El X-20 Dyna-Soar

El X-20 Dyna-Soar (simpática forma abreviada de DYNAmic [ascent], SOARing [descent Vehicle] que se pronuncia igual que “dinosaurio” en inglés) es uno de los proyectos más famosos de la historia de la astronáutica. Aprovechando la histeria post-Sputnik, la Fuerza Aérea estadounidense quiso desarrollar su propio avión espacial con capacidad de ser reutilizado como una aeronave convencional. El Dyna-Soar se inspiró en multitud de proyectos precedentes, especialmente el bombardero intercontinental Silbervogel -concebido por el austriaco Eugen Sänger en 1934 y desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial-, así como en varias de sus encarnaciones posteriores que surgieron en las primeras etapas de la Guerra Fría. El Dyna-Soar unió varios esfuerzos que se estaban llevando a cabo en esos momentos a lo largo del país, como el BOMI, Brass Bell, RoBo y HYWARDS. Las características principales del vehículo se plantearon en la conferencia sobre vuelo hipersónico celebrada por el Centro Ames en octubre de 1957 y que coincidió con el lanzamiento del Sputnik.

El objetivo principal del Dyna-Soar debía ser el reconocimiento fotográfico y/o electrónico de la URSS, algo de vital importancia considerando el avance en misiles antiaéreos que, con el tiempo, paralizarían los sobrevuelos de los U-2 sobre territorio soviético. Otras tareas serían la inspección o destrucción de satélites soviéticos o, incluso, misiones de ataque nuclear. La capacidad de realizar maniobras en la alta atmósfera para cambiar su trayectoria interesaba sobremanera a los militares, los cuales veían en este sistema la posibilidad de realizar un ataque nuclear preventivo sobre la Unión Soviética sin despertar las sospechas de los radares de alerta temprana. Usando este tipo de maniobras, la URSS apenas dispondría de tres minutos de aviso antes del ataque, mientras que empleando un ICBM el tiempo de reacción aumentaba hasta veinte minutos. Durante varias fases del diseño se discutió si el Dyna-Soar era más adecuado para misiones de espionaje, interceptación espacial o de ataque y, de hecho, la falta de un objetivo claro constituiría la principal razón de su cancelación. El 21 de diciembre de 1957 la USAF envió la directiva N464L donde se describían los primeros pasos para desarrollar el concepto de un avión hipersónico espacial. Según los planes de los militares, el desarrollo de este vehículo debía llevarse a cabo en varias etapas de complejidad progresiva, comenzando con vuelos suborbitales no tripulados de vehículos a escala antes de construir una nave orbital tripulada.


Capacidad de maniobra del Dyna-Soar (USAF).

Aunque en principio la idea de diseñar un pequeño avión espacial parecía sencilla, llevarlo a la práctica constituyó un desafío mucho más complejo. Para empezar, las características aerodinámicas óptimas de una aeronave capaz de sobrevivir una reentrada a 8 km/s y realizar maniobras hipersónicas en la alta atmósfera aún constituían una incógnita de primer orden, pues no olvidemos que la investigación sobre la forma idónea de los vehículos de reentrada con cabezas nucleares de los misiles intercontinentales (ICBM) todavía estaba en su infancia.

En enero de 1958, el Dyna-Soar fue finalmente aprobado y North-American, Convair, Bell, Chance Vought, General Electric, Lockheed, Martin Marietta, Western Electric, Boeing y Northrop compitieron por convertirse en el contratista principal. Cada una de estas empresas optó por un diseño no muy distinto y casi todos tenían en común el empleo de alas delta con un elevado ángulo de ataque. Finalmente, en junio de 1958 los diseños de Bell-Martin y Boeing-Vought serían los elegidos en la etapa final del concurso, más que nada, porque se trataban de los únicos conceptos realmente detallados. Ambas empresas optaron por formas tetraédricas muy simples para reducir el rozamiento atmosférico, aunque el diseño de Bell incorporaba un ala delta doble, parecida a la que eventualmente emplearía el transbordador espacial. El 9 de noviembre de 1959, Boeing sería seleccionada como contratista principal del programa Dyna-Soar, decisión que se selló el 11 de diciembre con la firma del contrato AF33(600)-39831. El 17 de noviembre el Dyna-Soar se convirtió oficialmente en el Programa 620A de la USAF. Tras firmar un acuerdo con la Fuerza Aérea el 14 de noviembre de 1958, la recién creada NASA también participaría en el programa, algo de vital importancia teniendo en cuenta que el 23 de abril de 1959 se decidió formalmente que el Dyna-Soar tendría capacidad para misiones orbitales.


Propuesta original de Boeing-Vought: las aletas ventrales resultaron una pesadilla desde el punto de vista del control de la temperatura durante la reentrada y fueron eliminadas (www.buran.ru).

El Dyna-Soar terminaría siendo una pequeña nave monoplaza de 5055 kg y 10,78 x 6,34 x 2,59 metros con un ala delta en un ángulo de 72,48º. Tendría la capacidad de alterar su trayectoria de reentrada unos 3150 km, lo que le permitiría aterrizar en cualquier base de América del Norte. Podía utilizar pistas no preparadas, puesto que su tren de aterrizaje con esquíes le permitía tomar tierra en terrenos con un mínimo de preparación. El vehículo podría traer de vuelta hasta 454 kg de carga útil en un compartimento de 75 metros cúbicos situado tras la carlinga. Durante su misión orbital, el Dyna-Soar permanecería acoplado a la tercera etapa del lanzador Titán IIIC, otorgando al conjunto una masa total de 12700 kg. La tercera etapa podría usar hasta 5700 kg de combustibles hipergólicos para maniobras orbitales, totalizando una Delta V de 2 km/s, lo que permitía un enorme rango de órbitas posibles en cada misión. Durante la reentrada, la nave se orientaría usando pequeños propulsores de peróxido de hidrógeno (sistema usado en otros vehículos como la Soyuz o Shenzhou).


Dimensiones del Dyna-Soar (Wikipedia).






Este modelo del Dyna-Soar presentado a la prensa en 1962 en Las Vegas llamó la atención del público sobre este programa secreto. Desgraciadamente, no se ha conservado hasta la actualidad (NASA/Life/USAF).

Otro quebradero de cabeza que terminó siendo una de las causas de los altos costes del programa y su posterior cancelación fue el escudo térmico. El diseño en punta de flecha era adecuado a velocidades hipersónicas, pero no era el mejor para disminuir el calor generado durante la reentrada. De hecho, la forma puntiaguda del vehículo ayudaba a aumentar este calentamiento en algunas fases de la misma al no mantener la onda de choque a una distancia prudencial (aunque pueda parecer extraño, cuanto más romo es un objeto, mayor es la distancia a la que permanece la onda de choque durante la reentrada y, por tanto, menor es el calentamiento producido). No es de extrañar que el diseño final del Dyna-Soar fuese más redondeado que las propuestas iniciales, aunque menos que, por ejemplo, el del transbordador espacial. Por este mismo motivo, la temperatura que debía soportar el vehículo llegaba hasta los 2370º C, comparados con los 1650º C de la lanzadera espacial. Para evitar que la nave se desintegrase, Boeing eligió una estructura de acero Rene 41 -también usado en las superficies superiores- que debería aguantar hasta 980º C. Para los bordes de ataque y la parte inferior se emplearía una aleación de molibdeno capaz de soportar 1340-1650º C. El cono frontal sería de grafito y zirconio y debería resistir hasta 2371º C. La carlinga del piloto y los compartimentos de carga útil debían incorporar sistemas de refrigeración adicionales para garantizar una temperatura máxima de 45º C. Las tres ventanas frontales estaban cubiertas durante la reentrada por un escudo desechable, por lo que el piloto sólo podría ver el exterior a través de las dos restantes. El escudo se desprendería cuando la nave alcanzase una velocidad de Mach 6, poco antes del aterrizaje, aunque los pilotos de prueba asignados al programa aseguraron que podían aterrizar sólo con dos ventanas en caso de emergencia. En caso de no poder efectuar el aterrizaje, un asiento eyectable podría salvar la vida del piloto siempre y cuando el vehículo volase a velocidades subsónicas. A principios de 1960 la USAF decidió probar varios de los materiales del escudo térmico del Dyna-Soar con vuelos suborbitales dentro del programa RVX.


Recreación artística de la inserción orbital tras separarse la segunda etapa del Titán IIIC (USAF).




El Dyna-Soar en órbita acoplado a la tercera etapa del Titán IIIC (www.buran.ru/USAF).


Reentrada del Dyna-Soar (USAF).





El Dyna-Soar planea hacia la pista de aterrizaje (www.deepcold.com/www.buran.ru).



Posibles aplicaciones militares de la versión operativa del X-20: reconocimiento óptico y misiones de inteligencia electrónica (www.deepcold.com).

El 19 de junio de 1962 el proyecto fue rebautizado X-20 (X-20A en la primera fase del programa) para destacar así su naturaleza experimental. En realidad, era una forma de disimular los retrasos y la dificultad a la hora de definir objetivos realistas: nadie exigía resultados concretos y sólidos a un programa experimental. Pese al cambio de designación, el nombre de Dyna-Soar continuó empleándose en la documentación oficial durante el resto de la vida del proyecto.

El vehículo lanzador del Dyna-Soar también sufrió una importante evolución, pues se barajaron múltiples opciones. En un principio se pensó en usar un Titán I para llevar a cabo hasta 14 misiones suborbitales de prueba, pero en enero de 1961 se optó por el Titán II. Posteriormente, a finales de 1961 y a raíz de los vuelos Vostok soviéticos, se decidió eliminar los vuelos suborbitales y usar el Titán IIIC para realizar lanzamientos orbitales. El 15 de octubre de 1962 el Congreso aprobaría el desarrollo de este costoso lanzador. Tras varios vuelos atmosféricos realizados desde un B-52 para comprobar las características aerodinámicas subsónicas, el programa preveía dos misiones sin tripulación, seguidas de ocho tripuladas. Las misiones orbitales debían haber despegado desde Cabo Cañaveral y hubiesen insertado la nave en una órbita de unos 28º. Después, el vehículo tenía que realizar la reentrada sobre el Pacífico y aterrizar en la Base de Edwards 107 minutos después del lanzamiento. El X-20 aterrizaría a 280 km/h, necesitando una longitud de pista mínima de 839 metros a nivel del mar. El sistema de control sería un Honeywell MH-96, posteriormente empleado en el X-15.



Recreación artística de los primeros diseños del Titán IIIC con el Dyna-Soar (USAF).


Lanzadores del Dyna-Soar para las primeras etapas de desarrollo (Wikipedia).


El Titán I debía lanzar el X-20 en una trayectoria suborbital. Posteriormente estas misiones serían canceladas en favor de las orbitales (USAF).


Recreación artística de la separación del Dyna-Soar de la segunda etapa de un Titán I en una misión suborbital (USAF).



El Titán IIIC debía poner en órbita al X-20 (USAF/www.buran.ru).


Perfil de una de las primeras misiones orbitales (www.buran.ru).

Aunque algunos pilotos asesoraron a la USAF en el diseño de varios aspectos del Dyna-Soar -incluido Neil Armstrong-, oficialmente el grupo de pilotos del programa estaría formado por seis personas: James Wood, Henry Gordon, Albert Crews, William Knight, Russell Rogers y Milton Thompson. Todos ellos pilotos de la USAF, con la excepción de Thompson, quien trabajaba para la NASA.


Prototipo de traje de presión para el Dyna-Soar (NASA).

El 10 de diciembre de 1963, el secretario de defensa Robert McNamara canceló oficialmente el Dyna-Soar tras haberse invertido entre 430 y 660 millones de dólares. La cancelación tuvo lugar a sólo un mes del montaje del primer ejemplar operativo y a sólo ocho meses antes de los primeros vuelos de prueba atmosféricos desde un B-52. Para entonces, se suponía que el primer lanzamiento tendría lugar en 1966.

Varios de los sistemas del X-20 se terminaron empleando en el avión cohete X-15. La USAF presionó para continuar investigando la tecnología de cuerpos sustentadores, lo que permitió sacar adelante los programas Prime, ASSET, X-23 y X-24. En la URSS, la firme apuesta de la USAF por el Dyna-Soar condujo al desarrollo del programa Spiral, en cierto modo bastante más ambicioso que su homólogo norteamericano. Aunque también sería cancelado, Spiral alcanzó una etapa de desarrollo superior al del X-20, llegando a realizarse pruebas atmosféricas con el prototipo MiG-105.

Para muchos norteamericanos, la cancelación del Dyna-Soar por parte de McNamara fue casi un acto de traición a la patria, ya que, de no haberse llevado a cabo, los EEUU hubiesen podido disponer de un vehículo espacial reutilizable a mediados de los sesenta, quince años antes que el shuttle. Sin embargo, los defensores del X-20 se olvidan de los enormes retrasos y sobrecostes que lastraban el programa. De no haber sido cancelado, no existen evidencias objetivas que nos sugieran que el Dyna-Soar hubiese podido estar listo en 1965 ó 1966. No obstante, el mayor problema del programa fue la competencia interna que presentaban los programas Blue Gemini y MOL. Ambos sistemas permitían llevar a cabo prácticamente las mismas misiones que el Dyna-Soar a una fracción del coste. En 1963 ya estaba claro que las cápsulas eran mucho más baratas y fiables -al menos a corto plazo- que un avión espacial. En cierto modo, más que un proyecto adelantado a su tiempo, el Dyna-Soar fue el último coletazo de las fantasías espaciales que presentaban la conquista del espacio como una prolongación lógica y sin fisuras de los logros de la aeronáutica. No en vano, el programa fracasó por la insistencia de la USAF en poseer un pequeño avión espacial tripulado cuando no había evidencia alguna de que este sistema fuese realmente necesario. Los satélites espía no tripulados, los ICBM o las cápsulas podían realizar cualquiera de las tareas del Dyna-Soar de forma más eficaz y a menor coste. Una década más tarde los militares volverían a colaborar con la NASA en otro proyecto de avión espacial reutilizable, pero mucho más ambicioso: el transbordador espacial.

Historia del Dyna-Soar de principios de los 60, toda una joya:

Vídeo del estado de desarrollo del X-20 a principios de los 60:

Referencias:



6 Comentarios

  1. Vaya, el nombre me sonaba, así que he tenido por fuerza que haber leído sobre este proyecto en algún sitio, aunque fuera mencionado. Pero nunca me había puesto a investigar de qué se trataba realmente.

    Muchas gracias por este artículo, lo explicas en todo detalle 🙂

    Un saludo!

  2. @Shaka: bueno, el diseño del Spiral era más adecuado para la reentrada, lo que queda demostrado por el hecho de que los americanos lo copiaron para el HL-20/Dream Chaser.

    @DarkSapiens: ¡gracias!

    Un saludo

  3. Woods es nombrado por Mark Wade en su Enciclopedia Astronautica como piloto del (cancelado) primer vuelo, DynaSoar 3 en Julio de 1966.

    Buen artículo. Soy un enamorado de las naves espaciales aladas; una pena que no saliera adelante el Kliper o el Hermes. Espero que sí veamos volar al Dream Chaser. Mi voto es para él.
    Un saludo a todos.

  4. Hola viditocho: pues nada nuevo. El X-37 es un viejo programa experimental desarrollado por la NASA y no es un transbordador espacial, sino un pequeño vehículo de pruebas. El revuelo ha sido causado porque los militares han continuado con el proyecto y mucha gente se pregunta por qué, ¿acaso están desarrollando un Dyna-Soar del siglo XXI? No creo, pero quién sabe…

    Un saludo.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 15 marzo, 2010
Categoría(s): ✓ Astronáutica • NASA