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XS-1 (nave espacial)

El DARPA XS-1 era un avión espacial /propulsor experimental con la capacidad planificada de poner en órbita pequeños satélites para el ejército de los EE. UU . [1] Se informó que estaba diseñado para ser reutilizable con una frecuencia de hasta una vez al día, con el objetivo declarado de hacerlo durante 10 días seguidos. [2] El XS-1 estaba destinado a reemplazar directamente la primera etapa de un cohete multietapa despegando verticalmente y volando a velocidad hipersónica y gran altitud suborbital, lo que permite que una o más etapas superiores desechables se separen y desplieguen una carga útil en la órbita terrestre baja . El XS-1 luego regresaría a la Tierra, donde aparentemente podría recibir servicio lo suficientemente rápido como para repetir el proceso al menos una vez cada 24 horas. [3] [4]

El programa DARPA XS-1 estuvo en funcionamiento entre 2013 y 2020. [5] Después de varios años de perfeccionamiento y propuestas, en mayo de 2017, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) [6] seleccionó a Boeing para la Fase 2/3 para construir y probar una nave espacial XS-1 (ahora llamada programa de Avión Espacial Experimental). [7] En ese momento, los vuelos de prueba estaban programados para comenzar no antes de 2020. [7] El 22 de enero de 2020, se anunció que Boeing dejaría su papel en el programa, lo que efectivamente lo pondría fin. [8]

Historia

La DARPA creó el programa XS-1 (que más tarde pasó a llamarse Programa de Aviones Espaciales Experimentales) con la intención de aumentar la seguridad nacional inventando una forma nueva, económica y de corto plazo de aeronave hipersónica . Promovieron conceptos como alcanzar una órbita baja terrestre en cuestión de días, cohetes reutilizables no tripulados , la sustitución de los propulsores externos por propulsores criogénicos internos autónomos, la capacidad de desplegar cargas útiles de entre 410 y 1400 kg (900 a 3000 lb) en órbita polar , alas de metal compuesto que pudieran soportar vuelos hipersónicos suborbitales y temperaturas superiores a 1600 °C (3000 °F), tecnología de vuelo autónomo desarrollada por el programa Airborne Launch Assist Space Access (ALASA) de la DARPA y alcanzar Mach 10. [ 9]

El programa XS-1 siguió a varios intentos fallidos previos de desarrollar un vehículo de lanzamiento espacial reutilizable . El Rockwell X-30 en la década de 1980 y el X-33 VentureStar en la década de 1990 nunca volaron debido a tecnologías inmaduras. El último intento de DARPA fue el programa Responsive Access, Small Cargo, Affordable Launch [10] [11] (RASCAL) a principios de la década de 2000 con el objetivo de colocar cargas útiles de 300 lb (140 kg) en órbita por menos de $750,000.

El programa XS-1 se anunció en noviembre de 2013 en un día de la industria de la DARPA. La DARPA declaró que el XS-1 era más viable debido a mejores tecnologías, incluyendo estructuras de fuselaje y tanque de materiales compuestos ligeros y de bajo costo, protección térmica duradera, propulsión reutilizable y asequible y sistemas de gestión de la salud similares a los de las aeronaves. [5] Jess Sponable, el director del programa XS-1, habló el 5 de febrero de 2014 en el grupo Future In-Space Operations de la NASA, y afirmó: "La visión aquí es romper el ciclo de aumento de los costos del sistema espacial, permitir el acceso rutinario al espacio y los vehículos hipersónicos". [12]

En julio de 2014, tres empresas recibieron contratos para diseñar un vehículo de demostración. Las empresas seleccionadas fueron Boeing con Blue Origin , Masten Space Systems con XCOR Aerospace y Northrop Grumman con Virgin Galactic . A diferencia de otros programas de DARPA que se transfirieron a partes del ejército de los Estados Unidos una vez que demostraron ser exitosos, esta iniciativa fue diseñada desde el principio para ser una asociación directa entre la agencia y la industria. En agosto de 2015, Boeing, Northrop Grumman y Masten Space Systems recibieron fondos adicionales de DARPA para continuar con sus conceptos de diseño para la Fase 1B del programa. A partir de 2015 , se planeó que la primera misión orbital XS-1 ocurriera ya en 2020. [13]

La DARPA inició la Fase 2 del programa XS-1 en abril de 2016. [14] En julio de 2016, la DARPA declaró que creía que "es el momento adecuado para un esfuerzo renovado, uno que comenzó en 2013/14, pero [en 2016] se intensificó a través de un proceso de licitación, lo que permitió la creación de varios conceptos de la industria. Según los requisitos [de la licitación], la nave alada [los requisitos seguirían necesitando] ser capaz de realizar 10 vuelos en 10 días, con una capacidad de carga útil superior a 3000 libras por un costo de menos de 5 millones de dólares estadounidenses por vuelo". [15]

En mayo de 2017, DARPA seleccionó a Boeing para la Fase 2/3 para construir y probar el XS-1 (ahora llamado programa de Avión Espacial Experimental). [7] El contrato de la fase 2/3 incluía 146 millones de dólares en financiación de DARPA y una contribución no especificada de la empresa. [16]

El 22 de enero de 2020, DARPA anunció que Boeing se retiraba del programa XS-1 "inmediatamente" y ponía fin al programa de manera efectiva. [8] [16]

Objetivos del programa

Los objetivos del programa a septiembre de 2013 eran: [3] [17] El avión espacial debe llevar una carga útil de 3.000 a 5.000 libras (1.400 a 2.300 kg) a una órbita terrestre baja por un costo menor a US$5 millones por vuelo, [4] a un ritmo de 10 o más vuelos por año; en ese momento, lanzar ese tipo de carga útil requiere el uso de un refuerzo descartable Minotaur IV de Orbital Sciences Corporation , con un precio de US$55 millones una vez al año.

Participantes y selección

Boeing , Northrop Grumman Aerospace Systems y Masten Space Systems tienen contratos de diseño conceptual de la Fase 1.

Boeing realizó inicialmente estudios comerciales con Blue Origin . El diseño de Boeing permitiría que el propulsor autónomo transportara la segunda etapa y la carga útil a gran altitud y las desplegara en el espacio. El propulsor luego regresaría a la Tierra, donde podría prepararse rápidamente para el siguiente vuelo aplicando principios de operación y mantenimiento similares a los de las aeronaves modernas. [20]

Northrop Grumman utilizó su experiencia en aeronaves, naves espaciales y sistemas autónomos para trabajar con su equipo, formado por Scaled Composites para dirigir la fabricación y el ensamblaje, y Virgin Galactic para dirigir las operaciones y la transición de los aviones espaciales comerciales; Virgin Galactic y Scaled Composites trabajaron en el SpaceShip Two , la única línea espacial comercial del mundo. El equipo también aprovechó las tecnologías desarrolladas durante proyectos relacionados para DARPA, NASA y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU. para dar al gobierno "un retorno de esas inversiones". Su concepto incluía un lanzamiento en plataforma limpia [ aclaración necesaria ] utilizando un lanzador de transporte y erector con una infraestructura y tripulaciones de tierra mínimas, operaciones de vuelo altamente autónomas y aterrizaje y recuperación horizontales en pistas estándar. [18]

Masten Space Systems tiene experiencia en vehículos rápidos reutilizables propulsados ​​por cohetes, y sus diseños de despegue vertical y aterrizaje vertical (VTVL) Xombie, Xoie y Xaero ya han cumplido o superado el objetivo de 10 vuelos en 10 días establecido por el programa. Aunque la empresa consta de aproximadamente 30 empleados y tiene su sede en un pequeño edificio en el puerto aéreo y espacial de Mojave , han pasado años volando varios sistemas VTVL pequeños en saltos cortos en el puerto espacial, sirviendo como bancos de pruebas para sistemas de guía, navegación y control (GNC) diseñados para aterrizar de forma segura naves espaciales en la Luna y potencialmente en otros planetas. Su concepto mostraba un sistema VTVL despegando verticalmente desde una plataforma de lanzamiento con alas y una aleta de cola. Masten Space Systems se asoció con XCOR Aerospace para la Fase 1A. [21]

Fase 2 y 3

En mayo de 2017, Boeing fue seleccionada para asociarse con DARPA para construir el XS-1. [22] Aerojet Rocketdyne iba a proporcionar motores AR-22, derivados del motor RS-25 , para la nave espacial. [23] El contrato de la fase 2/3 para construir y volar el prototipo incluía 146 millones de dólares estadounidenses de financiación de DARPA. [16] [ aclaración necesaria ]

Boeing XS-1 Phantom Express

Una representación del vehículo de lanzamiento XS-1 Phantom Express de Boeing en el LC-48

El diseño de Boeing era una nave de despegue vertical y aterrizaje horizontal ( VTHL ) [7] llamada Phantom Express, destinada a aumentar el acceso de la nación al espacio. [24] Las especificaciones planificadas incluyen una altura del vehículo de 100 pies (30 m), con una envergadura de 62 pies (19 m). El Phantom Express iba a utilizar un motor Aerojet Rocketdyne AR-22 , que se construyó originalmente para el programa del transbordador espacial, pero que se modificó para reutilizarse diez veces en diez días, por menos de 5 millones de dólares por lanzamiento. Estaba destinado a lanzar satélites de forma económica y rápida, y la reutilización reducía aún más el coste por lanzamiento. Este requisito de rendimiento se demostró en un banco de pruebas en julio de 2018. [25] El 22 de enero de 2020, se anunció que la división Phantom Works de Boeing dejaría de desempeñar su papel en el programa. Los representantes de Boeing declararon que sus inversiones en el proyecto XS-1 se redirigirían a otros proyectos de Boeing relacionados con los dominios del aire, el mar y el espacio. [8] La DARPA no solicitó reembolsos, ya que Boeing recibió el pago de acuerdo con los hitos alcanzados en el desarrollo. El programa no fue del todo infructuoso, ya que el trabajo realizado demostró que las tecnologías disponibles en ese momento serían capaces de respaldar nuevos proyectos similares al programa XS-1, y no existían barreras técnicas. [26]

Véase también

Referencias

  1. ^ David Axe (3 de agosto de 2015). "El Pentágono se prepara para la guerra orbital con un nuevo avión espacial". The Daily Beast . Consultado el 3 de agosto de 2015 .
  2. ^ "Avión espacial experimental (XS-1)". DARPA. Archivado desde el original el 16 de junio de 2016. Consultado el 20 de junio de 2016 .
  3. ^ ab Foust, Jeff (12 de septiembre de 2013). "DARPA To Start Reutilizable Launch Vehicle Program". Space News . Archivado desde el original el 13 de septiembre de 2013. Consultado el 13 de septiembre de 2013 .
  4. ^ abc Howell, Elizabeth (1 de mayo de 2015). «XS-1: el avión espacial experimental de DARPA». Space.com . Consultado el 14 de mayo de 2015 .
  5. ^ ab "Darpa apunta a menores costos de lanzamiento con el avión espacial XS-1". Aviation Week. 2 de diciembre de 2013.
  6. ^ "Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa". www.darpa.mil . Consultado el 14 de diciembre de 2022 .
  7. ^ abcd "DARPA elige el diseño del avión espacial de próxima generación" Mayo de 2017
  8. ^ abc "Boeing abandona el programa de aviones espaciales experimentales de DARPA". Space News, 22 de enero de 2020.
  9. ^ "Experimental Spaceplane (archivado)". www.darpa.mil . Consultado el 25 de diciembre de 2022 .
  10. ^ Lopata, Jacob; Carter, Preston (12 de agosto de 2004). "RASCAL de DARPA: situación, desafíos y logros". Conferencia sobre satélites pequeños .
  11. ^ Carter, Preston; Brown, Owen; Rice, Tharen; Tardy, Jason (11 de agosto de 2003). "RASCAL: la solución de DARPA para un acceso espacial a microsatélites asequible y con capacidad de respuesta". Conferencia sobre satélites pequeños .
  12. ^ "Avión espacial militar estadounidense apunta a despegar en 2017". spacedaily.com . Consultado el 21 de marzo de 2014 .
  13. ^ DARPA otorga 20 millones de dólares para continuar el desarrollo de un avión espacial militar - Defense-Update.com, 8 de agosto de 2015
  14. ^ El programa XS-1 para facilitar el acceso al espacio entra en la fase 2 - DARPA.mil, 7 de abril de 2016
  15. ^ Gebhardt, Chris (13 de julio de 2016). "DARPA impulsa un nuevo proyecto con el avión espacial experimental XS-1". NASASpaceFlight.com . Consultado el 31 de agosto de 2016 .
  16. ^ abc "El Phantom Express de Boeing desaparece en el aire". parabolicarc.com, 22 de enero de 2020.
  17. ^ "DARPA lanza la misión del avión espacial XS-1 | Cutting Edge". CNET News . Consultado el 21 de marzo de 2014 .
  18. ^ ab Northrop Grumman desarrolla el avión espacial XS-1 para DARPA - Spacedaily.com, 20 de agosto de 2014
  19. ^ DARPA lanza primera fase de licitación para el avión espacial hipersónico XS-1 para desplegar satélites - Militaryaerospace.com, 15 de noviembre de 2013
  20. ^ Clark, Stephen (13 de junio de 2017). «Boeing y DARPA instalarán el avión espacial XS-1 en Cabo Cañaveral». Spaceflight Now . Consultado el 11 de febrero de 2020 .
  21. ^ Masten Space Systems apunta alto con el proyecto del avión espacial militar XS-1 - Space.com , 26 de agosto de 2014
  22. ^ "Boeing está construyendo el nuevo avión espacial hipersónico de DARPA". Engadget . 24 de mayo de 2017 . Consultado el 11 de febrero de 2020 .
  23. ^ "Aerojet Rocketdyne seleccionado como principal proveedor de propulsión para el avión espacial experimental de Boeing y DARPA". 24 de mayo de 2017. Consultado el 25 de mayo de 2017 .
  24. ^ "Boeing: Phantom Express". www.boeing.com . Consultado el 19 de julio de 2018 .
  25. ^ Clark, Stephen (18 de julio de 2018). "Las pruebas de motores de fuego rápido aumentan las esperanzas para el avión espacial reutilizable planeado por DARPA – Spaceflight Now". spaceflightnow.com . Pole Star Publications Ltd . Consultado el 19 de julio de 2018 .
  26. ^ Mike Wall (23 de enero de 2020). "DARPA descarta el proyecto del avión espacial militar XS-1 después de que Boeing se retirara". Space.com . Consultado el 23 de enero de 2024 .

Enlaces externos