Una nave espacial reutilizable es una clase de nave espacial que ha sido diseñada teniendo en mente lanzamientos, órbitas, desorbitaciones y reentradas atmosféricas repetidos. Esto contrasta con las naves espaciales convencionales que están diseñadas para gastarse (desecharse, dejarse quemar durante el reingreso) después de su uso. Ejemplos de naves espaciales reutilizables son los aviones espaciales (como los orbitadores del transbordador espacial y el Dream Chaser ) y las cápsulas espaciales como la SpaceX Dragon . Estas naves espaciales necesitan mecanismos para evitar la desintegración de la nave espacial y de sus ocupantes/carga durante el reingreso. El fallo de tales sistemas puede ser catastrófico, como ocurrió en el desastre del transbordador espacial Columbia .
Las naves espaciales reutilizables incluyen mecanismos para salir de órbita y reingresar a la atmósfera de forma controlada. Para ello, el transbordador espacial incluyó cápsulas OMS , y el Dragon de SpaceX incluyó sus propios motores, utilizados para desorbitar. La desorbitación ralentiza la nave espacial, bajando su perigeo al interior de la atmósfera donde el vehículo desciende a la Tierra. [1] [2]
Como regla general, el 15% del peso en tierra de un vehículo de reentrada atmosférica debe ser protección térmica . [3]
Los Sistemas de Protección Térmica (TPS) pueden estar hechos de una variedad de materiales, incluidos carbono-carbono reforzado y materiales ablativos . [4] Históricamente, estos materiales se desarrollaron por primera vez en misiles balísticos intercontinentales MIRV . Sin embargo, los requisitos de los sistemas espaciales reutilizables difieren de los de los vehículos de reentrada de un solo uso, especialmente en lo que respecta a los requisitos de protección térmica . En particular, la necesidad de revestimientos duraderos de alta emisividad que puedan soportar múltiples ciclos térmicos constituye un requisito clave en el desarrollo de nuevas naves espaciales reutilizables. Los materiales actuales para tales recubrimientos de alta emisividad incluyen disiliciuros de metales de transición. [5]
Los escudos térmicos ablativos son fiables, pero sólo se pueden utilizar una vez y son pesados. Las placas térmicas reforzadas de carbono-carbono, como las utilizadas en el transbordador espacial, son frágiles, y esto quedó demostrado en el desastre del transbordador espacial Columbia. Hacer una loseta térmica resistente pero ligera y eficaz supone todo un reto. El material LI-900 se utilizó en el transbordador espacial.
Las naves espaciales que aterrizan horizontalmente en una pista requieren alas y tren de aterrizaje. Por lo general, consumen entre el 9 y el 12% de la masa de la nave espacial, [ cita necesaria ] , lo que reduce la carga útil o aumenta el tamaño de la nave espacial. Conceptos como la elevación de cuerpos ofrecen cierta reducción en la masa del ala, [ cita necesaria ] al igual que la forma del ala delta del orbitador del transbordador espacial .
Los aterrizajes verticales se pueden realizar con paracaídas o propulsores. SpaceX Dragon fue un ejemplo de cápsula espacial con reutilización de paracaídas. Su derivado, Dragon 2 , originalmente estaba destinado a aterrizar de manera propusiva en tierra. Sin embargo, este concepto de reutilización fue cancelado en 2017 y ahora Dragon 2 utiliza paracaídas para aterrizar en el océano.
Después de que la nave espacial aterrice, es posible que sea necesario reacondicionarla para prepararla para su próximo vuelo. Este proceso puede ser largo y costoso, pudiendo tardar hasta un año. Y es posible que la nave espacial no pueda volver a certificarse como apta para humanos después de su remodelación. En última instancia, existe un límite en la cantidad de veces que se puede restaurar una nave espacial antes de tener que retirarla, pero la frecuencia con la que se puede reutilizar una nave espacial difiere significativamente entre los distintos diseños de naves espaciales. [6] [7]
