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VTVL

El módulo lunar Orión del Apolo 16 en la superficie lunar, 1972
Aterrizaje del DC-XA en 1996
La primera etapa del Falcon 9 realizando un aterrizaje vertical, 2016

El despegue y aterrizaje vertical ( VTVL ) es una forma de despegue y aterrizaje de cohetes. Han volado varias naves VTVL. El vehículo VTVL más exitoso fue el módulo lunar Apollo , que llevó a los primeros humanos a la Luna . Basándose en décadas de desarrollo, SpaceX utilizó el concepto VTVL para la primera etapa de su buque insignia Falcon 9 , que ha logrado más de trescientos aterrizajes con motor exitosos hasta ahora.

Las tecnologías VTVL se desarrollaron seriamente por primera vez para el programa Apolo . En los años 90, el desarrollo de grandes motores de cohetes reiniciables y fiables hizo posible utilizar la tecnología ya madura para las etapas de cohetes. El primer pionero fue el demostrador McDonnell Douglas DC-X . Tras el éxito del prototipo DC-X, el concepto se desarrolló sustancialmente con cohetes pequeños después del año 2000, en parte debido a concursos con premios de incentivo como el Lunar Lander Challenge .

A partir de mediados de la década de 2000, el VTVL estuvo en intenso desarrollo como una tecnología para cohetes reutilizables lo suficientemente grandes como para transportar personas . De 2005 a 2007, Blue Origin realizó una serie de pruebas exitosas, primero con el demostrador Charon propulsado por chorro, y luego utilizando el demostrador Goddard . Masten Space Systems , Armadillo Aerospace y otros también desarrollaron pequeños cohetes VTVL . En 2013, después del fracaso de la recuperación de la etapa con paracaídas, SpaceX demostró el aterrizaje vertical en un prototipo Falcon 9 después de ascender 744 metros en el aire. [1] Más tarde, Blue Origin ( New Shepard ) y SpaceX ( Falcon 9 ), ambos demostraron la recuperación de vehículos de lanzamiento después de las operaciones de regreso al sitio de lanzamiento (RTLS), con el cohete propulsor New Shepard de Blue Origin haciendo el primer aterrizaje vertical exitoso el 23 de noviembre de 2015, luego de un vuelo que alcanzó el espacio exterior , y el vuelo 20 del Falcon 9 de SpaceX marcando el primer aterrizaje de un propulsor orbital comercial aproximadamente un mes después, el 22 de diciembre de 2015. Todos los lanzamientos menos uno del Falcon Heavy de SpaceX han incluido intentos de VTVL para los dos propulsores laterales en cada cohete. SpaceX también está desarrollando un cohete completamente reutilizable llamado Starship . [2] Starship se convirtió en el primer vehículo de lanzamiento en demostrar la tecnología con ambas etapas en su cuarto vuelo de prueba .

Los cohetes VTVL no deben confundirse con las aeronaves que despegan y aterrizan verticalmente y utilizan el aire como apoyo y propulsión, como los helicópteros y los aviones de salto, que son aeronaves VTOL .

Historia

El aterrizaje de la primera etapa del Falcon 9 el 21 de diciembre de 2015, tras impulsar satélites comerciales a la órbita baja de la Tierra

Tecnología de aterrizaje vertical

La tecnología necesaria para lograr aterrizajes retropropulsivos con éxito (el aterrizaje vertical o "VL", además de la tecnología estándar de despegue vertical (VT) de las primeras décadas de los vuelos espaciales tripulados) consta de varias partes. En primer lugar, normalmente se requiere que el empuje sea vectorial y requiere cierto grado de regulación . Sin embargo, una relación empuje-peso de más de 1 no es estrictamente necesaria.

El vehículo debe ser capaz de calcular su posición y altitud; pequeñas desviaciones de la vertical pueden causar grandes desviaciones en la posición horizontal del vehículo. Los sistemas RCS suelen ser necesarios para mantener el vehículo en el ángulo correcto. SpaceX también utiliza aletas de rejilla para el control de actitud durante el aterrizaje de sus cohetes Falcon 9 .

También puede ser necesario poder encender motores en una variedad de condiciones que potencialmente incluyen vacío , hipersónico , supersónico , transónico y subsónico . [44]

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 descartables , 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 poder reutilizar los cohetes después de aterrizajes VTVL exitosos. [45]

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 imaginado en la era anterior a los vuelos espaciales . Muchos autores de ciencia ficción , así como representaciones en la cultura popular, mostraban cohetes aterrizando verticalmente, generalmente descansando después de aterrizar en las aletas del vehículo espacial. Esta visión estaba lo suficientemente arraigada en la cultura popular como para que en 1993, después de un exitoso vuelo de prueba a baja altitud de un prototipo de cohete, un escritor opinara: "El DC-X se lanzó verticalmente, flotó en el aire... La nave espacial se detuvo en el aire nuevamente y, cuando los motores desaceleraron, comenzó su exitoso aterrizaje vertical. Al igual que Buck Rogers ". [46] En la década de 2010, los cohetes SpaceX también vieron la denominación de esta noción de la cultura popular de Buck Rogers en una "Búsqueda para crear un cohete reutilizable 'Buck Rogers' ". [47] [48]

En el episodio de El joven Sheldon , " Un parche, un módem y un Zantac® ", Sheldon Cooper desarrolla las ecuaciones para VTVL en la década de 1980, pero la NASA las rechaza por falta de capacidad técnica para implementarlas en ese momento. Sheldon concluye que se adelantó a su tiempo. Un avance rápido hasta 2016 muestra la exitosa misión SpaceX CRS-8, seguida por el fundador de SpaceX, Elon Musk, revisando el viejo cuaderno de Sheldon y luego escondiéndolo en un cajón del escritorio. [49] [50] [51] [52]

Véase también

Referencias

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Enlaces externos