Ni un halc贸n: proyectos reutilizables de ESA y ULA fundamentalmente diferentes

Las primeras etapas reutilizables de SpaceX del veh铆culo de lanzamiento Falcon han despertado un gran inter茅s en los cohetes reutilizables. Y si, por ejemplo, la compa帽铆a china LinkSpace demuestra representaciones de un sistema similar con aterrizaje en motores en soportes plegables, entonces otros dise帽adores ofrecen sistemas en diferentes principios, usando alas o captura de aire. Algunos proyectos ya han logrado cerrarse, pero tambi茅n hay otros reci茅n anunciados.

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Demostrador de tecnolog铆a Adeline

Adeline ya no est谩


En 2015, aparecieron noticias de que Airbus Defence and Space est谩 desarrollando un m贸dulo Adeline reutilizable, que es una unidad alada con un motor de cohete de primera etapa, as铆 como motores a茅reos y h茅lices para aterrizar en la pista. M谩s claramente, el concepto se ilustra en un video que ya no est谩 disponible en el canal oficial, pero que los usuarios comunes lo guardan.


La idea de salvar solo la cola del cohete tiene sus ventajas: los motores, la avi贸nica y el equipo del compartimiento de la cola, seg煤n los desarrolladores de Adeline, representan el 80% del costo de un paso, y salvarlos es mucho m谩s simple que un gran paso en su totalidad. El combustible tambi茅n se ahorra, y no hay sobrecarga experimentada por un paso al aterrizar en los motores. Pero, por supuesto, todo tiene un precio: el aumento en la econom铆a de combustible se ver谩 parcialmente afectado por las p茅rdidas en la masa adicional de las alas.

La parte trasera del Adeline se ofreci贸 para su uso en el Ariane 6, aunque, en teor铆a, podr铆a modificarse para otros transportistas. Cuando se anunci贸 oficialmente el proyecto, result贸 que el trabajo ha estado en curso desde 2010, y ya se han realizado pruebas exitosas de modelos a gran escala. Despu茅s del fuerte anuncio, no hubo muchas noticias sobre el proyecto: la prioridad de Airbus Defence and Space es el nuevo veh铆culo de lanzamiento Ariane 6. Y en 2018, apareci贸 informaci贸n de que el proyecto no despert贸 inter茅s por razones financieras.

Halc贸n, pero no halc贸n


El 20 de marzo de este a帽o, el Centro A茅reo y Espacial Alem谩n, parte de la ESA, anunci贸 el inicio del trabajo sobre el concepto de una etapa de misiles de crucero, que ser谩 capturada y remolcada por un avi贸n de transporte. El proyecto se denomin贸 FALCon (Vuelo de formaci贸n para la demostraci贸n de captura en la 1ra etapa del Lanzador en el aire, "Vuelo en formaci贸n para demostrar la recogida de la primera etapa del transportista"), con la excepci贸n del registro de letras, que coincide con el nombre del veh铆culo de lanzamiento Falcon SpaceX. Debido a la coincidencia de los nombres, el gerente del proyecto, Martin Sippel, tuvo que explicar que los ingenieros se inspiraron en un salto de halc贸n para agarrar a la v铆ctima, no el cohete SpaceX.


Flujo de trabajo FALCon, ilustraci贸n DLR

Aterrizar una etapa de cohete en los motores tiene un serio inconveniente: debe separar la etapa cuando todav铆a queda mucho combustible, que luego se gasta en el aterrizaje. Peor a煤n, debido al efecto Overt, este combustible es el m谩s valioso para acelerar la carga 煤til. En el caso de FALCon, un descenso planeado le permitir谩 gastar todo el combustible de los tanques: el avi贸n remolcador subir谩 al escenario antes de aterrizar. Pero, por supuesto, esta ganancia, como la Adeline, se comer谩 por la mayor masa del paso debido a las alas adicionales.

Un elemento importante del sistema ser谩 el dise帽o para levantar y remolcar el escal贸n. Los ingenieros mencionan el dise帽o del muelle de direcci贸n / cono de remolque.


Muelle Guiado / Cono de Remolque

Los conos de los aviones de reabastecimiento que nos son familiares son incontrolables: los pilotos de los aviones de reabastecimiento los atrapan maniobrando con sus veh铆culos. Este no es un asunto r谩pido y dif铆cil, por lo tanto, para una planificaci贸n de etapas con los motores apagados, un cono controlado deber铆a facilitar significativamente la tarea. Pero adem谩s de esto, casi no se requieren mejoras para el avi贸n de remolque, y en esta capacidad ser谩 posible usar aviones de pasajeros comunes, adem谩s, los usados 鈥嬧媝ara mayores ahorros de costos.

El trabajo de FALCon est谩 al principio, y, como en el caso de Adeline, las primeras pruebas se llevar谩n a cabo con aviones alados no tripulados, y no con cohetes. Hasta el momento, se han asignado 2,6 millones de euros para el proyecto, esto no es mucho, pero es suficiente para los primeros experimentos. Los t茅rminos del proyecto son bastante largos: la aeronavegabilidad del sistema debe alcanzarse en la regi贸n de 2028 para poder usarse en la pr贸xima generaci贸n, que puede aparecer en la regi贸n de 2035.

Diferentes paraca铆das de ULA


La etapa Falcon 9 para el aterrizaje realiza hasta tres arranques del motor: quema de refuerzo, en la que la etapa apunta al 谩rea de aterrizaje, la quema de entrada, la etapa de frenado para que no se sobrecaliente y la inclusi贸n final del aterrizaje. Los tres consumen combustible precioso y, a pesar del hecho de que los paraca铆das no pueden proporcionar un aterrizaje preciso, pesar铆an menos que el suministro de combustible necesario para estas maniobras. El proveedor del servicio de lanzamiento de ULA implementar谩 la idea de usar paraca铆das y una intercepci贸n de helic贸ptero en su veh铆culo de lanzamiento Vulcan. El compartimiento de cola de la primera etapa tendr谩 que soltarse, abrir un paraca铆das supers贸nico para frenar en capas densas de la atm贸sfera, soltarlo, abrir un ala de paraca铆das guiada, ser recogido por un helic贸ptero, entregado al suelo, probado y reutilizado.


Esquema ULA

En el video:


Las 煤ltimas noticias sobre el proyecto se remontan a principios de agosto de 2018, cuando el ULA recibi贸 $ 1.9 millones de la NASA para demostrar la tecnolog铆a de captaci贸n a茅rea de un objeto que regres贸 de la 贸rbita.

Prometeo y Calisto


El Centro Nacional Franc茅s de Investigaci贸n Espacial (CNES) tambi茅n se dedica a experimentos de reutilizaci贸n. "Callisto" es un demostrador tecnol贸gico de una etapa suborbital reutilizable con un aterrizaje de cohetes, comparable a GrassXper de SpaceX, pero que difiere en un motor de ox铆geno-hidr贸geno.


Marco de presentaci贸n CNES

En el futuro, un veh铆culo de lanzamiento completo puede surgir de esto, pero no pronto: la prioridad de CNES es primero reducir el costo de los veh铆culos de lanzamiento desarrollados y luego regresar a las etapas. El enfoque es muy robusto, recuerdo que Musk primero ofreci贸 un Falcon 9 desechable competitivo, comenz贸 a recibir pedidos y solo entonces comenz贸 a convertirlo en un misil reutilizable.

Otra 谩rea de trabajo del CNES es el motor de metano Prometheus. Utilizando nuevas tecnolog铆as, incluida la impresi贸n 3D, lo har谩n 10 veces m谩s barato que el motor de bloque central Ariane 5. (segunda etapa). Si todo va bien, el motor se utilizar谩 en la nueva modificaci贸n Ariane 6 o en el pr贸ximo cohete ESA.


Motor Prometheus, imagen CNES

Conclusi贸n


Los experimentos con varios cohetes reutilizables solo pueden ser bienvenidos con la frase del emperador chino Qin Shihuang (que luego fue reutilizado por Mao Zedong): "Dejen que florezcan cien flores, que compitan cien escuelas". Cada soluci贸n t茅cnica tiene sus pros y sus contras, y deja que la pr谩ctica muestre qu茅 opci贸n es mejor.

Source: https://habr.com/ru/post/445108/


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