El «duelo» de las naves espaciales militares con alas: el X-37B contra la nave china reutilizable

Por Daniel Marín, el 29 diciembre, 2023. Categoría(s): Astronáutica • China • Cohetes • Lanzamientos • SpaceX ✎ 59

Hoy 29 de diciembre de 2023 a las 01:07 UTC SpaceX lanzó su quinto Falcon Heavy del año (el noveno en su historia) en la misión militar USSF-52 (US Space Force 52) desde la rampa 39A del Centro Espacial Kennedy. La carga era la nave espacial alada reutilizable X-37B del Pentágono en su séptima misión, denominada OTV-7 (Orbital Test Vehicle 7). Se trata de la cuarta misión de la Unidad nº 2 del X-37B —Boeing ha construido dos ejemplares del X-37B— y la segunda en un lanzador de SpaceX, pero es la primera vez que se lanza un X-37B mediante un potente Falcon Heavy. Aparentemente, la razón es que en esta misión el X-37B no ha sido situado en una órbita baja (LEO) como en las anteriores ocasiones, sino en una órbita de tipo Mólniya o HEO (Highly Elliptical Orbit) —un tipo de órbita muy elíptica con un apogeo superior a los 37 000 kilómetros y un perigeo de menos de 400 kilómetros— inclinada unos 75º, con el apogeo sobre el hemisferio sur. Los objetivos reales de la misión, como los del resto de misiones del X-37B, así como el porqué de esta órbita tan alta, son secretos.

Lanzamiento del 5º Falcon Heavy de 2023 con el X-37B en la misión OTV-7/USSF-52 (SpaceX).

Las etapas laterales del Falcon Heavy, B1064 y B1065, efectuaban su quinta misión y aterrizaron sin problemas en las plataformas LZ-1 y LZ-2 de Cabo Cañaveral. La etapa central B1084 era nueva —como todas las etapas centrales del Falcon Heavy no puede ser usada como primera etapa de un Falcon 9 y viceversa— y fue desechada en el océano siguiendo la tendencia de las últimas misiones de este lanzador. El lanzamiento tuvo lugar apenas tres horas antes de que despegase un Falcon 9 desde la cercana rampa SLC-40 de Cabo Cañaveral con 23 satélites Starlink V2 Mini, por lo que SpaceX ya ha efectuado en 2023 la friolera de 96 misiones orbitales en 2023 con un 100% de éxitos, un impresionante récord. La misión USSF-52 debía haber despegado el 7 de diciembre, pero tuvo que ser retrasada por causas técnicas. Una órbita tan alta implica que el X-37B estará más tiempo sobre algunas zonas del hemisferio sur del planeta y que la velocidad de reentrada será muy superior a las anteriores y, de hecho, será la velocidad más alta soportada por una nave con un escudo térmico de losetas, siempre y cuando el vehículo no realice maniobras de aerofrenado previas en la alta atmósfera.

Emblema de la misión (SpaceX).
El X-37B de esta misión antes de ser encapsulado en la cofia. Es la primera vez que un X-37B lleva el logo de la US Space Force (USSF).
Cofia del Falcon Heavy de esta misión (USSF).

De forma llamativa, el séptimo lanzamiento del X-37B ha tenido lugar pocos días después de que China lanzara por tercera vez una nave equivalente, otro pequeño transbordador alado militar que por ahora carece de nombre oficial y se conoce simplemente como «nave experimental reutilizable» (重复使用试验航天器, chóngfù shǐyòng shìyàn hángtiān qì) o CSSHQ por sus siglas en mandarín. El lanzamiento de la CSSHQ se efectuó el 14 de diciembre de 2023 alrededor de las 14:10 UTC —la hora precisa no fue anunciada públicamente— desde el centro espacial de Jiuquan mediante el cohete CZ-2F T5 (el CZ-2F/T es la variante de carga del CZ-2F que se emplea para lanzar las naves tripuladas Shenzhou y se ha usado para lanzar las estaciones Tiangong 1 y 2, además del resto de misiones de la CSSHQ). El lanzamiento estuvo rodeado de un total secretismo y no hay imágenes del mismo, como tampoco las hay del cohete en la rampa o durante su integración. Al igual que en el caso del X-37B, la misión de la CSSHQ es secreta y, de hecho, ni siquiera sabemos el aspecto que tiene el avión espacial militar chino ni sus características (solo que ha sido construida por CAST, contratista estatal a cargo de las naves Shenzhou y numerosos satélites). La órbita inicial de la CSSHQ en su tercera misión fue muy parecida a las anteriores, con una altitud de unos 340 kilómetros y una inclinación de 50º. Pocos días tras el lanzamiento se publicó que la CSSHQ había liberado «seis objetos» en órbita, pero se trataba de los objetos asociados al lanzamiento (la nave alada, la segunda etapa y cuatro cubiertas de los motores de separación de la segunda etapa). Sea como sea, no olvidemos que en la anterior misión la CSSHQ puso al menos un satélite en órbita que luego capturó para volver a desplegarlo antes de recogerlo definitivamente y lo devolvió a la Tierra.

Posible aspecto de la nave CSSHQ china según una charla en Hong Kong en mayo de este año (Weibo).
Posible aspecto del morro de la CSSHQ no confirmado oficialmente (Weibo).

Teniendo en cuenta la capacidad de carga del CZ-2F/T y la forma de la cofia, así como las imágenes de los segmentos de cofias grabados por la población tras su caída en regiones interiores de China y publicadas en Dou Yin —el Tik Tok original para el mercado chino—, se cree que su masa debe rondar las cinco toneladas y su envergadura alar es de 4,55 metros. Las cofias recuperadas, de tamaño estándar de 4,2 metros de diámetro, muestran cuatro abultamientos, aparentemente introducidos para dar cabida a las cuatro superficies aerodinámicas —las alas y los timones de cola—, con una posición y tamaño muy similares a las del X-37B. Recordemos que el X-37B tiene una masa aproximada de 5500 kg y unas dimensiones de 8,9 metros de largo y 2,9 metros de ancho, con una envergadura alar de 4,5 metros. Según una charla que se dio en mayo de este año en Hong Kong sobre escudos térmicos, la apariencia de la nave es efectivamente similar a la del X-37B y el sistema de protección térmica (TPS) de la CSSHQ emplea 1275 losetas térmicas hechas de un material ablativo reutilizable denominado ULFICA, un material con características superiores en muchos aspectos el PICA-X que usa SpaceX en las naves Dragon, aunque más pesado. Aparentemente, tras la segunda misión se retiraron 286 losetas por haber sufrido ligeros daños. De ser cierto este punto, este sería otro logro considerable para el programa espacial chino. Por su parte, el X-37B tiene un TPS de losetas y telas de protección térmicas muy similares a los del transbordador, aunque las zonas sometidas a las mayores temperaturas están protegidas por losetas TUFROC (Unipiece Fibrous Reinforced Oxidation Resistant Composite) del centro Ames de la NASA, en vez de emplear las losetas de carbono-carbono que usaba el shuttle.

Restos de la cofia del CZ-2F que lanzó el avión orbital chino. Se aprecian las protuberancias exteriores que podrían servir para albergar las puntas de las superficies aerodinámicas (TikTok: @hnsjydyzx).
Otra imagen de la cofia del CZ-2F/T con las protuberancias para las superficies aerodinámicas (Weibo).

El X-37B genera la energía eléctrica mediante un panel solar desplegable alojado en la bodega de carga, una técnica que probablemente también usa la CSSHQ. Como decíamos, nadie sabe para qué sirven exactamente estas naves espaciales aladas. Al menos con respecto al X-37B, el objetivo oficial es poner en órbita experimentos y cargas durante largos periodos y que luego puedan ser analizados en tierra con la posibilidad de ser reutilizados. La Fuerza Espacial ha reconocido oficialmente que, al menos en la misión OTV-5, se han puesto en órbita pequeños satélites mediante el X-37B, satélites que no han sido registrados contraviniendo las normas internacionales (los satélites militares también se registran con un código neutro que no da ninguna información sobre sus características, pero sirve para saber cuántos objetos hay allá arriba). En la misión OTV-6 se puso en órbita el FalconSAT-8, un satélite correctamente registrado. No obstante, esta capacidad de desplegar subsatélites sin aviso puede ser reproducida de forma más económica por satélites convencionales. Y es que desde el punto de vista militar la utilidad de este tipo de naves es más bien escasa: son más caras y pesadas que cualquier satélite desechable y su capacidad de carga útil es minúscula. Además, no son en absoluto imposibles de rastrear por parte de aficionados y de potencias enemigas.

¿Cómo diferenciar las dos unidades del X-37B? Por este detalle del escudo térmico (USSF).
La Unidad 2 de la misión OTV-7 (izquierda) comparada con la Unidad 1 en la misión OTV-6 (USSF).
Recreación del X-37B con su panel solar desplegado (USSF).
El OTV-3 tras aterrizar (Boeing).
El X-37B OTV-3 tras aterrizar. Se aprecia el motor hipergólico R-4D (Boeing).
El X-37B OTV-6 antes del lanzamiento. Se aprecia el módulo de servicio acoplado a su parte trasera (USSF).

En cuanto a una posible capacidad antisatélite (ASAT), ambos países cuentan con sistemas de misiles más sencillos y rápidos de usar. Por estos motivos, se cree que la principal finalidad de estas naves es de servir de programas de investigación para desarrollar o mantener a punto las complejas tecnologías asociadas a estos vehículos, algo más claro en el caso de la CSSHQ china, pero que también se puede aplicar al X-37B tras la retirada del transbordador (aunque EE.UU. pronto tendrá a punto otra nave espacial alada, el Dream Chaser). Para China, el desarrollo de la CSSHQ lleva implícito un progreso tecnológico considerable, pues no olvidemos de que se trata de la primera nave espacial orbital china dotada de alas y, además, reutilizable, dos hitos tecnológicos que Estados Unidos ya logró dominar con creces en los años 80 gracias al transbordador espacial, pero que para el país asiático constituían un desafío de primer orden.

El X-37B acoplado a la segunda etapa del Falcon 9 (Boeing).
Cargas acopladas al módulo de servicio del X-37B en la OTV-6, con el FalconSAT-8 en primer plano (USSF).
Separación del X-37B la segunda etapa en la misión OTV-6 (USSF).
El X-37B con el módulo de servicio acoplado (Giuseppe De Chiara).
Detalle del panel solar desplegable del X-37B plegado en la bodega de carga (USSF).

La única ventaja clara de una nave espacial alada es la capacidad de realizar maniobras hipersónicas en la alta atmósfera para poder cambiar así de órbita de forma relativamente inesperada, una capacidad que, por cierto, provocó que los líderes soviéticos entrasen en pánico a principio de los años 70 cuando se enteraron de que el transbordador estadounidense, diseñado por la NASA junto con el Pentágono, iba a realizar misiones polares desde la base de Vandenberg en California. El Kremlin temía que el shuttle pudiese usarse para dejar caer armas nucleares sobre Moscú poco después de despegar, iniciando así un primer ataque nuclear por sorpresa y, como consecuencia, decidió desarrollar su propio programa de transbordador espacial, que sería conocido como Burán. Sin embargo, no se ha observado al X-37B ni a la CSSHQ realizar ninguna de estas maniobras atmosféricas. Eso sí, la nueva órbita elíptica de esta la misión OTV-7 del X-37B es un escenario ideal para poner a prueba este tipo de maniobras con el fin de cambiar el plano orbital o reducir el perigeo, lo que dificultaría el seguimiento del X-37B durante varias horas o días. No sería descabellado ver al X-37B efectuar maniobras de aerofrenado en la alta atmósfera para rebajar la altitud del perigeo y poder así reentrar a una velocidad orbital más parecida a la de anteriores misiones.

X-37B vs CSSHQ.

Por otro lado, conviene no confundir la CSSHQ china con el avión espacial reutilizable suborbital, a veces denominado AT-1B, probado hasta el momento en dos ocasiones en julio de 2021 y agosto de 2022. Este avión suborbital, también secreto, podría estar relacionado con la CSSHQ para formar un sistema de lanzamiento totalmente reutilizable —el AT-1B sería la primera etapa y la CSSHQ la segunda—, pero no hay evidencias directas de que este sea el caso. Sea como sea, el X-37B y la CSSHQ están ahora mismo en el espacio haciendo «sus cosas». Algún día sabremos qué se taren entre manos alas.

Aterrizaje de las etapas B1064 y B1065 (SpaceX).
Las etapas laterales del Falcon Heavy, B1064 y B1065, en las plataformas LZ-1 y LZ-2 tras efectuar su quinta misión (SpaceX).
Los 27 Merlin 1D (SpaceX).
El Falcon Heavy en la rampa (SpaceX).
Lanzamiento (SpaceX).

Misiones del X-37B estadounidense y de la nave china CSSHQ:

  • OTV-1 (USA-212): lanzada el 20 de abril de 2010 mediante un Atlas V 501 y tuvo una duración de 225 días. Se usó el ejemplar X-37B nº 1. Órbita de 400 km y 40º de inclinación. Aterrizaje en la pista 12 de la Base de Vandenberg (California).
  • OTV-2 (USA-226): lanzada el 5 de marzo de 2011 por un Atlas V 501 y estuvo en órbita durante 469 días (primer vuelo del X-37B nº 2). Órbita baja de 41,9º. Aterrizaje en la pista 12 de la Base de Vandenberg (California).
  • OTV-3 (USA-240): lanzada el 11 de diciembre de 2012 con un Atlas V 501 y se prolongó durante 675 días (segundo vuelo del X-37B nº 1). Órbita baja de 43,5º. Aterrizaje en la pista 12 de la Base de Vandenberg (California).
  • OTV-4 (USA-261): lanzada el 20 de marzo de 2015 por un Atlas V 501 y estuvo en órbita durante 718 días (segundo vuelo del X-37B nº 2). Órbita baja de 43,5º. Aterrizaje en la pista 15 de la SLF (Shuttle Landing Facility) del Centro Espacial Kennedy (Florida).
  • OTV-5 (USA-277): lanzada el 7 de septiembre de 2017 mediante un Falcon 9 v1.2, con una duración de 780 días (tercer vuelo del X-37B nº 2). Órbita baja de 54,5º. Primer lanzamiento del X-37B mediante un Falcon 9. Al menos en esta misión el Pentágono ha reconocido que se pusieron en órbita varios satélites secretos. Aterrizaje en la pista 33 de la SLF (Shuttle Landing Facility) del Centro Espacial Kennedy (Florida).
  • OTV-6 (USA-299, USSF-7): lanzada el 17 de mayo de 2020 mediante un Atlas V 501 con una duración de 909 días (tercer vuelo del X-37B nº 1). Primera misión con un módulo de servicio acoplado (oficialmente). Se puso en órbita el FalconSAT-8, acoplado al módulo de servicio. Órbita baja de 44,6º. Aterrizaje en la pista 33 de la SLF (Shuttle Landing Facility) del Centro Espacial Kennedy (Florida).
  • CSSHQ-1: lanzada el 4 de septiembre de 2020 mediante un CZ-2F/T desde Jiuquan y tuvo una duración de 2 días. Primer lanzamiento de la nave orbital alada reutilizable china. Órbita de 50º. Aterrizaje en la pista de Lop Nor (Xinjiang).
  • CSSHQ-2: lanzada el 4 de agosto de 2022 mediante un CZ-2F/T desde Jiuquan y tuvo una duración de 276 días. Segundo lanzamiento de la nave orbital alada reutilizable china. La nave desplegó un mismo satélite en dos ocasiones y lo devolvió a la Tierra. Órbita de 50º. Aterrizaje en la pista de Lop Nor (Xinjiang).
  • CSSHQ-3: lanzada el 14 de diciembre de 2023 mediante un CZ-2F/T desde Jiuquan. Tercer lanzamiento de la nave orbital alada reutilizable china. Órbita de 50º. Actualmente en órbita.
  • OTV-7 (USSF-52): lanzada el 29 de diciembre de 2023 mediante un Falcon Heavy (cuarto vuelo del X-37B nº 2). Primer lanzamiento mediante un Falcon Heavy. Posible órbita elíptica con un apogeo de más de 36 000 km y 75º de inclinación.


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Por Daniel Marín, publicado el 29 diciembre, 2023
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