El DARPA XS-1 era un avión espacial /propulsor experimental con la capacidad prevista 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 de varias etapas despegando verticalmente y volando a velocidad hipersónica y alta altitud suborbital, permitiendo que una o más etapas superiores prescindibles se separen y desplieguen una carga útil en la órbita terrestre baja. . Luego, el XS-1 regresaría a la Tierra, donde aparentemente podría recibir mantenimiento lo suficientemente rápido como para repetir el proceso al menos una vez cada 24 horas. [3] [4]
El programa DARPA XS-1 funcionó 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 llamado Programa de Aviones Espaciales Experimentales). ). [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, poniéndolo efectivamente fin. [8]
DARPA creó el programa XS-1 (más tarde rebautizado como Programa de aviones espaciales experimentales), con la intención de aumentar la seguridad nacional mediante la invención de una forma nueva, económica y de corto plazo de avión hipersónico . Promovieron conceptos como alcanzar una órbita terrestre baja en cuestión de días, cohetes reutilizables no tripulados , propulsores externos reemplazados por propulsores internos criogénicos autónomos, la capacidad de desplegar cargas útiles de 900 a 3000 lb (410 a 1400 kg) en órbita polar . alas compuestas metálicas que podrían soportar vuelos hipersónicos suborbitales y temperaturas superiores a 3000 °F (1600 °C), tecnología de vuelo autónomo desarrollada por el programa Airborne Launch Assist Space Access (ALASA) de DARPA y que alcanza Mach 10 . [9]
El programa XS-1 siguió a varios intentos fallidos anteriores 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 dólares.
El programa XS-1 se anunció en noviembre de 2013 en un día de la industria DARPA. DARPA afirmó que el XS-1 era más factible debido a mejores tecnologías, incluidas estructuras de tanques y fuselajes compuestos livianos y de bajo costo, protección térmica duradera, propulsión reutilizable y asequible, y sistemas de gestión de salud similares a los de los aviones. [5] Jess Sponable, director del programa XS-1, habló el 5 de febrero de 2014 en el grupo de Operaciones Futuras en el Espacio 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 vehículos hipersónicos". [12]
En julio de 2014, tres empresas obtuvieron 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 DARPA que se entregaron a partes del ejército de los Estados Unidos una vez que tuvieron éxito, 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 financiación adicional de DARPA para continuar con sus conceptos de diseño para la Fase 1B del programa. A partir de 2015 [actualizar], se planeó que la primera misión orbital XS-1 ocurriera ya en 2020. [13]
DARPA comenzó la Fase 2 del programa XS-1 en abril de 2016. [14] En julio de 2016, DARPA declaró que creían que "es el momento adecuado para un esfuerzo renovado, que comenzó en 2013/14, pero [en 2016 fue] acelerado a través de un proceso de licitación, permitiendo 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. 3.000 libras por un costo de menos de 5 millones de dólares 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 Experimental Spaceplane). [7] El contrato de fase 2/3 incluía 146 millones de dólares en financiación de DARPA y una contribución no especificada de la empresa. [dieciséis]
El 22 de enero de 2020, DARPA anunció que Boeing se retiraría del programa XS-1 "inmediatamente" y pondría fin efectivamente al programa. [8] [16]
Los objetivos del programa en septiembre de 2013 [actualizar]eran: [3] [17] El avión espacial debe transportar una carga útil de 3000 a 5000 lb (1400 a 2300 kg) a la órbita terrestre baja por menos de un costo de 5 millones de dólares por vuelo. [4] a razón de 10 o más vuelos por año; en ese momento, lanzar ese tipo de carga útil requiere el uso de un propulsor prescindible Minotaur IV de Orbital Sciences Corporation , con un precio de 55 millones de dólares una vez al año.
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 al propulsor autónomo transportar la segunda etapa y la carga útil a gran altitud y desplegarlas en el espacio. Luego, el propulsor regresaría a la Tierra, donde podría prepararse rápidamente para el próximo vuelo aplicando principios de operación y mantenimiento similares a los de los aviones modernos. [20]
Northrop Grumman utilizó su experiencia en aviones, naves espaciales y sistemas autónomos para trabajar con su equipo formado por Scaled Composites para liderar la fabricación y el ensamblaje, y Virgin Galactic para encabezar las operaciones y la transición de aviones espaciales comerciales; Virgin Galactic y Scaled Composites trabajaron en la SpaceShip Two , la única línea espacial comercial del mundo. El equipo también aprovechó las tecnologías desarrolladas durante proyectos relacionados para DARPA, la NASA y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. para brindarle al gobierno "retorno de esas inversiones". Su concepto incluía un lanzamiento en plataforma limpia [ se necesita aclaración ] utilizando un lanzador transportador-montador con infraestructura y personal de tierra mínimos, 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 Xombie, Xoie y Xaero de despegue vertical y aterrizaje vertical (VTVL) 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 orientación, navegación y control. (GNC) diseñados para aterrizar naves espaciales de forma segura 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 trasera. Masten Space Systems se asoció con XCOR Aerospace para la Fase 1A. [21]
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 fase 2/3 para construir y volar el prototipo incluía 146 millones de dólares de financiación DARPA. [16] [ se necesita aclaración ]
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 fue construido originalmente para el programa del transbordador espacial, pero que ha sido modificado para ser reutilizado diez veces en diez días, por menos de 5 millones de dólares por lanzamiento. Su objetivo era elevar satélites de forma económica y rápida, y la reutilización reduciría 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 su papel en el programa. Los representantes de Boeing declararon que sus inversiones en el proyecto XS-1 se redireccionarían a otros proyectos de Boeing relacionados con los dominios aéreo, marítimo y espacial. [8] DARPA no solicitó reembolsos, ya que Boeing recibió el pago de acuerdo con los hitos alcanzados en el desarrollo. El programa no resultó del todo infructuoso, ya que el trabajo realizado demostró que las tecnologías disponibles en ese momento podrían soportar nuevos proyectos similares al programa XS-1, y no existían barreras técnicas. [26]