HL-20 y HL-42, las naves espaciales norteamericanas con raíces soviéticas

En 1990 el transbordador espacial se había revelado un fracaso al no cumplir con ninguno de los objetivos para los que fue inicialmente desarrollado. ¿La respuesta de la Estados Unidos? Crear un nuevo vehículo basado en una nave espacial soviética.

Lanzadera HL-20 como vehículo de emergencia de la estación Freedom (NASA).

Entre 1983 y 1993 el Centro Langley de la NASA llevó a cabo varios estudios para desarrollar una pequeña lanzadera espacial reutilizable capaz de sustituir al transbordador espacial a la hora de transportar astronautas hasta la estación espacial Freedom. El diseño ganador fue denominado HL-20 o PLS (Personnel Launch System), un nave que presentaba un aspecto de cuerpo sustentador de forma rechoncha. Pero, a pesar de su nombre, el HL-20 no se parecía en nada al HL-10 o a cualquier otro cuerpo sustentador desarrollado en los EEUU. El HL-20 estaba basado realmente en la forma del vehículo experimental soviético BOR-4.

El Kosmos 1445 después de su vuelo orbital fotografiado por un avión Orión P-3C de la fuerza aérea australiana (www.buran.ru).

En 1982 y 1983 el mundo supo que la Unión Soviética estaba construyendo un transbordador espacial cuando la fuerza aérea australiana captó la recuperación de los vehículos Kosmos 1374 y Kosmos 1445 en el océano Índico. Ambos habían sido lanzados desde Kapustin Yar con el fin de probar el escudo térmico del transbordador Burán. Y, ciertamente, la URSS estaba desarrollando una lanzadera espacial, pero el diseño del BOR-4 no tenía nada que ver con el Burán, sino con el cancelado programa militar Spiral de los años 60 (el BOR-4 era un modelo a escala 1:2 del Spiral). El programa Spiral, liderado por Gleb Lozino-Lozinsky, fue a su vez la respuesta soviética a la lanzadera militar Dyna-Soar de la USAF. Ni que decir tiene, esta mezcla de programas espaciales causó una gran confusión entre los servicios de inteligencia norteamericanos.

BOR-4 (www.buran.ru).
Avión espacial soviético Spiral (www.buran.ru).

El Centro Langley de la NASA estudió en túneles de viento la extraña forma del BOR-4, sólo para darse cuenta de que se trataba de un diseño mucho más eficiente de lo que se esperaba. La lanzadera soviética era estable a todos los regímenes: desde Mach 20 hasta velocidades subsónicas, y además tenía capacidad para desviarse hasta 2040 kilómetros de su trayectoria de reentrada. Tomando como base el BOR-4 -por entonces conocido en Occidente simplemente como raketoplan (avión-cohete)-, Langley decidió usar esta forma para su proyecto HL-20, aunque se tomaron algunas licencias. Por ejemplo, los ingenieros de la NASA desconocían que el transbordador Spiral de los años 60 poseía alas plegables, un detalle que no incorporó el pequeño BOR-4 y, por tanto, también estaba ausente del HL-20. A partir del diseño de Langley la empresa North American Rockwell se encargó de perfilar el proyecto y se construyó una maqueta a escala real. La versión definitiva del HL-20 vendría de la mano de la empresa Lockheed.

BOR-4, HL-20 y HL-42 comparado con otras naves (Giuseppe De Chiara).

El HL-20 tendría una masa de 10,8 toneladas, superando ampliamente el peso de la lanzadera Spiral, y capacidad para diez astronautas. El HL-20 podría servir así como vehículo de emergencia para la estación Freedom dentro del programa CERV (Crew Emergency Return Vehicle), un programa nacido a raíz del accidente del Challenger en 1986. La NASA no seleccionó finalmente el HL-20 para el CERV y de hecho el propio CERV sería cancelado poco después. Paradójicamente, tras la caída de la URSS -y antes de que se firmase el proyecto ISS- la NASA optó por usar naves Soyuz rusas como vehículos de emergencia.

Pero en 1993 la NASA, con Dan Goldin al frente, fue un paso más allá y decidió buscar una alternativa al shuttle dentro del programa ATS (Access to Space) después de que el transbordador se hubiera revelado un auténtico fracaso económico y de seguridad. El programa ATS preveía tres opciones para sustituir al transbordador. La ‘Opción 2′ pasaba por crear un nuevo vehículo reutilizable más pequeño, barato y flexible que el shuttle, mientras que la Opción 3 consistía en desarrollar una alternativa con tecnologías revolucionarias (la Opción 1 era mantener el shuttle hasta 2030). Dentro de la Opción 2 los centros Johnson y Langley de la NASA presentaron sendas propuestas de naves reutilizables. La propuesta de Langley estaba basada en el HL-20, pero sería un 42% más grande. Lógicamente, recibió la denominación de HL-42 y la división ‘Skunk Works’ de Lockheed sería la encargada de su diseño. Por su parte, la propuesta del Centro Johnson, denominada CLV-P, era un transbordador espacial similar en diseño al shuttle, pero bastante más pequeño y con una bodega presurizada.

Propuestas de la Opción 2 del programa ATS de la NASA (NASA/Giuseppe De Chiara).
HL-42 (Giuseppe De Chiara).Configuración de lanzamiento del HL-42 (NASA).

Con una masa de 29 toneladas, el HL-42 no podía ser lanzado con ningún cohete existente. Para que el HL-42 fuese una realidad, el centro Marshall de la NASA debería desarrollar paralelamente un lanzador de 30 toneladas de capacidad en órbita baja. Este cohete usaría tres motores rusos RD-180 en su primera etapa y un J-2S derivado del programa Apolo en la segunda. Se esperaba que el HL-42 y su nuevo lanzador estuvieran listos en 2005. La nave usaría dos potentes motores de combustible sólido para aejar el vehículo en caso de accidente durante el lanzamiento.

Opciones de lanzadores para el programa ATS (NASA).
Lanzador para el HL-42 (Giuseppe De Chiara).
Fases de la misión del HL-42 (Giuseppe De Chiara).Capacidad de carga del HL-42 (NASA).

No obstante, el HL-42 no sería seleccionado por la NASA. El comité del programa ATS decidió que la Opción 3 era la idónea, por lo que la agencia espacial debería crear un vehículo espacial de una sola etapa (SSTO) para sustituir al shuttle. Consecuentemente, la NASA organizó un concurso para desarrollar un vehículo SSTO. McDonnell Douglas, Rockwell y Lockheed compitieron a finales de los 90 por el contrato para construir un demostrador tecnológico de una nave SSTO, un contrato que finalmente ganaría el proyecto X-33 de Lockheed. Lamentablemente, el X-33 sería cancelado en 2001 sin lograr ninguno de sus objetivos. Hoy por hoy el HL-42 sigue siendo una rareza, un transbordador espacial más pequeño que el shuttle o el Burán, pero significativamente más grande que otros programas de naves aladas reutilizables (como por ejemplo el Hermes europeo). ¿Habría sido el HL-42 una alternativa realista al transbordador? Nunca lo sabremos.

Pero el HL-42 y el HL-20 no desaparecieron por completo. En 2004 la empresa SpaceDev (hoy en día Sierra Nevada Corporation) decidió reutilizar el diseño del HL-20 para su nuevo proyecto de nave tripulada Dream Chaser. Tras firmar un acuerdo con el Centro Ames de la NASA, en 2010 el Dream Chaser fue una de las tres propuestas de la iniciativa privada apoyadas por el programa CCDev (Commercial Crew Development Program) de la NASA. Dentro de unos días el Dream Chaser llevará a cabo su primer vuelo de planeo atmosférico. Si todo va bien, en unos años los Estados Unidos dispondrán de una nave espacial tripulada que será una digna sucesora del HL-20, el BOR-4 y el Spiral.

Árbol genealógico del HL-42 y el HL-20 (Giuseppe De Chiara).

Una vez más, agradecer a Giuseppe De Chiara el que me haya permitido reproducir su trabajo en Eureka.


15 Comentarios

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Jon Mikel

Brillante artículo,si señor.
Se sabe si se ha utilizado aunque sea minimamente el diseño de estos vehiculos como base para el X-37?

Celsog1

jeje, también ví la misma noticia en RIA pero, ¿ que crédito se le puede dar a eso aunque aseguren que es un comunicado oficial hecho por la misma ROSCOSMOS Daniel ?

AnonymousAnonymous

Sí, también salió en RIA y de hecho se venía esperando pero personalmente soy muy escéptico, dudo que Rusia lo pueda realizar cuando no puede terminar ni siquiera el Angara o el módulo Nauka verdaderos proyectos eternos ya. Igualmente tampoco confío en la NASA, dudo mucho que salga adelante el dichoso SLS. Actualmente mi esperanza para la exploración espacial tripulada a BEO descansa totalmente en China y en el señor Elon Musk con SpaceX.

http://sp.ria.ru/neighbor_relations/...385562.html

Txema Martínez Tubía

Excelente artículo Daniel, me hacía falta, ahora me leeré el del transbordador (bueno los 3), el del burán y os de las lanzaderas reutilizables soviéticas y ya tendré la “Antología de los transbordadores espaciales” por Daniel Marín. Muahahaha…

AnonymousAnonymous

Un una entradita dedicada al X-33? 😉
Por lo visto LM ha seguido con el proyecto más o menos en secreto con un modelo más pequeño.

AnonymousAnonymous

daniel nunca a querido dedicarle una entrada al Venture star y eso que se loan pedido muchas beses lastima.. que no gocemos de una entrada sobre ese proyecto de la mano del maestro.

martinn betta

yo tambien quisiera daniel que dedicaras una entrada a algun proyecto ruso o sovietico con raices norteamericanas aparte del buran claro jajajaja..

jmorenobs

Siento discrepar con la base inicial de tu articulo, los americanos nunca copiaron a los rusos ninguna tecnologia de cuerpos sustentadores, ya que la tenian mucho mas estudiada que estos desde los años sesenta, ambas potencias desarrollaron conceptos semejantes y como es logico en una ingenieria donde prima tanto la optimizacion, llegaron a conclusiones parecidas. el HL-20 es lo que parece y lo que quiere decir, un desarrollo de de la plataforma HL-10 y los X-24 optimizada para el espacio.
y nada tiene que ver excepto un parecido superficial con el BOR-4 o el MiG-105.

Daniel Marín

Lo siento, pero esto no es correcto. El diseño del Centro Langley que dio pie al HL-20 se basaba directamente en la forma del BOR-4. No se trataba de diseños convergentes, sino que se dedicaron a desmenuzar el diseño del BOR-4 a conciencia. No tienes más que ver la documentación original de Langley. Insisto, no es una teoría ‘mía’, sino que es algo reconocido por todo el mundo.

Un saludo.

jmorenobs

De verdad que no me lo creo. Me parece un esfuerzo tan grande de ingeniería inversa para Algo que ya tienen que no se. Solo puedo entender que nombren el bor4 como una cuestión política para sacar pasta del congreso. Pero no una necesidad tecnológica.

Daniel Marín

No es cuestión de fe, de verdad. Solo hay que consultar la documentación. El esfuerzo tenía sentido porque los militares de EEUU querían saber las prestaciones exactas del BOR-4/Spiral. Y a Langley le vino bien usar los resultados del estudio para algo práctico. Fíjate que el diseño del BOR-4 no se parece en nada a los cuerpos sustentadores X-24, HL-10 o ASSET del pasado.

Saludos.

Axel

Si los RUSOS tenían esta tecnología desarrollada en los 60, no imagino lo que tendrán hoy en día por ahí escondido.

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