Sigue adelante el sistema de lanzamiento reutilizable XS-1 del Pentágono

Contra todo pronóstico el proyecto de lanzador reutilizable XS-1 (Experimental Spaceplane 1) del Pentágono sigue adelante. Cuando el proyecto apareció en 2011 —sí, ya tiene algunos añitos a sus espaldas, aunque los medios parece que lo han descubierto el otro día— muchos pensábamos que sería otro intento más de desarrollar un lanzador reutilizable sin mucho recorrido. Pero parece que no es el caso y el programa XS-1 sigue en marcha de forma —muy— lenta pero segura.

XS-1 (DARPA).
XS-1 (DARPA).

El programa comenzó la Fase 2 de desarrollo el 7 de abril de 2016, pero ha tenido que pasar más de un año para que se eligiera al contratista principal. La pasada semana la agencia militar DARPA anunció al fin los contratistas del proyecto, una selección que no ha sido una gran sorpresa precisamente. En efecto, Boeing será el contratista principal, mientras que Aerojet Rocketdyne se encargará de la propulsión. Como resultado, Boeing recibirá 146 millones de dólares de cara a la siguiente fase. En 2014 Blue Origin, Masten Space Systems, XCOR Aerospace, Northrop Grumman y Virgin Galactic también habían propuesto su candidatura durante la Fase 1A del proyecto, pero en 2015 el número de candidatos a contratista principal se redujo a tres: Boeing, Northrop Grumman y Masten Space Systems, los cuales recibieron fondos para continuar con la Fase 1B.

XS-1 en la rampa (DARPA).
XS-1 en la rampa (DARPA).

El XS-1 es un sistema de lanzamiento espacial no tripulado de dos etapas de tipo TSTO (Two Stage To Orbit). La primera etapa consiste en un avión hipersónico reutilizable, mientras que la segunda es un vector convencional que vuela sobre la primera etapa y será capaz de situar en órbita cargas de hasta 1360 kg (originalmente eran 1800 kg como máximo). En definitiva, un esquema propuesto desde hace mucho tiempo, aunque hasta la fecha nadie ha sido capaz de poner en servicio algo así.

Diseño del XS-1 de Boeing de 2015 (DARPA).
Diseño del Phantom Express del XS-1 de Boeing de 2015 (DARPA).

El Pentágono lleva décadas intentando desarrollar un sistema de lanzamiento reutilizable para situar en órbita pequeños satélites de forma rápida que dependan lo mínimo posible de grandes infraestructuras fijas. De esta forma los militares estadounidenses serían capaces de situar cargas útiles en tiempo récord o, en caso de un conflicto a gran escala, sustituir satélites vitales (comunicaciones, reconocimiento, etc.) que hubieran resultado inutilizados por el enemigo. Tanto Rusia como China están desarrollando sistemas similares. Y, por supuesto, tampoco podemos olvidar al pequeño transbordador X-37B, que ya ha efectuado cuatro misiones secretas o al sistema de lanzamiento aéreo de pequeño tamaño ALASA (recientemente cancelado).

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Propuesta de lanzamiento aéreo del Pentágono (USAF).

Hasta ahora el Pentágono se había centrado en sistemas totalmente reutilizables o SSTO (Single Stage To Orbit), como es el caso del desaparecido RBS, o sistemas de lanzamiento aéreo desde aviones de gran tamaño. En este sentido el XS-1 es un proyecto mucho menos ambicioso que sus predecesores, aunque tecnológicamente debe hacer frente a varios desafíos. El núcleo del sistema XS-1 es la primera etapa alada de Boeing, que usará propulsión criogénica para alcanzar una velocidad de Mach 10, y una segunda etapa convencional desechable. La primera etapa de Boeing es el elemento principal y ha sido bautizada como Phantom Express. Su longitud será de 30,5 metros, tendrá una envergadura de 13,7 metros y la altura alcanzará los 7 metros. Lo llamativo del caso es que empleará dos motores SSME (RS-25), usados en el transbordador espacial y el SLS. En el XS-1 estos motores recibirán la denominación oficial de AR-22.

La elección es lógica si tenemos en cuenta que los SSME son motores reutilizables sobradamente probados, aunque el empleo de hidrógeno y oxígeno líquido tiene graves inconvenientes para un proyecto de este tipo (requiere infraestructuras caras y complejas y los tanques de hidrógeno líquido son muy voluminosos). Sin duda esta elección demuestra que el coste no es un requisito esencial del sistema (no obstante DARPA espera que cada misión salga por solo cinco millones de dólares). Por otro lado, y aunque solo deberá hacer frente a vuelos suborbitales, los bordes de ataque de las alas de la primera etapa deberán ser capaces de soportar temperaturas superiores a 1000º C, así que se impone crear un escudo térmico adecuado.

Despegue del XS-1 (DARPA).
Despegue del XS-1 (DARPA).

Esta primera etapa dispondrá de tanques de hidrógeno y oxígeno líquidos de materiales compuestos, lo que permitirá ahorrar costes siempre y cuando el proyecto no se tope con las mismas dificultades técnicas que dieron al traste con el programa de avión espacial SSTO de la NASA X-33 (curiosamente, la forma del último diseño de la primera etapa recuerda vagamente al olvidado X-34 de los años 90, un prototipo de sistema SSTO que fue financiado por NASA y DARPA).

La Fase 2 terminará a finales de 2019. Boeing quiere confirmar la capacidad de encendido de la primera etapa en pruebas de tierra de tal forma que el motor principal haga ignición diez veces en diez días consecutivos (el objetivo último del sistema es realizar diez misiones en diez días). Durante la Fase 3 se llevarán a cabo entre doce y quince vuelos a partir de 2020, aunque inicialmente la velocidad de la primera etapa no superará Mach 5. Solo al final se alcanzará Mach 10 y se pondrá en órbita una carga útil. ¿Podemos decir entonces que el XS-1 es un proyecto encaminado que verá la luz en apenas unos años? Todavía es pronto para saberlo con certeza, puesto que el programa debe pasar por las fases de desarrollo más complejas. Lo que está claro es que ya no se trata de una simple propuesta y que vamos a tener XS-1 para rato.

Sistema de lanzamiento XS-1 (DARPA).
Sistema de lanzamiento XS-1 (DARPA).

Referencias:

  • http://www.darpa.mil/news-events/2017-05-24

29 Comentarios

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vipondiuvipondiu

Buenas; ¿se sabe desde dónde despegaría y dónde aterrizaría?

Me parece mejor uso para el venerable SSME que desecharlos tras cada vuelo del SLS, al menos podrán seguir siendo reutilizables. Respecto al coste de “reconstrucción” de cada SSME he leído de todo, desde 30 millones a 75 millones por cada lanzamiento del Shuttle (es decir de 10 a 25 millones por motor). No sé si alguien conoce la cifra exacta….
Si bien en el XS-1 funcionarían durante la mitad de tiempo mas o menos, sumando a la reconstrucción de los 2 motores la etapa superior nueva en cada lanzamiento veo un poco demasiado optimista lo de cada lanzamiento por ¿5? millones.

OFF-TOPIC: Estoy escuchando Radio Skylab 28, y creo que el Canadarm merece un post de esos largos y legendarios. Me he quedado con ganas de ver algún diagrama o foto del sistema de cintas que describes en el min 37.

Saludos

Sergio CostasSergio Costas

Hablo un poco de oídas (que quien lo sepa mejor que comente), pero tengo entendido que la reconstrucción de los SSME sólo era necesaria en las primeras versiones, porque las palas de las turbinas se dañaban. Pero en las nuevas versiones, desde hace ya unos años, ya no es así.

Jimmy MurdokJimmy Murdok

El combo no me acaba de parecer low cost y el desarrollo va a ser bien caro para 1300kg en órbita. El Stratolaunch y el new Sheppard o un sólido de ATK podrían funcionar como buena alternativa.
Entiendo que despega en vertical.

Hilario GómezHilario Gómez

Coincido totalmente: demasiado “hardware” para tan poca carga útil.

PacoPaco

Ninguno de eso sirve para lo que se busca con esto.

Qué es poder lanzar desde cualquier lado en cualquier momento sin grandes instalaciones fijas.

Ésto es para el ejército, no para vender lanzamientos de satélites de comunicaciones.

Blue_hypergiantBlue_hypergiant

Se especifica que la primera etapa usará dos motores AR-22, pero en las imágenes parece tener sólo una tobera ¿Es que esas imágenes no corresponden con el diseño final?
En otros renderizados de la nave anteriores sí parece tener dos motores, pero son diseños diferentes al que se presenta esta vez ¿Cuál está más cerca de parecerse al diseño definitivo?
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2016/07/2016-07-13-171736-350×215.jpg
http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2015/...4182713.jpg

FRNFRN

He oido boeing,dentro de 10 años estaris habkando de lis dobrecostes y del infinito retraso por oarte de la empresa y del infinito retraso mental de los que se lo adjudicaron.

Hilario GómezHilario Gómez

Totalmente de acuerdo.

Pero hay que mantener bien lubricado al complejo militar-industrial de EEUU.

PacoPaco

Y quizás también del éxito…

Hablaís como si Boeing no hubiera conseguido nada en este campo.

eduardoeduardo

Con la plata que se gastan los chinos hacen nueve iguales y el décimo te lo dan gratis. La Boeing es la dueña del Pentagono y el Pentagono es solo el gerente de ventas. El cliente es el estado y el que paga la cuenta son los norteamericanos.

RuneRune

Meh, la verdad es que sin Masten animando el cotarro, se me hace muy “yo ya he oído esto antes”. Que vete tú a saber, pero de entrada usar SSMEs ya me da que reducir costes, lo que se dice reducir costes…

En fin, igual Boeing aprovecha la oportunidad para producir después un competidor serio para el Falcon 9.

RuneRune

¿Quién ha hablado del shuttle? Yo me refiero a uno de los motores más caros de la historia, que usa uno de los combustibles más difíciles (léase caros) de utilizar. El tema del shuttle va aparte.

RedRed

No sería posible revivir el X-33 pero empleando tecnologías modernas que lo harían mejor?

JulioSpXJulioSpX

Tambien me preguntaba lo mismo. Tal vez ahora haya soluciones a sus antiguos problemas. Mejores materiales. O quizas el Skylon sea su heredero.

RuneRune

El diseño de Masten para este mismo contrato era básicamente un X-33, pero con motores methalox de 25klb de empuje (varios de ellos, obviamente). Incluyendo la reentrada de punta con el escudo térmico en la proa, para luego dar la vuelta y aterrizar sobre los motores. ¿Ahora entendéis mi comentario de un poco más arriba? :(

fisivi

Supongo que una de las principales ventajas de un lanzador reutilizable con alas frente a uno que aterriza en vertical será que necesita menos combustible para aterrizar, pero en el ascenso las alas serán un freno. ¿Cual de los dos consumirá menos?

GMGM

Habia un concepto muy interesante, desarrollado por un equipo ruso, usando como vehículo una variante del BOR-4 o 5/ Spiral/Mig-105; en cual, en vez de alas replegables, se buscaba utilizar progresivamente aletas de rejilla replegadas durante el vuelo (lo cual por lanzadores Soyuz y el Protón han hecho sin problemas en sus sistemas de escape) y extendidas para planear hacia la pista.

(En la galería se puede apreciar el concepto, última foto)
Enlace: https://www.nkj.ru/archive/articles/10523/

Es una pena que para el Baikal, de RKK Energía: o el MRKN/MRKS, que desarrolla ahora Rusia, no se haya trabajado, o no se haya podido aplicar esta tecnología.

Desarrollada, en su origen, para el vector lunar N-1 Tsar (para aligerar su peso) y aplicada extensamente por la industria armamentística soviética/rusa, y más adelante, por la estadounidense.

Sergio CostasSergio Costas

Pero, si no me equivoco, las aletas de rejilla sirven fundamentalmente para control (como los timones traseros), no para sustentación.

De hecho, el Falcon también las utiliza cuando se va a recuperar la primera etapa, pero como sistema de control de actitud.

GMGM

Ya, pero como en la relación del desarrollo triplano-biplano-monoplano puedes reducir el tamaño y volumen de las alas este avión suborbital colocando varias más pequeñas y cortas (y obviamente más profundas que las que usa el Falcon 9, ya que tienen que dar sustentación) en las que te ahorres un porcentaje del peso y complejidad. Mismo caso que las bombillas y los LEDs.

Así mísmo, para evitar la complejidad y peso de añadir mecanismos para timones de dirección, usas unas fijas de sustentación intercaladas con otras articuladas de actitud con un mecanismo central de control.

Y si encima, se consiguen configurar en un sistema plegable, de forma similar al Falcon 9 o Baikal, tienes menos resistencia del aire al despegue; y por tanto mayor eficiencia del lanzador suborbital.

Gracias por el apunte.

Jesús Marín.Jesús Marín.

Cuando se trata del Pentágono sí hay dinero. Mientras tanto, los cajones de la NASA se llenan de proyectos fascinantes que nunca verán la luz.

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