Un X-37 voló por primera vez durante una prueba de caída en 2006; su primera misión orbital se lanzó en abril de 2010 en un cohete Atlas V y regresó a la Tierra en diciembre de 2010. Los vuelos posteriores extendieron gradualmente la duración de la misión, alcanzando los 780 días en órbita para la quinta misión, la primera en lanzarse en un cohete Falcon 9. La sexta misión se lanzó en un Atlas V el 17 de mayo de 2020 y concluyó el 12 de noviembre de 2022, alcanzando un total de 908 días en órbita. [3] La séptima misión se lanzó el 28 de diciembre de 2023 en un cohete Falcon Heavy , entrando en una órbita terrestre alta altamente elíptica . [4] [5]
Desarrollo
Orígenes
Representación artística de la nave espacial X-37 en 1999
El diseño aerodinámico del X-37 se derivó del orbitador más grande del Transbordador Espacial , por lo tanto, el X-37 tiene una relación sustentación-resistencia similar y un rango transversal menor a altitudes mayores y números de Mach en comparación con el Vehículo de Tecnología Hipersónica de DARPA . [7] Un requisito inicial para la nave espacial exigía un delta-v total de misión de 7.000 millas por hora (3,1 km/s) para maniobras orbitales. [8] Un objetivo inicial del programa era que el X-37 se reuniera con satélites y realizara reparaciones. [9] El X-37 fue diseñado originalmente para ser llevado a órbita en la bahía de carga del Transbordador Espacial, pero se sometió a un rediseño para su lanzamiento en un Delta IV o un cohete comparable después de que se determinó que un vuelo de transbordador no sería económico. [10]
El vehículo X-37A, que se utilizó como planeador de prueba de caída atmosférica , no tenía sistema de propulsión. En lugar de las puertas de la bodega de carga de un vehículo operativo, tenía una estructura de fuselaje superior cerrada y reforzada para permitir que se acoplara a una nave nodriza . En septiembre de 2004, DARPA anunció que para sus pruebas iniciales de caída atmosférica, el X-37A se lanzaría desde el Scaled Composites White Knight , un avión de investigación de gran altitud. [12]
El 21 de junio de 2005, el X-37A completó un vuelo de transporte cautivo debajo del White Knight desde el puerto espacial de Mojave en Mojave, California . [13] [14] Durante la segunda mitad de 2005, el X-37A se sometió a mejoras estructurales, incluido el refuerzo de los soportes de la rueda delantera . El debut público del X-37A para su primer vuelo libre, programado para el 10 de marzo de 2006, fue cancelado debido a una tormenta ártica. [15] El siguiente intento de vuelo, el 15 de marzo de 2006, fue cancelado debido a los fuertes vientos. [15]
El 24 de marzo de 2006, el X-37A voló de nuevo, pero una falla en el enlace de datos impidió un vuelo libre y el vehículo regresó a tierra todavía conectado a su avión de transporte White Knight. El 7 de abril de 2006, el X-37A realizó su primer vuelo de planeo libre. Durante el aterrizaje, el vehículo se salió de la pista y sufrió daños menores. [16] Después del prolongado tiempo de inactividad del vehículo para reparaciones, el programa se trasladó de Mojave a la Planta 42 de la Fuerza Aérea en Palmdale, California , para el resto del programa de pruebas de vuelo. White Knight continuó estando basado en Mojave, aunque fue trasladado a la Planta 42 cuando se programaron los vuelos de prueba. Se cree que se realizaron cinco vuelos adicionales, [N 1] dos de los cuales resultaron en lanzamientos del X-37 con aterrizajes exitosos. Estos dos vuelos libres ocurrieron el 18 de agosto de 2006 y el 26 de septiembre de 2006. [17]
Vehículo de pruebas orbitales X-37B
El 17 de noviembre de 2006, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos anunció que desarrollaría su propia variante del X-37A de la NASA. La versión de la Fuerza Aérea se denominó Vehículo de Prueba Orbital (OTV) X-37B. El programa OTV se basó en esfuerzos anteriores de la industria y el gobierno por parte de DARPA, la NASA y la Fuerza Aérea bajo el liderazgo de la Oficina de Capacidades Rápidas de la Fuerza Aérea en asociación con la NASA y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea . Boeing fue el contratista principal del programa OTV. [8] [18] [19] El X-37B fue diseñado para permanecer en órbita hasta 270 días seguidos. [20] El Secretario de la Fuerza Aérea declaró que el programa OTV se centraría en "la reducción de riesgos, la experimentación y el desarrollo de conceptos operativos para tecnologías de vehículos espaciales reutilizables, en apoyo de objetivos espaciales de desarrollo a largo plazo". [18]
El X-37B fue originalmente programado para ser lanzado en la bahía de carga útil del Transbordador Espacial, pero después del desastre del Transbordador Espacial Columbia , fue transferido a un Delta II 7920. El X-37B fue posteriormente transferido a una configuración encubierta en el cohete Atlas V , debido a preocupaciones sobre las propiedades aerodinámicas de la nave espacial sin cubierta durante el lanzamiento. [21] Después de sus misiones, las naves espaciales X-37B aterrizan principalmente en una pista en la Base Aérea Vandenberg , California, con la Base Aérea Edwards como sitio secundario. [22] En 2010, el trabajo de fabricación comenzó en el segundo X-37B [23] que realizó su misión inaugural en marzo de 2011. [24]
El 8 de octubre de 2014, la NASA confirmó que los vehículos X-37B se alojarían en el Centro Espacial Kennedy en las Instalaciones de Procesamiento de Orbitadores (OPF) 1 y 2, hangares anteriormente ocupados por el Transbordador Espacial. Boeing había dicho que los aviones espaciales utilizarían OPF-1 en enero de 2014, y la Fuerza Aérea había dicho anteriormente que estaba considerando consolidar las operaciones del X-37B, alojado en la Base Aérea Vandenberg en California, más cerca de su sitio de lanzamiento en Cabo Cañaveral. La NASA también declaró que el programa había completado pruebas para determinar si el X-37B, una cuarta parte del tamaño del Transbordador Espacial, podría aterrizar en las antiguas pistas del Transbordador. [25] La NASA declaró además que las renovaciones de los dos hangares se completarían a fines de 2014; las puertas principales de OPF-1 estaban marcadas con el mensaje "Hogar del X-37B" en este punto. [25]
Especulación sobre el propósito
La mayor parte de las actividades del proyecto X-37B son secretas. La declaración oficial de la Fuerza Aérea es que el proyecto es "un programa de pruebas experimentales para demostrar tecnologías para una plataforma de pruebas espaciales confiable, reutilizable y sin tripulación para la Fuerza Aérea de los EE. UU." [26] Los objetivos principales del X-37B son dos: tecnología de naves espaciales reutilizables y experimentos operativos que puedan regresar a la Tierra. [26] La Fuerza Aérea afirma que esto incluye pruebas de aviónica , sistemas de vuelo, guía y navegación, protección térmica, aislamiento, propulsión y sistemas de reentrada. [27]
En mayo de 2010, Tom Burghardt especuló en Space Daily que el X-37B podría utilizarse como satélite espía o para lanzar armas desde el espacio. Posteriormente, el Pentágono desmintió las afirmaciones de que las misiones de prueba del X-37B respaldaban el desarrollo de armas espaciales. [28]
En enero de 2012, se hicieron acusaciones de que el X-37B estaba siendo utilizado para espiar el módulo de la estación espacial china Tiangong-1 . [29] El ex analista orbital de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Brian Weeden rechazó más tarde esta afirmación, enfatizando que las diferentes órbitas de las dos naves espaciales impedían cualquier vuelo de vigilancia práctico. [30]
En octubre de 2014, The Guardian informó sobre las afirmaciones de expertos en seguridad de que el X-37B estaba siendo utilizado "para probar sensores de reconocimiento y espionaje, en particular su resistencia a la radiación y otros peligros de la órbita". [31]
En noviembre de 2016, el International Business Times especuló que el gobierno de los EE. UU. estaba probando una versión del propulsor de microondas electromagnético EmDrive en el cuarto vuelo del X-37B. [32] En 2009, se llevó a cabo un contrato de transferencia de tecnología EmDrive con Boeing a través de una TAA del Departamento de Estado y una licencia de exportación del Reino Unido, aprobada por el Ministerio de Defensa del Reino Unido . [33] [34] Desde entonces, Boeing ha declarado que ya no está investigando en esta área. [35] La Fuerza Aérea de los EE. UU. ha declarado que el X-37B está probando un sistema de propulsor de efecto Hall para Aerojet Rocketdyne . [36]
En julio de 2019, la exsecretaria de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, Heather Wilson, explicó que cuando un X-37B estaba en una órbita elíptica podía, en el perigeo , usar la delgada atmósfera para hacer un cambio de órbita evitando que algunos observadores descubrieran la nueva órbita por un tiempo, lo que permitía actividades secretas. [37]
Tratamiento
El procesamiento del X-37 se lleva a cabo dentro de las bahías 1 y 2 de la Instalación de Procesamiento de Orbitadores (OPF) en el Centro Espacial Kennedy en Florida, donde el vehículo se carga con su carga útil. Luego, el X-37 se coloca dentro de un carenado junto con su adaptador de etapa y se transporta al sitio de lanzamiento. Los sitios de lanzamiento anteriores han incluido SLC-41 y LC-39A del Centro Espacial Kennedy . [38] [39]
El aterrizaje se realiza en uno de tres sitios en todo Estados Unidos: la instalación de aterrizaje del transbordador en el Centro Espacial Kennedy, la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg o la Base de la Fuerza Aérea Edwards . Para regresar al Centro Espacial Kennedy, el X-37 se coloca en un contenedor de carga útil y se carga en un avión de carga Boeing C-17 . Una vez en Kennedy, el X-37 se descarga y se remolca hasta la OPF, donde se prepara para su próximo vuelo. Los técnicos deben usar trajes protectores debido a los gases hipergólicos tóxicos. [ cita requerida ]
El vehículo de prueba orbital X-37 es un avión espacial robótico reutilizable . Es un derivado del Boeing X-40 a una escala aproximada del 120 por ciento , [6] [22] mide más de 29 pies (8,8 m) de largo y cuenta con dos aletas de cola en ángulo. [26] [40] El X-37 se lanza a bordo de un cohete Atlas V 501 [26] [19] o un Falcon 9 [41] o Falcon Heavy [42] de SpaceX . El avión espacial está diseñado para operar en un rango de velocidad de hasta Mach 25 en su reentrada. [43] [44]
Las tecnologías demostradas en el X-37 incluyen un sistema de protección térmica mejorado , aviónica mejorada, un sistema de guía autónomo y un fuselaje avanzado . [10] El sistema de protección térmica del avión espacial está construido sobre generaciones anteriores de naves espaciales de reentrada atmosférica , [45] incorporando baldosas de cerámica de sílice . [46] La suite de aviónica del X-37 fue utilizada por Boeing para desarrollar su nave espacial tripulada CST-100 . [47] El desarrollo del X-37 fue para "ayudar en el diseño y desarrollo del Avión Espacial Orbital de la NASA , diseñado para proporcionar una capacidad de rescate y transporte de tripulación hacia y desde la Estación Espacial Internacional ", según una hoja informativa de la NASA. [48]
El X-37 para la NASA iba a ser propulsado por un motor Aerojet AR2-3 que utilizaba propulsores almacenables, proporcionando un empuje de 6.600 libras-fuerza (29,4 kN). [49] El motor AR2-3 apto para uso humano se había utilizado en el vehículo de entrenamiento de astronautas NF-104A de doble potencia y recibió una nueva certificación de vuelo para su uso en el X-37 con propulsores de peróxido de hidrógeno/ JP-8 . [50] Se informó que esto se cambió a un sistema de propulsión hipergólico de tetróxido de nitrógeno/hidrazina. [21] [51]
El X-37 aterriza automáticamente al regresar de la órbita y es la tercera nave espacial reutilizable que tiene tal capacidad, después del transbordador soviético Buran [52] y el transbordador espacial estadounidense, que tenía capacidad de aterrizaje automático a mediados de la década de 1990, pero nunca la probó. [53] El X-37 es el avión espacial orbital más pequeño y ligero que ha volado hasta la fecha; tiene una masa de lanzamiento de alrededor de 11.000 libras (5.000 kg) y es aproximadamente una cuarta parte del tamaño del orbitador del transbordador espacial . [54]
El 13 de abril de 2015, la Fundación Espacial otorgó al equipo X-37 el Premio al Logro Espacial 2015 "por avanzar significativamente en el estado del arte de las naves espaciales reutilizables y las operaciones en órbita, con el diseño, desarrollo, prueba y operación orbital del vehículo de vuelo espacial X-37B en tres misiones que totalizaron 1.367 días en el espacio". [55]
Historial operativo
Los dos X-37B operativos han completado seis misiones orbitales y han pasado un total de 3.774,4 días (10,34 años) en el espacio.
OTV-1
El X-37B 1 se encuentra en la pista después de aterrizar en la Base de Datos SFB Vandenberg al final de su misión OTV-1 (USA-212) el 3 de diciembre de 2010.
El primer X-37B fue lanzado en su primera misión – OTV-1/ USA-212 – en un cohete Atlas V desde Cabo Cañaveral SLC-41 el 22 de abril de 2010 a las 23:52 UTC. La nave espacial fue colocada en órbita terrestre baja para pruebas. [19] Mientras que la Fuerza Aérea de los Estados Unidos reveló pocos detalles orbitales de la misión, una red mundial de astrónomos aficionados afirmó haber identificado la nave espacial en órbita. El 22 de mayo de 2010, la nave espacial estaba en una inclinación de 39,99°, dando vueltas alrededor de la Tierra una vez cada 90 minutos en una órbita de 249 por 262 millas (401 por 422 km). [58] [59] Se dice que el OTV-1 pasó sobre el mismo punto dado en la Tierra cada cuatro días, y operó a una altitud que es típica para los satélites de vigilancia militar. [60] Esta órbita también es común entre los satélites LEO civiles, y la altitud del avión espacial era la misma que la de la ISS y la de la mayoría de las otras naves espaciales tripuladas.
La Fuerza Aérea de los Estados Unidos anunció el 30 de noviembre de 2010 un aterrizaje del 3 al 6 de diciembre. [61] [62] Como estaba previsto, el X-37B salió de órbita, volvió a entrar en la atmósfera terrestre y aterrizó con éxito en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg el 3 de diciembre de 2010, a las 09:16 UTC, [63] [64] [65] realizando el primer aterrizaje orbital autónomo estadounidense en una pista. Este fue el primer aterrizaje de este tipo desde el transbordador soviético Buran en 1988. En total, el OTV-1 pasó 224 días y 9 horas en el espacio. [19] [63] El OTV-1 sufrió un reventón de un neumático durante el aterrizaje y sufrió daños menores en su parte inferior. [23]
OTV-2
El segundo X-37B fue lanzado en su misión inaugural, designada OTV-2/ USA-226 , [66] a bordo de un cohete Atlas V desde Cabo Cañaveral SLC-41 el 5 de marzo de 2011 a las 22:46 UTC. [24] La misión fue clasificada y descrita por el ejército estadounidense como un esfuerzo para probar nuevas tecnologías espaciales. [67] El 29 de noviembre de 2011, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos anunció que extendería la duración de la USA-226 más allá de los 270 días de la línea base. [68] En abril de 2012, el general William L. Shelton del Comando Espacial de la Fuerza Aérea declaró que la misión en curso era un "éxito espectacular". [69]
El 30 de mayo de 2012, la Fuerza Aérea declaró que el X-37B aterrizaría en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en junio de 2012. [70] [71] La nave espacial aterrizó de forma autónoma el 16 de junio de 2012, tras haber pasado 468 días y 14 horas en el espacio. [24] [72] [73]
OTV-3
La tercera misión y segundo vuelo del primer X-37B, OTV-3, estaba originalmente programado para ser lanzado el 25 de octubre de 2012, [74] pero fue pospuesto debido a un problema de motor con el vehículo de lanzamiento Atlas V. [75] Fue lanzado exitosamente desde Cabo Cañaveral SLC-41 el 11 de diciembre de 2012 a las 18:03 UTC. [54] [76] [77] Una vez en órbita, la nave espacial fue designada USA-240 . [78] [79] El aterrizaje ocurrió en Vandenberg AFB el 17 de octubre de 2014 a las 16:24 UTC, después de un tiempo total en órbita de 674 días y 22 horas. [76] [80] [81] [82]
OTV-4 (AFSPC-5)
El X-37B 2 se encuentra en la plataforma de aterrizaje del transbordador después de la misión OTV-4. La tripulación de tierra lleva trajes protectores.
La cuarta misión del X-37B, OTV-4, recibió el nombre en código AFSPC-5 y fue designada como USA-261 en órbita. Fue el segundo vuelo del segundo vehículo X-37B. [21] El X-37B fue lanzado en un cohete Atlas V desde Cabo Cañaveral SLC-41 el 20 de mayo de 2015 a las 15:05 UTC. [83] Los objetivos incluían una prueba del propulsor de efecto Hall XR-5A de Aerojet Rocketdyne en apoyo del programa de satélites de comunicaciones de frecuencia extremadamente alta avanzada , [36] [84] y una investigación de la NASA sobre el rendimiento de varios materiales en el espacio [21] [55] [85] durante al menos 200 días. [21] El vehículo pasó lo que entonces fue un récord de 717 días y 20 horas en órbita antes de aterrizar en la Instalación de Aterrizaje del Transbordador del Centro Espacial Kennedy el 7 de mayo de 2017 a las 11:47 UTC. [86] [87]
OTV-5
La quinta misión del X-37B, designada USA-277 en órbita, [57] fue lanzada desde el Complejo de Lanzamiento 39A del Centro Espacial Kennedy el 7 de septiembre de 2017 a las 14:00 UTC, justo antes de la llegada del huracán Irma . [88] [89] El vehículo de lanzamiento fue un cohete Falcon 9 , [89] y varios satélites pequeños también compartieron el viaje. [90] La nave espacial se insertó en una órbita de mayor inclinación que las misiones anteriores, expandiendo aún más la envoltura del X-37B. [90] Durante el vuelo, la nave espacial modificó su órbita utilizando un sistema de propulsión a bordo. [91] Si bien la carga útil completa para OTV-5 está clasificada, la Fuerza Aérea anunció que un experimento que está volando es el Advanced Structurally Embedded Thermal Spreader II (ASETS-II), que mide el rendimiento de un tubo de calor oscilante. [92] La misión se completó con el aterrizaje del vehículo en la instalación de aterrizaje del transbordador el 27 de octubre de 2019 a las 07:51 UTC. [93] [94]
La sexta misión X-37B (OTV-6), US Space Force 7 (antes conocida como AFSPC 7), se lanzó en un cohete Atlas V 501 desde Cabo Cañaveral SLC-41 el 17 de mayo de 2020 a las 13:14:00 UTC. [95] Esta misión es la primera vez que el avión espacial lleva un módulo de servicio, un anillo unido a la parte trasera del vehículo para albergar múltiples experimentos. [96] La misión alberga más experimentos que los vuelos anteriores del X-37B, incluidos dos experimentos de la NASA. Uno es una placa de muestra que evalúa la reacción de materiales seleccionados a las condiciones del espacio. El segundo estudia el efecto de la radiación espacial ambiental en las semillas. Un tercer experimento diseñado por el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) transforma la energía solar en energía de microondas de radiofrecuencia y luego estudia la transmisión de esa energía a la Tierra . El X-37B sigue siendo un activo del Departamento de la Fuerza Aérea, pero la recién establecida Fuerza Espacial de EE. UU. es responsable del lanzamiento, las operaciones en órbita y el aterrizaje. [97] [98]
El X-37B lanzó un pequeño satélite de 136 kg (300 lb) llamado FalconSat-8 (USA-300) alrededor del 28 de mayo de 2020. [99] Desarrollado por cadetes de la Academia de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en asociación con el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL), el pequeño satélite lleva cinco cargas útiles experimentales. La nave espacial probará un novedoso sistema de propulsión electromagnética, tecnología de antena de bajo peso y una rueda de reacción comercial para proporcionar control de actitud en órbita. Según la Academia de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, los experimentos de FalconSat-8 incluyen: [100]
Experimento con nanotubos de carbono (CANOE): cableado de RF con trenzado de nanotubos de carbono flexionado mediante una aleación con memoria de forma
Control de actitud y almacenamiento de energía (ACES): rueda de reacción comercial modificada para convertirla en volante de inercia para el almacenamiento y liberación de energía
SkyPad: cámaras y GPU estándar integradas en un paquete de bajo SWAP (tamaño, peso y potencia)
La misión se completó con el aterrizaje del vehículo en la instalación de aterrizaje del transbordador el 12 de noviembre de 2022 a las 10:22 UTC. [3]
OTV-7 (USSF-52)
El cuarto vuelo de la segunda [101] X-37B y séptima misión general del X-37B estaba previsto para ser lanzado en el Falcon Heavy de SpaceX el 12 de diciembre de 2023. [102] Esto se reprogramó para el 28 de diciembre de 2023, [103] cuando se lanzó con éxito a las 8:07 pm EST (01:07:00 UTC del 29 de diciembre). [104] La órbita es más alta que la de cualquier avión espacial, en una órbita HEO altamente elíptica . [5]
En octubre de 2024, OTV-7 debía realizar maniobras de aerofrenado para desechar de forma segura su módulo de servicio. [105]
Variantes
X-37A
El vehículo de prueba de aproximación y aterrizaje (ALTV) X-37A fue una versión inicial de la NASA de la nave espacial utilizada en pruebas de planeo en 2005 y 2006. [14] [106]
X-37B
El X-37B es una versión modificada del X-37A de la NASA, construido para la Fuerza Aérea de los EE. UU. [26] Se han construido dos y se han utilizado para múltiples misiones orbitales. [76]
X-37C
En 2011, Boeing anunció planes para una variante a mayor escala del X-37B, a la que se refirió como X-37C. Se planeó que esta nave espacial tuviera entre un 165% y un 180% del tamaño del X-37B, lo que le permitiría transportar hasta seis astronautas dentro de un compartimento presurizado ubicado en la bahía de carga. El Atlas V fue el vehículo de lanzamiento propuesto para esta variante. [107] En este papel, el X-37C de Boeing podría competir potencialmente con la cápsula espacial comercial CST-100 Starliner de la corporación. [108] A partir de 2024, con la selección de Starliner y SpaceX Crew Dragon por parte de la NASA , no ha habido ningún otro anuncio para desarrollar el X-37C. [109] [110] [111] [112]
^ Fuente de los vuelos: marcas de la misión colocadas en el costado del avión White Knight.
^ Esta cifra se basa en estimaciones de diseño previas al lanzamiento; no refleja la capacidad de rendimiento real de la nave espacial.
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Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Boeing X-37 .
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