Hermes fue una propuesta de avión espacial diseñada por el Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES) francés en 1975, y más tarde por la Agencia Espacial Europea (ESA). Era superficialmente similar al Boeing X-20 Dyna-Soar estadounidense y al transbordador espacial más grande .
En enero de 1985, el CNES propuso continuar con el desarrollo de Hermes bajo los auspicios de la ESA. [1] [2] Hermes iba a haber sido clave en un programa de vuelos espaciales tripulados lanzado por un vehículo de lanzamiento Ariane 5 . En noviembre de 1987, el proyecto fue aprobado para su predesarrollo de 1988 a 1990, tras lo cual se requirió autorización para su pleno desarrollo. Sin embargo, el proyecto experimentó numerosos retrasos y problemas de financiación.
En 1992, Hermes fue cancelado debido a su alto costo y rendimiento inalcanzable, así como a una asociación con la Agencia Espacial y de Aviación Rusa (RKA) que redujo la necesidad de un avión espacial independiente. Como resultado, nunca se construyó ninguna lanzadera Hermes. Durante la década de 2010, se propuso resucitar el vehículo Hermes como un sistema de lanzamiento de aviones espaciales lanzado desde el aire parcialmente reutilizable , conocido como SOAR .
Durante las décadas de 1960 y 1970, las naciones europeas reconocieron cada vez más que sería necesaria una mayor cooperación internacional para grandes proyectos espaciales. [3] En 1973, la Organización Europea de Investigación Espacial (ESRO), precursora de la Agencia Espacial Europea (ESA), comenzó el desarrollo de un sistema de lanzamiento pesado prescindible que más tarde se llamaría Ariane . La agencia espacial francesa Centre National D'études Spatiales (CNES) deseaba una mayor autonomía para evitar una dependencia excesiva de la NASA e imaginó un vehículo espacial con capacidad humana construido en Europa que operaría junto con otros activos de la ESA como Ariane. [3]
En 1976, el CNES inició estudios sobre una versión tripulada de Ariane. [4] Dos conceptos diferentes incluían una cápsula y un planeador. En 1983, el CNES optó por centrarse en un avión espacial que ofreciera mayor comodidad, confort y rentabilidad. [4] Un avión espacial simplificaría la recuperación al tener la maniobrabilidad de rango cruzado necesaria para llegar a un punto determinado de la Tierra en un solo día, al tiempo que proporcionaría un entorno de reingreso menos desafiante para la tripulación y la carga útil. La reutilización también reduciría el coste de misiones sucesivas. [4] Las tecnologías críticas identificadas incluyeron protección térmica , controles ambientales , sistemas de soporte vital , aerodinámica y energía. [5]
A mediados de los años 1980, además del Columbus Man-Tended Free Flyer (una estación espacial europea independiente ) y el vehículo de lanzamiento pesado Ariane 5 , [6] el CNES defendió el desarrollo y la producción del transbordador espacial como una iniciativa europea similar a los programas de vehículos espaciales reutilizables del Buran de la Unión Soviética y el transbordador espacial estadounidense . [3]
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El 18 de octubre de 1985, el CNES nombró a la empresa aeroespacial francesa Aérospatiale contratista principal de Hermes, nombre que se le había dado a la nave espacial. Al fabricante de aviones francés Dassault-Breguet se le asignó la responsabilidad de los aspectos aerodinámicos y aerotérmicos del diseño. [3] Arianespace fue responsable del lanzador Ariane 5 y un fuerte candidato para gestionar la operación de la infraestructura de Hermes . [3]
El 25 de octubre de 1985 se presentó la propuesta de Hermes a los países socios de la ESA. [3] Para la "europeización" del programa se fijó como fecha límite marzo de 1987, en virtud del cual se asignaron partes del trabajo a Hermes. [7] La proporción de trabajo se atribuyó en un 15% a Alemania Occidental , un 13% a Italia , un 7% a Bélgica , un 5% a los Países Bajos , un 4% al Reino Unido , España y Suecia , y un 2% o menos a Suiza. , Austria , Dinamarca e Irlanda . Se discutió la posible participación de Noruega y Canadá . [3] Francia tenía una participación del 50 por ciento del trabajo, aunque el CNES estaba abierto a una mayor redistribución del trabajo dependiendo de que los socios individuales aumentaran su participación en el programa. Al principio, hubo optimismo de que no sería difícil conseguir financiación de los miembros de la ESA para seguir adelante. [3]
En noviembre de 1987, la ESA emitió su aprobación. Según lo previsto, en 1995 Hermes permitiría a la ESA dar servicio al planeado Columbus Man-Tended Free Flyer (MTFF) [8] (el MTFF fue reestructurado y finalmente fabricado como el módulo Columbus de la Estación Espacial Internacional ). [3] El desarrollo de Hermes debía realizarse en dos fases: [3]
Estaba previsto que la fase 1 finalizara en 1990. Sus planes requerían la capacidad de levantar a 6 astronautas y 4.550 kg (10.030 lb) de carga, pero después del desastre del Challenger , se añadió una capacidad de eyección para dar a los astronautas al menos una pequeña posibilidad de supervivencia. en caso de catástrofe. En consecuencia, los seis asientos se redujeron a tres asientos eyectables regulares , que se eligieron en lugar de una cápsula de tripulación eyectable que habría ofrecido una opción de escape a alturas superiores a 28 km (17 millas). La capacidad de carga se redujo a 3.000 kg (6.600 lb). Hermes no podría poner objetos en órbita porque su bodega de carga no se podía abrir. Esa opción se abandonó debido a problemas de peso.
Aunque originalmente se consideró que Hermes era totalmente reutilizable (hasta 30 reingresos antes de un servicio importante), la capacidad limitada del lanzador Ariane 5 lo obligó a dejar el módulo de recursos en órbita. Se adjuntaría un nuevo módulo de recursos al Hermes y toda la estructura se pondría en marcha nuevamente.
La fase 1 no se completó hasta finales de 1991 y para entonces el clima político había cambiado considerablemente. Se había levantado el Telón de Acero y la Guerra Fría estaba llegando a su fin. Como resultado, la ESA inició un período de "reflexión" de un año para determinar si todavía tenía sentido que Europa construyera su propio transbordador espacial y su propia estación espacial o si se podrían encontrar nuevos socios para compartir los costos y el desarrollo. Oficialmente, la Fase 1 se completó a finales de 1992.
La fase 2 nunca comenzó, después de que la ESA y la Agencia Espacial y de Aviación Rusa (RKA) acordaron cooperar en futuros lanzadores y una estación espacial de reemplazo para Mir . Las preocupaciones económicas impidieron que RKA participara en un futuro programa de lanzadores, pero en este punto las necesidades de transporte de la tripulación de la ESA se reorientaron hacia el sistema de cápsulas (a diferencia del sistema de planeador de Hermes ) requerido por los diseños conjuntos ruso-europeos.
Cuando tanto Rusia como la ESA se unieron a la NASA para construir la Estación Espacial Internacional , se eliminó la necesidad de un sistema europeo de transporte de tripulaciones porque las necesidades rusas y estadounidenses ya estaban satisfechas. En consecuencia, la ESA abandonó el proyecto Hermes .
Hermes fue concebido como un sistema de lanzamiento reutilizable para transportar astronautas y cargas útiles de tamaño moderado a la órbita terrestre baja (LEO) y viceversa. [3] Hermes tiene un parecido con otros vehículos de lanzamiento reutilizables como el transbordador espacial . Sin embargo, a diferencia del transbordador espacial, el Hermes no podía transportar cargas pesadas, ya que esa función la desempeñaba el Ariane 5 sin tripulación . [9] Se concibió que Hermes transportara un máximo de tres astronautas [10] junto con una carga útil presurizada de 3.000 kg (6.600 lb). El peso de lanzamiento sería de hasta 21.000 kg (46.000 lb), el límite superior práctico de un lanzador Ariane 5 extendido.
Hermes iba a ser lanzado como la etapa superior del Ariane 5. Antes del rediseño de 1986, Hermes era un avión espacial único que contenía (de adelante hacia atrás) un compartimiento para la tripulación para seis personas, una esclusa de aire y una bodega de carga sin presión similar a la de Buran y la del Shuttle. y un módulo de servicio. [11] Después del accidente del Challenger de 1986 , fue sustancialmente rediseñado. [12] La cabina de la tripulación se redujo para transportar a tres astronautas, con la bodega de carga presurizada e incapaz de transportar o recuperar satélites. Hermes ahora constaba de dos secciones separadas: el vehículo en sí y un módulo de recursos en forma de cono que tenía un mecanismo de acoplamiento adjunto a la parte trasera del vehículo, que se separaba y descartaba antes del reingreso . Sólo el vehículo tripulado volvería a entrar en la atmósfera de la Tierra y sería reutilizado. El módulo de recursos y el lanzador se gastarían. [9] Al lanzar el Hermes, el Ariane 5 habría tenido su etapa superior reemplazada por el avión espacial y un adaptador para acoplar el vehículo a la etapa criogénica principal . También se retiraría el compartimento para equipos del lanzador y el avión espacial realizaría todas las funciones de guía y control. [4] El desarrollo del Ariane 5 estuvo fuertemente influenciado por los requisitos de Hermes , como las cargas aerodinámicas adicionales junto con un mayor factor de confiabilidad de 0,9999, manteniendo al mismo tiempo un impacto mínimo en la competitividad comercial del lanzador en misiones que no eran Hermes . [4]
En comparación con el transbordador espacial, el Hermes era sustancialmente más pequeño. [4] No compartió la forma en planta ojival del Shuttle, sino que optó por un ala delta muy en flecha completa con dispositivos en las puntas de las alas , similar a la nave espacial Boeing X-20 Dyna-Soar propuesta . Al igual que el Shuttle, la cabina presurizada tenía capacidad para más de cinco personas, dos de las cuales servirían como pilotos, mientras que el compartimento de carga de popa no presurizado habría estado equipado con grandes puertas que se extenderían a lo largo del compartimento a lo largo del fuselaje. [13] El vehículo habría sido propulsado por un par de motores de cohetes de propulsor líquido de 2.000 N de empuje idénticos a los utilizados en la etapa superior de baja energía L4 del Ariane 5. [4]
El control aerodinámico se habría proporcionado a través de un total de siete superficies de control de vuelo , los timones de las puntas de las alas , los frenos de aire / elevones del borde de salida y un flap montado en la carrocería ; estas superficies se habrían controlado mediante controles de vuelo digitales con redundancia cuádruple y se habrían accionado mediante un sistema hidráulico redundante triple. [4] La gestión de la misión se habría realizado a través de tres computadoras de propósito general, una computadora de monitoreo y tres buses de datos digitales . La energía eléctrica iba a ser proporcionada por un motor que habría utilizado oxígeno líquido - hidrógeno líquido junto con diez pilas de combustible construidas en Estados Unidos . [5] Los sistemas de control ambiental y soporte vital suministran presurización de la cabina, junto con aire, agua y calor, para soportar a la tripulación durante un máximo de 40 días, aunque podrían haber sido potencialmente ampliables para permitir misiones de 90 días. Hermes podría haber operado de forma autónoma durante hasta un mes y podría permanecer acoplado a una estación espacial en órbita durante un máximo de 90 días. [5]
Según el CNES, el Hermes habría estado sujeto a condiciones de reingreso más extremas que el transbordador espacial debido a que su tamaño más pequeño exponía al vehículo a presiones aerotérmicas más altas. [14] La protección térmica básica, [15] debía soportar temperaturas de 1.400 a 1.600 °C durante un mínimo de 20 minutos y, estudiada por Dassault y SEP, habría consistido en elementos de carbono con una capa antioxidante aplicada a porciones de la nariz y los bordes de ataque de las alas, mientras que las tejas térmicas debían haber cubierto la parte inferior del ala y el fuselaje. [14] Estas baldosas habrían empleado finas capas aislantes compuestas de panal de cerámica y carbono reforzadas separadas por finas láminas de aleación de metal para reflejar el calor; Un concepto alternativo para las baldosas habría empleado porciones metálicas más altas en lugar de cerámica. Las superficies superiores del vehículo habrían estado sujetas a menos calor que las superficies inferiores y habrían utilizado capas flexibles de cerámica de fibra de vidrio de baja densidad, similares a mantas. [14]
La forma de Hermes había sido efectivamente congelada en noviembre de 1985. [14] Fue refinada mediante pruebas en el túnel de viento subsónico en el Onera, limitada por los requisitos del vuelo subsónico. Para recopilar datos valiosos frente a la falta de experiencia de Europa, Dassault propuso validar las propiedades aerodinámicas del vehículo completando un demostrador aerotérmico de 1,4 toneladas y escala 1, llamado Maia , que será lanzado por un Ariane 4 para su reutilización. estudios de ingreso. [dieciséis]
Se proyectaron cuatro misiones típicas para Hermes :
Después de cada misión, Hermes sería reacondicionado en una instalación dedicada en Europa. [17] Aproximadamente 40 días antes de la fecha de lanzamiento, el vehículo sería transportado en un avión Airbus A300 especialmente modificado a su sitio de lanzamiento en Kourou , Guayana Francesa , donde se integraría con su carga útil y se instalaría encima de un cohete Ariane 5. antes de ser transferido a la plataforma de lanzamiento. El control de la misión se basaría en Toulouse , Francia. [17] Durante una misión típica, las comunicaciones y el seguimiento habrían sido realizados por una red europea planificada de satélites de retransmisión de datos con cobertura en el 75% de una misión Hermes en una órbita de 28,5° a una altitud de 400 km (250 millas).
Tras una misión, Hermes aterrizaría en la base aérea de Istres-Le Tubé, cerca de Istres . [17] Se discutieron otros posibles lugares de aterrizaje, incluido el Centro Espacial de Guayana , el Aeropuerto Internacional Martinica Aimé Césaire en la isla de Fort de France y pistas de aterrizaje no especificadas en las Bermudas . En caso de un lanzamiento abortado durante los primeros 84 segundos, Hermes podría regresar a Kourou. Un aborto posterior probablemente requeriría un aterrizaje en agua en el Océano Atlántico , después de lo cual el vehículo tendría que ser recuperado por un barco de recuperación. Se designarían otras pistas de aterrizaje de emergencia, dependiendo de las características específicas de cada misión. [17]
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En 1986 se construyó una maqueta a escala real [18] y se mostró en 1987 en Le Bourget en mayo, seguida de Madrid en septiembre y Toulouse de octubre a noviembre. Al año siguiente (1988), la maqueta se mostró en Estrasburgo en abril, Hannover en mayo y Burdeos en diciembre. Finalizado el proyecto en 1993, esta maqueta fue transferida a ENSICA ( École nationale supérieures d'ingénieurs de Construction aéronautique ) en 1996. En 2005 fue llevada a Le Bourget en espera de un posible proyecto de restauración. [18]
Un modelo a escala 1/7 construido por EADS se muestra desde 2002 en el aeropuerto de Burdeos-Mérignac . [18]