El regreso de SpaceShipTwo y el debate sobre la frontera del espacio

Por Daniel Marín, el 24 mayo, 2021. Categoría(s): Astronáutica • Lanzamientos ✎ 133

Mientras Blue Origin se prepara para llevar a cabo su primer vuelo suborbital tripulado con el cohete New Shepard el próximo 20 de julio, su competidor directo ha vuelto a dar señales de vida. Hablamos, como no, de Virgin Galactic. La que en su momento fue la primera y única iniciativa de turismo suborbital ha tardado mucho en levantar el vuelo debido a todo tipo de problemas financieros y técnicos, incluyendo la pérdida de vidas humanas. El pasado 22 de mayo a las 14:34 UTC el avión WhiteKnightTwo VMS Eve despegaba desde el Spaceport America en Nuevo México llevando la SpaceShipTwo VSS Unity (N202VG). Tras alcanzar los 13 kilómetros de altura, VSS Unity se separó a las 15:26 UTC y su motor híbrido cobró vida. A los mandos de los pilotos Frederick ‘CJ’ Sturckow —antiguo astronauta de la NASA— y David Mackay, el avión trepó hacia el negro del espacio y alcanzó un apogeo de 89,24 kilómetros de altitud antes de aterrizar en la pista del Spaceport America planeando. Aunque la velocidad máxima no se ha hecho pública, tuvo que rondar Mach 3.

VSS Unity durante el apogeo en la misión del 22 de mayo de 2021 (Virgin Galactic).

En realidad, este ha sido el sexto vuelo propulsado de la VSS Unity desde 2018 y el tercero ‘suborbital’ (dependiendo de cómo se clasifique este tipo de lanzamientos, eso sí). El 13 de diciembre de 2018 y el 22 de febrero de 2019 el avión cohete alcanzó apogeos de 82,7 y 89,9 kilómetros, respectivamente. Precisamente, durante el vuelo de 2019, en el que viajaron tres personas por primera vez, la nave sufrió daños en el estabilizador horizontal (un dato que no se ha hecho público hasta hace poco). La novedad en esta ocasión es que la SpaceShipTwo despegó y aterrizó desde el espaciopuerto de Nuevo México desde donde llevará a cabo sus vuelos turísticos ‘rutinarios’. Curiosamente, y al igual que ha ocurrido en los últimos lanzamientos no tripulados del New Shepard, la carga principal de este vuelo, además de los dos pilotos, consistía en varios experimentos de microgravedad a cargo del programa Flight Opportunities de la NASA. En este sentido, no deja de ser paradójico que, hasta el momento, el principal cliente de los dos sistemas de turismo suborbital sea el gobierno de los EE.UU.

Los pilotos CJ Sturckow and Dave Mackay dentro de VSS Unity (Virgin Galactic).

Recordemos que el programa de desarrollo de la SpaceShipTwo ha sido bastante ‘movidito’. En 2007, una explosión durante una prueba del sistema de propulsión mató a tres empleados y en 2014 la SpaceShipTwo VSS Enterprise resultó destruida en un accidente en el que murió el piloto Michael Alsbury. Pese a todo, y contra todo pronóstico, el proyecto ha seguido adelante. El avión VSS Unity fue completado en febrero de 2016 y en diciembre de ese año realizó el primer vuelo de planeo. El 5 de abril de 2018 llevó a cabo su primer vuelo propulsado, alcanzando una altitud de 25,7 kilómetros. En el próximo vuelo suborbital de VSS Unity viajarán cuatro empleados de Virgin Galactic y dos pilotos para simular los procedimientos de un lanzamiento turístico. Eso sí, antes del primer vuelo comercial está previsto llevar a cabo una misión adicional en la que viajará el propio fundador de la empresa, Richard Branson. No obstante, el primer vuelo comercial de la SpaceShipTwo tampoco será turístico. Se trata de una misión contratada por la Fuerza Aérea Italiana tras pagar unos dos millones de euros (de nuevo, vemos a otro gobierno como cliente de un sistema de lanzamiento comercial). Con suerte, Virgin Galactic llevará a cabo vuelos turísticos el año que viene. Casi doce años después de la fecha inicialmente planeada.

VSS Unity enciende su motor híbrido sobre Nuevo México (Virgin Galactic).

Por otro lado, este vuelo ha levantado, una vez más, la polémica sobre el límite del espacio. Como sabemos, esta frontera está fijada por la Federación Astronáutica Internacional (FAI) en los 100 kilómetros de altitud, un límite totalmente arbitrario y que no es mejor que el límite de las 50 millas establecido por la USAF u otros por el estilo. Simplemente se trata de un número redondo que viene bien a la hora de establecer un límite de compromiso para un concepto tan difuso como es el ‘espacio’. Pese a todo, el límite es importante porque puede servir para separar legalmente el espacio aéreo de cada país —que no puede ser traspasado sin permiso— del espacio —equivalente, más o menos, al concepto de aguas internacionales—. Se supone que este límite tiene una fundamentación física, que no es otra que la Línea Kármán, que se basa en un concepto puramente aerodinámico. A medida que subimos en la atmósfera, la densidad decrece, por lo que un avión debe moverse más rápido para generar la sustentación adecuada para volar. Theodore von Kármán se dio cuenta de que la velocidad de un avión no puede ser nunca superior a la velocidad orbital, ya que en ese caso, obviamente, estaría en órbita y ya no ‘volaría’, así que definió la Línea Kármán como el límite práctico de cualquier aeronave que vuele mediante sustentación. Haciendo números, encontró que la altitud a la cual un avión tiene que moverse a la velocidad orbital para generar sustentación era de 83,6 kilómetros. Luego, este número se redondeó a 100 kilómetros para tener en cuenta los errores e imprecisiones de las magnitudes involucradas en los cálculos. Por encima de esa línea no tiene sentido hablar de ‘vuelo’, mientras que por debajo es posible imaginar, al menos en teoría, un avión hipersónico que sea capaz de volar. El asunto es que la Línea Kármán siempre fue una aproximación. En realidad, la densidad de las capas altas de la atmósfera cambia continuamente según el ciclo día-noche y el ciclo de actividad solar, entre otros parámetros, así que el valor de la verdadera Línea Kármán también varía en cuestión de horas y según la posición geográfica en la que nos hallemos.

Vista de la pista de Spaceport America en Nuevo México desde el avión nodriza WhiteKnoghtTwo VMS Eve (Virgin Galactic).

Pero, como decíamos, la frontera del espacio no es solamente un ejercicio teórico y tiene posibles repercusiones legales, de ahí que exista interés en definirla convenientemente. En los últimos años, sobre todo a partir de la aparición de iniciativas de turismo espacial como la de Virgin Galactic, han aparecido varios intentos de buscar un fundamento físico objetivo a esta frontera. Algunos de estos intentos pasan por calcular adecuadamente la altitud media de la Línea Kármán en base a simulaciones. Otras propuestas se basan en otros criterios. Entre ellas, quizá la más famosa sea la de Jonathan McDowell, que ha propuesto establecer la frontera del espacio en los 80 kilómetros aproximadamente. La razón es que varios satélites han sobrevivido el paso por la atmósfera con perigeos entre 80 y 100 kilómetros. Por debajo de los 80 kilómetros, un paso a velocidad orbital termina casi con toda certeza en la reentrada del objeto. Esta definición coincide más o menos con la mesopausa y, de paso, con el antiguo límite de 50 millas de la USAF.

La VSS Unity bajo VMS Eve (Virgin Galactic).

Es una buena definición, pero presenta dos problemas. El primero es que, de nuevo, nos encontramos con un límite variable que depende de la densidad atmosférica y, por ende, de factores como el ciclo solar. El propio McDowell afirma que la frontera del espacio debería estar alrededor de los 80 kilómetros, con un error de unos 10 kilómetros. Es decir, entre los 70 y los 90 kilómetros. ¿20 kilómetros es un margen aceptable? Depende del contexto, claro está. El segundo, es que los 80 kilómetros de altitud es un límite para perigeos de órbitas elípticas. Un satélite en una órbita circular de 80 kilómetros no llegaría a completar una órbita, salvo que fuese específicamente diseñado para ello (debería tener una sección frontal muy pequeña y controles aerodinámicos activos, como mínimo). El récord de minima altitud para un satélite situado en una órbita circular relativamente estable lo tiene el satélite chino Lixing 1, que en 2016 estuvo en una órbita de 124 x 133 kilómetros durante tres días antes de reentrar. De hecho, es por este motivo que hay voces que piden aumentar la altitud de la Línea Kármán a unos 120 o 130 kilómetros, la altitud mínima viable para una órbita circular estable de un satélite ‘normal’ (como antes, seguimos dependiendo de la densidad atmosférica, además de la forma y densidad del satélite).

La SpaceShip III, presentada este año por Virgin Galactic realizará vuelos turísticos rutinarios (Virgin Galactic).

Una solución salomónica podría ser definir dos regiones, algo así como ‘espacio suborbital’, por encima de 70 u 80 kilómetros, y ‘espacio orbital’, sobre los 120 o 130 kilómetros, pero, evidentemente, solo complicaríamos las cosas. Otra solución sería reducir la Línea Kármán actual a los 70 u 80 kilómetros como propone McDowell. De esta forma, el turismo suborbital estaría satisfecho y nos cubrimos las espaldas por si alguna vez este límite tiene connotaciones legales firmes, aunque lo cierto es que, por ahora, la mayoría de potencias espaciales, con Estados Unidos a la cabeza, se resiste a regular esta frontera por miedo, principalmente, a que pueda interferir con las pruebas suborbitales de sus misiles balísticos.

VMS Unity y VMS Eve en el Spaceport America de Nuevo México (Virgin Galactic).

O, lo más sencillo, también se podrían dejar las cosas como están. Si alguien quiere presumir de que ha alcanzado el ‘espacio’ en un vuelo suborbital que se esfuerce un poco más y supere los 100 kilómetros. El temor a que un satélite con un perigeo inferior a la Línea de Kármán pueda considerarse que tiene una parte de su órbita ‘fuera del espacio’ puede solventarse fácilmente añadiendo una aclaración a este límite señalando que esta definición no incluye a aquellos objetos que inicialmente tenían velocidad orbital y que han recorrido, al menos, una órbita antes de alcanzar esa altitud. Sí, llegar a 90 kilómetros en un apogeo suborbital es, a todos los efectos físicos, lo mismo que alcanzar los 110 kilómetros, pero tampoco parece razonable cambiar un límite más o menos consensuado internacionalmente porque una empresa de turismo espacial no ha logrado desarrollar un motor lo suficientemente potente.

Fases del vuelo de la SpaceShipTwo (Virgin Galactic).

Vuelos destacados de la SpaceShipTwo:

  • 3 diciembre 2016. Misión GF-01. Primer vuelo de planeo de la VSS Unity. Tripulación: Mark Stucky y Dave Mackay.
  • 5 de abril de 2018. Misión PF-01. Alcanzó 25,7 kilómetros de altitud. Primer vuelo propulsado de la VSS Unity. Tripulación: Mark Stucky y Dave Mackay.
  • 26 de julio de 2018. Misión PF-03. Alcanzó 52,1 kilómetros de altitud. Tripulación: Dave Mackay y Mike Masucci.
  • 13 de diciembre de 2018. Misión VP-03. Alcanzó 82,72 kilómetros de altitud. Tripulación: Mark Stucky y Frederick CJ Sturckow.
  • 22 de febrero de 2019. Misión VF-01.  Alcanzó 89,9 kilómetros de altitud. Tripulación: Dave Mackay, Mike Masucci y Beth Moses.
  • 12 de diciembre de 2020. Misión VF-01. Abortada por fallo del motor. Altura máxima desconocida. Tripulación: Dave Mackay y Frederick CJ Sturckow.
  • 22 de mayo de 2021. Misión VF-03/Unity21. Alcanzó 89,2 kilómetros de altitud. Primer vuelo espacial desde Nuevo México. Tripulación: Dave Mackay y Frederick CJ Sturckow.


133 Comentarios

  1. Tengo 2 observaciones que me gustaría mucho si pudieran retroalimentar.

    La primera, que esta nave llega 12 años después de la fecha inicial. En septiembre despega la Dragon Inspiration 4, meses antes o después del siguiente vuelo de SpaceShipTwo (SST). Esto es, antes hará una misión comercial la Dragon que la SpaceShip, y no será un salto sino será a órbita. En 12 años pasan muchas cosas. Un millonario exótico, ¿Qué escogerá?

    La segunda, aún así creo que pueden coexistir estos dos oferentes. La competencia real es contra New Shepard. Y aquí, Blue Origin es el ganador para mí. Aún no hacen una misión comercial, pero New Shepard es un sistema con posibilidades de fracaso mucho menores que SpaceShipTwo. Vamos, ¡que tiene paracaídas! y frenado. Jamás me subiría a un SpaceShipTwo antes que a New Shepard. Y por precios pienso que New Shepard terminará siendo más barato, pues «´sólo» es pagar el combustible (que es criogénico por cierto). Y SST requiere más mantenimiento

    ¿O cuál creen que termine siendo mejor opción?

    1. Pues en su momento yo era super fan de la solución de Virgin, pero claro, los retrasos no invitan mucho al optimismo. Tener una arquitectura que en teoría parece buena no asegura que sea un fracaso luego, cuando la implementas.
      Con un poco de suerte lo comprobaremos con nuestros propios ojos. (porque subir, lo que se dice subir, no veo que ninguno tengamos la pasta para ello 😅 )

  2. Por mi mas allá de 100 Kms. Si quisiera ser el primero de mi país en el Espacio, Venezuela, preferiría mas allá de 100 kms, si es posible un vuelo orbital para evitar controversia.

  3. El Club de los Billonarios Espaciales. Lista parcial:

    – Andrew Beal: Beal Aerospace. Retirado. Sus instalaciones en McGregor, Texas, son usadas por SpX para probar sus motores.

    – Paul Allen: SpaceShipOne, Stratolaunch. Tristemente fallecido (parecía buena persona).

    – Robert Bigelow: Bigelow Aerospace. Desaparecido en combate.

    – Mijail Kokorich: Momentus. Un crack venido desde Rusia con amor.

    – Max Poliakov: Firefly Aerospace. Ha resucitado la empresa, que estaba en bancarrota.

    – Richard Branson: Virgin Orbit y Virgin Galactic. El clásico Hombre De Negocios, brillante en márketing y parco en ingeniería.

    – Jeff Bezos: Blue Origin, Kuiper. Businessman de gran talento, título de ingeniero eléctrico cum laude, Óscar perenne al Actor Secundario y copycat frustrado de Elon Musk.

    – Elon Musk: SpaceX, Starlink. El modelo a seguir, la referencia. El único que se ha hecho billonario gracias a su empresa espacial (además, mientras, también se ha hecho más billonario con otras empresas).

    Hay más billonarios metidos en el mundillo espacial:

    https://www.cnbc.com/2016/09/23/8-iconic-billionaires-who-plan-to-conquer-outer-space.

  4. Yo no veo ningún debate. La frontera del espaxio es tener capacidad de poner algo en orbita que puedas desorbitar voluntariamente o involuntariamente.
    El debate nace ahora porque Jeff y BO y estos pacos de Virgin quieren que se nomenclaturen sus lanzamientos como «orbitales». Por ahi no paso… Diseñen buenos cohetes y hablamos que vaya panda de ceos… No saben ni hacer la O con un canuto.

    1. Una cosa que no entiendo, es que gente experimentada en vuelos espaciales, Whitson tiene un récord de 666 días en órbita. Se quieran gastar la pasta en volver al espacio.

      1. Pero yo lo que creo es que a Whitson le pagan, igual que a López-Alegría.

        Pero aunque fuera como tú dices sería lo más normal del mundo, si a alguien le gusta mucho una cosa lo lógico es que quiera repetir.

  5. Una pregunta sobre el motor de este avión. En el post se habla de él como motor híbrido. ¿Qué significa eso? ¿Que se trata de un motor eléctrico y a gasolina/gasoil/gas? O es un tipo de motor que combina combustible sólido y comburente gas/líquido?

    Eskerrik asko!

      1. Ok. No me había dado cuenta de la respuesta de Pochi. Gracias a ambos!

        Supongo que la composición de la goma será top secret! Only Branson’s eyes!

  6. [irónico en ON]
    Tremendo lío con lo de las FRONTERAS espaciales… que si estas a 100 km… menos 1 cm estas en ‘cielo Nacional’, pero si… estas a 100 km y 1 cm estas en el Espacio internacional… (en lo de las aguas Territoriales de aprovechamiento exclusivo, supongo que estara igual o mas movido…)

    Se podría intentar hacer un juicio salomónica y dar la razón a todos, seria, algo así…

    El espacio aéreo Nacional situado por debajo de 80 km y el Espacio internacional más allá de 100 km, y enmedio estaría ‘ LA FRONTERA» (ni para ti ni para mi) 😉

    Y la SpaceShipTwo hara sus vuelos a la Frontera del Espacio (y así no engañemos a nadie) 😉

  7. Si la definición de la línea de Karman hace referencia a la capacidad de un avión de ‘volar’, es normal que necesiten margen para poder usar su avión espacial.

    No sé la utilidad que tendrá, o si en el futuro lejano, se podrán usar 2 etapas : 1 tipo avión y una vez llegado a alguna órbita que se separe la parte ‘cohete’.

    El truki, diría que es que un avión parece pequeño, ligero y seguro. Pero no parece adecuado para elevar grandes cargas. No lo sé. Quizás es cuestión de hacerlo más, mucho más grande.

    No estoy convencido de que sea útil, pero admito la originalidad. No sé a nivel físico las posibilidades que hay. Recibirá un contrato para desplegar un ejército de aviones que desplegaran pequeños satélites de vida muy limitada, orientada a conflictos bélicos? Los militares suelen experimentar con conceptos nuevos.

    1. «Pace of innovation is all that matters in the long run»
      twitter.com/elonmusk/status/1045016610006654976

      *****

      Starlink: Another brick in the wall, part 28.

      *****

      Parece que los nuevos motores de gas caliente (GOx, GCH4) del sistema RCS de Starship van por buen camino.
      Quizás también sirvan para el alunizaje suave de la Moonship.

      «Aiming to have hot gas thrusters on booster for first orbital flight»
      https://twitter.com/elonmusk/status/1397348509309829121

      «Will still use hot gas maneuvering (RCS) thrusters, as ~5X more efficient than nitrogen (300 sec vs 60 sec Isp)»
      twitter.com/elonmusk/status/1357522122915086336

    2. Récords de hoy:

      – 5º lanzamiento de una misma semicofia. La otra mitad volaba por 3ª vez.

      – 40 misiones han usado al menos media cofia reutilizada. El programa de reutilización de cofias está siendo un éxito.
      En todo este tiempo, nadie más se ha molestado en intentar recuperar y reutilizar las cofias. ¡Qué vergüenza!

      – Completado el despliegue de los 1.584 satélites de la primera capa, con lo que Starlink consigue un alcance casi global (bueno, cuando lleguen a su órbita de trabajo, en un par de meses).

      – El Falcon 9 lleva 90 misiones orbitales exitosas seguidas, no 100 como dice el artículo de SN.

      – Viasat sigue interponiendo una denuncia mensual en los tribunales contra Starlink. Sus quejas son del tipo:
      «Detengan a Starlink, porque no podemos competir contra ellos»
      y
      «Desorbiten los satélites de la competencia»
      Starlink aterroriza a las compañías de telecomunicaciones por satélite. Por cierto, Jim Bridenstine trabaja ahora para Viasat.

      https://spacenews.com/spacex-sets-falcon-9-fairing-reuse-mark-with-starlink-launch/

      16 lanzamientos en 5 meses. Y quedan entre 3 y 5 más el próximo mes. Eso sería una media de unos 40 lanzamientos en 2021… SpX lanza en plan soviético.

  8. Duda existencial :

    En la LUNA o Mercurio el Espacio empieza a un cm del suelo ?!
    Entiendo que es así. Pues la línea de Karman solo existe si tiene atmósfera
    Que lío 😉

  9. Otra petición de aclaración.

    En el video del ascenso se observa que los gases que emiten van cambiando de humo negruzco a blanco y hasta desaparecer (¿por falta de atmosfera o por falta de combustible? ¿A que se deben estos cambios de color e intensidad en los gases emitidos? ¿Es normal?

      1. Gracias «MF» por la aclaración y el magnifico apunte de las cofias y estado de Starlink/Falcon9 (R)

        (Eso de las cofias… ¿requiere una entrada en si misma..para que sirven que tipos ha habido hay o habra?) … El escudo que tambien protege de la atmosfera etc ¿es conceptualmente una cofia a lo bestia o a lo horno crematorio ?

        Saludos o tres.

  10. Para mi el espacio empieza donde es posible satelizar un objeto con forma irregular de manera que la orbita sea circular y ademas estable, que tarde 1 año antes de caer no dependiendo por tanto de variaciones meteorologicas en la ionosfera que duran horas o pocos dias. Bajo esta definicion de espacio la atmosfera alcanza mas de 150 km

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Por Daniel Marín, publicado el 24 mayo, 2021
Categoría(s): Astronáutica • Lanzamientos