El despegue vertical, aterrizaje vertical ( VTVL ) es una forma de despegue y aterrizaje de cohetes. Varias naves VTVL han volado. El vehículo VTVL de mayor éxito fue el módulo lunar Apolo , que llevó a los primeros humanos a la Luna . Aprovechando las décadas de desarrollo, SpaceX utilizó el concepto VTVL para su primera etapa insignia Falcon 9 , que hasta ahora ha realizado más de doscientos aterrizajes propulsados con éxito.
Las tecnologías VTVL se desarrollaron seriamente por primera vez para el programa Apollo . En los años 90, el desarrollo de grandes motores de cohetes reiniciables y fiables hizo posible utilizar la tecnología ya madurada para las etapas de los cohetes. El primer pionero fue el demostrador McDonnell Douglas DC-X . Después del éxito del prototipo DC-X, el concepto se desarrolló sustancialmente con pequeños cohetes después del año 2000, en parte debido a concursos de premios de incentivo como el Lunar Lander Challenge .
Los cohetes VTVL no deben confundirse con aviones que despegan y aterrizan verticalmente y utilizan aire como apoyo y propulsión, como helicópteros y aviones de salto que son aviones VTOL .
Historia
1961 Bell Rocket Belt , demostración personal del cinturón de cohetes VTVL. [3]
Los conceptos de cohetes VTVL fueron estudiados por Philip Bono de Douglas Aircraft Co. en la década de 1960. [4]
El módulo lunar Apollo era un vehículo VTVL de dos etapas de la década de 1960 para aterrizar y despegar de la Luna.
El Grupo de Ciencia y Tecnología de Defensa de Australia lanzó con éxito el cohete Hoveroc el 2 de mayo de 1981 en una prueba en Port Wakefield, Australia del Sur. [5] Era capaz de "una trayectoria de vuelo controlada dentro de un plano horizontal y terminando, si era necesario, en un descenso controlado". [6]
La Unión Soviética hizo algunos trabajos de desarrollo, pero nunca voló, una cápsula tripulada de aterrizaje vertical llamada Zarya a finales de los años 1980. [7]
El McDonnell Douglas DC-X era un prototipo de vehículo de lanzamiento SSTO VTVL no tripulado a escala 1/3 que realizó varios vuelos de prueba en la década de 1990. Su primer vuelo exitoso fue en 1993. En junio de 1996, el vehículo estableció un récord de altitud de 3.140 metros (10.300 pies), antes de realizar un aterrizaje vertical. [8]
Rotary Rocket probó con éxito un sistema de aterrizaje vertical para su diseño Roton, basado en un sistema de helicóptero con punta de cohete en 1999, pero no pudo recaudar fondos para construir un vehículo completo.
El 13 de junio de 2005, se anunció el vehículo de lanzamiento reutilizable suborbital VTVL de Blue Origin . [9]
2005: Blue Origin Charon , un vehículo de prueba propulsado por un motor a reacción, verificó las tecnologías de control y guía autónoma utilizadas posteriormente en los cohetes VTVL de Blue Origins. [10]
2006, 2007: Blue Origin Goddard , un demostrador de subescala para el posterior vehículo suborbital New Shephard, realizó 3 vuelos exitosos antes de retirarse. [11]
SpaceX anunció planes en 2010 para instalar un tren de aterrizaje desplegable en la nave espacial Dragon y utilizar los propulsores del vehículo para realizar un aterrizaje en tierra. [13] Fue cancelado en 2017. [14]
En 2010, se ofrecieron tres naves VTVL a la NASA en respuesta a la solicitud de vehículo de lanzamiento suborbital reutilizable (sRLV) de la NASA en el marco del Programa de Operaciones de Vuelo de la NASA: el Blue Origin New Shepard , el Masten Xaero y el Armadillo Super Mod . [15]
Morpheus es un proyecto de la NASA de la década de 2010 que desarrolla un banco de pruebas vertical que demuestra nuevos sistemas de propulsión de propulsor ecológico y tecnología autónoma de detección de peligros y aterrizaje. [dieciséis]
Mighty Eagle fue un prototipo de módulo de aterrizaje robótico de principios de la década de 2010 que estaba siendo desarrollado por la NASA en agosto de 2012. [17]
La primera etapa del Falcon 9 aterrizó el 21 de diciembre de 2015 después de impulsar satélites comerciales a la órbita terrestre baja.
2012: El cohete Grasshopper de SpaceX fue un vehículo de prueba de refuerzo de primera etapa VTVL desarrollado para validar aspectos de ingeniería de baja altitud y baja velocidad de su tecnología de cohetes reutilizables de vehículos grandes . [20] El vehículo de prueba realizó ocho vuelos de prueba [21] exitosos en 2012-2013. Grasshopper v1.0 realizó su octavo y último vuelo de prueba el 7 de octubre de 2013, volando a una altitud de 744 metros (2441 pies) (0,46 millas) antes de realizar su octavo aterrizaje exitoso en VTVL. [22]
El 23 de noviembre de 2015, el cohete propulsor New Shepard de Blue Origin realizó el primer aterrizaje vertical exitoso luego de un vuelo de prueba suborbital no tripulado que llegó al espacio . [26]
El 21 de diciembre de 2015, la vigésima primera etapa del Falcon 9 de SpaceX realizó el primer aterrizaje vertical exitoso de un propulsor de clase orbital después de impulsar 11 satélites comerciales a la órbita terrestre baja en el vuelo 20 del Falcon 9 . [27]
Desde 2017, DLR , CNES y JAXA están desarrollando un demostrador de cohetes VTVL reutilizable llamado CALLISTO ( Acción cooperativa que conduce a la innovación del lanzador en operaciones de lanzamiento de escenario). [29]
Enero de 2018: la empresa espacial privada china LinkSpace probó con éxito su cohete orbital experimental reutilizable con despegue y aterrizaje verticales (VTVL) [30]
2018: ISRO reveló detalles sobre el vehículo de prueba ADMIRE para el cual se estaba desarrollando un lugar de prueba y aterrizaje. El vehículo tendrá retropropulsión supersónica, patas de aterrizaje retráctiles especiales que actuarán como aletas de rejilla orientables y será guiado por un sistema de navegación integrado que tendrá un altímetro láser y un receptor NavIC . [32]
En agosto de 2020, SpaceX comenzó a probar sus prototipos Starship . SN5, SN6 y SN15 realizaron lanzamientos y aterrizajes de VTVL con éxito, mientras que SN8, SN9, SN10 y SN11 fueron destruidos debido a una falla en el aterrizaje. [36] [37] [33] [38]
El 20 de julio de 2021, el cohete New Shepard de Blue Origin realizó su primer aterrizaje vertical exitoso luego de un vuelo suborbital con tripulación. A bordo del NS-16 iban cuatro pasajeros , incluido Jeff Bezos . [39]
El 2 de noviembre de 2023 y el 10 de diciembre de 2023, Hyperbola-2Y de iSpace, propulsado por un motor metalox reiniciable, completó el lanzamiento vertical y la recuperación dos veces, con alturas de vuelo de 178 metros y 343 metros respectivamente.
El 19 de enero de 2024, la prueba Zhuque-3 VTVL-1 de Landspace realizó su primer aterrizaje vertical exitoso luego de una prueba de salto suborbital propulsada por un motor metalox.
El 26 de enero de 2024, el cohete de prueba de tecnología reutilizable Kuaizhou de Expace completó su prueba inaugural de despegue y aterrizaje vertical (VTVL), flotando durante nueve segundos antes de aterrizar en la plataforma de lanzamiento. Todo el vuelo duró 22 segundos.
Tecnología de aterrizaje vertical
La tecnología necesaria para lograr con éxito aterrizajes retropropulsores (el aterrizaje vertical o "VL", además de la tecnología estándar de despegue vertical (VT) de las primeras décadas de los vuelos espaciales tripulados) tiene varias partes. En primer lugar, normalmente se requiere que el empuje sea vectorial y requiere cierto grado de estrangulación . Sin embargo, no es estrictamente necesaria una relación empuje-peso superior a 1.
El vehículo deberá ser capaz de calcular su posición y altitud; pequeñas desviaciones de la vertical pueden provocar grandes desviaciones en la posición horizontal del vehículo. Generalmente se requieren sistemas RCS para mantener el vehículo en el ángulo correcto. SpaceX también utiliza aletas de rejilla para controlar la actitud durante el aterrizaje de sus propulsores Falcon 9 .
El peso adicional del combustible, el tanque más grande, las patas de aterrizaje y sus mecanismos de despliegue generalmente reducirán el rendimiento de un sistema de aterrizaje suave en comparación con los vehículos prescindibles , en igualdad de condiciones. El principal beneficio de la tecnología se ve en el potencial de reducciones sustanciales en los costos de los vuelos espaciales como resultado de la posibilidad de reutilizar cohetes después de aterrizajes exitosos de VTVL. [41]
Cultura popular
Cohete de aterrizaje vertical representado en el cómic Rocket Ship X de 1951
El aterrizaje vertical de naves espaciales era el modo predominante de aterrizaje de cohetes previsto en la era anterior a los vuelos espaciales . Muchos autores de ciencia ficción , así como representaciones de la cultura popular, mostraban cohetes aterrizando verticalmente, normalmente descansando después del aterrizaje sobre las aletas del vehículo espacial . Esta visión estaba tan arraigada en la cultura popular que en 1993, después de un exitoso vuelo de prueba a baja altitud de un prototipo de cohete, un escritor opinó: "El DC-X se lanzó verticalmente, flotando en el aire... La nave espacial se detuvo en medio de aire nuevamente y, cuando los motores desaceleraron, comenzó su aterrizaje vertical exitoso. Al igual que Buck Rogers ". [42]
En la década de 2010, los cohetes SpaceX también vieron el nombre de esta noción de la cultura popular de Buck Rogers en una "Búsqueda para crear un cohete reutilizable 'Buck Rogers' ". [43] [44]
El episodio del joven Sheldon , " Un parche, un módem y un Zantac® ", presenta a Sheldon Cooper desarrollando las ecuaciones para VTVL en la década de 1980, solo para que la NASA las rechazara por falta de capacidad técnica para implementarlas en ese momento. Sheldon concluye que está adelantado a su tiempo. Un avance rápido hasta 2016 muestra la exitosa misión SpaceX CRS-8, seguida por el fundador de SpaceX, Elon Musk, mirando el viejo cuaderno de Sheldon y luego escondiéndolo en un cajón del escritorio. [45] [46] [47] [48]
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enlaces externos
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Wikimedia Commons tiene medios relacionados con VTVL .
Astronautix.com: lista de conceptos de cohetes VTVL del pasado
Hobbyspace.com – Desarrollo de cohetes VTVL en todo el mundo
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