Tras la cancelación del cohete Ares I, la nave Orión ha logrado continuar con su desarrollo. Pero sin un lanzador adecuado, está claro que no podrá llegar muy lejos. ¿Qué otros cohetes podrían lanzar esta nave? No es que haya mucho donde elegir. Con una masa que supera las 20 toneladas, los únicos vectores norteamericanos capaces de levantar la Orión del suelo son los EELV Atlas V y Delta IV, ambos operados actualmente por la empresa United Launch Alliance (ULA).
Comparativa entre el shuttle,Ares I y el Delta IV Heavy con la Orión (ULA/NASA).
Montaje donde vemos una Orion lanzada por un Delta IV Heavy (nasaspaceflight.com).
El problema es que una Orión tripulada con la torre de escape (LAS) queda fuera de las posibilidades del Atlas V, aunque el Delta IV Heavy sí que sería capaz de llevar a cabo esta tarea con abundantes modificaciones. Evidentemente, si se desarrollan nuevas versiones más potentes de estos lanzadores no existiría ningún inconveniente, pero entonces estaríamos ante un presupuesto más elevado. Por otro lado, si finalmente la Orión sólo se desarrolla como vehículo de emergencia para la ISS, no existiría ningún problema, ya que sería lanzada sin tripulación y, por tanto, sin LAS. Otra opción que ha ganado popularidad estos meses es desarrollar una versión ligera (Orion Lite) de la nave, lo que permitiría lanzarla incluso con el Atlas V.
En todo caso, los cambios más esenciales son obvios. Por un lado, se debe dotar a las instalaciones de lanzamiento de un sistema de acceso de la tripulación a la nave y, además, el cohete debe ir equipado con un sistema de detección de emergencias (EDS) capaz de alertar inmediatamente a los sistemas de la Orión en caso de que algo vaya mal. El Delta IV se lanza desde la rampa SLC-41 y el Atlas V desde la SLC-37B, situadas ambas en la base de Cabo Cañaveral. Aunque operados comercialmente por ULA, estos lanzadores fueron desarrollados conjuntamente con la Fuerza Aérea (USAF). El coste de desarrollo de estos vehículos fue de 2700 millones de dólares para el Delta IV y 1800 millones para el Atlas V, de los cuales el gobierno federal aportó 1200 millones. Estos lanzadores son actualmente el único medio que tienen los militares estadounidenses para poner en órbita sus grandes satélites, motivo por el cual es difícil que cedan, aunque sea parcialmente, el control de las instalaciones de lanzamiento a la NASA.
Por eso quizás lo más satisfactorio para ambas partes sería lanzar los EELV desde las rampas 39A y 39B de la NASA, pudiendo utilizar las instalaciones del Centro Espacial Kennedy, especialmente el enorme VAB. De esta forma no se abandonarían estas famosas infraestructuras, incluyendo la plataforma MLP recientemente modificada para ser usada con el Ares I.
Recreación de un Delta IV Heavy con la Orión en las instalaciones de la NASA del Centro Espacial Kennedy (ULA).
Un Atlas V podría lanzar una Orion Lite sin problemas desde el KSC (ULA).
Sin embargo, en caso necesario se podría lanzar la Orión desde cualquiera de las rampas tradicionales, siempre y cuando se realizasen importantes modificaciones, incluyendo la inclusión de un sistema de escape para la tripulación en la rampa.
Modificaciones para lanzar una Orión tripulada con el Atlas V desde la rampa SLC-41 (ULA/NASA).
Modificaciones y flujo de trabajo (dos opciones) para lanzar una Orión tripulada con el Delta IV Heavy desde la rampa SLC-37 (ULA/NASA).
Tanto el Delta IV como el Atlas V podrían incorporar en las misiones tripuladas una segunda etapa criogénica con cuatro motores RL-10 (lo que permitiría completar la misión incluso si alguno de ellos fallase), o bien un J-2X desarrollado para el Ares I. De todas formas, la opción favorita sería usar el Delta IV Heavy sin segunda etapa, con la Orión conectada directamente al CBC central. Si finalmente se desarrolla una Orion Lite, ésta sería la configuración idónea. En el caso de un lanzamiento tripulado, mucho se ha hablado estos años sobre la capacidad del sistema de escape (LAS) para rescatar a la tripulación durante un despegue con un EELV. Pese a que habría que modificar ciertos parámetros, hoy en día está claro que éste no es un impedimento grave. También se requerirían una multitud de cambios menores en varios sistemas y componentes de los lanzadores para alcanzar el grado de seguridad exigido por la NASA.
No estamos ante una mera discusión técnica. Lo que está encima de la mesa es la capacidad de la NASA para mantener la independencia en el acceso tripulado al espacio. Recordemos que el plan comercial puesto en marcha por la administración Obama dejaría este acceso en manos de empresas privadas. Pese a que el desarrollo de los nuevos vehículos tripulados «comerciales» se está financiando con dinero público, la NASA sería un mero cliente y no poseería el control sobre las naves o las infraestructuras. Vamos, como un «plan de rescate» económico de esos que están tan de moda actualmente, pero a lo espacial.
Más información:
- Enabling crew launch on Atlas V and Delta IV (NASA, 2010).
- Human-rated Delta IV Heavy Study Constellation Architecture Impacts (NASA, 2009).
A Horacio:
Coincido contigo; las naves espaciales tipo Apollo han demostrado ser mas fiables que los transbordadores (si nos limitamos al bloque norteamericano, la NASA solo ha sufrido un accidente con las cápsulas, por dos de los transbordadores).
Eso si; para evitar disgresiones, no nos enfangaremos con las Soyuz y sus dos accidentes mortales, precisamente uno de ellos derivado del fallo de un paracaídas…
Pero disiento en cuanto al trasfondo de lo que das a entender; las cápsulas puede que sean la opción mas realista hoy día (sobre todo por ser la opción mas barata) pero no por ello el concepto de la cápsula es mas «idóneo» que el de una nave de cuerpo sustentador. No olvidemos que por mucho que actualicen los materiales, su capacidad de permanecer en órbita o la electrónica, las cápsulas recorren trayectorias prácticamente balísticas, y tienen una capacidad muy limitada para corregir su trayectoria a partir de los 140-100 km. de altura, en el caso de que surja algún incidente durante el vuelo.
Y es que estamos hablando del diseño de un tipo de nave de comienzos de los años 60…
Creo que en los casi 50 años que han transcurrido desde el lanzamiento de la cápsula Friendship 7, debería afianzarse la tecnología de los transbordadores e intentar evolucionarla con nuevos diseños -mas seguros y mas racionales, a ser posible-, y no limitarse a seguir el camino mas fácil.
En todo caso, lo dicho: todo es opinable. ;-/
P.D.: A pesar de mi alegato, no se me ocurriría desdeñar a las Soyuz o a la Orión -cualquiera que sea su diseño final-: hoy por hoy, no dejan de ser la opción mas fiable y barata para alcanzar la órbita.
Un saludo!
Interesante el debate entre Horacio y Xerman (aunque ya es un clásico lo de cápsula vs. avión reutilizable). Desde el punto de vista estético y propagandístico, lo del avión siempre resulta más atractivo, frente a las pequeñas y feas, pero siempre efectivas cápsulas.
Pero me gustaría puntualizar una cosa (aún a riesgo de ser un pesado con lo del diseño modular, que siempre digo lo mismo), y es que desde mi punto de vista la astronáutica del futuro (de hecho ya la del presente) no podrá basarse ya más en el modelo «una misión, un vuelo». Por tanto, romperse la cabeza con nuevos diseños, quizás no sea tan útil. Quizás estamos demasiado influenciados por las películas de ciencia ficción, en las que una sola nave se va moviendo de aquí para allá, simplemente repostando combustible. La realidad que vivimos ahora es bien distinta:
En LEO, el objetivo será casi siempre acoplarse con una base como la ISS, en la que poder trabajar cómodamente; y más allá de LEO, harán falta vehículos formados por varios módulos que han requerido varios lanzamientos. Ya no estamos en los tiempos de Gemini o Apolo; hoy en día, lanzar una nave, sea cápsula o avión, hacer unas pocas operaciones y volver, no tiene mucho sentido. Al final, te pongas como te pongas, el lanzamiento de la tripulación es sólo una parte de la misión, y la nave o base propiamente dichas se lanzan por otro lado, puesto que no hay lanzador capaz de enviarlo todo al espacio de golpe.
En este contexto, las siempre menospreciadas cápsulas cobran mucho sentido. ¿Para qué complicarse la vida con diseños futuristas si con el clásico cono con paracaídas puedes hacer lo mismo? Además, al ser más pequeña, el lanzador que necesita es menor. De hecho, uno de los «handicaps» del Shuttle es precisamente que debe poner en órbita su propio peso, un peso que en el fondo no aporta nada.
La única ventaja del diseño tipo Shuttle, a mi entender, es que permite el retorno íntegro de satélites y módulos que quieras recuperar.
(foro de Eureka ya! 😛 )
Personalmente creo que el uso del SD-HLV puede ser la más económica y rentable a medio plazo de todas las opciones. Puede lanzar una Orión sin problemas y diseñarse para un lanzamiento de solo carga, pudiendo lanzar módulos bastante voluminosos(porque el volumen por lanzamiento también cuenta) a la par que pesados. Todo ello manteniendo la mayor parte de la tecnología que ya dispone la NASA y sobre todo haciendo uso de sus propias instalaciones y personal.
¿Alguien piensa que Directv3 no es una opción viable y razonable?
Creo que es una lástima que el transbordador terminara tan sobredimensionado. Con un tercio o un cuarto del tamaño y solo orientado a pasajeros seria un vehículo excelente, que quizás hubiera demostrado que los vehículos reusables pueden ser más baratos. Y ahora la única apuesta civil que existe físicamente es la de Virgin.
Respecto a los scramjet, con toda la tecnología que suponen, lo poco probados y solamente trabajando atmosféricamente, creo mucho más viable algo estilo SpaceShip2 pero con un depósito que doble el tamaño de la nave.
Supongo que el motor una vez en el casi vacío a 100km de altura con suficiente combustible podría llegar a los 25000km/h. ¿Estoy diciendo una barbaridad?
Me parece relativamente práctico el sistema nave nodriza con lanzamiento a 15km. Con presupuesto de verdad, un motor crigénico y un depósito grande, si le metemos un sistema de reentrada serio, ¿no se puede plantar en órbita?
Con lo mediático que va a ser, espero que los de Virgin no tengan ningún accidente estilo Challenger.
Me encantan estos debates. Sólo me gustaría recordar que, en principio, nada impide que una cápsula puede ser reutilizable, aunque no al 100% claro está (módulo de servicio).
@Monsieur: 100% de acuerdo. Si lo que queremos es mandar a una tripulación a LEO de forma barata y rápida, o a Marte, ya que estamos, las cápsulas son un elemento clave.
@Tojeiro: Direct era la opción más lógica para la NASA antes de que metiese la pata con el Ares I.
@Jimmy: el sistema TSTO es muy eficiente, pero en el caso de SpaceShip2 habría que rediseñar completamente el vehículo. Actualmente sólo alcanza Mach 3, así que para llegar a 8 km/s le queda muuuuucho.
Un saludo.
Si si, ya se que es un pequeño barco de papel al lado de veleros y petroleros. Pero creo que han acertado en varios aspectos.
-El rollo del turismo les permite trabajar de abajo arriba, empezando con un avióncillo espacial con la posibilidad de ir abriendo barreras sin dar grandes saltos de golpe y trabajando sobre seguro.
-La combinación white knight + space ship creo que es lo mejor que he visto relación peso altura. Es un avioncillo muy pequeño y ligero y el depósito de combustible es irrisorio. Aun así, asciendes de 15 a 100km. Supongo que una vez en el espacio la energía necesaria para acelerar será mas moderada. No es lo mismo mach3 a 10km que a 100km.
-Las 2 etapas son reutilizables desde un principio, y la primera es algo tan sencillo y fiable como un avión como los de toda la vida.
-Con presupuesto y visión gubernamental, si a la idea le das un red bull, quizás no llegues a la ISS, pero puede ser un banco operativo de tecnología que no puede salir muy caro.
Y pur último, ¿no se ha planteado lanzar aviones-cohete desde un globo aerostático a digamos 50-80km de altura? El gran impedimento es el aumento del tamaño del globo hasta que explota. Pero te quitas del medio todas las capas pesadas de la atmósfera y un cuarto del camino con un elevador reutilizable donde el único combustible es el necesario para comprimir y descomprimir aire.
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@Jimmy Murdok
Lo que propones ya lo hace Orbital Sciences con el Pegasus XL y no es la gran cosa. En definitiva el funcionamiento es idéntico a un cohete tradicional con sus mismos defectos, que sea lanzado desde un avión nodriza que ni siquiera le aporta Mach 1 y menos de 15 km de altitud no cambia radicalmente las cosas para una nave orbital (lo único que si puede marcar la diferencia es que son totalmente reutilizables). Para mí un buen concepto sería un TSTO (configuración que permite aumentar la carga útil) donde la nave nodriza se encarga de impulsar al vehículo hasta Mach 5 (utilizando un motor de ciclo combinado turbojet-ramjet) y la nave orbital con un motor scramjet-motor cohete criogénico para el resto. Evidentemente ambos totalmente reutilizables, sino todo pierde sentido. Me parece la configuración óptima par aumentar la carga útil y reducir el oxidante a cargar.
Saludos!
@Daniel
Pero con que la piensan lanzar, con un cohete tradicional? entonces que diferencia va a haber con lo que hacen actualmente los rusos. De hecho el último en plantear un sistema económico con una cápsula es SpaceX y por lo visto se le ha hecho imposible cumplir, y era esperable por mas forma nueva de negocio que planteen el problema surge del lanzador mismo.
Saludos!
@Jimmy: creo que LEO le queda muy grande a Virgin Galactic, pero me alegraría de que lo consiguieran.
@Anónimo: me temo que hace tiempo que la NASA no hace nada distinto a lo que hacen los rusos en materia de viajes tripulados.
Saludos.
@Anónimo: Grácias por la info del pegasus, no lo conocía y me parece un sistema excelente. Para cargas por lo que he visto sale caro. Pero una pequeña nave reutilizable para transportar 3 pasajeros siguiendo la misma estructura, creo que podría ser muy interesante. Si un space ship 2 lo haces despegar en pista, lo revientas en las capas bajas. Por eso creo que lo del avión como primera etapa es más importante de lo que parece. Te ahorras la aceleración vertical de 0 a 15 km y supongo que el despegue de un cohete se come una buena parte del combustible. Además te ahorras toda la infraestructura en tierra.
Ojalá llegue un scramjet, pero estan muy poco probados, y no son estables. Por ahora lo veo tan complicado como un lanzador pesado. Además la combinación de avión con turbina para despegar, scramjet apartir de la velocidad mínima para llegar a match 5-8 a 50km de altura y luego a soltar otra nave con un cohete, es muy complicada.
@Dani Por supuesto les queda muy grande. En todo caso si la space ship 2 funciona, en unos años quizás le aumenten la capacidad para vuelos suborbitales de punta a punta del globo en un periquete. Pero no me refiero tanto a Virgin sino a la configuración de nave que han ideado y creo que ampliada puede dar muy buen rendimiento. Una nave simplemente para transporte de pasajeros 100% reutilizables todas las etapas sin grandes infraestructuras.
Las cápsulas en desarrollo yankis y rusas podrán pasar mucho tiempo en el espácio y llevan un soporte vital muy grande. Es posible que sirvan para la luna! Un pequeño avioncillo con capacidad solo para pasajeros, lo veo bastante factible con esta combinación para llegar a la ISS con el mínimo peso.
Opinión de aficionado ;P
Pero
En medio de tantos comentarios tan expertos y bien informados me temo que el mío puede resultar un poco pueril, seguramente más próximo a la ciencia ficción que a la ingeniería, pero allá va.
Me da la impresión de que los transbordadores espaciales es un sistema un poco aparatoso y demasiado inseguro para subir gente al espacio, en ese sentido, para transporte de personas, parecen mucho más adecuadas las cápsulas. Sin embargo me parece que los transbordadores son mucho mejores que las cápsulas como plataforma de trabajo. En mi modesta opinión lo ideal serían transbordadores espaciales no tripulados en los que se pudieran hacer trabajos científicos e incluso industriales de forma remota desde la superficie del planeta, transbordadores automáticos capaces de permanecer en órbita durante períodos muy largos e incluso susceptibles de ser visitados por cápsulas tripuladas. Y si al despegar o aterrizar reventaran, se perderían solo ( digo “solo”, que ingenuo) dinero, no vidas humanas, de manera que se podrían asumir mayores riesgos y hacerlos trabajar a pleno rendimiento.
Me parece que la carrera espacial está en serios aprietos porque el coste de subir trastos y personas no baja. Se avanza en electrónica, computación e incluso en robótica, despacito, pero el tema de la cohetería parece que no supera el techo alcanzado en los años 60. Quizá fuera necesario buscar otro sistema para subir al espacio, algún tipo de ascensor espacial que abaratara la subida de cargas. Otra opción, la creación de capacidad de producción industrial robotizada en el espacio, para ser capaces de fabricar vehículos y habitats ya fuera del pozo de gravedad, parecen opciones aun más especulativas, aunque ¿por que tienen los japoneses tanto interés por los asteroides? ¿Estarán pensando en minería espacial? Eso implicaría una industrialización del espacio que, aunque solo estuviera dirigida a traer materiales, nos pondría en el buen camino.
Epaminondas.