El modelo a escala tripulado del transbordador norteamericano que nunca fue

Por Daniel Marín, el 27 noviembre, 2015. Categoría(s): Astronáutica • NASA • Shuttle ✎ 11

A principios de los años 70 el diseño del transbordador espacial ya había sido completado, pero existían muchas incógnitas alrededor de la forma del orbitador. Sus disposición en ala delta y un fuselaje rechoncho nunca había sido probado en ningún vehículo espacial. El proyecto de minilanzadera orbital Dyna Soar era lo más cerca que habían estado los EEUU de poner en servicio una nave con alas, pero su diseño era radicalmente diferente al del shuttle, al igual que el de los numerosos prototipos de cuerpos sustentadores que habían surgido en la década que los 60. El resultado es que existían numerosas incógnitas sobre las características aerodinámicas del transbordador, por lo que el Centro de Investigación de Vuelo de la NASA (NASA Flight Research Center, también conocido como Centro Dryden y actualmente como Centro Armstrong) propuso en 1972 construir un avión que fuese un modelo a escala del transbordador para estudiar su comportamiento aerodinámico a altas velocidades.

asa
Modelo supersónico/hipersónico a escala del transbordador espacial (NASA).

La aeronave, pilotada por una sola persona, volaría a velocidades supersónicas, especialmente a velocidades entre Mach 1 y Mach 5, e hipersónicas. En concreto, se planeó construir varias versiones para distintos números Mach. Con el fin de alcanzar las velocidades requeridas, los minitransbordadores usarían cohetes de combustible líquido XLR-11 y XLR-99 como sistema de propulsión. El combustible viajaría en el interior del avión, en el espacio que en el shuttle ocupaba la bodega de carga. Estos cohetes habían sido usado con éxito en muchos otros aviones y cuerpos sustentadores de la familia ‘X’ diseñados en Dryden. Tendría una longitud de 11 metros y una envergadura de 7 metros.

Distintos modelos del minitransbordador en función de las velocidades alcanzadas (NASA).
Distintos modelos del minitransbordador en función de las velocidades alcanzadas. A la derecha, el cuerpo sustentador HL-10 (NASA).

Paradójicamente, el diseño del minitransbordador no sería exactamente idéntico al shuttle, ya que incorporaba una cabina en forma de burbuja para garantizar la visibilidad del piloto. Igualmente, la forma de las alas o el estabilizador vertical serían ligeramente diferentes, ya que en 1972 el diseño final del transbordador todavía estaba por pulir. Los ingenieros de Dryden esperaban tener listo el avión para 1975 con un coste de unos veinte millones de dólares, una cifra optimista muy alejada de la real, que algunos situaban en 150 millones de dólares. Pese a todo, la propuesta contó con el apoyo del director de Dryden, Robert R. Gilruth, así como de la mayor parte de empresas contratistas del programa shuttle. Finalmente, la NASA consideró que las pruebas en túneles de viento serían más que suficientes para validar el diseño del transbordador. Como resultado, cuando el Columbia regresó del espacio tras su primera misión en abril de 1981 fue la primera vez que el diseño de la nave se ponía a prueba a velocidades supersónicas (el Enterprise había comprobado el buen funcionamiento en régimen subsónico). Afortunadamente para los astronautas Young y Crippen, el orbitador se comportó tal y como habían predicho los túneles de viento.

sas
Diseño del transbordador de 1972. Se aprecian diferencias con el diseño final, como la colocación de los motores de maniobra OMS, la forma de las alas, la inclusión de turborreactores para vuelo atmosférico o la forma de la cabina (NASA).

Este proyecto recordará a más de uno a una propuesta muy parecida del otro lado del telón de acero. Hablamos, obviamente, del MiG 105-11, un avión de 8 x 7,4 metros de la lanzadera espacial militar Spiral, la respuesta soviética al Dyna Soar. La diferencia es que el MiG 105-11 era un avión subsónico, mientras que, por el contrario, el proyecto norteamericano era supersónico. Además, el MiG 105-11 no era una réplica a escala del Spiral, sino que sus dimensiones debían ser prácticamente similares a las del vehículo espacial. Recordemos que a partir del diseño del MiG 105-11/Spiral la URSS construyó la serie de vehículos suborbitales y orbitales BOR 1-BOR4 par estudiar el comportamiento en la reentrada de vehículos con forma de cuerpos sustentador y el escudo térmico de las lanzaderas del programa Burán. En este caso, los BOR sí eran una réplica a escala del Espiral. Por cierto, y por esas vueltas que da la vida, el diseño de los BOR fue estudiado por el centro Langley de la NASA en los años 80, aunque por esa época se desconocía que se trataba de un modelo a escala del Spiral. A partir de esas investigaciones nació el proyecto de transbordador HL-20, que a su vez se reencarnaría en la propuesta moderna de lanzadera Dream Chaser.

Prototipo MiG 105 (Wikipedia).
Prototipo MiG 105 (Wikipedia).
Lanzadera espacial militar Spiral (www.buran.ru).
Lanzadera espacial militar Spiral (www.buran.ru).

Referencias:



11 Comentarios

  1. Daniel! perdona si soy grosero por mi descortesía pero tengo una pregunta, ¿El SLS Block I no es mucho para solamente una nave Orion? Digo, que una Orion no te pesa ni 40 toneladas! Entonces porque construir un cohete tan grande de 70 toneladas de capacidad si sólo será para una nave, ¿no crees que es mucho desperdicio de recurso?
    Sé que no será la única versión del cohete pero, prácticamente están desperdiciando lo que podría servir para una misión más ambiciosa que requiriera un Block 1A o Block 2.

    un gran saludo Daniel! por cierto, hoy se cumple 30 años desde que fue al espacio el primer astronauta mexicano :,) (soy mexicano), lo malo es que el gob. ni lo recordó 🙁

    1. Ten en cuenta que no hay otro cohete para lanzarla. Por otro lado, ese extra de capacidad permite, por ejemplo, añadir un «maletero» con carga extra, o incluso una capa de protección entre la Orión y el cohete para protegerla en caso de explosión.

    2. 70 toneladas en orbita baja LEO permiten al Orión más una superior etapa de
      propulsión, que también pesa, llevarlo a una orbita próxima a la Luna, mucho más
      allá de la orbita terrestre baja.

  2. Comentas que el orbitador se comportó en el primer vuelo como se predijo en los ensayos en tunel. No creo que fuera así, una mala comprensión de la transición laminar-turbulento a velocidades hipersónicas casi causa la pérdida de la misión.
    El momento de cabeceo experimentado durante el vuelo fue mucho mayor del esperado por los ensayos en tunel (el efecto de la transición no fue tenido en cuenta), los flaps para compensar dicho momento estaban dimensionados más pequeños de lo necesario y casi no consiguen mantener el control del vehículo.

    1. Hombre sí, hubo cosas que no salieron como estaba previsto porque no en vano la primera misión tripulada fue la primera del programa. Pero el hecho de que el Columbia aterrizase de una pieza confirma que, a grandes rasgos, el diseño era correcto. Eso sí, este modelo a escala habría ayudado a resolver los problemas iniciales del programa en régimen hipersónico.

  3. Me hace recordar la nave tripulada de Buck Rogers. No se si lo llegaron a ver, en 1979 se estreno la pelicula Buck Rogers en el Siglo XXV con Gil Gerard como Buck Rogers.

    Buck Rogers fue lanzado en una nave parecida al Trasbordador Espacial llamada Ranger 3 en Mayo de 1987. Parece que la nave cruzo por una tormenta de asteroides, haciendo que los soportes vitales de la nave hicieran que Buck Rogers quedara en animación suspendida por 500 años hasta que el desafortunado Buck Rogers fuera conseguido por una nave de combate alienigena.

  4. Dani, sólo quería decirte que me encanta tu página y que la consumo como si de la mejor bolsa de pipas del universo se tratase, y punto pelota! 🙂

    PD.: Sigue así, por favor…

Deja un comentario

Por Daniel Marín, publicado el 27 noviembre, 2015
Categoría(s): Astronáutica • NASA • Shuttle