A lo largo de la historia de la astronáutica se han propuesto centenares de sistemas de lanzamientos espaciales desde aviones. Y, como no, también en la antigua Unión Soviética y en la Rusia actual. La última propuesta en este sentido proviene del famoso TsAGI (Instituto Central de Investigaciones Aerohidrodinámicas) de Moscú.
El TsAGI ha completado el modelo matemático correspondiente a un sistema de lanzamiento aéreo de tres etapas. La primera etapa corresponde a un avión subsónico de fuselaje doble con dos motores a reacción en cada fuselaje. Colgando del ala central se encontraría la tercera etapa, formada por un cohete de combustible líquido. Por último, la tercera etapa sería un transbordador espacial reutilizable. La segunda etapa también podría ser recuperarse para conseguir así un sistema totalmente reutilizable.
El TsAGI ha estudiado el empleo de queroseno, metano e hidrógeno como combustible. Como es de sobras conocido, el hidrógeno es el más eficiente desde el punto de vista energético, pero su manejo es muy complejo y ocupa un gran volumen. El queroseno es mucho más barato y cómodo, pero es el menos eficiente de los tres, de ahí que el metano se presente como una opción intermedia muy atractiva. Si se emplea hidrógeno y oxígeno líquidos, la separación entre la segunda y la tercera etapa puede realizarse a una velocidad de 4,1 km/s, mientras que la masa del avión espacial sería de 20,9 toneladas. El empujón final hasta la órbita lo proporcionarían los motores de la lanzadera. Si se usa hidrógeno el transbordador podría transportar cinco pasajeros y dos pilotos, mientras que si se opta por queroseno o metano solo habría capacidad para tres pasajeros y dos pilotos. De todas formas, también se han estudiado variantes sin tripulación.
El objetivo del sistema podría ser la órbita baja terrestre, pero cuando el TsAGI inició este programa en 2010 se concibió como un avión suborbital capaz de viajar a 5,6 km/s, cubriendo 17 000 kilómetros de distancia en unos 50 minutos. Por supuesto, este sistema suborbital podría tener aplicaciones tanto civiles como militares.
Por supuesto, solamente se trata de un estudio aerodinámico preliminar y no de ningún proyecto en firme, pero no deja de ser curiosa la similitud de este nuevo diseño del TsAGI con el sistema de lanzamiento norteamericano Stratolaunch. En concreto, con la versión creada para lanzar la lanzadera Dream Chaser. La conexión rusa es todavía más paradójica si recordamos que el diseño de la Dream Chaser está basado directamente en los aviones espaciales BOR-4, a su vez derivados del programa de aviones espaciales militares Spiral.
Todo indica que este proyecto no irá mucho más allá de las pantallas de ordenador, pero no está de más recordar que el único proyecto espacial ruso potencialmente reutilizable es el MKRN. Aunque el futuro de este sistema tampoco es que sea para tirar cohetes -reutilizables o no-, lo cierto es que sigue adelante gracias al apoyo incondicional de los militares.
Referencias:
- http://www.tsagi.ru/pressroom/news/2165/
Me llama la atención desde la SpaceShip One, la insistencia en el uso de aviones lanzadores con fuselaje doble ¿Qué tienen de especial que no tenga un avión con un solo fuselaje?
Tiene mucha mayor luz sobre el suelo, lo que hace más fácil estibar la carga.
¿Lo qué? xDD
Creo que se refiere a la luz (distancia entre los dos fuselajes) que «sobre el suelo lo que hace más fácil estibar la carga», lógicamente. Jaja.
Saludos.
Pff ya ni recordaba el concepto de distancia entre dos puntos de apoyo xD (que no esté leyendo ningun profe… ¬¬)
Bueno, me refería más bien a que la altura de la sección central del ala hasta el suelo es mucho mayor que la altura de la panza del fuselaje hasta el suelo, aunque es cierto que también hay más espacio entre los fuselajes que dentro de cada uno de ellos.
Que puedes poner la carga entre ellos y no tienes que diseñar un tren de aterrizaje de 10 metros de altura.
Pues también se podía poner encima del avión lanzador, como el Shuttle en sus primeras pruebas… Pero si supongo que será más cómodo engancharlo desde abajo que subirlo encima del avión.
Bueno, por lo menos lleva 20 motores menos que el OOS de Tupolev (en realidad, el AKS de Antónov).
Mañana la NASA ensaya su «desacelerador supersónico de baja intensidad» (LDSD) que servirá para poner grandes cargas en Marte, que, como sabemos, tiene la suficiente gravedad como para exigir enérgicos retrocohetes (que implican mas carga) y una escasa atmósfera que impide un efectivo frenado aerodinámico, todo un problema hasta ahora. También servirá ingresar grandes cargas en otros cuerpos con atmósfera, incluida la Tierra.
http://www.abc.es/ciencia/20150603/abci-lanzamiento-desacelerador-supersonico-201506030854.html
La verdad es que sigo sin ver que sea más rentable emplear como primera etapa un avión con la complejidad que ello acarrea (revisiones, homologaciones, pilotos, pista de aterrizaje y despegue, etc) en lugar de una primera etapa reutilizable tipo cohete al estilo del «grasshopper» experimental de SpaceX, que depegue y aterrice en vertical. Creo que es incomparablemente más económico.
Parecería que hubiera algún tipo de interés paralelo al econóico-técnico.
Saludos.
Yo diría que las ventajas son que un avión subsónico es un «artilugio» enormemente probado y se conocen a la perfección los protocolos de mantenimiento. Miles de vuelos operan cada día sin problemas con aviones que se «reutilizan» durante muchos años de vida útil. Es tecnología MUY probada.
Reutilizar la primera etapa de un cohete es un proyecto mucho más arriesgado (y más audaz) del que no hay experiencias previas, y por tanto no se conocen protocolos fiables de mantenimiento. Todo está por escribir.
No debe ser lo mismo hacer el mantenimiento rutinario a un avión, que hacer el mantenimiento para la reutilización de una primera etapa de un cohete (motores cohete incluidos). Lo primero se me antoja muchísimo más sencillo y barato.
Y eso incluye el tema de los costes. El avión funciona con queroseno corriente en un depósito normal, lleva motores de avión normales que aprovechan el oxígeno de la atmósfera, mientra que el motor cohete lleva su oxígeno líquido y los combustibles a alta presión. Mucho más complejo (y caro). Y requiere de una infraestructura de lanzamiento muy diferente a lo que vendría siendo una pista de un aeropuerto cualquiera.
Yo sí que veo ventajas.
Por no decir que un avión tiene una relación empuje/masa 4 o 5 veces mayor que un cohete.
Sin dudas en el despegue a nivel del mar es mucho mas eficiente el avión que el cohete. Pero mas eficiente sería una especie de helicóptero para elevar el mismo cohete… eso creo.
Sería una especie de lanzadera de cohetes en posición vertical (imagino 3 o 4 grandes brazos con hélices en sus puntas y haciendo de abrazadera de un cohete colgado de ellas de forma vertical), me parece que sería aún mas eficiente que la buena idea del avión.
Parece una buena idea, pero a nivel energético no lo es tanto.
En vertical, los rotores tienen mucha menos altura máxima que los aviones, ponle unos 5-7Km (Les afecta mucho la densidad, presencia de oxígeno[Para los motores], vientos fuertes a altas alturas…) y cuando llegan a ese techo lo hacen a una velocidad mínima, hasta que dejan de ascender por completo.
Los aviones comerciales vuelan a unos 12Km, gracias a la presión aerodinámica, así que no es disparatado suponer que este llegue algo más arriba… Y el cohete tendría una velocidad inicial subsónica, ponle, de 800Km/h.
Creo que tiene razón, aunque se me generan dudas ya que habría que ver que es mas efectivo, si ascender recto (helicóptero) o hacerlo como un avión aunque si bien es cierto que las alturas alcanzadas son diferentes (no había pensado en ello antes) en beneficio de la idea del avión.
Con este último le sumaríamos una velocidad de 800kms/h… pero sería horizontal y no sé que tanto puede ser aprovechada.
Gracias por el debate.
Al contrario, un helicóptero gasta bastante más que un avión.
Que una cosa esté archiprobada no significa que no haya otra manera de hacerlo más barata. Y una primera etapa tipo cohete es muchísimo menos compleja que el avión que nos muestran en este proyecto. Lo novedoso (sin duda alguna) es la capacidad de aterrizaje vertical autónomo. Efectivamente ahí es donde hay que desarrollar una nueva tecnología (como hace SpaceX con el grasshopper que comenté), pero ya sólo los costos de mantenimiento del aeropuerto (la infraestructura necesaria) pienso que ya hace que la opción de despegue y aterrizaje vertical tipo cohete sea más práctica pensando en la reutilización.
Hombre, la idea de spaceX es cojonuda y en ella trabajan cientos de ingenieros. Cosa que otras agencias o empresas no pueden.
Un avion tiene un coste de mantenimiento 10, 20, 30 veces mas barato que un cohete??? menos gente, menos control….
UN avion lo dejan listo en cuestion de 1 o 2 horas un cohete necesita dias.
Un avion lo mueves y lanzas el cohete desde cualquier parte del planeta, un cohete necesitara siempre de una plataforma de lanzamiento…
La idea del avion lanzadera tiene MUCHISIMOS puntos pro a favor del cohete. Ahora habra que ver como se las gastan los de orbital, stratolaunch, los rusos, virgin… y cuando lancen algun satelite hacer el recuento final de gastos y saber cual de los sistemas es mas barato. Solo hay que ver que el numero de pegasus lanzados es muy bajo como para asegurar que este sistema es el mas econoimico
Un avión, no. El aeropuerto que necesita para sus operaciones. Lee lo que pongo.
Hola!
Pues no sé Javier, como te dijo Alfon la densidad de la atmósfera disminuye drásticamente con la altura y si como me dijeron alguna vez Fuerza=Presión*Superficie, con la Presión = (Densidad*Longitud vertical del fluido sobre el punto de estudio*gravedad). O sea, todo parece advertir que a medida que subamos, menos capacidad tiene el aire de mantener nada a «flote» (por eso hasta un globo de helio tiene un techo máximo que no puede superar), claro que hay una forma de conseguirlo, aumentar «artificialmente» la fuerza de sustentación de un objeto creando una diferencia de presiones. Lo consiguen con un perfil específico que llaman ala! (xD) pero para hacerlo necesitan hacer circular el aire a la velocidad suficiente: a mayor velocidad, la presión en el intradós del perfil alar (la superficie inferior) es superior a la del extradós (la parte exterior) y esto genera la famosa «fuerza de sustentación del ala». Sin embargo, el aire no se mueve a nuestra conveniencia (o al menos no por lo general)… y le toca a Mahoma ir a la montaña o lo que es lo mismo, mover el ala y consigo todo el aparato para aumentar el gradiente de presiones entre ambas caras y como decía, para ello es necesario moverse rápido. Entonces, un helicóptero debería ser capaz de rotar sus hélices ridículamente rápido para mantenerse flotando cerca del límite de la estratosfera (menor densidad), con el consiguiente gasto de energía pero sobre todo por el cuantioso desgaste mecánico para las hélices (imagina la torsión del ala a una velocidad de giro muy grande, el límite lo impone el material, espero no columpiarme mucho aquí). Conclusión, para volar alto necesitas un avión a reacción.
No obstante, no es la única contra que veo al sistema de helicópteros. Si la velocidad de las alas del helicóptero ya es un problema, la ausencia de velocidad «horizontal» del aparato es otro. Por pequeña que sea, la velocidad propia del avión es un punto a favor más porque supone un ahorro energético al cohete. Es como la diferencia entre tirar una piedra quieto o hacerlo corriendo.
Para mí, en línea de lo que propones, me parece mucho más eficiente hacerlo con varios globos de helio, con un sistema lanzadera parecido al de los helicópteros.
Saludos y espero no haberte aburrido.
Para nada… muy instructivo!. El globo es mas eficiente, gasta menos energía y sube mas peeerrroooo serían muchos globos gigantescos para elevar tanto peso y se impone un problema mecánico: donde ubicar los globos gigantes respecto al cohete!. No olvidar que hay que también hay que hacer un encendido y no se que puede pasar con globos ubicados en las cercanías.
La idea general era elevar el cohete unos cuantos kms (menos de 10kms para el tipo helicóptero) para evitar el mayor gasto de combustible que supongo que está en el despegue a nivel del mar teniendo que empujar contra un aire mas denso y por mas tiempo.
Se me ocurre un sistema con hélice coaxial (contrarrotatorio) que permitiría un mejor control de la estabilidad.
A mi todo eso (que saberlo lo sé xD o eso se supone…) no me sale de memoria Kori… jajaja tanta electrónica me acaba borrando el resto…
Javi, sería un despegue de lo más inestable (a na que sople… mal asunto) y cuanto más peso mayor diámetro de las hélices y mayor potencia de motores o mayores globos en el caso del helio (pero que muy muy grandes ^^) yo creo que no merece la pena… dado que realmente es superar, como mucho, un 10% de la atmósfera, a un coste bastante importante.
Fíjate que las muchas plataformas de lanzamiento de cohetes están a nivel del mar y no en montañas a 4000m… Es porque sale más rentable ahorrar en transporte (del cohete) que en 3 o 4Km más de altura inicial…
Por añadir un concepto, propongo lanzaderas tipo maglev de este estilo:
http://phys.org/news/2012-03-maglev-track-spacecraft-orbit.html
http://en.wikipedia.org/wiki/StarTram
Pero claro… de momento impensables ;D
Javi, Dani tiene amor para dar a todos por igual y por eso tienes lo que buscas y se llama Bloostar .
Por cierto, una errata, donde antes puse torsión, quise decir flexión (torsión debe haber pero no tanto, aunque puedo estar columpiándome otra vez).
Respecto a la velocidad horizontal; a grandes rasgos, para orbitar hay que realizar algo parecido al tiro parabólico de un cañón, así que la velocidad vectorial de una avión viene de perlas!
Ah! una última cosa, en algún momento mientras escribía sospeché que tal vez hablaba más de la cuenta… solo aclarar que pretendía ayudar sin subestimarte!, no sé lo que sabes, solamente. Saludos.
«Yo solo sé que no sé nada». Por ejemplo no sabía que es conveniente la velocidad vectorial…
Y lo de Bloostar resuelve el lío!. Gracias por el dato y el tiempo dedicado.
Saludos
Todo dentro de su escala, para los minisats ese sistema es cojonudo (mandando el curriculum xDDDD), pero no esperes mandar personas o sondas voluminosas a la órbita así…
Javi, toda velocidad es vectorial, si sólo aplicas fuerza en el vector Y(vertical) cuando dejas de aplicarla vuelves a caer por la fuerza de la gravedad, no en el mismo sitio…(porque la tierra se mueve) pero ese es otro tema.
Si cuando estás a 200Km de altura en Y, enciendes motores en el eje X(horizontal), desplazas el punto dónde vas a caer Km respecto al tiempo. Con 1minuto de encendido caerías a 200Km de dónde partiste(inventado), con 5minutos a 1000Km y así hasta que cayeras «fuera»de la Tierra, lo que consideramos estar en órbita.
Como los vectores se suman, los cohetes describen una especie de parábola al subir, como puedes ver en esta imágen que publicó Daniel de un Falcon9: https://danielmarin.naukas.com/files/2015/03/itl_streak.jpg
Jajaja, memoria dices, Alfon!?, bueno, entre tú y yo: para no meter la gamba solo verifiqué que intradós no era una palabra que acababa de inventarme xD; tras eso, extradós me salió de manera natural, casi como si se me cayera, jajaja. En realidad estoy esperando que alguien me baje del columpio, con lo de las hélices cogí demasiado impulso me temo, pero llevaba tanto escribiendo que fue cosa de la inercia xD, era eso o poner otro chiste de Mahoma. Ya ves, casi las 3:00 AM y sigo de guardia en el blog, jejeje.
Por cierto… ya quisiera saber yo algo de electrónica con fundamento 8(.
Saludos!
Hostia, se me olvidaba. Claro, toda la velocidad es vectorial xD, qué mal expresado… quería hacer hincapié en la naturaleza tangencial de la velocidad del avión con respecto a la superficie terrestre y me salió vectorial. JajaJaJA… en fin, y tío, los links que pasaste, muy interesantes. Buenas noches, se acabaron la vigilia y estar de comelón.
jajaja Perdona que no te siguiera el pedo, pero tenía que madrugar… xD
Yo era más de los críos que les gustaban los exámenes tipo «Describe la gravedad con tus palabras» ^^ jaja
A partir de la cuarta linea hay peligro de desprendimiento.
Las lanzaderas maglev son una pasada… y tecnologicamente posibles hoy, pero tiene que ser un pastizal…
Dicen poder colocar anualmente en órbita 150000T (na menos), una alternativa a tener en cuenta frente al ascensor espacial.
Gracias! gracias!. Y por cierto, hermosa foto que ya queda de fondo de pantalla.
Por cierto, en el estradós se consigue la sustentación de un ala (por la diferencia de presión generada). El ala está diseñada para un rango acotado de velocidad del aire, lo curioso sucede a alta velocidad donde esa diferencia de presión termina generándose cada vez mas atrás (y para un avión se empieza a bajar la nariz lo que de hecho es compensado mecanicamente) hasta un punto donde dicha fuerza queda «fuera del ala» y por mas que tengamos velocidad perdemos toda la sustentación y entonces obtenemos una bonita imagen de la tierra que llena nuestro campo de visión :).
Y los dirigibles de carga super pasada esta que artura maxima pueden elevarse.?
siempre me a interesado la posibilidad de lanzar un cohete desde un dirigible