativamente menor que en el caso del jetback, lo que permite ahorrar masa y simplificar el diseño de la nave. En cuanto a la propulsión, el RBS usaría motores de kerolox basados en el programa FAST (Hydrocarbon Boost Engine), que vendría a ser una especie de intento de la USAF para fabricar en territorio norteamericano un motor similar al NK-33 soviético.
Los militares norteamericanos tienen a sus espaldas una larga y compleja historia con sistemas espaciales reutilizables. Ya a principios de los años 60 la USAF promocionó la que debía haber sido la primera nave espacial tripulada reutilizable, el X-20 Dyna-Soar. Poco después, la fuerza aérea colaboraría con la NASA en el desarrollo del transbordador espacial, imponiendo una serie de características operacionales que tendrían un importante impacto en el aspecto final del shuttle. Y a pesar de que en 1986 la USAF le dio la espalda al transbordador tras el accidente del Challenger, en los años 90 resucitó el interés por este tipo de sistemas. Más recientemente, la USAF ha vuelto a poner en marcha el programa del minitransbordador X-37B, cuya segunda unidad (OTV-2) sigue aún en órbita.
A estas alturas, querido lector, sé que todo esto te habrá provocado cierto sentimiento de déjà vu y te estarás preguntando si tanto esfuerzo por conseguir una primera etapa reutilizable merece la pena, y más teniendo en cuenta la nefasta experiencia del transbordador espacial en términos de rentabilidad económica. Porque, ¿acaso existe realmente una demanda de lanzamientos militares que pueda rentabilizar un sistema reutilizable como el RBS?¿Se puede compensar el alto coste del desarrollo y mantenimiento de este nuevo sistema de lanzamiento con la reutilización de la primera etapa? Francamente, no tengo ni idea, pero sí sé que son las mismas preguntas que se plantearon en los años 70 durante el desarrollo del shuttle…y en ambos casos la respuesta resultó ser negativa.
No obstante, parece que la USAF está decidida a seguir adelante con el RBS a toda costa. A diferencia de otros muchos programas similares, todo indica que no se trata de un simple proyecto de Power Point, así que es de suponer que los militares deben tener las cosas bastante claras al respecto. De hecho, las tienen tan claras que hace dos días la empresa Lockheed-Martin resultó agraciada con el contrato para el desarrollo de un prototipo de la primera etapa reutilizable, denominado RBS Pathfinder. En los próximos cinco años, Lockheed-Martin recibirá 250 millones de dólares para construir este cacharro. Si todo va bien, el primer vuelo de prueba del Pathfinder deberá tener lugar en 2015. Como vemos, van muy en serio.
Tanto es así que los militares rusos están intentando sacar adelante el proyecto MRKN de cohete reutilizable como respuesta a la amenaza potencial que supone el RBS estadounidense. Y digo yo, ¿no debería la NASA encargarse de un programa como éste? Porque es una pena que un proyecto con un potencial tan grande para aplicaciones civiles termine en manos de los militares. Esperemos que al menos lo gestionen bien.
Referencias:
- Return to Launch Site Trajectory Options for a Reusable Booster without a Secondary Propulsion System, John Bradford y Barry Hellman (AIAA, 2009).
¿Y si todo ése dineral se lo gastan en el SLS y la Orión? ¿No sería mejor?
Hola,
@Anónimo. Yo creo que lo mejor sería lo contrario, gastar todo el dinero del SLS en este sistema reutilizable, así por lo menos se tendría una forma «económica» de poner 30 Tm en LEO. Porque veremos a donde llega el SLS …
Aunque ojalá todos lleguen a buen puerto.
Un saludo, y como siempre un post genial Daniel !!
Iván.
Bueno, yo si le veo mayor esperanza de exito a este sistema en manos de los militares que en manos de la NASA, es decir, los políticos sí son capaces de pasar la tijera a la NASA, pero no a los militares, y si lo hacen, lo hacen de forma muy tímida.
En fin, esperemos que este programa se haga una realidad.
Me da la impresion que lo mas importante para los militares es tener listo un lanzador en 48 hs.
Porque semejante desarollo, economico, humano y tecnico para abaratar un poco el coste, no se en cuantos lanzamientos lo van a amortizar.
Me suena a cuestion estrategica, como cuando al shuttle le impusieron las caracteristica de volver a la tierra despues de una órbita.
Muy buena entrada Daniel
Todo este concepto se basa en la mas pura lógica. Solamente hay que preguntarse, acaso existiría la enorme industria aeronáutica moderna si para cada vuelo habría que fabricar un avión completamente nuevo porque son descartables???, la respuesta me parece trivial, bueno esa es la situación actual con el acceso al espacio.
Yo haría mas bien lo contrario a lo que dice el anónimo primero, destinaría todos los recursos de Orión y el SLS a estos sistemas (incluyendo la propuesta de SpaceX, que me parece también MUY interesante y prometedora).
Me temo que la USAF lo que se está preparando es para una militarización masiva del espacio, visto el programa de estaciones militares que están desarrollando los chinos -el programa espacial chino depende totalmente del ejército.
Esta militarización se retrasó 20 años gracias al fracaso de estación de combate soviética «Polyus», pero me temo que hemos vuelto al punto de partida.
Si en las guerras del futuro lo que más contará será dominar la posición más elevada -el espacio- es muy importante conseguir la forma de acceso más barata y rápida a ese lugar.
Por cierto Daniel, la ISRO también esta trabajando en un sistema reutilizable con AVATAR. Por suerte en el mundo actual aún no se perdió totalmente el sentido común. Estos sistemas son esenciales para una verdadera exploración espacial, y no este simulacro que estuvimos haciendo hasta ahora.
Sí, hablé de AVATAR aquí:
http://danielmarin.blogspot.com/2010/04/el-transbordador-indio.html
http://danielmarin.blogspot.com/2010/07/el-programa-espacial-indio.html
Muy prometedor.
Saludos.
Parece que los militares USA son los únicos que tienen dinero. o.o
También estaban estudiando el concepto de reutilización en la empresa SpaceX.
http://danielmarin.blogspot.com/2011/09/el-cohete-de-aterrizaje-vertical-de.html
Supongo que un punto favorable, sera que al menos el presupuesto para esto saldra de las infinitas arcas del DoD.
Por encima de todo es un peligro que cualquier pais militarize el espacio, la humanidad està en riesgo .
Ojala que la ISRO logre ABARATAR el acceso al espacio con un presupuesto ajustado creo que salen mejores ideas.
De parte de la USAF este es un agujero negro mas de la veintena que han existido en 40 años que no llegan a ningún lado.
Los rusos están pasando por una micro «crisis» espacial que ya ha cobrado sus victimas.
Desde mi punto de vista solo Reaction Engines ltd esta haciendo bien su trabajo, llegar al espacio en una sola pieza es lo que todos queremos. Ojala logren su cometido.
El RBS les saldrá bien, los de la USAF no dan puntada sin hilo, pero lo de abaratar ya veremos. Si no se consigue tal reducción de coste de lanzamiento gastarán lo que tengan que gastar, no tienen problema por ello.
Lo interesante es que parte de esta tecnología pueda pasar al ámbito civil algún día para beneficio de la exploración espacial.
Desde hace unos años el DOD esta trabajando en sistemas de ataque global desde suelo estadounidense. En lugar de desplegar un grupo de portaaviones o buscar un aeródromo cerca del objetivo desde el que lanzar los UCAV, la opción con menos coste político es hacerlo directamente… Y rápidamente. Un vehículo que despegue con poco tiempo de preaviso y en la primera órbita lance un par de proyectiles de alta energía cinética. Y adiós a las plantas nucleares de Irán.
a mi todo proyecto que apueste por una reduccion de coste y reutilización debe mirarse con respeto. Si alguna vez conquistamos el espacio no sera gracias a la tecnoligia actual. Se necesita abaratar el Kg en orbita. La pena es que sea una agencia militar la que tire del carro, claro, que seguramente sea la unica que tenga dinero en estos tiempos.
Está bien, es una idea. Todavía hay que demostrar que esto abarata los costes, claro. Más seguro es el camino que emprenden los chinos, una familia de lanzadores modulares que comparten la misma tecnología y que pueden producirse en serie. No buscan descubrir la pólvora, van a lo seguro. Ya tendrán tiempo después, cuando sean los p amos, de desarrollar tecnologías futuristas. Gabriel Arias
Por Tutatis! 29 toneladas en órbita a mitad de precio? Semejaría que estamos ya en rebajas -o que Panoramix dió con un nuevo brebaje mágico-, pero el precio por equivalencia de lanzamiento del Delta IV no es que sea de los más baratos del mercado espacial, y con respecto a la familia Atlas, pocos telediarios le quedan, de todos modos… Le toca recambio.
Pero si sale adelante el RBS, me parece una decisión política incluso lógica: la USAF le saca las castañas del fuego a la NASA (léase mediación del gobierno federal), traen un producto nuevo a las pantallas, suficientemente parecido a simple vista a un «shuttle» como para que las masas se extasien y le perdonen a la administración federal decisiones pasadas.
Si realmente supone un abaratamiento tan llamativo por kg. puesto en órbita, será para congratularse, aunque me temo que no será tan sencillo, y que afectará de algún modo a los planes de la NASA.
Como siempre, habrá que esperar al próximo episodio…
Estupendo artículo, Daniel -por no romper la rutina-.
Un saludo!
Lo militar es lo militar…
La parte positiva es que tendran mas medios que si fuera por motivos civiles
A caso se gastarian dinero en un submarino atomico para usos civiles?
Si es para uso militar hay muchas posibilidades que terminen haciendolo.
Luego espero que se pueda usar para uso civiles, de investigacion y de viajar al espacio
Es la ventaja qe veo
La verdad que un sistema reutilizable para abaratar el acceso al espacio esta costando mucho
Sí, los militares tienen dinero, claro que sí. Los recortes afectan a la sanidad, educación, calidad de vida, vivienda, disminución de las brechas sociales… pero no al presupuesto militar, que sigue siendo la salvajada más grande de la historia. Yo no tengo nada claro que vayan a ir a ninguna parte porque la situación económica se va a deteriorar mucho más rápido de lo que piensan (ellos y todo el mundo), y por otro lado, está por ver si cuando arrecie lo peor de la crisis lo que quede de sociedad y opinión pública tragará tan alegremente este tipo de inversiones, sobre todo en detrimento de otras (la verdad que es una buena inversión, mejor que construir tanques o misiles, pero no creo que la gente con problemas reales vaya a hacer muchas distinciones, sobre todo si va con la etiqueta «militar»).
La NASA siempre ha estado manipulada por el Pentágono, más o menos descaradamente. De hecho, les hicieron comerse las lanzaderas, que eran un diseño forzado por los militares, que al final ellos no usaron, y los dejaron tirados (como es marca de la casa), cuando la NASA se hubiera arreglado mucho mejor con lanzaderas mucho más pequeñas.
Lo peor del problema es que con el colapso del sistema (sí, el capitalismo), los retornos de capital cada vez son más difíciles (ya incluso se palma pasta, a pesar de las brutales economías de escala sin precedentes en la historia), con lo que todas estas empresas (Lockheed Martin, etc.) al final dependen de la teta federal (el Estado) como nunca. Y ante una quiebra de los EEUU, que no está nada lejana, todo esto se va como un dominó.
No sé por qué se preocupan los rusos, los chinos «pasan», y se preparan por su cuenta para capear el temporal.