Estamos en el año 2011 después de Jesucristo. Todos los programas espaciales han renunciado al uso de lanzadores reutilizables después de la retirada del transbordador espacial…¿Todos? ¡No! El irreductible Departamento de Defensa de los Estados Unidos se resiste a abandonar a este concepto.
Contra todo pronóstico, la fuerza aérea estadounidense (USAF) lleva varios años desarrollando un lanzador espacial reutilizable dentro del programa RBS (Reusable Booster System), destinado a sustituir a los cohetes convencionales como el Delta IV y el Atlas V. ¿Su objetivo?, pues el de siempre: reducir el prohibitivo coste de acceso a la órbita baja (LEO) en un 50%. Aunque el diseño final no se ha decidido todavía, el RBS contaría con dos o tres etapas. La primera fase sería una etapa alada reutilizable capaz de aterrizar como un avión y emplearía oxígeno líquido y queroseno, mientras que el resto de fases serían desechables.
Es decir, el RBS sería un lanzador multietapa, a diferencia de otros diseños de una sola etapa (SSTO, Single Stage To Orbit), muy populares en el pasado. La elección de queroseno frente al hidrógeno líquido (más eficiente) se explica por la necesidad de mantener el coste y el tamaño del vehículo dentro de unos límites razonables (el hidrógeno ocupa un volumen enorme y requiere el empleo de sistemas aislantes y complejos motores criogénicos). El RBS no sería un simple cohete, sino que formaría toda una familia de lanzadores reutilizables con capacidad para colocar en órbita baja desde 450 kg hasta 30 toneladas. Gracias a la reutilización, la USAF espera poder reducir el tiempo entre lanzamientos a tan solo 48 horas (suponiendo que exista la demanda adecuada, claro).
El gran reto al que se debe enfrentar el RBS es el diseño de la primera etapa alada. Las propuestas TSTO de los años 60 preveían una separación de la primera etapa a velocidades inferiores a Mach 3. De esta forma, el vehículo era capaz de regresar planeando a la base de lanzamiento sin necesidad de motores. Desgraciadamente, este requisito implicaba el uso de unas enormes alas y, por consiguiente, un peso final demasiado grande. Una separación a mayor velocidad hubiese sido más recomendable, pero eso significaba dotar a la etapa con motores a reacción para que pudiese volver a la base, una maniobra conocida como jetback. La complejidad en la separación de etapas de sistemas reutilizables fue uno de los motivos por el cual se decidió prescindir de una primera fase alada para el shuttle.
Así que para aumentar su eficiencia la primera etapa del RBS se separará a mayores velocidades, del orden de Mach 5-7. Con el fin de regresar a la base de lanzamiento de una pieza, el RBS transportará un exceso de combustible y lo usará para frenar su velocidad y poner rumbo a la pista. Esta maniobra es conocida muy apropiadamente como rocketback y está basada en uno de los procedimientos de emergencia (RTLS, Return To Launch Site) que debía llevar a cabo un transbordador espacial para regresar al Centro Espacial Kennedy después del lanzamiento en caso de no poder alcanzar la órbita.
La maniobra rocketback tiene una ventaja adicional, y es que el calentamiento aerodinámico de las superficies de la etapa reutilizable es significativamente menor que en el caso del jetback, lo que permite ahorrar masa y simplificar el diseño de la nave. En cuanto a la propulsión, el RBS usaría motores de kerolox basados en el programa FAST (Hydrocarbon Boost Engine), que vendría a ser una especie de intento de la USAF para fabricar en territorio norteamericano un motor similar al NK-33 soviético.
Los militares norteamericanos tienen a sus espaldas una larga y compleja historia con sistemas espaciales reutilizables. Ya a principios de los años 60 la USAF promocionó la que debía haber sido la primera nave espacial tripulada reutilizable, el X-20 Dyna-Soar. Poco después, la fuerza aérea colaboraría con la NASA en el desarrollo del transbordador espacial, imponiendo una serie de características operacionales que tendrían un importante impacto en el aspecto final del shuttle. Y a pesar de que en 1986 la USAF le dio la espalda al transbordador tras el accidente del Challenger, en los años 90 resucitó el interés por este tipo de sistemas. Más recientemente, la USAF ha vuelto a poner en marcha el programa del minitransbordador X-37B, cuya segunda unidad (OTV-2) sigue aún en órbita.
A estas alturas, querido lector, sé que todo esto te habrá provocado cierto sentimiento de déjà vu y te estarás preguntando si tanto esfuerzo por conseguir una primera etapa reutilizable merece la pena, y más teniendo en cuenta la nefasta experiencia del transbordador espacial en términos de rentabilidad económica. Porque, ¿acaso existe realmente una demanda de lanzamientos militares que pueda rentabilizar un sistema reutilizable como el RBS?¿Se puede compensar el alto coste del desarrollo y mantenimiento de este nuevo sistema de lanzamiento con la reutilización de la primera etapa? Francamente, no tengo ni idea, pero sí sé que son las mismas preguntas que se plantearon en los años 70 durante el desarrollo del shuttle…y en ambos casos la respuesta resultó ser negativa.
No obstante, parece que la USAF está decidida a seguir adelante con el RBS a toda costa. A diferencia de otros muchos programas similares, todo indica que no se trata de un simple proyecto de Power Point, así que es de suponer que los militares deben tener las cosas bastante claras al respecto. De hecho, las tienen tan claras que hace dos días la empresa Lockheed-Martin resultó agraciada con el contrato para el desarrollo de un prototipo de la primera etapa reutilizable, denominado RBS Pathfinder. En los próximos cinco años, Lockheed-Martin recibirá 250 millones de dólares para construir este cacharro. Si todo va bien, el primer vuelo de prueba del Pathfinder deberá tener lugar en 2015. Como vemos, van muy en serio.
Tanto es así que los militares rusos están intentando sacar adelante el proyecto MRKN de cohete reutilizable como respuesta a la amenaza potencial que supone el RBS estadounidense. Y digo yo, ¿no debería la NASA encargarse de un programa como éste? Porque es una pena que un proyecto con un potencial tan grande para aplicaciones civiles termine en manos de los militares. Esperemos que al menos lo gestionen bien.
Referencias:
- Return to Launch Site Trajectory Options for a Reusable Booster without a Secondary Propulsion System, John Bradford y Barry Hellman (AIAA, 2009).
Solo existe una razón suficientemente poderosa para que los políticos aflojen la pasta gansa que se necesita para viajar al espacio: la supremacía política y militar de una nación sobre otras potencias competidoras. El liderazgo espacial es el liderazgo tecnológico, por ende contribuye al liderazgo político. No hay futuro para «la exploración conjunta internacional», solo una buena carrera espacial tipo años ’60 nos pude sacar de esta modorra. Yo apuesto por los chinos, vayan aprendiendo mandarín…
Gabriel Arias
El camino correcto para avanzar en la conquista espacial es la reducción de costes que se obtiene por la estandarización y la producción en serie. Si luego se puede ir avanzando paso a paso, sobre una base industrial y tecnológica en funcionamiento, chapó. No creo en los saltos tecnológicos abruptos como hizo la NASA con el transbordador, resultó una vía muerta. Creo más en la rentabilidad de los Zemyorca y las Soyus. Ya están mas que amortizados los costes del desarrollo, con cientos de lanzamientos y una industria que funciona. Luego, sobre esa base, avanar con alternativas razonables, una de estas podría ser esta. Pero aún no esta nada claro que una primera etapa reutilizable vaya a significar una reducción REAL de los costes.
Gabriel Arias
No he sido claro en el post anterior. Me refería a que los costes de desarrollo desde 0, de novo, de cualquier cacharro espacial, nave o lanzador, son siderales y eso no va a cambiar. Hay que buscar un camino flexible, un sistema de lanzadores y naves espaciales estandariado, que comparta tecnologia y métodos de fabricación y que se pueda prolongar en el tiempo, incorporando mejoras paso a paso sobre una base tecnológica existente y confiable, como Zemyorca y Soyus lo fueron por 50 años, aunque comiencen a dar síntomas de agotamiento. Cuesta reemplazarlos porque son baratos y confiables, aunque parece que como concepto ya dieron lo mejor de si.
Gabriel Arias
Carlos(EA3HAH) opina:
El espacio YA esta militarizado. Existen más satelites espias que de observación cientifica y de comunicaciones. Antes de tener al Hubble los telescopios militares apuntaban a la tierra para ver que se cocia.
Gagarin volo al espacio porque se uso un misil intercontinental (militar, por supuesto) modificado para llevar su capsula.
Sin un uso militar del espacio, no hubiese habido desarrollo civil (y lo dice uno que he sido objetor de conciencia y antimilitarista nato).
Personalmente pienso que si la USAF va a llevar esto a la practica es porque USA no se puede permitir estar en «dique seco» espacial hasta que el SLS este listo; porque entonces no sera la 1ª potencia. Y al igual que el ejercito presiono para que el STS fuese lo que fue, la NASA deberia «presionar» para usar el RBS para fines civiles y de explorarción.
Y que eso de usar un sistema reutilizable no es rentable…por supuesto que no es rentable un sistema como en STS, tan complejo y con tanto personal detras…pero si se mejorara tanto el diseño (no obligatorio lanzarlo tripulado) como la complejidad mecanica (mejor queroseno que hidrogeno) podria ser rentable.
Aun así, se ha de ser investigando en sistemas mas baratos de acceder al espacio.
Saludos
Vaya por delante que ni idea de por dónde van las cosas, pero es curioso que se haya renunciado a los vuelos tripulados sin más… Puede que la opción militar sea su as en la manga… Hasta ahora, porque creo que éstos también huelen recortes en EEUU… Así que seguro que van en serio, pero no tan rápido como pensaban…
Juanan
…no me creo las razones aducidas para llevar adelante este proyecto. Los objetivos de coste de ese informe estan idealizados; los objetivos militares son mas q discutibles. Ponganme un ejemplo donde el ejercito haya destacado por hacer algo barato, sin embargo puedo poner un ejemplo de proyecto militar con sobrecostes y con poca operacionalidad militar: f22 raptor. Hay un capitulo de la comedia britanica Yes, prime minister donde al Primer Ministro le quieren vender unos nuevos, bonitos, flamantes, modernos y supercaros misiles balisticos. Muy ilustrativo. Estoy seguro q este proyecto saldra adelante y será carisimo pero no me van a convencer de ser estrategicamente util, ¿acaso ganaron la carrera a la luna para poder lanzar misiles desde ella? su finalidad no es otra que invertir dinero en el sector publico, de manera patriotica ademas.