El motor de aerospike es un concepto tradicional. En el pasado, la NASA probó el concepto ampliamente en el terreno y esperaba incorporarlo en el Transbordador espacial y su programa Venture Star de próxima generación (un vehículo de una etapa a órbita (SSTO)). Sin embargo, debido a limitaciones presupuestarias, el Transbordador espacial terminó equipado con boquillas en forma de campana, y el Venture Star nunca vio la luz del día.
Pero gracias a la compañía aeroespacial con sede en Nuevo México, ARCA, el motor de aerospike está obteniendo una nueva oportunidad de vida. El próximo agosto, realizarán un vuelo de prueba del motor de aerospike usando su cohete Demonstrator 3, que constituirá el primer vuelo espacial del motor. Si todo va bien, será un paso importante hacia la creación de una flota de cohetes Single-Stage-To-Orbit (SSTO).
Lo que hace que el motor de aerospike sea atractivo es el hecho de que ofrece un empuje eficiente en una amplia gama de altitudes y también es más eficiente en combustible que los motores actuales. Con las boquillas tradicionales en forma de campana, el empuje confiable tiende a ocurrir solo al nivel del mar. Más allá de eso, el motor no es capaz de aprovechar las disminuciones en la presión atmosférica ya que los gases están contenidos en la boquilla.
Por el contrario, el escape del motor de aerospike es capaz de expandirse desde el nivel del mar hasta el espacio, lo que garantiza la eficiencia del combustible y un alto grado de impulso específico (Isp) en todos los niveles de vuelo. Ya, ARCA y la NASA han programado pruebas de tierra y vacío para el motor. Pero mientras tanto, también quieren recopilar datos sobre cómo funciona en vuelo. Aquí es donde entra en juego la prueba Demonstrator 3.
Además de probar la eficiencia del motor, también probará la tecnología de almacenamiento de combustible súper frío del aerospike. Básicamente, el motor se basa en una concentración en descomposición del 70% de peróxido de hidrógeno a una temperatura de solo 250 ° C para generar empuje. El subproducto de esto es el oxígeno y el agua, lo que hace que el aerospike sea el concepto de cohete más ecológico hasta la fecha. Como dijo Dumitru Popescu, CEO de ARCA, en un comunicado reciente:
"Al enviar el cohete Demonstrator 3 al espacio utilizando un motor súper frío, con solo 250 ° C en lugar de 3500 ° C en la cámara de reacción, junto con la tecnología de aerospike, vamos a demostrar el impresionante potencial del aerospike".
En última instancia, el objetivo aquí es demostrar que los cohetes SSTO son factibles, lo que ARCA está explorando con su concepto Haas 2CA. El último vehículo de la familia de cohetes Haas, nombrado en honor del pionero de la cohetería austriaca-rumana Conrad Haas, este vehículo de lanzamiento utiliza peróxido de hidrógeno y queroseno como combustible y es capaz de generar 22.900 kg (50.500 libras) de empuje al nivel del mar, y aproximadamente 33.565 kg (74,000 lbs) en el vacío.
En comparación con los cohetes de múltiples etapas, los SSTO ofrecen costos más bajos y una mayor flexibilidad a la hora de lanzar pequeñas cargas útiles en órbita. Según las estimaciones producidas por Space Works y Eurostat, este pequeño mercado satelital crecerá en $ 5.3 mil millones en la próxima década. Como tal, las compañías aeroespaciales que pueden ofrecer tasas de lanzamiento competitivas y flexibilidad podrán aprovechar este crecimiento.
La compañía presentó el Haas 2CA en marzo de 2017 en la sede de su compañía en Las Cruces, Nuevo México. En 2018, ARCA espera realizar su primer lanzamiento de prueba del Haas 2CA desde la instalación de vuelo Wallops de la NASA en Virginia. Pero antes de que eso suceda, la compañía debe asegurarse de que el motor de aerospike funcione tan bien como se esperaba. Como explicó Popescu:
“El Haas 2CA Single Stage to Orbit es solo el comienzo de una nueva generación de vehículos espaciales, moldeados por la innovación que generará un menor costo. Vamos a responder una de las preguntas más frecuentes de la industria: ¿puede un aerodeslizador entregar en vuelo la compensación de presión generada por la variación de altitud y entregar el rendimiento esperado al ahorrar combustible? Queremos retomar donde lo dejó la NASA y demostrar que esta tecnología es realmente el camino a seguir para los vuelos espaciales ".
El vuelo de prueba, que tendrá lugar en Spaceport America en el desierto de Nuevo México, consistirá en un vuelo espacial suborbital que llevará al Demonstrator 3 hasta una altitud de 100 km. Si se logra este vuelo, ARCA habrá demostrado que la tecnología del motor está calificada para el vuelo, que los cohetes SSTO son factibles y que los motores súper fríos combinados con la tecnología aeropike permitirán cohetes suborbitales ecológicos.
La prueba también será un hito para la industria aeroespacial comercial, que se fundó en los deseos de hacer que el espacio sea más accesible y reducir los costos asociados con los lanzamientos individuales. Y como seguramente indicó Popescu, la mejor manera de hacer esto no es simplemente mejorar los conceptos existentes, sino aprovechar las tecnologías de punta y probadas para crear nuevos.
"Confiamos en que el motor de aerospike combinado con tanques de combustible de material compuesto y combustibles densos reducirá significativamente los costos de los lanzamientos orbitales y suborbitales", dijo. “Realmente creemos que la respuesta para la reducción de costos del vuelo espacial es la innovación, no tratar de hacer que las tecnologías antiguas sean un poco más eficientes. Esto nunca generará una caída significativa de los precios de los lanzamientos espaciales, sino simplemente pequeñas mejoras. Con esta filosofía en mente, esperamos aumentar el valor registrado de nuestra empresa de sus actuales $ 20 millones a al menos $ 200 millones para 2019 ".
El desarrollo de SSTO es solo una de las formas en que la industria aeroespacial comercial está haciendo que la exploración espacial sea más económica. Otros ejemplos incluyen los desarrollos de cohetes reutilizables de SpaceX y el uso de Rocketlab de materiales livianos para crear cohetes desechables de dos etapas.
Estas medidas no solo permiten la comercialización de la órbita terrestre baja (LEO), sino que también abren posibilidades que anteriormente se consideraban imposibles por el momento, como la energía solar y los hábitats espaciales.
Estén atentos para más información sobre esta y otras próximas pruebas. Y asegúrese de ver este video sobre cómo ARCA se está preparando para el próximo vuelo de prueba de aerospike, cortesía de ARCA:
