El 21 de juliol de 2011, la sonda espacial americana Atlantis va fer el seu darrer aterratge, que va posar punt final al llarg i emocionant programa del Sistema de Transport Espacial. Per diverses raons tècniques i econòmiques, es va decidir deixar de funcionar el sistema del transbordador espacial. No obstant això, la idea d'una nau espacial reutilitzable no va ser abandonada. Actualment, s’estan desenvolupant diversos projectes similars alhora, i alguns d’ells ja han aconseguit mostrar el seu potencial.
El projecte de la nau espacial reutilitzable del transbordador espacial perseguia diversos objectius principals. Un dels principals era reduir el cost del vol i preparar-lo. La possibilitat d’un ús múltiple del mateix vaixell en teoria donava certs avantatges. A més, l’aspecte tècnic característic de tot el complex va permetre augmentar significativament les dimensions i el pes admissibles de la càrrega útil. Una característica única de la STS era la possibilitat de retornar naus espacials a la Terra dins de la seva nau de càrrega.
Darrer llançament de la sonda Altantis, el 8 de juliol de 2011 Foto de la NASA
No obstant això, durant l'operació es va comprovar que no totes les tasques estaven completades. Per tant, a la pràctica, preparar el vaixell per al vol va resultar ser massa llarg i car, segons aquests paràmetres, el projecte no s’ajustava als requisits originals. En diversos casos, la nau espacial reutilitzable no podria substituir en principi els vehicles de llançament "convencionals". Finalment, l'obsolescència moral i física gradual dels equips va comportar els riscos més greus per a les tripulacions.
Com a resultat, es va decidir posar fi a l'operació del sistema de transport espacial. L’últim vol número 135 va tenir lloc l’estiu del 2011. Quatre vaixells existents van ser cancel·lats i traslladats a museus com a innecessaris. La conseqüència més famosa d’aquestes decisions va ser el fet que el programa espacial nord-americà es va quedar sense la seva pròpia nau tripulada durant diversos anys. Fins ara, els astronautes havien d’entrar en òrbita mitjançant la tecnologia russa.
A més, tot el planeta es va quedar sense sistemes reutilitzables durant un període indefinit. Tot i això, ja s’estan prenent certes mesures. Fins ara, les empreses nord-americanes han desenvolupat diversos projectes de naus espacials reutilitzables d’un o altre tipus. Com a mínim, totes les mostres noves ja s'han extret per a la prova. En un futur previsible, també podran entrar en operacions de ple dret.
Boeing X-37
El component principal del complex STS era un avió orbital. Aquest concepte s’utilitza actualment al projecte X-37 de Boeing. A finals dels anys noranta, Boeing i la NASA van començar a estudiar el tema de les naus espacials reutilitzables capaces d’estar en òrbita i volar a l’atmosfera. A principis de la dècada passada, aquest treball va conduir a l'inici del projecte X-37. El 2006, un prototip d'un nou tipus va arribar a les proves de vol amb una caiguda d'un avió portador.
Avió Boeing X-37B en un carenat de vehicles de llançament. Foto de la Força Aèria dels Estats Units
El programa va interessar a la Força Aèria dels Estats Units i, des del 2006, s'ha implementat en els seus interessos, encara que amb ajuda de la NASA. Segons dades oficials, la Força Aèria vol aconseguir un prometedor avió orbital capaç de llançar diverses càrregues a l'espai o realitzar diversos experiments. Segons diverses estimacions, el projecte actual X-37B també es pot utilitzar en altres missions, incloses les relacionades amb el reconeixement o el treball de combat en tota regla.
El primer vol espacial de la sonda espacial X-37B va tenir lloc el 2010. A finals d'abril, el vehicle de llançament Atlas V va llançar el vehicle cap a una òrbita predeterminada, on va romandre durant 224 dies. L'aterratge "com un avió" va tenir lloc a principis de desembre del mateix any. El març de l'any següent va començar el segon vol, que va durar fins al juny del 2012. Al desembre, es va produir el següent llançament i el tercer desembarcament es va dur a terme només a l’octubre del 2014. Des de maig de 2015 fins a maig de 2017, l'experimentat X-37B va realitzar el seu quart vol. El 7 de setembre de l'any passat va començar un altre vol de prova. Quan s'acabarà, no s'especifica.
Segons les poques dades oficials, el propòsit dels vols és estudiar el treball de les noves tecnologies en òrbita, així com realitzar diversos experiments. Fins i tot si els experimentats X-37B resolen tasques militars, el client i el contractista no revelen aquesta informació.
En la seva forma actual, el producte Boeing X-37B és un avió coet d’aspecte característic. Es distingeix per un gran fuselatge i plans mitjans. S’utilitza un motor coet; el control es realitza automàticament o mitjançant ordres des de terra. Segons dades conegudes, el compartiment de càrrega amb una longitud de més de 2 mi un diàmetre de més d’1 m es proporciona al fuselatge, que pot allotjar fins a 900 kg de càrrega útil.
Ara mateix, l'experimentat X-37B està en òrbita i està resolent les tasques assignades. Es desconeix quan tornarà a la Terra. Tampoc no s’ha especificat informació sobre els avenços posteriors del projecte pilot. Pel que sembla, els nous missatges sobre el desenvolupament més interessant no apareixeran abans del següent aterratge del prototip.
SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser
Una altra versió del pla orbital és la sonda espacial Dream Chaser de SpaceDev. Aquest projecte s’ha desenvolupat des del 2004 per participar al programa de serveis comercials de transport orbital de la NASA (COTS), però no ha pogut superar la primera fase de selecció. No obstant això, la companyia de desenvolupament aviat va acordar cooperar amb United Launch Alliance, que estava disposada a oferir el seu vehicle de llançament Atlas V. El 2008, SpaceDev va passar a formar part de la Corporació Sierra Nevada i poc després va rebre finançament addicional per crear el seu avió. Més tard, hi va haver un acord amb Lockheed Martin sobre la construcció conjunta d'equips experimentals.
Avió orbital experimentat Dream Chaser. Foto de la NASA
L'octubre de 2013, el prototip volador del Dream Chaser va ser llançat d'un helicòpter portador, després del qual es va canviar a un vol planador i va realitzar un aterratge horitzontal. Tot i l'avaria durant l'aterratge, el prototip va confirmar les característiques del disseny. En el futur, es van realitzar algunes proves a les grades. A partir dels seus resultats, es va finalitzar el projecte i el 2016 es va iniciar la construcció d’un prototip per a vols espacials. A mitjans de l'any passat, la NASA, Sierra Nevada i ULA van signar un acord per dur a terme dos vols orbitals el 2020-21.
No fa gaire, els desenvolupadors del dispositiu Dream Chaser van rebre permís per llançar-se a finals del 2020. A diferència d'altres desenvolupaments moderns, la primera missió espacial d'aquest vaixell es durà a terme amb una càrrega real. La nau espacial haurà de lliurar certa càrrega a l’Estació Espacial Internacional.
En la seva forma actual, la nau espacial reutilitzable Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser és un avió amb un aspecte característic, que recorda exteriorment alguns desenvolupaments nord-americans i estrangers. El vehicle té una longitud total de 9 m i està equipat amb una ala delta amb una envergadura de 7 m. Per a la compatibilitat amb els vehicles de llançament existents, en el futur es desenvoluparà una ala plegable. El pes a l’enlairament es determina a 11,34 tones. Dream Chaser podrà lliurar 5, 5 tones de càrrega a la ISS i retornar fins a 2 tones a la Terra. El descens de l’òrbita "com un avió" s’associa amb menors sobrecàrregues, que s'espera que sigui útil per al lliurament d'alguns equips i mostres en experiments separats.
Drac Spacex
Per diversos motius, la idea d'un avió en òrbita actualment no és molt popular entre els desenvolupadors de nova tecnologia espacial. Més convenient i rendible ara es considera una nau espacial reutilitzable d’aspecte “tradicional”, que es llança a l’òrbita mitjançant un vehicle de llançament i torna a la Terra sense utilitzar ales. El desenvolupament d'aquest tipus més reeixit és el drac de SpaceX.
El vaixell de càrrega SpaceX Dragon (missió CRS-1) a prop de la ISS. Foto de la NASA
Les obres del projecte Dragon es van iniciar el 2006 i es van dur a terme sota el programa COTS. L’objectiu del projecte era crear una nau espacial amb la possibilitat de llançaments i retorns múltiples. La primera versió del projecte va consistir en la creació d'un vaixell de transport i, en el futur, es va planejar desenvolupar una modificació tripulada sobre la seva base. Fins ara, Dragon en la versió "camió" ha mostrat resultats definits, mentre que l'èxit esperat de la versió tripulada del vaixell canvia constantment en termes de temps.
La primera demostració de llançament del vaixell de transport Dragon va tenir lloc a finals del 2010. Després de totes les modificacions necessàries, la NASA va ordenar el llançament complet d'aquest dispositiu per tal de lliurar càrrega a l'Estació Espacial Internacional. El 25 de maig de 2012, el drac va atracar amb èxit a la ISS. En el futur, es van dur a terme diversos llançaments nous amb el lliurament de mercaderies en òrbita. El llançament del 3 de juny de 2017 es va convertir en l’etapa més important del programa. Per primera vegada en la història del programa, es va tornar a llançar el vaixell reparat. Al desembre, una altra sonda va anar a l’espai, ja volant cap a la ISS. Tenint en compte totes les proves, fins ara els productes Dragon han realitzat 15 vols.
El 2014, SpaceX va anunciar la prometedora sonda tripulada Dragon V2. Es va argumentar que aquest dispositiu, que és un desenvolupament del camió existent, serà capaç de lliurar a l'òrbita o tornar a casa fins a set astronautes. També es va informar que en el futur es podria utilitzar el nou vaixell per volar al voltant de la lluna, inclosos els turistes a bord.
Com passa sovint amb els projectes SpaceX, la cronologia del projecte Dragon V2 ha canviat diverses vegades. Així doncs, a causa dels retards amb el suposat transportista Falcon Heavy, la data de les primeres proves es va traslladar al 2018 i el primer vol tripulat es va “anar escampant” fins al 2019. Finalment, fa unes setmanes, la companyia de desenvolupament va anunciar la seva intenció d'abandonar la certificació del nou "Drac" per als vols tripulats. En el futur, aquestes tasques se suposaran resoldre mitjançant el sistema BFR reutilitzable, que encara no s’ha creat.
La nau de transport Dragon té una longitud total de 7,2 m amb un diàmetre de 3,66 m. El pes sec és de 4,2 tones. És capaç de lliurar una càrrega útil de 3,3 tones a la ISS i retornar fins a 2,5 tones de càrrega. Per acomodar determinades càrregues, es proposa utilitzar un compartiment tancat amb un volum d’11 metres cúbics i un volum de 14 metres cúbics sense pressió. El compartiment sense segellar es deixa caure durant el descens i es crema a l'atmosfera, mentre que el segon volum de càrrega torna a la Terra i fa un aterratge en paracaigudes. Per corregir l'òrbita, la sonda està equipada amb 18 motors tipus Draco. L'eficiència dels sistemes està garantida per un parell de plaques solars.
En el desenvolupament de la versió tripulada del "Drac", es van utilitzar algunes unitats del vaixell de transport base. Al mateix temps, es va haver de reelaborar significativament el compartiment tancat per resoldre nous problemes. Alguns altres elements del vaixell també han canviat.
Lockheed Martin Orion
El 2006, la NASA i Lockheed Martin van acordar construir una prometedora nau espacial reutilitzable. El projecte va rebre el nom d’una de les constel·lacions més brillants: Orion. Al tombant de la dècada, després de finalitzar part del treball, la direcció dels Estats Units va proposar abandonar aquest projecte, però després de llargues disputes es va salvar. El treball es va continuar i fins ara ha donat certs resultats.
El vaixell perspectiva Orion vist per l’artista. Dibuix de la NASA
D'acord amb el concepte original, el vaixell Orion s'havia d'utilitzar en diferents missions. Amb la seva ajuda, se suposava que havia de lliurar mercaderies i persones a l’Estació Espacial Internacional. Amb l’equip adequat, podria anar a la lluna. A més, s'estava elaborant la possibilitat d'un vol a un dels asteroides o fins i tot a Mart. No obstant això, la solució d'aquests problemes es va atribuir al futur llunyà.
Segons els plans de la darrera dècada, el primer llançament de proves de l’Orion s’havia de fer el 2013. Per al 2014, tenien previst començar amb els astronautes a bord. El vol a la lluna es podria dur a terme fins a finals de la dècada. Posteriorment, es va ajustar el calendari. El primer vol no tripulat es va ajornar al 2014 i el llançament amb tripulació al 2017. Les missions lunars es van ajornar als anys vint. A hores d’ara, els vols amb tripulació s’han ajornat a la propera dècada.
El 5 de desembre de 2014 va tenir lloc el primer llançament de proves d’Orion. La nau espacial amb el simulador de càrrega útil va ser llançada en òrbita pel vehicle de llançament Delta IV. Unes hores després del llançament, va tornar a la Terra i va esquitxar-se en una àrea determinada. Encara no s’han dut a terme nous llançaments. No obstant això, especialistes de Lockheed Martin i de la NASA no es van quedar inactius. Durant els darrers anys, s’han construït diversos prototips per dur a terme determinades proves en condicions terrestres.
Fa tan sols unes setmanes es va iniciar la construcció del primer vol Orió per a tripulació. El seu llançament està previst per a l’any vinent. La tasca de llançar la nau espacial en òrbita serà confiada al prometedor vehicle de llançament del Sistema de Llançament Espacial. La realització del treball en curs mostrarà les perspectives reals de tot el projecte.
El projecte Orion preveu la construcció d’un vaixell amb una longitud d’uns 5 mi un diàmetre d’uns 3,3 m. Un tret característic d’aquest aparell és el gran volum intern. Tot i la instal·lació de l’equip i els instruments necessaris, queda una mica menys de 9 metres cúbics d’espai lliure dins del compartiment tancat, adequat per a la instal·lació de determinats dispositius, inclosos els seients de la tripulació. El vaixell podrà embarcar fins a sis astronautes o una càrrega específica. La massa total del vaixell es determina en 25,85 tones.
Sistemes suborbitals
Actualment, s’estan implementant diversos programes interessants que no preveuen el llançament d’una càrrega útil a l’òrbita terrestre. Els possibles models d’equips de diverses companyies nord-americanes només podran realitzar vols suborbitals. Se suposa que aquesta tècnica s’utilitza per a algunes investigacions o per al desenvolupament del turisme espacial. No es consideren nous projectes d’aquest tipus en el context del desenvolupament d’un programa espacial de ple dret, però, no obstant això, tenen cert interès.
Vehicle suborbital SpaceShipTwo sota l’ala del portaavions White Knight Two. Foto Virgin Galactic / virgingalactic.com
Els projectes SpaceShipOne i SpaceShipTwo de Scale Composites i Virgin Galactic proposen la construcció d’un complex format per un avió portador i un avió orbital. Des del 2003, els dos tipus d'equips han realitzat un nombre important de vols de prova, durant els quals s'han provat diverses característiques de disseny i mètodes de treball. S'espera que una nau espacial del tipus SpaceShipTwo pugui embarcar fins a sis passatgers turístics i elevar-los a una altitud d'almenys 100-150 km, és a dir, per sobre del límit inferior de l’espai exterior. L’enlairament i l’aterratge s’haurien de realitzar des d’un camp d’aviació “tradicional”.
Blue Origin ha estat treballant en una altra versió del sistema espacial suborbital des de mitjan dècada passada. Proposa realitzar aquests vols fent servir un paquet de vehicles de llançament i un vaixell, de manera similar als que s’utilitzen en altres programes. A més, tant el coet com el vaixell han de ser reutilitzables. El complex va rebre el nom de New Shepard. Des del 2011, míssils i vaixells d’un nou tipus realitzen regularment vols de prova. Ja ha aconseguit enviar la sonda a una altitud superior als 110 km, així com garantir el retorn segur de la sonda i del vehicle de llançament. En el futur, el sistema New Shepard hauria de ser una de les innovacions en el camp del turisme espacial.
Futur reutilitzable
Durant tres dècades, des de principis dels vuitanta del segle passat, el sistema de transport espacial / transbordador espacial ha estat el principal vehicle per lliurar persones i mercaderies a l’òrbita de l’arsenal de la NASA. A causa de l’obsolescència moral i física, així com en relació amb la impossibilitat d’obtenir tots els resultats desitjats, es va donar per acabada l’operació dels transbordadors. Des del 2011, els Estats Units no tenen cap vaixell reutilitzable operatiu. A més, si bé no tenen el seu propi vehicle tripulat, el resultat és que els astronautes han de volar amb tecnologia estrangera.
Tot i la finalització del funcionament del sistema de transport espacial, l’astronàutica nord-americana no abandona la mateixa idea de naus espacials reutilitzables. Aquesta tècnica encara té un gran interès i es pot utilitzar en una àmplia varietat de missions. En aquests moments, la NASA i diverses organitzacions comercials desenvolupen diverses naus espacials prometedores alhora, tant avions orbitals com sistemes amb càpsules. De moment, aquests projectes es troben en diferents etapes i mostren èxits diferents. En un futur molt proper, a més tard a principis dels anys vint, la majoria dels nous desenvolupaments arribaran a la fase de proves o vols de ple dret, cosa que permetrà tornar a examinar la situació i treure noves conclusions.
