El DH-1 [1] fue un concepto de cohete reutilizable de dos etapas en órbita propuesto en 2005 aproximadamente en el libro The Rocket Company de Patrick JG Stiennon, David M. Hoerr y Doug Birkholz ( AIAA , 2005). El concepto se describe en la patente estadounidense vencida 5568901. [2] El DH-1 nunca se construyó y su empresa fabricante, AM&M, también es ficticia. El libro destacó y buscó resolver muchos problemas de la construcción de un vehículo reutilizable barato a través del diseño del DH-1. [ cita requerida ]
The Rocket Company es una obra de ficción, pero la ciencia , la ingeniería y la política que subyacen al diseño del DH-1 se describen como altamente factibles. [ ¿según quién? ] El diseño es notable [ cita requerida ] en que intenta evitar tecnologías maravillosas nuevas o inexistentes, confiar en el control humano en lugar del control por computadora, considerar la posible economía de una capacidad de carga útil muy pequeña de 5,000 libras (2,300 kg) (incluido el piloto), hacer uso de un perfil de lanzamiento de "primera etapa emergente", comercializar el vehículo para "acceso espacial" en lugar de "entrega de carga", y ofrecer un plan de negocios cuya intención es vender los propios vehículos DH-1, en lugar de espacio de carga útil en un vehículo de lanzamiento de la compañía, como es actualmente la norma. [ cita requerida ]
La primera etapa tiene forma cilíndrica, de 7,6 m de ancho y 9,1 m de alto. Tiene un peso en vacío de 18 000 kg, transporta 76 000 kg de metano y oxígeno y un peso bruto de despegue (GLOW) de 95 000 kg, incluida la segunda etapa. Está equipada con cinco motores de sustentación RL-60 y cuatro RL-10 , y cuatro pequeños motores de aterrizaje a reacción, todos ellos modificados para quemar metano. En el lanzamiento está montada sobre cuatro raíles de lanzamiento internos equipados con amortiguadores neumáticos, en lugar de estar fijada al bastidor de lanzamiento con pernos explosivos. Permitir que el DH-1 se eleve tan pronto como el empuje exceda el peso evita cargas de choque repentinas y le permite asentarse de nuevo sobre el bastidor de lanzamiento en caso de fallo crítico del motor en los primeros metros de vuelo.
El vuelo es funcionalmente similar al del DC-X . En el lanzamiento, se disparan los 9 cohetes hasta que el DH-1 alcanza los 100.000 pies (unos 30 km). En ese momento, los RL-60 se apagan y los motores de sustentación empujan el cohete hasta los 200.000 pies (unos 60 km), donde se produce la separación. El perfil de vuelo de la primera etapa es casi completamente vertical, con solo un ligero movimiento lateral para mantenerse por encima del área de lanzamiento/aterrizaje. Luego, la primera etapa vuelve al sitio de lanzamiento, experimentando un calentamiento de reentrada aproximadamente comparable al del SR-71, liberando un paracaídas de frenado a 120.000 pies y desacelerando y aterrizando propulsivamente con 30 segundos de combustible de reserva en los motores a reacción.
La segunda etapa tiene forma de cono, de 6,1 m de ancho y 13 m de alto, y un ángulo de cono de 11,5 grados. Tiene un peso en vacío de 7700 kg, lleva 37 000 kg de hidrógeno y oxígeno y un peso bruto de 45 000 kg en la separación. Está equipada con dos RL-60 y un pequeño sistema RCS. A la altura de la etapa de preparación, el aire es tan fino que los motores se pueden optimizar para el vacío sin penalizar el rendimiento. La sección entre tanques funciona también como cabina de vuelo y de carga. La energía es proporcionada por baterías y una tira de paneles solares que recorren la parte superior de la cabina. El reingreso se realiza primero desde la base y está protegido por un escudo térmico de transpiración, antes de desplegar un paracaídas y la etapa superior se desliza hacia abajo en posición horizontal para aterrizar sobre tres patas; dos extendidas desde la base y una desde el morro.
Un objetivo muy deseado en materia de lanzamiento espacial es la capacidad de poner material y personas en órbita con la misma fiabilidad y el mismo coste comparativo que el transporte aéreo comercial. En el caso de los vehículos reutilizables, el deseo es que funcionen como un avión y que puedan reutilizarse con solo repostarlos. La Rocket Company lleva la idea un paso más allá y propone que los vehículos se vendan como vehículos comerciales, con las mismas normas de exportación que un Boeing 747.
Una vez adquirido, el DH-1 funcionaría como una aeronave especializada que se puede utilizar con la frecuencia que desee el cliente, de forma similar al SR-71, el Air Force One o un UAV. El cliente no estaría comprando la capacidad de lanzar satélites, sino un programa espacial completo por menos de 400 millones de dólares (incluidas las instalaciones y el DH-1) y un coste anual de menos de 100 millones de dólares.
El cohete RL-60 es un motor expansor de ciclo cerrado y es una versión a mayor escala del RL-10, uno de los motores más confiables jamás construidos. Aunque este tipo de motor no es tan capaz de generar la misma potencia que el SSME, es mucho menos complejo y mucho más confiable. Los motores de ciclo expansor no necesitan controladores de computadora para simplemente funcionar. El combustible que sale del sistema de enfriamiento de la campana del motor tampoco está mucho más caliente que la temperatura ambiente y, por lo tanto, no causa tanto daño como los prequemadores .
La tecnología actual de materiales no es suficiente para construir un vehículo de una sola etapa que pueda entrar en órbita, llevar una carga útil y regresar a la Tierra en condiciones de volver a lanzarse. El DH-1 resuelve este problema dividiendo la tarea entre las dos etapas, lo que permite que ambas operen de manera segura dentro de los límites de materiales conocidos y los métodos operativos conocidos. Por lo tanto, un vehículo del estilo del DH-1 puede diseñarse para que sea confiable y seguro, en lugar de tener un rendimiento absoluto a expensas de esos criterios. [ cita requerida ]
Con un coste de fabricación estimado de 65 millones de dólares y un precio de venta de 250 millones de dólares, los costes de desarrollo de unos 3.000 millones de dólares podrían amortizarse con unas 20 ventas. Los costes de lanzamiento se estimaron entre 1 millón de dólares (lanzamientos frecuentes) y 100 millones de dólares (una vez al año), dependiendo de la frecuencia con la que se utilizara el vehículo, con instalaciones de lanzamiento que costarían 100 millones de dólares y encajarían dentro de un círculo de una milla. The Rocket Company afirma que a nivel mundial son posibles tales ventas. Se sugieren como clientes potenciales a la NASA, la USAF, países de la OTAN como el Reino Unido, Francia, Alemania y Japón, así como empresas privadas, como Virgin Galactic o Bigelow Aerospace.
La Rocket Company afirma que con una serie de vehículos confiables compitiendo en un mercado abierto, el precio debería eventualmente caer hasta cerca del costo real de lanzamiento de menos de $200 por libra. [ cita requerida ]
La etapa superior está diseñada para operar en el espacio y reabastecerse allí. Suponiendo que exista una estación espacial para almacenar el combustible, un DH-1 orbital podría reabastecerse después de 17 lanzamientos. Uniendo dos de esas etapas reabastecidas, punta con punta, se obtendrían ~35.000 lb (16 toneladas) de combustible para llegar a la superficie lunar, a la superficie marciana o a la órbita geoestacionaria y regresar a la estación. Debido a los requisitos de combustible, el costo para llegar a estos lugares es 6 veces mayor que el costo para llegar a la órbita baja terrestre. [ cita requerida ]
También se han sugerido variantes con una cabina alargada y un morro articulado. La primera podría equiparse en órbita para transportar personas con relativa comodidad en vuelos de larga duración, mientras que la segunda podría utilizarse para transportar cargas voluminosas que no pasarían por la escotilla de carga normal. Para los vuelos interplanetarios, el libro sugería utilizar un RL-60 modificado para funcionar con metano, equipado con una extensión de campana de motor, que era desmontable para permitir el frenado en el aire. [ cita requerida ]