Hace algún tiempo, la NASA llegó a probar algo que conocemos como motor aerospike. Es un diseño diferente al del tipo de motor de cohete que estamos acostumbrados a ver. Puede ser muy eficiente para alcanzar la órbita de la Tierra…
Un concepto veterano
La prueba del motor aerospike XRS-2200, realizada en 2001, en las instalaciones de la NASA.
Crédito: NASA’s Marshall Space Flight Center
La idea del motor aerospike no es nueva. La NASA llegó a ponerlo a prueba ampliamente en suelo firme. Esperaba incorporarlo en algún momento en su transbordador espacial. Además, también se utilizaría en la siguiente generación de naves, el programa Venture Star. La idea era desarrollar un vehículo SSTO. SSTO en inglés es la abreviatura de Single-Stage-to-Orbit. Es decir, una nave capaz de viajar en una sola fase desde la superficie hasta la órbita. Los cohetes actuales utilizan varias fases.
Sin embargo, por problemas de presupuesto, el motor no se terminó utilizando en el transbordador espacial. Y el programa Venture Star nunca llegó a ver la luz del día. Así que era razonable pensar que el concepto podía haber caído en el olvido. Sin embargo, ARCA una compañía privada espacial ubicada en Nuevo México, ha rescatado el concepto para volver a ponerlo a prueba. De hecho, comenzarán muy pronto.
En agosto de este mismo año, realizarán un vuelo de prueba del motor aerospike. Lo incorporarán en su cohete, llamado Demonstrator 3. Si funciona bien, será el primer vuelo espacial del motor. Además, se convertirá en el primer paso hacia la creación de una flota de naves capaces de alcanzar la órbita de nuestro planeta en un solo viaje.
Un motor atractivo
Un diseño alternativo del motor aerospike. En este caso, en forma toroidal.
Crédito: Carla Thomas/NASA
Lo más llamativo del motor aerospike es su eficiencia. Su capacidad de empuje es muy eficiente en un rango de altitudes muy variado. Además, su consumo de combustible es más eficiente que en los motores actuales. Con el diseño tradicional de tobera en forma de campana, el empuje es sólo realmente útil a nivel del mar. Por encima de ese punto, el motor tradicional no es capaz de aprovechar la ventaja de la reducción de la presión atmosférica porque los gases están dentro de la tobera.
En cambio, el motor aerospike es capaz de adaptarse a las alturas desde el nivel del mar hasta el espacio. Así que es muy eficiente en cuanto a consumo, y tiene un grado de empuje muy alto en todas las alturas de vuelo. Tanto ARCA como la NASA han programado pruebas en tierra firme y en el vacío. Mientras tanto, también quieren recoger datos sobre su rendimiento en vuelo. De ahí la necesidad de probarlo en el cohete Demonstrator 3.
No solo pondrá a prueba su eficiencia. También servirá para probar su tecnología de almacenamiento de combustible frío. El motor se apoya en descomponer una concentración al 70% de peróxido de hidrógeno, a una temperatura de sólo 250ºC. Esa es su forma de generar empuje. El producto de este proceso es agua y oxígeno, así que estaríamos ante un motor con el menor impacto ambiental hasta la fecha.
El motor aerospike, más barato
Comparación entre el motor tradicional y el aerospike.
Crédito: NASA
Quizá te estés preguntando por qué se habla de tecnología de almacenamiento de combustible frío. Especialmente si la temperatura es de solo 250ºC. ¿Verdad? Bueno, en el caso de los motores tradicionales, ese mismo proceso de combustión, en la cámara de reacción, tiene lugar a una temperatura de 3.500ºC. Es una diferencia de temperatura muy considerable, y por tanto es necesario probar tecnología específica.
En definitiva, lo que se espera demostrar es que los cohetes SSTO son posibles. Es algo que ARCA está explorando con un prototipo llamado Haas 2CA. Es el último modelo de la familia de cohetes Haas. El nombre es en honor a Conrad Haas, un pionero austro-rumano que hizo diferentes diseños de cohetes pilotados y de tres fases. La nave utiliza peróxido de hidrógeno y queroseno. Es capaz de generar un empuje de 22.900 kilos a nivel del mar, y de 33.565 en el vacío.
En comparación a los cohetes multi-fase, los SSTO son más baratos y flexibles. Especialmente si se trata de lanzar pequeñas cargas a órbita. Según diferentes estimaciones, el mercado de satélites pequeños crecerá en unos 5.300 millones de dólares en la próxima década. Así que hay muchas compañías aeroespaciales interesadas en poder ofrecer precios de lanzamiento que sean competitivos, y con la flexibilidad necesaria para aprovechar ese crecimiento.
Vuelo suborbital
La nave de lanzamiento Haas 2CA.
Crédito: ARCA
La nave Haas 2CA ya fue mostrada en marzo de 2017 en la sede central de la compañía, en Las Cruces, Nuevo México. En 2018, ARCA espera realizar su primer vuelo de prueba de la nave. Lo hará desde las instalaciones de vuelo de Wallops, de la NASA, en Virginia. Pero para poder realizarlo, es imprescindible que primero tenga lugar la prueba de rendimiento del motor aerospike, y que funcione como se espera.
El vuelo de prueba tendrá lugar en el desierto de Nuevo México. Consistirá de un vuelo suborbital que llevará al Demonstrator 3 a una altitud de 100 kilómetros. Si lo consiguen, ARCA habrá demostrado que la tecnología está lista para ser usada en vuelos. Además, será la señal de que los cohetes SSTO son fiables, y que la tecnología de motores fríos, junto con los motores aerospikes, permiten crear cohetes suborbitales respetuosos con el medioambiente.
La prueba también será un hito para la industria del comercio aeroespacial. Se fundó con el deseo de hacer el espacio más accesible. Así como reducir los costes asociados con los lanzamientos individuales. La mejor forma de lograrlo, según los responsables de ARCA, no es solo mejorando los conceptos ya existentes. Sino también aprovechando tecnologías, que ya han sido probadas, para crear otras nuevas.
En busca de un espacio más asequible
Concepto artístico del cohete Haas 2C ascendiendo a la órbita.
Crédito: ARCA
En ARCA creen que el motor aerospike, en combinación con los tanques y los combustibles densos necesarios para volar, servirá para reducir significativamente el coste de los lanzamientos orbitales y suborbitales. Según ellos, la respuesta para reducir el coste de los vuelos espaciales es la innovación. En lugar de intentar que las tecnologías más viejas sean más eficientes. Así esperan conseguir que el espacio sea un lugar más asequible.
El desarrollo de los cohetes SSTO es solo una forma de hacer que el espacio sea un lugar más económico. Hay otros ejemplos. El más conocido, seguramente, es el de SpaceX, del que me he hecho eco aquí varias veces. Llevan algún tiempo trabajando en cohetes multifase reutilizables, y con cada vuelo que realizan los resultados son mejores. Rocketlab, otra compañía, pretende abaratar los costes creando cohetes de dos fases con materiales muy ligeros.
Todo esto abre las puertas no solo a la comercialización de la órbita baja de la Tierra. Es decir, no solo para colocar satélites o enviar cargamentos a la Estación Espacial Internacional. Si viajar al espacio es lo suficientemente barato, es posible que pronto comencemos a oír hablar de ideas como estaciones solares ubicadas en el espacio o, quizá aun más interesante (al menos para mí a título personal), hábitats espaciales. Aunque sean mucho más pequeños que los cilindros de O’Neill, serían un desarrollo increíble…
Referencias: Universe Today
Leído.
Sí el concepto es funcional en la teoría y en la práctica, supondría como dices un avance notable en la industria espacial; y de manera personal, sobre los hábitats espaciales, me gustaría experimentar la vida en un cilindro de O’Neill.
No sé, pero este planeta se me hace pequeño, quiero explorar los límites e ir hasta donde nadie ha llegado todavía, ir hasta otro sistema, estar en medio de una nebulosa, cosas que por ahora son mera fantasía pero en el futuro serán una bella realidad; aunque siendo realista, es obvio que no alcanzará mi vida para llegar hasta esos años, así que por ahora, a imaginar.
Saludos!