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avión espacial

Transbordador espacial Discovery Un avión espacial es un vehículo que puede volar y planear como una aeronave en la atmósfera terrestre y funcionar como una nave espacial en el ...

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Transbordador espacial Discovery

Un avión espacial es un vehículo que puede volar y planear como una aeronave en la atmósfera terrestre y funcionar como una nave espacial en el espacio exterior . [ 1 ] Para ello, los aviones espaciales deben incorporar características tanto de aeronaves como de naves espaciales. Los aviones espaciales orbitales tienden a ser más similares a las naves espaciales convencionales, mientras que los aviones espaciales suborbitales tienden a ser más similares a las aeronaves de ala fija . Todos los aviones espaciales hasta 2024 han sido propulsados ​​por cohetes para el despegue y el ascenso, pero luego han aterrizado como planeadores sin propulsión .

Cuatro ejemplos de aviones espaciales han sido lanzados con éxito a la órbita, reingresado a la atmósfera terrestre y aterrizado : el transbordador espacial estadounidense , el Buran ruso, el X-37 estadounidense , [ 2 ] y el Shenlong chino . Otro, Dream Chaser , está en desarrollo en los EE. UU. A partir de 2024, todos los aviones espaciales orbitales pasados ​​y actuales se lanzan verticalmente ; algunos se transportan como carga útil en una cofia convencional, mientras que el transbordador espacial usó sus propios motores con la ayuda de propulsores y un tanque externo. El vuelo espacial orbital se realiza a altas velocidades, con energías cinéticas orbitales típicamente mayores que las trayectorias suborbitales. Esta energía cinética se libera como calor durante el reingreso . Se han propuesto muchos más aviones espaciales .

Al menos dos aeronaves suborbitales propulsadas por cohetes han sido lanzadas horizontalmente al espacio suborbital desde un avión portador en vuelo antes de ser lanzadas más allá de la línea de Kármán : el X-15 y el SpaceShipOne . [ a ]

Principios de funcionamiento

Aterrizaje del transbordador espacial Atlantis , un avión espacial orbital tripulado.

Los aviones espaciales deben operar en el espacio, como las naves espaciales tradicionales , pero también deben ser capaces de realizar vuelos atmosféricos, como un avión .

Las naves espaciales no necesariamente vuelan por su propia propulsión, sino que a menudo planean gracias a su inercia, utilizando superficies aerodinámicas para maniobrar en la atmósfera durante el descenso y el aterrizaje. El transbordador espacial estadounidense, por ejemplo, no podía volar por su propia propulsión, sino que utilizaba su impulso tras la desorbitación para planear hasta la pista de aterrizaje. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Estos requisitos incrementan la complejidad, el riesgo, la masa en vacío y el costo de los diseños de aviones espaciales. Las siguientes secciones se basarán principalmente en el transbordador espacial estadounidense, el más grande, complejo, costoso, con mayor número de vuelos y único avión espacial orbital tripulado, aunque también se han realizado vuelos exitosos con otros diseños.

Lanzamiento al espacio

La trayectoria de vuelo necesaria para alcanzar la órbita genera importantes cargas aerodinámicas, vibraciones y aceleraciones, que la estructura del vehículo debe soportar. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

Si el vehículo de lanzamiento sufre una avería catastrófica, una cápsula espacial convencional es propulsada a un lugar seguro mediante un sistema de escape . El transbordador espacial era demasiado grande y pesado para que este método fuera viable, lo que dio lugar a varios modos de aborto que podrían haber sido o no compatibles con la supervivencia. El desastre del Challenger demostró la falta de capacidad de supervivencia durante el ascenso.

Entorno espacial

Una vez en órbita, un avión espacial debe recibir energía mediante paneles solares y baterías o pilas de combustible , ser maniobrado en el espacio , mantener el equilibrio térmico, orientarse y comunicarse con él. Los entornos térmicos y radiológicos en órbita imponen tensiones adicionales. Esto se suma a la tarea para la que fue lanzado el avión espacial, como el despliegue de satélites o la realización de experimentos científicos.

El transbordador espacial utilizaba motores específicos para realizar maniobras orbitales. Estos motores empleaban propelentes hipergólicos tóxicos que requerían precauciones especiales de manipulación. Diversos gases, como el helio para la presurización y el nitrógeno para el soporte vital, se almacenaban a alta presión en recipientes a presión de material compuesto recubiertos .

reentrada atmosférica

Vista trasera del avión espacial Buran, donde se aprecian las toberas de los motores de cohete, los propulsores de control de actitud, las superficies aerodinámicas y el escudo térmico.

Las naves espaciales orbitales que reingresan a la atmósfera terrestre deben reducir significativamente su velocidad , lo que provoca un calentamiento extremo . Por ejemplo, el sistema de protección térmica (TPS) del transbordador espacial protege la estructura interna del orbitador de temperaturas superficiales que alcanzan hasta 1650 °C (3000 °F) , muy por encima del punto de fusión del acero. [ 9 ] Los aviones espaciales suborbitales vuelan trayectorias de menor energía que no ejercen tanta presión sobre el sistema de protección térmica de la nave espacial.  

El desastre del transbordador espacial Columbia fue consecuencia directa de un fallo en el sistema de protección térmica (TPS).

Vuelo aerodinámico y aterrizaje horizontal

Las superficies de control aerodinámico deben ser accionadas . El tren de aterrizaje debe incluirse a costa de un aumento de masa.

Concepto de avión espacial orbital con respiración atmosférica

Un avión espacial orbital con propulsión atmosférica tendría que volar en lo que se conoce como una «trayectoria deprimida», que sitúa al vehículo en el régimen de vuelo hipersónico a gran altitud de la atmósfera durante un período prolongado. Este entorno induce altas presiones dinámicas, altas temperaturas y altas cargas de flujo de calor, particularmente en las superficies del borde de ataque del avión espacial, lo que requiere que las superficies exteriores se construyan con materiales avanzados y/o utilicen refrigeración activa . [ 8 ] Skylon fue un avión espacial propuesto que habría utilizado motores de respiración atmosférica.

Aviones espaciales orbitales volados

Transbordador espacial

El transbordador espacial es un sistema de nave espacial orbital terrestre baja , parcialmente reutilizable y retirado , operado desde 1981 hasta 2011 por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de los Estados Unidos como parte del programa del transbordador espacial . Su nombre oficial era Sistema de Transporte Espacial (STS), tomado del plan de 1969 liderado por el vicepresidente de los Estados Unidos, Spiro Agnew, para un sistema de naves espaciales reutilizables, siendo este el único elemento financiado para su desarrollo. [ 10 ] : 163–166 [ 11 ] [ 12 ]

El primero ( STS-1 ) de los cuatro vuelos de prueba orbitales tuvo lugar en 1981, dando paso a los vuelos operativos ( STS-5 ) que comenzaron en 1982. Se construyeron cinco vehículos orbitales completos del Transbordador Espacial, que realizaron un total de 135 misiones entre 1981 y 2011. Se lanzaron desde el Centro Espacial Kennedy (KSC) en Florida . Las misiones operativas lanzaron numerosos satélites , sondas interplanetarias y el Telescopio Espacial Hubble (HST), llevaron a cabo experimentos científicos en órbita, participaron en el programa Shuttle -Mir con Rusia y colaboraron en la construcción y el mantenimiento de la Estación Espacial Internacional (ISS). El tiempo total de misión de la flota del Transbordador Espacial fue de 1323 días. [ 13 ]

Los componentes del transbordador espacial incluyen el vehículo orbital (OV) con tres motores principales Rocketdyne RS-25 agrupados , un par de propulsores de cohete sólido recuperables (SRB) y el tanque externo desechable (ET) que contiene hidrógeno líquido y oxígeno líquido . El transbordador espacial se lanzó verticalmente , como un cohete convencional, con los dos SRB operando en paralelo con los tres motores principales RS-25 del orbitador, que se alimentaban desde el ET. Los SRB se desecharon antes de que el vehículo alcanzara la órbita, mientras que los motores principales continuaron operando, y el ET se desechó después del apagado de los motores principales y justo antes de la inserción orbital , que utilizó los dos motores del Sistema de Maniobras Orbitales (OMS) del orbitador . Al concluir la misión, el orbitador encendió su OMS para desorbitar y reingresar a la atmósfera . Durante la reentrada, el orbitador estaba protegido por las losetas de su sistema de protección térmica y planeaba como un avión espacial hasta una pista de aterrizaje, generalmente en la Instalación de Aterrizaje del Transbordador en el Centro Espacial Kennedy (KSC), Florida, o en el Lago Seco Rogers en la Base de la Fuerza Aérea Edwards , California. Si el aterrizaje se producía en Edwards, el orbitador regresaba al KSC sobre el Avión Transportador del Transbordador (SCA), un Boeing 747 especialmente modificado diseñado para transportar el transbordador sobre él.

El primer orbitador, Enterprise , se construyó en 1976 y se utilizó en Pruebas de Aproximación y Aterrizaje (ALT), pero no tenía capacidad orbital. Inicialmente se construyeron cuatro orbitadores completamente operativos: Columbia , Challenger , Discovery y Atlantis . De estos, dos se perdieron en accidentes de misión: Challenger en 1986 y Columbia en 2003 , con un total de 14 astronautas fallecidos. Un quinto orbitador operativo (y sexto en total), Endeavour , se construyó en 1991 para reemplazar a Challenger . Los tres vehículos operativos supervivientes fueron retirados del servicio tras el último vuelo de Atlantis el 21 de julio de 2011. Estados Unidos dependió de la nave espacial rusa Soyuz para transportar astronautas a la ISS desde el último vuelo del transbordador hasta el lanzamiento de la misión Crew Dragon Demo-2 en mayo de 2020. [ 14 ]

Buran

El programa Buran ( en ruso : Буран , IPA: [ bʊˈran ] , lit. ' Tormenta de nieve ' o ' Ventisca ' ) fue un proyecto soviético y posteriormente ruso de naves espaciales reutilizables para desarrollar el sistema Energia-Buran, conocido oficialmente como el Sistema Espacial Reutilizable "Buran" ( Многоразовая Космическая Система «Буран» ), que comenzó formalmente en 1976 y se suspendió en 1993. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] Además de ser la designación para todo el proyecto soviético/ruso de naves espaciales reutilizables, Buran también fue el nombre dado al orbitador 1K , que completó un vuelo espacial no tripulado. En 1988, fue la única nave espacial reutilizable soviética lanzada al espacio. Los orbitadores Buran utilizaron el cohete desechable Energía como vehículo de lanzamiento .

El programa Buran fue iniciado por la Unión Soviética como respuesta al programa del Transbordador Espacial de los Estados Unidos . [ 19 ] La naturaleza no clasificada de este último fue una ventaja para los soviéticos y resultó en muchas similitudes superficiales y funcionales entre los diseños de los transbordadores estadounidenses y soviéticos. [ 20 ] Aunque el orbitador Buran era similar en apariencia al orbitador del Transbordador Espacial de la NASA , y podía operar de manera similar como un avión espacial de reentrada , su diseño interno y funcional final fue diferente. Por ejemplo, los motores principales durante el lanzamiento estaban en el cohete Energia y no eran llevados a órbita por la nave espacial. Motores de cohete más pequeños en el cuerpo de la nave proporcionaban propulsión en órbita y encendidos de desorbitación, similares a las cápsulas OMS del Transbordador Espacial . A diferencia del Transbordador Espacial, cuyo primer vuelo espacial orbital se realizó en abril de 1981, el Buran, cuyo primer y único vuelo espacial ocurrió en noviembre de 1988, tenía la capacidad de volar misiones no tripuladas, así como realizar aterrizajes completamente automatizados. [ 21 ] El proyecto fue el más grande y el más caro en la historia de la exploración espacial soviética . [ 17 ]

X-37

El Boeing X-37 , también conocido como Vehículo de Prueba Orbital (OTV), es una nave espacial robótica reutilizable . Es impulsada al espacio por un vehículo de lanzamiento , reingresa a la atmósfera terrestre y aterriza como un avión espacial. El X-37 es operado por la Oficina de Capacidades Rápidas del Departamento de la Fuerza Aérea , en colaboración con la Fuerza Espacial de los Estados Unidos , [ 22 ] para misiones de vuelo espacial orbital destinadas a demostrar tecnologías espaciales reutilizables . Es una versión a escala del 120% del Boeing X-40 anterior . El X-37 comenzó como un proyecto de la NASA en 1999, antes de ser transferido al Departamento de Defensa de los Estados Unidos en 2004. Hasta 2019, el programa fue administrado por el Comando Espacial de la Fuerza Aérea . [ 23 ]

Un X-37 voló por primera vez durante una prueba de caída en 2006; su primera misión orbital se lanzó en abril de 2010 en un cohete Atlas V y regresó a la Tierra en diciembre de 2010. Los vuelos posteriores extendieron gradualmente la duración de la misión, alcanzando 780  días en órbita para la quinta misión, la primera en lanzarse en un cohete Falcon 9. La sexta misión se lanzó en un Atlas V el 17 de mayo de 2020 y concluyó el 12 de noviembre de 2022, alcanzando 908 días en órbita. [ 24 ] La séptima misión se lanzó el 28 de diciembre de 2023 en un cohete Falcon Heavy , entrando en una órbita terrestre alta altamente elíptica , aterrizando en marzo de 2025 después de 434 días en órbita. [ 25 ] [ 26 ]

Nave espacial experimental reutilizable

La nave espacial experimental reutilizable china ( chino :可重复使用试验航天器; pinyin : Kěchóngfùshǐyòng shìyàn hángtiānqì , CSSHQ) es la primera nave espacial reutilizable producida por China. Se embarcó en su misión orbital inicial el 4 de septiembre de 2020. [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] Según informes de los medios, la nave espacial se lanza a la órbita terrestre en una configuración vertical mientras está encerrada dentro de la cofia de carga útil de un cohete como un satélite tradicional, pero regresa a la Tierra mediante un aterrizaje autónomo en pista. En ausencia de descripciones oficiales de la nave espacial o representaciones fotográficas de la misma, algunos observadores han especulado que la nave espacial podría asemejarse al avión espacial X-37B de los Estados Unidos tanto en forma como en función. [ 31 ] [ 32 ]

Shenlong ( chino simplificado :神龙; chino tradicional :神龍; pinyin : shén lóng ; lit. ' dragón divino ' ) es un avión espacial robótico reutilizable chino actualmente en desarrollo. [ 33 ] Solo han aparecido unas pocas imágenes en publicaciones desde que fue revelado a finales de 2007. [ 34 ]

Aviones cohete suborbitales volados

Un X-15 en vuelo

Estados Unidos

Dos aeronaves suborbitales tripuladas propulsadas por cohetes han alcanzado el espacio: la North American X-15 y la SpaceShipOne ; una tercera, la SpaceShipTwo , ha cruzado el límite del espacio definido por Estados Unidos, pero no ha alcanzado el límite superior reconocido internacionalmente. Ninguna de estas naves era capaz de entrar en órbita, y todas fueron elevadas a gran altitud mediante un avión nodriza.

El 7 de diciembre de 2009, Scaled Composites y Virgin Galactic presentaron SpaceShipTwo , junto con su nave nodriza atmosférica "Eve". El 13 de diciembre de 2018, SpaceShipTwo VSS Unity cruzó con éxito el límite del espacio definido por los EE. UU . (aunque no ha llegado al espacio utilizando la definición internacionalmente reconocida de este límite, que se encuentra a una altitud mayor que el límite de los EE. UU.). SpaceShipThree es la nueva nave espacial de Virgin Galactic , lanzada el 30 de marzo de 2021. También se la conoce como VSS Imagine . [ 35 ] El 11 de julio de 2021 VSS Unity completó su primera misión totalmente tripulada, incluyendo a Sir Richard Branson .

Unión Soviética

El Mikoyan-Gurevich MiG-105 fue un prototipo atmosférico de un avión espacial orbital previsto, y el vehículo de prueba suborbital BOR-4, con escudo térmico a escala reducida , reingresó con éxito a la atmósfera antes de la cancelación del programa.

Japón

HYFLEX fue un demostrador suborbital miniaturizado lanzado en 1996, que voló a 110  km de altitud, logró el vuelo hipersónico y reingresó con éxito a la atmósfera . [ 36 ] [ 37 ]

Europa

El proyecto de pruebas Vehículo Experimental Intermedio (IXV) de la Agencia Espacial Europea (ESA) demostró las tecnologías de reentrada mediante cuerpos sustentadores durante un vuelo suborbital de 100 minutos en 2015.

Multinacional

El Dawn Mk-II Aurora es un avión espacial suborbital desarrollado por Dawn Aerospace para demostrar múltiples vuelos suborbitales por día. Dawn tiene su sede en los Países Bajos y Nueva Zelanda, y trabaja en estrecha colaboración con la CAA estadounidense. El 9 de diciembre de 2020, la Autoridad de Aviación Civil de Nueva Zelanda , en colaboración con la Agencia Espacial de Nueva Zelanda , emitió una licencia que permite al vehículo volar desde un aeropuerto convencional. [ 38 ] Las primeras pruebas de vuelo comenzaron con motores a reacción simulados, y en julio de 2021 la compañía completó una serie de cinco vuelos de prueba para evaluar la estructura del avión, la aviónica y las operaciones de respuesta rápida. Dawn Aerospace [ 39 ]

Desde entonces, Aurora ha sido sometida a extensas pruebas de vuelo, incluyendo docenas de vuelos con motor a reacción y la posterior certificación para vuelo supersónico y propulsado por cohetes. En noviembre de 2024, el Aurora Mk-II se convirtió en la primera aeronave diseñada y fabricada en Nueva Zelanda en romper la barrera del sonido, alcanzando Mach 1.12 y estableciendo un récord de ascenso más rápido a 20 km de altitud. [ 40 ]

En 2025, Dawn Aerospace comenzó a volar cargas útiles comerciales y de investigación en Aurora, incluidos sensores de conocimiento del dominio espacial e instrumentos de investigación universitaria, demostrando el potencial del vehículo para servicios suborbitales reutilizables. [ 41 ]

La compañía también ha comenzado a aceptar pedidos para el Aurora, con las primeras entregas previstas para 2027, y ha firmado acuerdos de colaboración para ubicar un avión espacial Aurora en el Puerto Aeroespacial de Oklahoma en los Estados Unidos. [ 42 ]

Aviones espaciales en desarrollo

Porcelana

La nave espacial experimental reutilizable china es un avión espacial clandestino que se ha lanzado cuatro veces entre 2020 y 2026, [ 43 ] a través de una Larga Marcha 2F . [ 44 ]

Shenlong ( chino :神龙; pinyin : shén lóng ; lit. ' dragón divino ' ) es un avión espacial robótico chino que podría ser similar al Boeing X-37 . [ 45 ] Solo se han publicado unas pocas imágenes desde finales de 2007. [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]

Haolong es un avión espacial reutilizable no tripulado con una capacidad de carga de 1,8 toneladas, desarrollado por el Instituto de Investigación y Diseño de Aeronaves de Chengdu , creador de los aviones de combate Chengdu J-10 y Chengdu J-20 , para el reabastecimiento de la estación espacial Tiangong . Tendrá 10 metros de largo y 8 metros de ancho, y utilizará alas plegables. [ 49 ]

Europa

Maqueta del avión espacial francés VORTEX, actualmente en proyecto.

La experiencia del proyecto IXV se está utilizando en el programa PRIDE para desarrollar el avión espacial reutilizable no tripulado Space Rider . [ 50 ]

El Space Rider (Space Reusable Integrated Demonstrator for Europe Return) es un avión espacial orbital no tripulado planificado que pretende proporcionar a la Agencia Espacial Europea (ESA) acceso asequible y rutinario al espacio. [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] El Space Rider tendrá el potencial de permitir experimentos en microgravedad, como la exposición de materiales al espacio exterior y la validación en órbita de tecnologías, así como el despliegue de pequeños satélites. [ 54 ] Su vuelo inaugural está programado actualmente para el primer trimestre de 2028. [ 55 ] Está previsto que sea puesto en el espacio por el vehículo de lanzamiento de carga media Vega C. [ 51 ]

La Agencia Espacial Alemana (DLR) está desarrollando el Experimento de Vuelo Reutilizable (ReFEx) como demostrador de una primera etapa de cohete reutilizable con alas. Será transportado por un cohete sonda hasta un apogeo de aproximadamente 130 km. [ 56 ] Se espera su primer vuelo en 2026. [ 57 ]

La empresa alemana POLARIS Spaceplanes, en cooperación con DLR , está desarrollando un avión espacial suborbital multipropósito Aurora que puede utilizarse para lanzar cargas útiles a órbita cuando se combina con una etapa superior desechable. [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]

Dassault Aviation y OHB [ 62 ] están desarrollando un avión espacial orbital llamado VORTEX (Véhicule Orbital Réutilisable de Transport et d'EXploration) para misiones orbitales tanto civiles como militares. La compañía presentó este proyecto por primera vez en el Salón Aeronáutico de París de 2025. [ 63 ] [ 64 ] La ESA expresó interés en cooperar en una versión demostrativa de tecnología suborbital a escala reducida de VORTEX . [ 65 ]

La empresa francesa AndroMach, fundada en 2023, está desarrollando pequeños aviones espaciales suborbitales (ENVOL) y orbitales (ÉTOILE) con el apoyo financiero del CNES . [ 66 ] [ 61 ]

INVICTUS será un vehículo de prueba de vuelo hipersónico, que permitirá desarrollar tecnologías para futuros aviones espaciales reutilizables. [ 67 ]

India

A partir de 2012La Organización India de Investigación Espacial ( ISRO ) está desarrollando un sistema de lanzamiento denominado Vehículo de Lanzamiento Reutilizable (RLV). Este es el primer paso de la India hacia la realización de un sistema de lanzamiento reutilizable de dos etapas a órbita . Un avión espacial sirve como segunda etapa. Se espera que el avión cuente con motores scramjet de respiración atmosférica, así como con motores de cohete. La ISRO realizó pruebas con aviones espaciales en miniatura y un scramjet funcional en 2016. [ 68 ] En abril de 2023, la India llevó a cabo con éxito una misión de aterrizaje autónomo de un prototipo a escala reducida del avión espacial. [ 69 ] El prototipo del RLV fue lanzado desde un helicóptero Chinook a una altitud de 4,5 km y se le hizo planear de forma autónoma hasta una pista construida específicamente para ello en el Campo de Pruebas Aeronáuticas de Chitradurga , Karnataka. [ 70 ] 

Japón

En 2018, Japón estaba desarrollando el cohete sonda reutilizable alado (WIRES), que, de tener éxito, podría utilizarse como primera etapa recuperable o como avión espacial suborbital tripulado. [ 71 ]

Estados Unidos

Vehículo de prueba de vuelo Dream Chaser en 2013

Dream Chaser es un avión espacial estadounidense reutilizable de cuerpo sustentador desarrollado por Sierra Space . Concebido como un vehículo tripulado , se está desarrollando en una configuración de carga conocida como Dream Chaser Cargo System para misiones a la Estación Espacial Internacional (ISS) bajo el programa de Servicios Comerciales de Reabastecimiento de la NASA . [ 72 ]

El desarrollo de Dream Chaser comenzó en 2004 como un proyecto de SpaceDev , que fue adquirido por Sierra Nevada Corporation (SNC) en 2008. [ 73 ] En 2021, el programa fue transferido a Sierra Space, una subsidiaria escindida de SNC como empresa independiente.

Dream Chaser está diseñado para despegue vertical y aterrizaje horizontal , lanzándose sobre un cohete Vulcan Centaur y aterrizando en pistas convencionales. [ 74 ] [ 75 ] Es capaz de transportar carga presurizada y no presurizada. Una variante propuesta para la Agencia Espacial Europea se lanzaría a bordo de un cohete Ariane 6. El primer vuelo de Dream Chaser estaba originalmente programado para el segundo vuelo del Vulcan Centaur, pero no estuvo listo a tiempo. A abril de 2026, el sistema de propulsión y el software de la nave espacial aún no habían sido certificados por la NASA, [ 76 ] y la misión inicial de la nave espacial a finales de 2026 ya no se acoplará a la ISS como se planeó originalmente. [ 77 ]

El diseño del Dream Chaser deriva del sistema de lanzamiento de personal HL-20 de la NASA , un concepto de cuerpo sustentador estudiado en las décadas de 1980 y 1990.

Conceptos de aviones espaciales que no han volado

El programa Gemini de Estados Unidos probó el uso de un ala Rogallo en lugar de un paracaídas. Agosto de 1964.

Desde principios del siglo XX se han propuesto diversos tipos de aviones espaciales. Entre los primeros diseños más destacados se encuentran un avión espacial equipado con alas de aleaciones combustibles que se quemarían durante el ascenso, y el concepto del bombardero Silbervogel . La Alemania de la Segunda Guerra Mundial y los Estados Unidos de la posguerra consideraron versiones aladas del cohete V-2 , y en las décadas de 1950 y 1960, los diseños de cohetes alados inspiraron a artistas de ciencia ficción , cineastas y al público en general. [ 78 ] [ 79 ]

Estados Unidos

La Fuerza Aérea de los Estados Unidos dedicó cierto esfuerzo a un estudio teórico de varios proyectos de aviones espaciales dentro de sus iniciativas Aerospaceplane de finales de la década de 1950, pero posteriormente redujo el alcance del proyecto. El resultado, el Boeing X-20 Dyna-Soar , iba a ser el primer avión espacial orbital, pero fue cancelado a principios de la década de 1960 [ 80 ] [ 81 ] en favor del Proyecto Gemini de la NASA y el programa de vuelos espaciales tripulados de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos .

En 1961, la NASA planeó originalmente que la nave espacial Gemini aterrizara en una pista [ 82 ] con un perfil aerodinámico de ala Rogallo , en lugar de un aterrizaje en el océano con paracaídas . El vehículo de prueba se conoció como Vehículo de Investigación de Parapente . El trabajo de desarrollo tanto de los paracaídas como del parapente comenzó en 1963. [ 83 ] Para diciembre de 1963, el paracaídas estaba listo para someterse a pruebas de despliegue a gran escala, mientras que el parapente había encontrado dificultades técnicas. [ 83 ] Aunque los intentos de revivir el concepto de parapente persistieron dentro de la NASA y North American Aviation , en 1964 el desarrollo se suspendió definitivamente debido al costo de superar los obstáculos técnicos. [ 84 ]

Conceptos de sistemas STS de Estados Unidos , alrededor de la década de 1970.

El transbordador espacial sufrió muchas variaciones durante su fase de diseño conceptual. Aquí se ilustran algunos de los primeros conceptos.

Ilustración del despegue de NASP

El avión aeroespacial nacional Rockwell X-30 (NASP), cuyo desarrollo comenzó en la década de 1980, fue un intento de construir un vehículo scramjet capaz de operar como un avión y alcanzar la órbita como el transbordador. Presentado al público en 1986, el concepto pretendía alcanzar Mach 25, lo que permitiría vuelos entre el aeropuerto de Dulles y Tokio en dos horas, además de ser capaz de entrar en órbita terrestre baja. [ 85 ] Se identificaron seis tecnologías críticas, tres de ellas relacionadas con el sistema de propulsión, que consistiría en un scramjet alimentado con hidrógeno. [ 85 ]

El programa NASP se convirtió en el Programa de Tecnología de Sistemas Hipersónicos (HySTP) a finales de 1994. El HySTP se diseñó para transferir los logros alcanzados en el vuelo hipersónico a un programa de desarrollo tecnológico. El 27 de enero de 1995, la Fuerza Aérea puso fin a su participación en el HySTP. [ 85 ]

En 1994, un capitán de la USAF propuso un avión espacial de peróxido/queroseno de una sola etapa, del tamaño de un F-16, llamado " Caballo Negro ". [ 86 ] Debía despegar casi vacío y someterse a reabastecimiento de combustible en vuelo antes de ser lanzado a la órbita. [ 87 ]

El Lockheed Martin X-33 fue un prototipo a escala 1/3 fabricado como parte de un intento de la NASA de construir un avión espacial VentureStar propulsado por hidrógeno y de despegue y aterrizaje vertical (SSTO), que fracasó cuando el diseño del tanque de hidrógeno no pudo construirse según lo previsto.

El 5 de marzo de 2006, Aviation Week & Space Technology publicó un artículo que pretendía ser la "revelación" de un sistema de avión espacial de dos etapas a órbita del ejército estadounidense altamente clasificado con el nombre en clave Blackstar . [ 88 ]

En 2011, Boeing propuso el X-37C, una versión a escala del X-37B de entre el 165 y el 180 por ciento , diseñada para transportar hasta seis pasajeros a la órbita terrestre baja . El avión espacial también estaba destinado a transportar carga, con capacidad tanto para el transporte de masa hacia arriba como hacia abajo . [ 89 ]

Unión Soviética

El programa soviético de naves espaciales reutilizables tiene sus orígenes a finales de la década de 1950, en los albores de la era espacial. La idea de los vuelos espaciales reutilizables soviéticos es muy antigua, aunque no fue continua ni organizada de forma consistente. Antes del Buran, ningún proyecto del programa alcanzó la fase operativa.

El primer paso hacia una nave espacial soviética reutilizable fue el Burya de 1954 , un prototipo de avión a reacción/misil de crucero de gran altitud. Se realizaron varios vuelos de prueba antes de que el Comité Central lo cancelara . El objetivo del Burya era transportar una carga nuclear, presumiblemente a Estados Unidos, y luego regresar a la base. La URSS canceló el programa Burya en favor del desarrollo de misiles balísticos intercontinentales (ICBM) . La siguiente versión de una nave espacial reutilizable fue el diseño Zvezda , que también alcanzó la etapa de prototipo. Décadas después, otro proyecto con el mismo nombre se utilizaría como módulo de servicio para la Estación Espacial Internacional . Tras el Zvezda, hubo un paréntesis en los proyectos reutilizables hasta el Buran.

El programa del vehículo orbital Buran se desarrolló en respuesta al programa del Transbordador Espacial de EE. UU., que generó considerable preocupación entre los militares soviéticos y, especialmente, en el Ministro de Defensa Dmitry Ustinov . Un cronista autorizado del programa espacial soviético y posteriormente ruso, el académico Boris Chertok , relata cómo surgió el programa. [ 90 ] Según Chertok, después de que EE. UU. desarrollara su programa del Transbordador Espacial, los militares soviéticos sospecharon que podría usarse con fines militares, debido a su enorme capacidad de carga útil, varias veces mayor que la de los vehículos de lanzamiento estadounidenses anteriores. Oficialmente, el vehículo orbital Buran fue diseñado para el transporte a órbita y el regreso a la Tierra de naves espaciales, cosmonautas y suministros. Tanto Chertok como Gleb Lozino-Lozinskiy (Diseñador General y Director General de NPO Molniya ) sugieren que, desde el principio, el programa fue de naturaleza militar; sin embargo, las capacidades militares exactas, o las capacidades previstas, del programa Buran permanecen clasificadas.

Al igual que su homólogo estadounidense, el vehículo orbital Buran, durante su tránsito desde sus lugares de aterrizaje de regreso al complejo de lanzamiento, era transportado en la parte trasera de un gran avión a reacción: el avión de transporte Antonov An-225 Mriya , que fue diseñado en parte para esta tarea y fue el avión más grande del mundo en volar varias veces. [ 91 ] Antes de que el Mriya estuviera listo (después de que el Buran hubiera volado), el Myasishchev VM-T Atlant , una variante del bombardero soviético Myasishchev M-4 Molot (Martillo) (código de la OTAN: Bison), cumplió la misma función.

Vehículo de prueba aerodinámico tripulado MiG-105

La Unión Soviética consideró por primera vez un diseño preliminar del pequeño avión espacial lanzacohetes Lapotok a principios de la década de 1960. El sistema espacial Spiral , con un pequeño avión espacial orbital y un cohete como segunda etapa, se desarrolló entre las décadas de 1960 y 1980. El Mikoyan-Gurevich MiG-105 fue un vehículo de prueba tripulado para explorar el manejo y el aterrizaje a baja velocidad. [ 92 ]

Rusia

A principios de la década de 2000, el Instituto de Mecánica Aplicada de Rusia propuso el "cosmoplano" orbital ( en ruso : космоплан ) como medio de transporte de pasajeros. Según los investigadores, podría tardar unos 20 minutos en volar de Moscú a París , utilizando motores alimentados con hidrógeno y oxígeno. [ 93 ] [ 94 ]

Europa

Representación artística de HOTOL

El Dispositivo de Transporte y Recuperación Espacial de Unidades Múltiples (MUSTARD) fue un concepto explorado por la British Aircraft Corporation (BAC) alrededor de 1968 para lanzar cargas útiles de hasta 2300 kg (5000 lb) a órbita. Nunca se construyó. [ 95 ]  

En la década de 1980, British Aerospace comenzó el desarrollo de HOTOL , un avión espacial SSTO impulsado por un revolucionario motor cohete de respiración aérea SABRE , pero el proyecto fue cancelado debido a incertidumbres técnicas y financieras. [ 96 ] El inventor de SABRE creó Reaction Engines para desarrollar SABRE y propuso un avión espacial SSTO bimotor llamado Skylon . [ 97 ] Un análisis de la NASA mostró posibles problemas con las columnas de escape calientes del cohete que causaban el calentamiento de la estructura de la cola a altos números de Mach. [ 98 ] aunque el director ejecutivo de Skylon Enterprises Ltd afirmó que las revisiones de la NASA fueron "bastante positivas". [ 99 ]

Bristol Spaceplanes ha llevado a cabo el diseño y la creación de prototipos de tres posibles aviones espaciales desde su fundación por David Ashford en 1991. La Agencia Espacial Europea ha respaldado estos diseños en varias ocasiones. [ 100 ]

Francia trabajó en el avión espacial tripulado Hermes , lanzado por el cohete Ariane a finales del siglo XX, y propuso en enero de 1985 llevar a cabo el desarrollo de Hermes bajo los auspicios de la ESA. [ 101 ]

En la década de 1980, Alemania Occidental financió el diseño del MBB Sänger II con el Programa de Tecnología Hipersónica. El desarrollo del MBB/Deutsche Aerospace Sänger II/HORUS continuó hasta finales de la década de 1980, cuando se canceló. Alemania participó posteriormente en el cohete Ariane, la estación espacial Columbus y el avión espacial Hermes de la ESA , el Spacelab de la ESA-NASA y las misiones Deutschland (vuelos del transbordador espacial financiados por entidades no estadounidenses con el Spacelab). Se preveía que el Sänger II generaría ahorros de costes de hasta un 30 % en comparación con los cohetes desechables. [ 102 ] [ 103 ]

Hopper fue una de varias propuestas para un vehículo de lanzamiento reutilizable europeo (RLV) planeado para transportar satélites a órbita de forma económica para 2015. [ 104 ] Una de ellas fue 'Phoenix', un proyecto alemán que es un modelo a escala 1/7 del vehículo conceptual Hopper. [ 105 ] El Hopper suborbital fue un diseño de estudio de sistema del Programa de Investigaciones de Transporte Espacial Europeo Futuro. [ 106 ] Un proyecto de prueba, el Vehículo Experimental Intermedio (IXV), ha demostrado tecnologías de reentrada por elevación y se extenderá bajo el programa PRIDE . [ 50 ]

El proyecto FAST20XX Future High-Altitude High Speed ​​Transport 20XX tuvo como objetivo establecer bases tecnológicas sólidas para la introducción de conceptos avanzados en el transporte suborbital de alta velocidad con el vehículo ALPHA lanzado desde el aire a la órbita. [ 107 ]

El Daimler-Chrysler Aerospace RLV es un prototipo de pequeño avión espacial reutilizable para el programa preparatorio de lanzadores del futuro de la ESA . SpaceLiner es el proyecto más reciente.

Airbus Defence and Space Spaceplane fue un concepto de avión espacial suborbital para transportar turistas espaciales , propuesto por EADS Astrium en 2007. [ 108 ]

Japón

HOPE fue un proyecto japonés de avión espacial experimental diseñado por una colaboración entre NASDA y NAL (ambas ahora parte de JAXA ), iniciado en la década de 1980. Durante la mayor parte de su existencia, se posicionó como una de las principales contribuciones japonesas a la Estación Espacial Internacional , siendo la otra el Módulo Experimental Japonés . El proyecto finalmente se canceló en 2003, momento en el que ya se habían realizado con éxito vuelos de prueba de un prototipo a escala reducida.

India

AVATAR (Vehículo Aeróbico para Transporte Aeroespacial Hipersónico; sánscrito : अवतार ) fue un estudio conceptual de un avión espacial reutilizable de una sola etapa no tripulado , capaz de despegue y aterrizaje horizontal , presentado a la Organización de Investigación y Desarrollo de la Defensa de la India . El concepto de misión era para lanzamientos de satélites militares y comerciales de bajo costo. [ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]

Véase también

Notas

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