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Un remolcador espacial es un tipo de nave espacial que se utiliza para transferir carga espacial de una órbita a otra con diferentes características energéticas. El término puede incluir etapas superiores prescindibles o naves espaciales que no necesariamente forman parte de su vehículo de lanzamiento. Sin embargo, también puede referirse a una nave espacial que transporta carga útil que ya está en el espacio a otro lugar en el espacio exterior, como en el concepto del Sistema de Transporte Espacial . Un ejemplo sería mover una nave espacial desde una órbita terrestre baja (LEO) a una órbita de mayor energía como una órbita de transferencia geoestacionaria , una transferencia lunar o una trayectoria de escape .
El término se utiliza a menudo para referirse a vehículos espaciales reutilizables. Algunos remolcadores espaciales propuestos o construidos anteriormente incluyen la propuesta STS de la NASA de la década de 1970 [1] o el propuesto Parom ruso , y en ocasiones se ha utilizado para referirse a etapas superiores prescindibles , [1] como Fregat , [2] Spaceflight Industries Sherpa y el Etapa Superior Inercial , cuando dichas etapas sean opcionales.
El remolcador espacial fue concebido por primera vez en la era posterior a la Segunda Guerra Mundial como un vehículo de apoyo para una estación espacial permanente en órbita terrestre . Fue utilizado por el escritor de ciencia ficción Murray Leinster como título de una novela publicada en 1953 como secuela de Plataforma espacial , otra novela sobre una estación espacial de este tipo. [3]
Los remolcadores espaciales se pueden clasificar a grandes rasgos en algunos tipos:
En 2011, ViviSat, un proyecto conjunto entre US Space y ATK , propuso el Vehículo de extensión de la misión . En 2016, ViviSat se disolvió cuando US Space se declaró en quiebra y ATK se fusionó con Orbital Science Corporation para formar Orbital ATK . En 2017, Orbital ATK obtuvo el visto bueno de la FCC para comenzar el desarrollo de la nave espacial con el nuevo socio Northrop Grumman , que estaba desarrollando su propio remolcador. En junio de 2018, ambas empresas aunaron sus recursos y se fusionaron para formar una nueva empresa llamada Northrop Grumman Innovation Systems . El 9 de octubre de 2019, el primero de estos remolcadores MEV-1 fue lanzado desde el cosmódromo de Baikonur en Kazajstán en un cohete Proton-M . En febrero de 2020, MEV-1 se acopló con éxito a Intelsat 901 y lo devolvió a la órbita geosincrónica, lo que le permitió continuar operando 4 años después de su vida útil. MEV-1 continuará manteniendo esta posición durante un período de 5 años, después del cual moverá el satélite nuevamente a una órbita de cementerio para su retiro. MEV-2 se lanzó el 15 de agosto de 2020 con Galaxy 30 en un Ariane 5 para realizar una maniobra similar con Intelsat-1002 . [4] [5] [6]
Entre diciembre de 2021 y enero de 2022, el satélite de mitigación de desechos espaciales Shijian-21 de China se acopló con el desaparecido satélite de navegación Beidou-2 G2 para alterar drásticamente su órbita geoestacionaria, demostrando capacidades que solo anteriormente exhibió Estados Unidos. [7]
Spaceflight Inc. desarrolló SHERPA, que se basa en las capacidades del Sistema de carga útil secundaria de vuelos espaciales (SSPS) al incorporar subsistemas de propulsión y generación de energía, lo que crea un remolcador de propulsión dedicado a maniobrar hacia una órbita óptima para colocar cargas útiles secundarias y alojadas . El vuelo inaugural de dos variantes independientes sin propulsión del dispensador se realizó en diciembre de 2018 en un cohete Falcon 9 . Este vuelo desplegó 64 pequeños satélites de 17 países. [8] [9]
D-Orbit , una empresa italiana de transporte y logística espacial, desarrolló el portador de satélites InOrbit NOW ION . El primer lanzamiento se produjo el 3 de septiembre de 2020 en un cohete Vega , pero todos los lanzamientos posteriores se realizaron en misiones SpaceX Falcon 9 Transporter. El 3 de enero de 2023, la compañía lanzó sus vehículos séptimo y octavo, segunda estrella a la derecha, a bordo de la misión SpaceX Transporter-6. [10]
LDPE se basa en un adaptador de carga útil de Northrop Grumman que se utiliza para ayudar a conectar la etapa superior al satélite principal, además de albergar algunas ranuras para otros satélites pequeños . Sin embargo, todo el sistema está impulsado por el bus satelital ESPAStar, que se encarga del consumo y la distribución de energía, así como de la propulsión, lo que lo convierte en un remolcador espacial en pleno funcionamiento capaz de desplegar diferentes cargas útiles en diferentes órbitas. ESPAStar tiene la capacidad de albergar 6 cargas útiles de satélites pequeños por un total de 1.920 kg (4.230 lb). El sistema también es capaz de proporcionar 400 metros por segundo de delta-V a través de un módulo de propulsión de hidracina. [11]
El primer LDPE se lanzó el 7 de diciembre de 2021 en un cohete Atlas V como parte de la misión STP-3 . El segundo lanzamiento fue el 1 de noviembre de 2022 en un cohete Falcon Heavy como parte de la misión USSF-44 . Una tercera misión fue el 15 de enero de 2023, en la misión USSF-67 .
Momentus Space desarrolla diferentes versiones de remolcadores espaciales centrándose en grandes cambios de velocidad superiores a 1 km/s. Se llevaron a cabodos misiones de demostración de su plataforma Vigoride el 25 de mayo de 2022 y el 3 de enero de 2023 [12] y las pruebas clave se realizaron hasta 2022. [13] Momentus Space se hizo ampliamente conocido en octubre de 2020 cuando llegó a un acuerdo de inversión SPAC con Stable. Road Acquisition Corp valora la entidad combinada en más de mil millones de dólares. [14]
Chimera LEO 1 de Epic Aerospace se lanzó el 3 de enero de 2023. [12]
Alrededor del 15 de junio de 2021 surgieron informes sobre el remolcador espacial Launcher 's Orbiter. [15] Al lanzarse en su propio cohete, así como en el Falcon 9 de SpaceX, proporciona 150 kilogramos de carga útil, ya sea 90 unidades de CubeSat o satélites más grandes que utilizan sistemas de separación estándar de satélites pequeños. Con un sistema de propulsión química que utiliza propulsores de etileno y óxido nitroso, es capaz de alcanzar 500 metros por segundo de delta-v, más con tanques de propulsor adicionales. [16] Orbitador SN1 lanzado el 3 de enero de 2023. [12]
Impulse Space lanzó con éxito Mira, un remolcador espacial de 300 kg (660 lb), en la misión Transporter-9 de SpaceX en noviembre de 2023, desplegando satélites y realizando pruebas de su sistema de propulsión. Se planean misiones futuras para Transporter-11 y Transporter-12. [17] [18]
La NASA estudió un remolcador espacial reutilizable a finales de los años 60 y principios de los 70 como parte de un Sistema de Transporte Espacial (STS) reutilizable. Consistía en un módulo de propulsión básico, al que se podía acoplar un módulo de tripulación u otra carga útil. Se podrían agregar patas opcionales para aterrizar cargas útiles en la superficie de la Luna . [1] Esto, junto con todos los demás elementos de STS excepto el transbordador espacial , nunca fue financiado después de los recortes en el presupuesto de la NASA durante la década de 1970 a raíz del programa Apolo . [19]
El programa Shuttle cumplió el papel de transferencia orbital de alta energía mediante el desarrollo [ ¿ cuándo? ] de un módulo de asistencia de carga útil de una sola etapa de combustible sólido y una etapa superior inercial de dos etapas . [ cita necesaria ]
Se desarrolló una etapa Centaur-G más potente alimentada con hidrógeno líquido para su uso en el Shuttle, pero fue cancelada por ser demasiado peligrosa después del desastre del Challenger . [20]
La NASA estudió otro diseño de remolcador espacial, denominado Vehículo de Maniobra Orbital (OMV), junto con sus planes para la Estación Espacial Freedom . El papel del OMV habría sido un vehículo espacial reutilizable que recuperaría satélites, como el Hubble , y los llevaría a Freedom para su reparación o recuperación, o para dar servicio a plataformas orbitales no tripuladas. [21] [22] En 1984, los estudios de diseño preliminar del vehículo de maniobra orbital (OMV) se iniciaron a través de un proceso de adjudicación competitivo con estudios de sistemas realizados por TRW , Martin Marietta Aerospace y LTV Corporation . [23]
La corporación rusa RKK Energia propuso un remolcador espacial llamado Parom en 2005 [24] que podría usarse para transportar tanto el vehículo de tripulación Kliper propuesto como los módulos de carga y reabastecimiento de combustible no tripulados a la ISS. [25] Mantener el remolcador en el espacio habría permitido un Kliper menos masivo, permitiendo el lanzamiento con un propulsor más pequeño que el diseño original del Kliper.
El cohete de plasma eléctrico VASIMR podría utilizarse para impulsar un remolcador espacial de alta eficiencia, utilizando sólo 9 toneladas de propulsor de argón para realizar un viaje de ida y vuelta a la Luna, entregando 34 toneladas de carga desde la órbita terrestre baja a la órbita lunar baja. En 2014 [actualizar], Ad Astra Rocket Company había presentado una propuesta conceptual para utilizar la tecnología para fabricar un remolcador espacial. [26] [ necesita actualización ]
La Organización de Investigación Espacial de la India ha construido una etapa superior llamada PAM-G (Módulo de asistencia de carga útil para GSLV ) capaz de empujar cargas útiles directamente a órbitas MEO o GEO desde órbitas terrestres bajas . [27] [28] PAM-G está impulsado por un motor líquido hipergólico con capacidad de reinicio, derivado de la cuarta etapa del PSLV . A partir de 2013, ISRO realizó la estructura, los sistemas de control y los motores de PAM-G y realizó pruebas en caliente. [29] [30] [31] PAM-G formaría la cuarta etapa del vehículo de lanzamiento GSLV Mk2C, [32] ubicado encima de la tercera etapa criogénica de GSLV .
Lockheed Martin hizo una propuesta conceptual a la NASA en 2015 para un diseño llamado remolcador espacial Júpiter , que se basaría en los diseños de dos naves espaciales Lockheed Martin anteriores: Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission y Juno , así como un brazo robótico de MDA. derivado de la tecnología utilizada en Canadarm , la tecnología de brazo robótico utilizada anteriormente en el transbordador espacial . Además del propio remolcador espacial Júpiter , el concepto Lockheed incluía el uso de un nuevo módulo de transporte de carga de 4,4 m (14 pies) de diámetro llamado Exoliner para transportar carga a la ISS. Exoliner se basa en el vehículo de transferencia automatizado desarrollado anteriormente por la ESA (década de 2000) y se iba a desarrollar conjuntamente con Thales Alenia Space . [33] [34] [35] En el evento, la NASA no acordó financiar el desarrollo de Júpiter, y Lockheed Martin no está desarrollando el remolcador con capital privado.
Uno de los módulos de alunizaje propuestos por el Programa Artemis de la NASA es un diseño de tres etapas parcialmente reutilizable. Uno de sus elementos principales es una etapa de transferencia para mover el módulo de aterrizaje desde la órbita del Lunar Gateway a una órbita lunar baja. Las versiones futuras deberían poder regresar al Gateway para repostar y reutilizar con otro módulo de aterrizaje. Northrop Grumman ha propuesto construir esta etapa de transferencia basándose en su nave espacial Cygnus . La NASA decidió seleccionar un enfoque diferente en abril de 2021. [36]
Diseñado por Airbus , el Moon Cruiser es un vehículo logístico lunar conceptual basado en el ATV y el ESM que se propone utilizar como apoyo al Lunar Gateway internacional . Si se financia, formaría parte de la contribución de la ESA al programa Lunar Gateway. En enero de 2020, se encontraba en el proceso de diseño inicial. Planeado para ser lanzado en el Ariane 6 , con capacidad para ser lanzado también con lanzadores pesados estadounidenses [37] : 1:56 , el vehículo está diseñado para poder repostar combustible a los módulos de aterrizaje lunares y entregar carga al Gateway. También se utilizará [ cita necesaria ] para entregar el módulo ESPRIT europeo al Gateway no antes de 2025. También se ha propuesto convertir el vehículo en una etapa de transferencia para un módulo de aterrizaje lunar. Existen conceptos para una variante de módulo de aterrizaje del vehículo, pero no han recibido financiación. [38] [39] [37]
El fabricante británico de vehículos de lanzamiento Skyrora compartió detalles de su Space Tug [40] en 2021, revelando que se puede utilizar como tercera etapa de su cohete Skyrora XL. La compañía compartió un video del Space Tug sometido a una prueba en vivo en enero de 2021. Además de poder mover un satélite de una órbita a otra, el Space Tug puede realizar una serie de operaciones en el espacio, incluida la eliminación de desechos espaciales.
Exotrail presenta el 12 de abril de 2022 el vehículo de transferencia orbital, SpaceVan. [41] La primera misión SpaceVan se lanzará a bordo de una misión de viaje compartido Falcon 9 en octubre de 2023 tras un acuerdo de servicio de lanzamiento firmado entre Exotrail y SpaceX. Se planean al menos tres misiones posteriores a lo largo de 2024 a bordo de múltiples lanzadores diferentes. [42] [43]
Además de su vehículo Mira actualmente en vuelo, Impulse Space está desarrollando un vehículo mucho más grande llamado Helios diseñado para transportar cargas útiles de 4.000 kg (8.800 lb) a 5.000 kg (11.000 lb) directamente a la órbita geosincrónica. Está previsto un primer lanzamiento para 2026. [18]
En enero de 2022, Atomos Space anunció que había recaudado 5 millones de dólares que había estado intentando recaudar desde 2020. Atomos planea lanzar dos de sus vehículos de transferencia orbital reutilizables Quark en 2023. [44]
Firefly Aerospace está desarrollando un OTV llamado Elytra que volará en su cohete Alpha en 2024. [45]
En octubre de 2022, Space Machines anunció un acuerdo con Arianespace para producir Optimus-1, un remolcador espacial de 270 kg que se lanzará en SpaceX Falcon 9 en el segundo trimestre de 2023. [46]
Los remolcadores Exolaunch Reliant tienen versiones estándar y profesional. Se planeó que las pruebas y la calificación de vuelo comenzaran en 2022 en las misiones de viajes compartidos de SpaceX. [47] [48]
Astroscale está desarrollando Life Extension In-orbit (LEXI). [49] [50]
Orbit fab está intentando desarrollar una cadena de suministro de propulsores en el espacio con el objetivo de proporcionar "estaciones de servicio en el espacio". [51] El 11 de enero de 2022, se anunció que habían llegado a un acuerdo para repostar el LEXI de Astroscale. [52]
La Arquitectura Lunar Flexible para la Exploración (FLARE) es un concepto para llevar a cuatro tripulantes a la superficie lunar durante un mínimo de siete días y luego devolverlos sanos y salvos a la Tierra. Un componente clave de FLARE es el ULA Common Centaur modificado utilizado como SpaceTug para llevar un módulo de aterrizaje humano sin tripulación a la órbita lunar y ayudar a la cápsula Orion de la NASA a regresar a la Tierra [53].
Debido a que una marea creciente levanta a todos los barcos, las tarifas de vuelo de la NASA durante la década de 1960 se habían visto impulsadas poderosamente por los generosos presupuestos de la agencia.
La OMB no tenía intención de conceder semejante generosidad durante los años setenta.