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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 órbita con diferentes características energéticas. El término puede incluir etapas superiores desechables o naves espaciales que no son necesariamente 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 otra ubicación en el espacio exterior, como en el concepto de 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 1970 [1] o el Parom ruso propuesto , y a veces se ha utilizado para referirse a etapas superiores descartables , [1] como Fregat , [2] Spaceflight Industries Sherpa y la Inertial Upper Stage , cuando dichas etapas son 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 alrededor de la Tierra . Fue utilizado por el escritor de ciencia ficción Murray Leinster como título de una novela publicada en 1953 como secuela de Space Platform , otra novela sobre una estación espacial de este tipo. [3]
Los remolcadores espaciales se pueden clasificar aproximadamente en unos pocos tipos:
En 2011, ViviSat, un proyecto conjunto entre US Space y ATK, propuso el Mission Extension Vehicle . 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 su nuevo socio, Northrop Grumman , que estaba desarrollando su propio remolcador. En junio de 2018, ambas empresas pusieron en común 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, el MEV-1, se lanzó desde el cosmódromo de Baikonur en Kazajstán en un cohete Proton-M . En febrero de 2020, el MEV-1 se acopló con éxito al Intelsat 901 y lo devolvió a la órbita geoestacionaria, lo que le permitió seguir operando 4 años después de su vida útil. MEV-1 mantendrá esta posición durante un período de 5 años, después del cual volverá 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 al extinto satélite de navegación Beidou-2 G2 para alterar drásticamente su órbita geoestacionaria, demostrando capacidades que antes solo habían sido exhibidas por Estados Unidos. [7]
Spaceflight Inc. desarrolló SHERPA, que aprovecha las capacidades del sistema de carga útil secundaria de vuelo espacial (SSPS) al incorporar subsistemas de propulsión y generación de energía, lo que crea un remolcador propulsor dedicado a maniobrar hasta una órbita óptima para colocar cargas útiles secundarias y alojadas . El vuelo inaugural de dos variantes no propulsadas independientes del dispensador se realizó en diciembre de 2018 en un cohete Falcon 9. Este vuelo desplegó 64 satélites pequeños de 17 países. [8] [9]
D-Orbit , una empresa italiana de logística y transporte espacial, desarrolló el transportador de satélites InOrbit NOW ION . El primer lanzamiento se produjo el 3 de septiembre de 2020, en un cohete Vega , pero los lanzamientos posteriores se han realizado en misiones SpaceX Falcon 9 Transporter. El 3 de enero de 2023, la compañía lanzó su séptimo y octavo vehículos, Segunda estrella a la derecha, a bordo de la Misión SpaceX Transporter-6. [10]
El 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 pequeños satélites . Sin embargo, todo el sistema está alimentado 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 completamente operativo capaz de desplegar diferentes cargas útiles en diferentes órbitas. ESPAStar tiene la capacidad de albergar 6 cargas útiles de pequeños satélites con un total de 1.920 kg (4.230 lb). El sistema también puede 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 que se centran en grandes cambios de velocidad superiores a 1 km/s.El 25 de mayo de 2022 y el 3 de enero de 2023 se llevaron a cabo dos misiones de demostración de su plataforma Vigoride [12], y se realizarán pruebas clave durante 2022. [13] Momentus Space se hizo ampliamente conocida en octubre de 2020 cuando alcanzó un acuerdo de inversión SPAC con Stable Road Acquisition Corp, valorando la entidad combinada en más de mil millones de dólares. [14]
El Chimera LEO 1 de Epic Aerospace se lanzó el 3 de enero de 2023. [12]
El 15 de junio de 2021, aparecieron informes sobre el remolcador espacial Orbiter de Launcher . [15] Al lanzarse en su propio cohete, así como en el Falcon 9 de SpaceX, proporciona 150 kilogramos de carga útil, ya sean 90 unidades de CubeSat o satélites más grandes que utilizan sistemas estándar de separación de smallsat. 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] Orbiter SN1 se lanzó 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 futuras misiones para Transporter-11 y Transporter-12. [17] [18]
A finales de los años 60 y principios de los 70, la NASA estudió un remolcador espacial reutilizable como parte de un Sistema de Transporte Espacial (STS) reutilizable. Este consistía en un módulo de propulsión básico, al que se podía unir un módulo de tripulación u otra carga útil. Se podían añadir patas opcionales para aterrizar cargas útiles en la superficie de la Luna . [1] Este, junto con todos los demás elementos del STS excepto el transbordador espacial , nunca fue financiado después de los recortes al presupuesto de la NASA durante la década de 1970 a raíz del programa Apolo . [19]
El programa del transbordador cumplió la función de transferencia orbital de alta energía mediante el desarrollo [ ¿cuándo? ] de un módulo de asistencia de carga útil de una sola etapa alimentado con combustible sólido y una etapa superior inercial de dos etapas . [ cita requerida ]
Se desarrolló una etapa Centaur-G más potente alimentada con hidrógeno líquido para su uso en el transbordador, pero se canceló 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 preliminares de diseño 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 en 2005 [24] un remolcador espacial llamado Parom que podría utilizarse para transportar tanto el vehículo tripulado Kliper propuesto como los módulos de carga y reabastecimiento de combustible sin tripulación a la ISS. [25] Mantener el remolcador en el espacio habría permitido un Kliper menos masivo, lo que posibilitaría el lanzamiento en un cohete 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 solo 9 toneladas de propulsor de argón para hacer 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 propulsado por un motor de líquido hipergólico con capacidad de reinicio, derivado de la cuarta etapa del PSLV . A partir de 2013, ISRO ha realizado la estructura, los sistemas de control y los motores de PAM-G y ha realizado pruebas en caliente. [29] [30] [31] PAM-G formaría la cuarta etapa del vehículo de lanzamiento GSLV Mk2C, [32] asentada sobre la tercera etapa criogénica del 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 anteriores de Lockheed Martin ( la misión Mars Atmosphere and Volatile Evolution y la 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 remolcador espacial Júpiter en sí, el concepto de Lockheed incluía el uso de un nuevo módulo de transporte de carga de 4,4 m (14 pies) de diámetro llamado Exoliner para llevar carga a la ISS. Exoliner se basa en el anterior (años 2000) Vehículo de Transferencia Automatizado desarrollado por la ESA , y se desarrollaría conjuntamente con Thales Alenia Space . [33] [34] [35] En el evento, la NASA no aceptó financiar el desarrollo de Júpiter, y Lockheed Martin no está desarrollando el remolcador con capital privado.
Uno de los módulos de aterrizaje lunares 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 de la Lunar Gateway a una órbita lunar baja. Las versiones futuras deberían poder regresar a la Gateway para reabastecerse de combustible y reutilizarse 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 para apoyar el programa internacional Lunar Gateway . Si se financia, formaría parte de la contribución de la ESA al programa Lunar Gateway. En enero de 2020, estaba en el proceso de diseño inicial. Planeado para ser lanzado en el Ariane 6 , con la capacidad de ser lanzado también con lanzadores pesados estadounidenses [37] : 1:56 , el vehículo está destinado a poder reabastecer módulos lunares y entregar carga al Gateway. También se utilizará [ cita requerida ] para entregar el módulo europeo ESPRIT al Gateway no antes de 2025. También se ha propuesto convertir el vehículo en una etapa de transferencia para un módulo lunar. Existen conceptos para una variante de módulo lunar 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 durante 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 de SpaceVan se lanzó a bordo de un Falcon 9 durante la misión de viaje compartido Transporter-9 el 11 de noviembre de 2023, luego de 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 varios lanzadores diferentes. [42] [43]
Además del vehículo Mira, que ya está en órbita, Impulse Space está desarrollando un vehículo mucho más grande llamado Helios, diseñado para transportar cargas útiles de entre 4000 kg (8800 lb) y 5000 kg (11 000 lb) directamente a la órbita geoestacionaria. El primer lanzamiento está previsto para 2026. [18]
En enero de 2022, Atomos Space anunció que había recaudado 5 millones de dólares, una cifra 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 apunta a lanzarse en el SpaceX Falcon 9 en el segundo trimestre de 2023. [46]
Los remolcadores Reliant de Exolaunch tienen versiones estándar y pro. 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 combustible 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 reabastecer el LEXI de Astroscale. [52]
La Arquitectura Lunar Flexible para la Exploración (FLARE, por sus siglas en inglés) es un concepto para llevar a cuatro tripulantes a la superficie lunar durante un mínimo de siete días y luego regresarlos sanos y salvos a la Tierra. Un componente clave de FLARE es el ULA Common Centaur modificado, que se utiliza como remolcador espacial para llevar un módulo de aterrizaje humano sin tripulación a la órbita lunar y para ayudar a la cápsula Orion de la NASA a regresar a la tripulación a la Tierra [53].
Debido a que la marea alta levanta a todos los barcos, las tasas 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 tal generosidad durante la década de 1970.
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