Las primeras etapas reutilizables de SpaceX del vehículo de lanzamiento Falcon han despertado un gran interés en los cohetes reutilizables. Y si, por ejemplo, la compañía china LinkSpace
demuestra representaciones de un sistema similar con aterrizaje en motores en soportes plegables, entonces otros diseñadores ofrecen sistemas en diferentes principios, usando alas o captura de aire. Algunos proyectos ya han logrado cerrarse, pero también hay otros recién anunciados.
Demostrador de tecnología AdelineAdeline ya no está
En 2015, aparecieron noticias de que Airbus Defence and Space está desarrollando un módulo Adeline reutilizable, que es una unidad alada con un motor de cohete de primera etapa, así como motores aéreos y hélices para aterrizar en la pista. Más claramente, el concepto se ilustra en un video que ya no está 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 aviónica y el equipo del compartimiento de la cola, según los desarrolladores de Adeline, representan el 80% del costo de un paso, y salvarlos es mucho más simple que un gran paso en su totalidad. El combustible también 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 economía de combustible se verá parcialmente afectado por las pérdidas en la masa adicional de las alas.
La parte trasera del Adeline se ofreció para su uso en el Ariane 6, aunque, en teoría, podría modificarse para otros transportistas. Cuando se anunció oficialmente el proyecto, resultó que el trabajo ha estado en curso desde 2010, y ya se han realizado pruebas exitosas de modelos a gran escala. Después del fuerte anuncio, no hubo muchas noticias sobre el proyecto: la prioridad de Airbus Defence and Space es el nuevo vehículo de lanzamiento Ariane 6. Y en 2018,
apareció información de que el proyecto no despertó interés por razones financieras.
Halcón, pero no halcón
El 20 de marzo de este año, el Centro Aéreo y Espacial Alemán, parte de la ESA,
anunció el inicio del trabajo sobre el concepto de una etapa de misiles de crucero, que será capturada y remolcada por un avión de transporte. El proyecto se denominó FALCon (Vuelo de formación para la demostración de captura en la 1ra etapa del Lanzador en el aire, "Vuelo en formación para demostrar la recogida de la primera etapa del transportista"), con la excepción del registro de letras, que coincide con el nombre del vehículo 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 halcón para agarrar a la víctima, no el cohete SpaceX.
Flujo de trabajo FALCon, ilustración DLRAterrizar una etapa de cohete en los motores tiene un serio inconveniente: debe separar la etapa cuando todavía queda mucho combustible, que luego se gasta en el aterrizaje. Peor aún, debido al efecto Overt, este combustible es el más valioso para acelerar la carga útil. En el caso de FALCon, un descenso planeado le permitirá gastar todo el combustible de los tanques: el avión remolcador subirá al escenario antes de aterrizar. Pero, por supuesto, esta ganancia, como la Adeline, se comerá por la mayor masa del paso debido a las alas adicionales.
Un elemento importante del sistema será el diseño para levantar y remolcar el escalón. Los ingenieros mencionan el diseño del muelle de dirección / cono de remolque.
Muelle Guiado / Cono de RemolqueLos conos de los aviones de reabastecimiento que nos son familiares son incontrolables: los pilotos de los aviones de reabastecimiento los atrapan maniobrando con sus vehículos. Este no es un asunto rápido y difícil, por lo tanto, para una planificación de etapas con los motores apagados, un cono controlado debería facilitar significativamente la tarea. Pero además de esto, casi no se requieren mejoras para el avión de remolque, y en esta capacidad será posible usar aviones de pasajeros comunes, además, los usados para mayores ahorros de costos.
El trabajo de FALCon está al principio, y, como en el caso de Adeline, las primeras pruebas se llevarán 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 términos del proyecto son bastante largos: la aeronavegabilidad del sistema debe alcanzarse en la región de 2028 para poder usarse en la próxima generación, que puede aparecer en la región de 2035.
Diferentes paracaídas 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 área de aterrizaje, la quema de entrada, la etapa de frenado para que no se sobrecaliente y la inclusión final del aterrizaje. Los tres consumen combustible precioso y, a pesar del hecho de que los paracaídas no pueden proporcionar un aterrizaje preciso, pesarían menos que el suministro de combustible necesario para estas maniobras. El proveedor del servicio de lanzamiento de ULA implementará la idea de usar paracaídas y una intercepción de helicóptero en su vehículo de lanzamiento Vulcan. El compartimiento de cola de la primera etapa tendrá que soltarse, abrir un paracaídas supersónico para frenar en capas densas de la atmósfera, soltarlo, abrir un ala de paracaídas guiada, ser recogido por un helicóptero, entregado al suelo, probado y reutilizado.
Esquema ULAEn el video:
Las últimas noticias sobre el proyecto se remontan a principios de agosto de 2018, cuando el ULA
recibió $ 1.9 millones de la NASA para demostrar la tecnología de captación aérea de un objeto que regresó de la órbita.
Prometeo y Calisto
El Centro Nacional Francés de Investigación Espacial (CNES) también se dedica a experimentos de reutilización. "Callisto" es un demostrador tecnológico de una etapa suborbital reutilizable con un aterrizaje de cohetes, comparable a GrassXper de SpaceX, pero que difiere en un motor de oxígeno-hidrógeno.
Marco de presentación CNESEn el futuro, un vehículo de lanzamiento completo puede surgir de esto, pero no pronto: la prioridad de CNES es primero reducir el costo de los vehículos de lanzamiento desarrollados y luego regresar a las etapas. El enfoque es muy robusto, recuerdo que Musk primero ofreció un Falcon 9 desechable competitivo, comenzó a recibir pedidos y solo entonces comenzó a convertirlo en un misil reutilizable.
Otra área de trabajo del CNES es el motor de metano Prometheus. Utilizando nuevas tecnologías, incluida la impresión 3D, lo harán 10 veces más barato que el motor de bloque central Ariane 5. (segunda etapa). Si todo va bien, el motor se utilizará en la nueva modificación Ariane 6 o en el próximo cohete ESA.
Motor Prometheus, imagen CNESConclusión
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 solución técnica tiene sus pros y sus contras, y deja que la práctica muestre qué opción es mejor.