SpaceLiner: de Europa a Australia en 90 minutos a bordo de un avión suborbital alemán

Por Daniel Marín, el 1 septiembre, 2015. Categoría(s): Astronáutica • Aviones • Cohetes • ESA ✎ 27

Alemania lleva décadas investigando sobre los sistemas de lanzamiento espacial de dos etapas (TSTO, Two Stage To Orbit). Ya en los años 80, el instituto de sistemas espaciales alemán, el DLR, propuso el sistema Sänger II que usaba como primera etapa un avión hipersónico (el nombre del proyecto era un guiño a Eugen Sänger, el creador del famoso Silbervogel nazi). El proyecto Sänger II no salió adelante, pero eso no ha impedido que Alemania siga desarrollando nuevos programas de naves espaciales aladas. El último de ellos es SpaceLiner, creado en 2005 dentro del marco del programa SART (Space Launcher System Analysis). Contra todo pronóstico, el programa SpaceLiner ha experimentado un impulso enorme estos últimos años y, aunque todavía queda mucho para que sea una realidad, ya no parece tan utópico como hace una década.

Sistema de lanzamiento SpaceLiner (DLR).
Sistema de lanzamiento SpaceLiner (DLR).

SpaceLiner es un sistema de lanzamiento retuilizable de dos etapas consistente en una primera fase aceleradora y un avión espacial suborbital. El objetivo principal de SpaceLiner no es, a diferencia de Sänger II, alcanzar la órbita, sino llegar al otro lado del mundo en un tiempo récord. En concreto, SpaceLiner sería capaz de mandar a cincuenta personas desde Europa a Australia en menos de 90 minutos. No obstante, sería posible crear un sistema de lanzamiento orbital a partir del mismo con pocas modificaciones.

Separación de la primera etapa de SpaceLiner (DLR).
Separación de la primera etapa de SpaceLiner (DLR).
Uno de los diseños originales de SpaceLiner (DLR).
Uno de los diseños originales de SpaceLiner (DLR).

Tanto la etapa aceleradora como el avión espacial serían totalmente reutilizables y aterrizarían en una pista convencional después de cada vuelo, aunque la primera etapa no llevaría tripulación. El sistema usaría un sistema de propulsión criogénico a base de hidrógeno y oxígeno líquidos con once motores. La etapa aceleradora tendría nueve motores, mientras que el avión contaría con dos. Los motores, aún por diseñar, emplearían una tecnología similar a los motores criogénicos SSME norteamericano o RD-0120 soviético, ambos reutilizables y creados para los programas de transbordadores espaciales de los EEUU y la Unión Soviética. Durante los primeros 215 segundos tras el despegue todos los motores se alimentarían de los tanques de la primera etapa. Tras la separación de esta a una velocidad de 3,2 km/s, los dos motores del avión pasarían a usar los depósitos del aparato, alcanzando una velocidad máxima de 6,7 km/s y una altura de unos 75-80 kilómetros. La aceleración durante el lanzamiento no superaría los 2,6 g.

El sistema SpaceLiner. Se aprecian los 11 motores criogénicos del sistema. En amarillo, los tanques de oxígeno líquido (LOX) (DLR).
El sistema SpaceLiner. Se aprecian los 11 motores criogénicos del sistema. En amarillo, los tanques de oxígeno líquido (LOX) (DLR).
Sistema de lanzamiento SpaceLiner (DLR).
Sistema de lanzamiento SpaceLiner (DLR).

Los pasajeros entrarían en el vehículo mientras este estuviese en posición horizontal y luego se colocaría en posición vertical para el despegue. La masa del conjunto al lanzamiento sería de 1839 toneladas, de las cuales 360,5 corresponderían al avión suborbital. Para garantizar la seguridad de los pasajeros, estos estarían alojados en una cápsula de 37 toneladas situada en la parte frontal del aparato que podría separarse del vehículo en caso de emergencia. El avión incluiría un escudo térmico reutilizable con una masa de 31 toneladas. En las zonas donde se alcanzan las mayores temperaturas durante la reentrada, como es el morro y el borde de ataque de las alas, se usaría un sistema de protección activo consistente en un circuito con diez toneladas de agua. El agua refrigeraría directamente las zonas afectadas y además se permitiría que se evaporase en el borde de ataque, eliminando así el exceso de calor del mismo modo que el sudor ayuda a regular la temperatura de nuestro cuerpo. La cápsula contaría con un escudo térmico de ablación independiente y su propio sistema de separación con cinco cohetes de combustible sólido, así como los paracaídas para asegurar un descenso seguro.

La última versión del 'orbitador', el SpaceLiner 7 (DLR).
La última versión del ‘orbitador’, el SpaceLiner 7 (DLR).
Dimensiones del orbitador SpaceLiner (DLR).
Dimensiones del orbitador SpaceLiner (DLR).
Posición de la cápsula con los cincuenta pasajeros (DLR).
Posición de la cápsula con los cincuenta pasajeros (DLR).
'Timeline' de la historia del desarrollo del orbitador del SpaceLiner (DLR).
‘Timeline’ de la historia del desarrollo del orbitador del SpaceLiner (DLR).

La etapa aceleradora, ahora vacía, volvería al lugar de lanzamiento mediante un sistema increíblemente original, ya que sería capturada en vuelo mediante un avión de gran tamaño. Si este método no funciona o resulta demasiado caro, volaría de regreso hacia el lugar de lanzamiento siguiendo la típica trayectoria fly-back propuesta para este tipo de sistemas desde el desarrollo del transbordador espacial a finales de los años 60 (por aquella época estaba previsto que el shuttle incorporase una primera etapa alada reutilizable que debía volver a Florida tras cada misión).

La primera etapa en configuración de aterrizaje (DLR).
La primera etapa en configuración de aterrizaje (DLR).
Perfil de velocidad y altura del orbitador en un vuelo a Australia (DLR).
Perfil de velocidad y altura del orbitador en un vuelo a Australia (DLR).

El concepto SpaceLiner recuerda mucho a otras propuestas parecidas, como es el caso del Shuttle II de finales de los años 80. La principal novedad del concepto SpaceLiner, aparte del empleo de determinadas tecnologías avanzadas más o menos novedosas, es que ha sustituido el lanzamiento espacial de satélites por el transporte suborbital de pasajeros como principal justificación del sistema. No en vano, el gran problema de los sistemas TSTO reutilizables -por no hablar de los SSTO- es la poca capacidad de carga que tienen en proporción a la gran inversión económica necesaria para su desarrollo. Parece que el DLR ha decidido hacer tabula rasa a la hora de justificar este tipo de sistemas y ha optado por un sistema de transporte para personas a ver si en esta ocasión las cifras son más favorables. El competidor principal de SpaceLiner, el avión espacial británico Skylon, también ha jugado últimamente con la posibilidad de concentrarse en el transporte de pasajeros (véase la propuesta LAPCAT). Sin embargo, en este caso estamos hablando de un sistema de una sola etapa (SSTO) de despegue horizontal con unas características muy distintas al proyecto SpaceLiner alemán.

Un Boeing 747 podría transportar al SpaceLiner hasta una de sus bases en caso de aterrizaje de emergencia en otro aeropuerto (DLR).
Un Boeing 747 podría transportar al SpaceLiner hasta una de sus bases en caso de aterrizaje de emergencia en otro aeropuerto (DLR).

De acuerdo con los modelos de negocio que maneja el DLR, el SpaceLiner podría llevar a cabo catorce lanzamientos al día (!) desde bases en Norteamérica, Europa Occidental, Australia y Asia (China, Corea y/o Japón) que seguirían siete rutas distintas con una distancia máxima de 17 000 kilómetros. O, lo que es lo mismo, estaríamos hablando de 255 000 pasajeros al año, una cifra nada desdeñable. Ahora bien, hacer rentable y seguro un proyecto tan complejo como este es otra historia y sin duda se trata del punto débil de cualquier sistema de lanzamiento tripulado totalmente reutilizable. ¿Existirá algún día un mercado para el SpaceLiner y sus hermanos?

Posibles rutas del sistema SpaceLiner (DLR).
Posibles rutas del sistema SpaceLiner (DLR).

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27 Comentarios

  1. Interesante entrada Daniel Marin. Ohjala se lleve a cabo. Me acuerdo del Sanger II, el cual, tenía una versión no tripulada llamada “Cargus”. Veamos si estos alemanes logran que este concepto sea economicamente rentable y seguro.

    Me hace recordar al llamado “Expreso de Oriente” del entonces presidente Ronald Reagan en los 80, el cual, era un avión supersonico que pudiera ir de Nueva York a Tokio en solo cuatro horas. Muchos lo confundieron con el Avión Aeroespacial Nacional X-30, un proyecto distinto a lo que había propuesto Reagan.

      1. ¿Seguro, FRN? No sigo de cerca la política estadounidense, pero los que anuncian casi siempre recortes presupuestarios a la NASA en las elecciones son republicanos (no sé si con otras organizaciones son menos bestias).

  2. La parte más difícil que le veo es a la captura en el aire del acelerador utilizando un avión de gran tamaño.

    Supongo que, de salir adelante se trataría de un transporte de lujo, pues no veo a nadie con tanta prisa por viajar de un continente a otro que no sea un alto ejecutivo. Además, tengo dudas en cuanto al tiempo total de vuelo, porque si bien recorrería 17000 kilómetros en 90 minutos, ¿cuanto tiempo tomaría preparar al avión-cohete hasta la rampa de lanzamiento?

    También voto por el Skylon, hace rato que no oigo nada sobre el.

  3. Pues yo coincido con lo que han dicho varios: No me cierra que una persona, por más adinerada e importante que sea, tenga la necesidad de viajar de una punta de planeta a otra con semejante prisa. Entre esta propuesta y el Skylon/LAPCAT, me quedo con la segunda.

  4. y como regresaria el avion luego porque la primera etapa se regresa supongo que en el lugar de destino habra otra etapa esparando . no leveo mucho futuro a este tipo de vehiculo comercial 50 pasajero son muy pocos para hacer rentable un vuelo a menos que cueste la pasta el boleto.
    si le veo muchas posibles aplicaciones militares pero no comerciales de pasajeros.

  5. Cuando dices que el avion puede aterrizar en una pista nolmal? estamos hablando de aeropuertos? supongo que si porque se habla de vuelos comerciales pero y el despegue? en los aeropuertos no tienen rapa de lanzamiento de cohetes tendrian que costruirse, o luego del aterrizaje llevarse el vehiculo al lugar de donde despegaria otraves haciendo muy complicado constoso y caro todo el proceso. realmente como vehiculo de trasporte comercial no le veo futuro

  6. Hola Daniel, perdón por el off-topic pero si podrías darle una vuelta a este concepto que ha estado dando vuelta por ahi ultimamente:
    http://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/traveling-to-another-planet-just-add-water/
    Se trata de naves con propulsión solar eléctrica usando agua como propelente, que ofreceria mayores ventajas que motores criogénicos, y el agua se ocuparía además para el sistema de soporte vital y para proteger contra la radiación, almacenada en capas en los módulos habitat inflables. Se ve demasiado bueno como para ser cierto la verdad, querría saber que desventajas tiene el sistema, supongo que la mas grande es el tema de la gravedad.

    1. Primero necesitas extraer agua de la luna o asteroides. Luego se verá si conviene más una solucion electrica o sacar hidrógeno y O2 líquido para cohetes tradicionales. Por ejemplo para escapar de la luna necesitas potencia que la solucion eléctrica no te da pero para asteroides viene bien. Sobre el papel parce una buena solución, aunque también tiene que competir con los propelentes eléctricos tradicionales. A ver si la NASA trae el pedrusco y empezamos a desarrollar minería.

  7. El concepto de avión espacial es muy viejo y cada cierto tiempo surge un proyecto de este tipo.Desde mi punto de vista este tipo de transporte sólo será viable cuando se desarrollen motores más potentes que los actuales ya que los que tenemos ahora se basan en la química y esta ya ha demostrado que tiene una relación coste/peso especifico muy baja que hace que: ó se construyan cohetes enormes ó sistema por etapas como este Spaceliner que multiplica los problemas logísticos que fueron los que causaron,realmennte, el fin del Space Shulle.

  8. No juzgo los aspectos técnico/científicos de este proyecto, pues son materias fuera de mi conocimiento, aunque me parece extremadamente complejo y caro, pero desde el punto de vista económico/comercial me parece un despropósito , una muestra de “gigantismo” absurdo. Cuánto costaría el boleto? : Concorde por 10 o por 20 veces ….. Honestamente no le veo chance de ser realidad. Si fuera Boeing o Airbus (los únicos dos gigantes de la industria que podrían tener espaldas para solventar semejante proyecto) y vienen por apoyo les diría que lo olviden.

  9. 6,7 kms por segundo? Es prácticamente la mitad de la velocidad de una sonda interplanetaria. La aceleración en el despegue (2,6g) tampoco es despreciable. No sé durante cuánto tiempo habría que sostener esa situación. Y la maniobra de aterrizaje, con su fase de desaceleración? Los hipotéticos viajeros, además de millonarios, tal vez tengan que acometer un entrenamiento específico.

  10. ¿Cuánto dinero se ha invertido en esto? (Más que nada para saber el grado de powerpointismo.)

    ¿Cuánto costaría un vuelo comparado con el Shuttle?

    Personalmente, le veo más futuro a resucitar el Concorde, con materiales y tecnología actuales, que a este proyecto. Y con mucha menos inversión inicial.

  11. La gente que es asquerosamente rica gasta el dinero muy alegremente (me baso en mi experiencia en un hotel de lujo). Volar en este cacharro sería un símbolo de estatus, además de un subidón de adrenalina y algo de lo que alardear. Estoy seguro de que los ricos lo pagarían.

    Por último, no hay que despreciar el gustazo que da ahorrarte estar sentado en un avión durante más de 10h.

    salu2!

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