Rotary Rocket Company fue una empresa de cohetes que desarrolló el concepto Roton a finales de la década de 1990 como una nave espacial tripulada de una sola etapa a órbita (SSTO) totalmente reutilizable . El diseño fue concebido inicialmente por Bevin McKinney, quien lo compartió con Gary Hudson . En 1996, se formó Rotary Rocket Company para comercializar el concepto. El Roton estaba destinado a reducir en un factor de diez los costes de lanzamiento de cargas útiles a la órbita terrestre baja .
La empresa reunió un considerable capital de riesgo de inversores ángeles y abrió una fábrica con sede en unas instalaciones de 45.000 pies cuadrados (4.200 m2 ) en el puerto aéreo y espacial de Mojave en Mojave, California . El fuselaje de sus vehículos fue fabricado por Scaled Composites , en el mismo aeropuerto, mientras la empresa desarrollaba el novedoso diseño del motor y el sistema de aterrizaje similar a un helicóptero. Un vehículo de prueba a gran escala realizó tres vuelos estacionarios en 1999, pero la empresa agotó sus fondos y cerró a principios de 2001.
Bevin McKinney había estado pensando en la idea de un vehículo de lanzamiento que utilizara palas de helicóptero durante varios años, cuando la revista Wired le pidió a Gary Hudson que escribiera un artículo sobre el concepto. [1] El artículo resultante resultó en un compromiso de financiación por parte del multimillonario Walt Anderson , que se combinó con una inversión inicial del autor Tom Clancy [2] y permitió que la empresa comenzara. A Hudson y McKinney se unieron los cofundadores Frederick Giarrusso, Dan DeLong, James Grote, Tom Brosz y Anne Hudson, quienes juntos lanzaron la empresa en octubre de 1996. [ cita necesaria ]
El concepto inicial de Gary Hudson y Bevin McKinney era fusionar un vehículo de lanzamiento con un helicóptero: las palas del rotor giratorio , impulsadas por chorros de punta , levantarían el vehículo en la etapa más temprana del lanzamiento. Una vez que la densidad del aire se redujo hasta el punto de que el vuelo en helicóptero ya no era práctico, el vehículo continuaría su ascenso con pura potencia de cohete, con el rotor actuando como una turbobomba gigante . [1]
Los cálculos mostraron que las palas del helicóptero aumentaron modestamente el impulso específico efectivo ( I sp ) en aproximadamente 20 a 30 segundos, esencialmente llevando las palas a órbita "gratis". Por lo tanto, no hubo ninguna ganancia general con este método durante el ascenso. Sin embargo, las palas se podían utilizar para aterrizar suavemente el vehículo, por lo que su sistema de aterrizaje no suponía ningún coste adicional. [ cita necesaria ]
Un problema encontrado durante la investigación en Rotary fue que una vez que el vehículo abandonara la atmósfera sería necesario un empuje adicional. Por lo tanto, se necesitarían varios motores tanto en la base como en las puntas del rotor. [ cita necesaria ]
Esta versión inicial del Roton se diseñó pensando en el mercado de pequeños satélites de comunicaciones. Sin embargo, este mercado se desplomó, señalado por el fracaso de Iridium Communications . En consecuencia, fue necesario rediseñar el concepto Roton para soportar cargas útiles más pesadas. [ cita necesaria ]
El concepto Roton revisado y rediseñado era un vehículo de lanzamiento en forma de cono, con un rotor de helicóptero en la parte superior para uso únicamente durante el aterrizaje. Una bahía de carga interna podría usarse tanto para transportar cargas útiles a la órbita como para traer otras de regreso a la Tierra. El precio proyectado para poner en órbita este diseño fue de 1.000 dólares por kg de carga útil, menos de una décima parte del precio de lanzamiento vigente en ese momento. La capacidad de carga útil estaba limitada a unas relativamente modestas 6.000 libras (2.700 kg). [ cita necesaria ]
La versión revisada habría utilizado un motor aerospike anular giratorio único : el motor y la base del vehículo de lanzamiento girarían a alta velocidad (720 rpm ) para bombear combustible y oxidante a la llanta mediante la rotación. A diferencia del rotor de aterrizaje, debido al ángulo poco profundo de las boquillas en el rotor base, la velocidad de rotación era autolimitada y no requería ningún sistema de control. Dado que la densidad del LOX ( oxígeno líquido ) era mayor que la del queroseno, el LOX disponía de presión adicional, por lo que se habría utilizado para enfriar la garganta del motor y otros componentes, en lugar de utilizar el queroseno como refrigerante. en un cohete convencional LOX/queroseno. Sin embargo, en los altos niveles de G en el borde exterior del bloque del motor giratorio, la claridad sobre cómo funcionaría LOX como refrigerante era desconocida y difícil de validar. Eso añadió una capa de riesgo. [ cita necesaria ]
Además, el escape giratorio actuó como una pared en el borde exterior de la base del motor, reduciendo la temperatura de la base por debajo de la temperatura ambiente debido al efecto de la bomba eyectora y creando una ventosa en la parte inferior de la atmósfera. Esto podría aliviarse utilizando gas de reposición para desarrollar la presión base, lo que requeriría un motor de cohete adicional para llenar la base del motor de cohete principal. (Se habrían producido problemas similares en un motor aerospike convencional , pero allí, la recirculación natural más el uso del escape del generador de gas de la turbobomba como gas de reposición habrían aliviado en gran medida el problema "gratis" ) .
En el borde, 96 chorros en miniatura agotarían los propulsores en llamas (LOX y queroseno ) alrededor del borde de la base del vehículo, lo que le otorgaba al vehículo un empuje adicional a gran altura, actuando como una boquilla de aerospike truncada de longitud cero. [3] Se estudió un sistema similar con motores no giratorios para el cohete N1 . Esa aplicación tenía un área base mucho más pequeña y no creó el efecto de succión que induce un motor periférico más grande. El motor Roton tenía un vacío proyectado I SP (impulso específico) de ~355 segundos (3,48 km/s), que es muy alto para un motor LOX/queroseno, y una relación empuje-peso de 150, que es extremadamente ligero. [4]
Durante el reingreso, la base también sirvió como escudo térmico refrigerado por agua . En teoría, esta era una buena manera de sobrevivir al reingreso, particularmente para un vehículo liviano y reutilizable. Sin embargo, usar agua como refrigerante requeriría convertirla en vapor sobrecalentado, a altas temperaturas y presiones, y existía la preocupación de que los micrometeoritos en órbita perforaran el recipiente a presión y provocaran que fallara el escudo de reentrada. Estas preocupaciones se resolvieron utilizando un sistema de flujo masivamente redundante resistente a fallos, creado utilizando finas láminas de metal grabadas químicamente con un patrón de microporos que formaban un sistema de canales resistente a fallos y daños. [ cita necesaria ]
Además, el enfriamiento se logró de dos formas diferentes; Una forma era la vaporización del agua, pero la segunda era aún más significativa y se debía a la creación de una capa de vapor "frío" que rodeaba la superficie de la base, reduciendo la capacidad de calentarse. Además, el sistema de medición de agua tendría que ser extremadamente confiable, dando una gota por segundo por pulgada cuadrada, y se logró mediante un enfoque de diseño de prueba/error en hardware real. Al final del programa Roton, se había construido y probado parte del hardware. La trayectoria de reentrada debía recortarse, de forma similar a la Soyuz, para minimizar las cargas G sobre los pasajeros. Y el coeficiente balístico era mejor para el Roton y podía adaptarse mejor. Cuando el sistema de ajuste de la Soyuz falló y se volvió completamente balístico, los niveles G aumentaron significativamente pero sin incidentes para los pasajeros. [ cita necesaria ]
El vehículo también fue único al planear utilizar sus rotores estilo helicóptero para el aterrizaje, en lugar de alas o paracaídas. Este concepto permitía aterrizajes controlados (a diferencia de los paracaídas) y pesaba 1/5 del de las alas fijas. Otra ventaja era que un helicóptero podía aterrizar prácticamente en cualquier lugar, mientras que los aviones espaciales con alas , como el transbordador espacial, tenían que regresar a la pista. Las palas del rotor debían ser propulsadas por cohetes con punta de peróxido. Las palas del rotor debían desplegarse antes de la reentrada; Surgieron algunas dudas sobre si las palas sobrevivirían hasta el aterrizaje. [ cita necesaria ]
El plan inicial era tenerlos casi verticales, pero se descubrió que era inestable ya que necesitaban bajar cada vez más y girar más rápido para lograr estabilidad, las velocidades de calentamiento aumentaron dramáticamente y el flujo de aire se volvió más frontal. La implicación de esto fue que las palas pasaron de ser una pieza de hardware ligeramente calentada a una que tenía que enfriarse activamente o estar hecha de SiC u otro material refractario. La idea de sacar las aspas se volvió mucho más atractiva en este punto y se hicieron estudios iniciales para esa opción. Este concepto de diseño de rotor no carecía de precedentes. En 1955, uno de los cinco diseños soviéticos para misiones pilotadas suborbitales planificadas incluía rotores en punta de cohete como sistema de aterrizaje. El 1 de mayo de 1958, estos planes se abandonaron y se tomó la decisión de proceder directamente a los vuelos orbitales. [ cita necesaria ]
Rotary Rocket diseñó y probó la presión de un tanque LOX compuesto excepcionalmente liviano pero resistente . Sobrevivió a un programa de pruebas que implicó que se le sometiera a un ciclo de presión y, finalmente, se le disparara deliberadamente para probar su sensibilidad de ignición. [ cita necesaria ]
En junio de 1999, Rotary Rocket anunció que utilizaría un derivado del motor Fastrac que se estaba desarrollando en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA , en lugar del diseño de motor giratorio no convencional de la propia empresa. Al parecer, la empresa no había podido convencer a los inversores de que el diseño de su motor era viable; la estructura compuesta y la reentrada del girocóptero fueron más fáciles de vender. [5]
Al mismo tiempo que este cambio, la empresa despidió aproximadamente a un tercio de sus empleados, reduciendo la plantilla aproximada de 60 a 40. En ese momento, la empresa planeaba comenzar su servicio de lanzamiento comercial en algún momento de 2001. [6] Aunque la empresa Había recaudado 30 millones de dólares, todavía necesitaba recaudar 120 millones de dólares adicionales antes de entrar en servicio.
Scaled Composites construyó bajo contrato un vehículo de prueba atmosférico (ATV) de tamaño completo, de 63 pies (19 m) de altura, para su uso en vuelos de prueba en vuelo estacionario. El ATV, valorado en 2,8 millones de dólares, no estaba pensado como un artículo de prueba completo, ya que no tenía motor cohete ni protección térmica. El ATV salió de su hangar de Mojave el 1 de marzo de 1999 y llevaba un registro de la FAA de N990RR. [ cita necesaria ]
La cabeza del rotor se rescató de un Sikorsky S-58 estrellado , a un precio de 50.000 dólares, frente al millón de dólares por una cabeza nueva. Cada rotor estaba propulsado por un chorro de peróxido de hidrógeno de 350 lbf (1560 N) , según lo previsto para el vehículo orbital. [7] El conjunto del rotor se probó en una cantera antes de su instalación en el ATV.
El ATV realizó tres vuelos de prueba exitosos en 1999. El piloto de estos tres vuelos fue Marti Sarigul-Klijn y el copiloto fue Brian Binnie (quien más tarde ganó fama como piloto de SpaceShipOne de Scaled Composites en su segundo vuelo X-Prize ). [ cita necesaria ]
El ATV realizó su primer vuelo el 28 de julio. Este vuelo consistió en tres saltos verticales con una duración total de 4 min 40 s y alcanzando una altitud máxima de 8 pies (2,4 m). Los pilotos encontraron el vuelo extremadamente desafiante por varias razones. La visibilidad en la cabina era tan restringida que los pilotos la apodaron la Baticueva . La visión del terreno estaba completamente obstruida, por lo que los pilotos tuvieron que confiar en un sonar altímetro para juzgar la proximidad del terreno. Toda la nave tenía una baja inercia rotacional, y el par de las palas del rotor giratorio hacía que el cuerpo girara, a menos que se contrarrestara con un empuje de guiñada en la dirección opuesta. [8]
El segundo vuelo, el 16 de septiembre, fue un vuelo estacionario continuo que duró 2 minutos y 30 segundos y alcanzó una altitud máxima de 20 pies (6,1 m). El vuelo sostenido fue posible gracias a la instalación de propulsores de punta de rotor más potentes y un acelerador automático . [9]
El tercer y último vuelo se realizó el 12 de octubre. El ATV voló por la línea de vuelo en el puerto aéreo y espacial de Mojave , cubriendo 4300 pies (1310 m) en su vuelo y elevándose a una altitud máxima de 75 pies (23 m). La velocidad alcanzaba los 85 km/h (53 mph). Esta prueba reveló cierta inestabilidad en el vuelo de traslación. [ cita necesaria ]
Se planeó una cuarta prueba para simular un descenso autorrotativo completo. El ATV ascendería a una altitud de 10.000 pies (3.050 m) por sus propios medios, antes de acelerar y regresar para un aterrizaje suave. [10] En este punto, dado que era poco probable que se produjera más financiación, consideraciones de seguridad impidieron que se intentara la prueba.
Rotary Rocket fracasó por falta de financiación, pero algunos [ ¿quién? ] han sugerido que el diseño en sí era inherentemente defectuoso. [ cita necesaria ]
El Rotary Rocket realizó tres vuelos de prueba y un tanque de propulsor compuesto sobrevivió a un programa de prueba completo; sin embargo, estas pruebas revelaron problemas. Por ejemplo, el ATV demostró que aterrizar el Rotary Rocket era complicado, incluso peligroso. Los pilotos de pruebas tienen un sistema de calificación, la escala de calificación Cooper-Harper , para vehículos entre 1 y 10 que se relaciona con la dificultad de pilotaje. El Roton ATV obtuvo una puntuación de 10: nadie, excepto los pilotos de pruebas de Rotary, descubrió que el simulador del vehículo era casi imposible de volar, e incluso entonces hubo breves períodos en los que el vehículo estuvo fuera de control. [ cita necesaria ]
Otros aspectos del plan de vuelo aún no se han probado y se desconoce si Roton habría podido desarrollar suficiente rendimiento para alcanzar la órbita con una sola etapa y regresar, aunque sobre el papel esto podría haber sido posible. [ cita necesaria ]
El desarrollo del motor cesó en 2000, al parecer dos semanas antes de la fecha prevista para una prueba a gran escala. El vehículo no consiguió contratos de lanzamiento y Rotary Rocket cerró en 2001. [11]
El momento de la empresa fue desafortunado: la empresa Iridium Communications estaba al borde de la quiebra y la industria espacial en general estaba experimentando tensiones financieras. Al final, la empresa no consiguió financiación suficiente, a pesar de que numerosas personas proporcionaron un total de 33 millones de dólares de apoyo, incluido el escritor Tom Clancy . [12]
El vehículo de prueba atmosférico iba a exhibirse en el Classic Rotors Museum , un museo de helicópteros cerca de San Diego, California , pero se intentó trasladarlo allí el 9 de mayo de 2003 mediante una carga de eslinga de línea corta debajo de un Chinook CH-47 de la Reserva del Ejército. Falló cuando el Roton comenzó a oscilar a velocidades superiores a 35 nudos (65 km/h). En cambio, el vehículo se mantuvo en Mojave y el 10 de noviembre de 2006, el Roton fue trasladado a su ubicación de exhibición permanente en la intersección de Airport Blvd y Sabovich Road. [ cita necesaria ]
Los hangares de Rotary Rocket están ahora ocupados por la Escuela Nacional de Pilotos de Pruebas . [ cita necesaria ]
Datos de [13] [14]
Características generales
Actuación
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
35°03′19″N 118°09′30″O / 35.055321°N 118.158375°W / 35.055321; -118.158375