El acceso al espacio es caro. Poner una vehículo o un satélite en órbita requiere de una canrtidad ingente de energía, no hay nada como comparar el tamaño de los cohetes con sus boosters con la carga útil que transportan.
Por eso durante estos últimos años se ha dado tanta importancia a la posibilidad de reutilizar cohetes, y en prácticamente todos los principales países con capacidad espacial hay un programa de desarrollo que trata de seguir los pasos de Space X. Incluso en España, con los Miura de PLD.
Y como no sólo de cogetes vive el humano que intenta lanzar cosas al espacio, cada vez más se intenta recuperar la idea del lanzador en avión. Ha habido muchos intentos e incluso alguno en servicio, como el Lockheed L-1011 Tristar. También en España contamos con otro proyecto similar, el de Celestia Aerospace.
¿Qué ventaja presenta utilizar un avión como primera etapa de un lanzador? Por un lado la fácil escalabilidad —es más sencillo hacer un avión más grande que un cohete más grande—, la disponibilidad —en cuanto aterriza se revisa y se pone en vuelo otra vez—, la facilidad de operación —al operar integrado en el espacio aéreo normalmente, sin permisos especiales—, no necesitar instalaciones especiales —pues operan desde pistas de aeropuerto normales—.
Y algunos, además de todo eso, quieren hacerlo con aeronaves no tripuladas, que permiten perfiles de vuelo más agresivos con vuelos parabólicos con más Gs. Y aquí es donde entra Dawn Aerospace, con un avión cohete que, de momento, es subsónico, aunque persigue un diseño hipersónico, facilitado por no llevar tripulación a bordo.
Dawn utiliza un avión cohete no tripulado. Hasta el momento es un demostrador tecnológico con una capacidad de carga más bien escasa, tan solo cinco kg, aunque la idea es escalar el avión y poder operar con mayor carga útil.
Su perfil de misión sería actuar como primera etapa de un anzamiento, situando su carga útil al borde del espacio a ~100km de altura, desde donde esta carga podría comenzar su misión o lanzar una segunda etapa, para alcanzar cotas más altas. La velocidad hipersónica y el perfil parabólico de vuelo permitiría, a su vez, reducir el tamaño de esta segunda etapa. Aunque, en estos momentos, la capacidad de carga del avión de Dawn es testimonial: 5kg y 3U, donde U indica la unidad básica de los nanosatélites y es igual s un cubo de diez centímetros de lado.
Las Fuerzas Aéreas suecas han iniciado un estudio, llamado Stella, sobre la posibilidad de lanzar satélites desde el Gripen.
Saab Gripen, a la izquierda, junto con una propuesta de drone de combate de SAAB
La idea de lanzar satélites desde aviones no es nueva, y vuelve de tarde en tarde al blog. Sabemos que se intentó desde los F-15, que hay idea de hacerlo desde el portalón de carga de aviones de transporte, o que en España la empresa Celestia Aerospace planea lanzar satélites desde un MiG 29 Fulkrum desmilitarizado.
La coronel Ella Carlsson, jefa de la División Espacial de las Fuerzas Aéreas suecas, declaró a los periodistas en la reunión anual del Club de Fans de las Fuerzas Aéreas suecas, celebrada en vísperas del Salón Aeronáutico de Farnborough el 21 de julio, que la idea del estudio Stella se había inspirado en una entrevista con el antiguo director general de la Agencia Espacial Ucraniana. El ex dirigente había afirmado que el lanzamiento de satélites de respuesta con un avión habría sido una capacidad útil de tener en el período previo a la invasión rusa.
Según Carlsson el Real Instituto de Tecnología KTH de Estocolmo, ha estudiado si tal capacidad es viable, y que el resultado ha sido que sería factible con nanosatélites de hasta 2kg en órbita baja (LEO).
El siguiente estudio es analizar si el Gripen podría llevar un cohete de forma segura, prestando especial atención a la distancia entre el mismo y el suelo.
Anteriores intentos han pecado principalmente de dos importantes defectos: iban a un rango de masas demasiado elevado, requiriendo de importantes modificaciones en el avión e incluso el apoyo de otros aviones; y aparecieron cuando la utilidad de los nanosatélites era muy limitada. El avance de la miniaturización ha hecho de los nanosatélites unas herramientas muy valiosas.
La miniaturización actual es la razón principal del boom de los nanosatélites: permite un gran número de aplicaciones, observación de la Tierra, comunicaciones seguras de banda estrecha, certificación de componentes que han de viajar al espacio en otros satélites de mayor tamaño…
[En cuanto a la ventaja de lanzarlo desde un caza]… Existe un término para definir el punto fuerte este sistema: Rapid Response. A diferencia de otros sistemas de lanzamiento, permite a un cliente que disponga de uno o más nanosatélites con todos los permisos en regla lanzarlos a órbita en un tiempo récord, ya que el avión se encontrará en estado de vuelo constantemente
Daniel Ventura Rodriguez
Sistema de Celestia, comparación del tamaño de los satélites y de los misiles con un piloto para escala
Uniendo las explicaciones de Daniel con las declaraciones de Ella, los motivos están claros. Una vez que comienza un conflicto, el poder restaurar o reforzar las comunicaciones o sitemas de navegación sobre el país o en una zona determinada, como se ha visto en Ucrania, son la clave.
Reino Unido hizo público hace unos años que apoyaría económicamente al sector espacial, para crear un entorno propio de lanzadores de distintos tamaños. Así se anunció la creación de un centro espacial en las Shetland, y se ha apoyado a otras industrias con otros medios alternativos.
Astraius es una de esas empresas, y pretende utilizar el ya conocido método de lanzar cohetes desde aeronaves para minimizar el tiempo necesario para cada lanzamiento y entre lanzamientos, poder lanzar desde casi cualquier parte del mundo que el cliente requiera y ventajas similares a las que nos explicó Daniel Ventura, de Celestia Aerospace, en su día. La empresa se lanzó en 2021 y desde entonces ha estado trabajando con inversores y socios para desarrollar y poner a punto su lanzador.
En su caso, pretenden utilizar como base Prestwick para lanzar satélites de órbita baja desde aviones C-17. El C-17 fue fabricado por Boeing y McDonnell Douglas, y se construyeron más de 270 antes de que terminara la producción en 2015. Actualmente están en servicio con varios operadores militares de todo el mundo, incluidas la USAF y la RAF.
El trabajo de infraestructura está en curso para garantizar que Prestwick Spaceport pueda gestionar los lanzamientos, esto incluye el almacenamiento de combustible y la protección contra explosiones.
Astraius se ha asociado con el especialista estadounidense Spirit AeroSystems para trabajar en componentes y procesos del sistema. Además de con Spirit AeroSystems, Astraius está colaborando con Northrop Grumman, que suministrará motores de primera y segunda etapa para impulsar el cohete una vez que se haya liberado del C-17, mientras que Exquadrum fabricará el motor de tercera etapa que guía al cohete con precisión a la órbita correcta.
El lanzamiento horizontal desde aviones
El lanzamiento horizontal desde aviones, en lugar del lanzamiento desde tierra, está más probado de lo que muchos creen. Permite hacer el cohete de lanzamiento más pequeño, desde el momento que no se lanza desde el suelo, y que su velocidad inicial no es cero, o flexibilidar el punto de lanzamiento, así como buscar las mejores ventanas para el mismo. El Pegasus lanzado desde un L1011, es uno de los ya desaparecidos lanzadores que llegaron a funcionar de forma comercial. El S-3 duerme el sueño de los justos, mientras que no se sabe qué pasará con el Stratolaunch. También se pensó en hacer desde cazas, como desde el F-15, y estamos pendientes de lo que pase con Celestia Aerospace.
El primer intento de poner en órbita un satélite utilizando un cohete lanzado desde el aire ocurrió en 1958, con el NOTS-EV1 Pilot (conocido como NOTSNIK) lanzado desde un F4D Skyray de la US Navy.
Uno de los primeros vehículos de lanzamientos comerciales pequeños fue precisamente el Lockheed Martin L1011 y el lanzador Pegasus, de Orbital Sciences Corporation, que con un motor de combustible sólido de tres etapas era capaz de colocar hasta 443 kg en órbita terrestre baja (LEO). Pegasus voló por primera vez en 1990. Demostró las ventajas del lanzamiento aéreo, con su L1011 renombrado Stargazer, utilizando variedad de pistas de todo el mundo como punto de partida para el lanzamiento espacial.
Las ventajas por las que sus clientes contrataban a Pegasus eran la capacidad de volar un avión de transporte al puerto espacial anfitrión, integrar la carga útil utilizando la infraestructura normal del aeródromo, despegar y volar al espacio aéreo de baja densidad sobre aguas internacionales y lanzar la carga al espacio.
Astraius Ltd utiliza tecnología de combustible sólido, similar a la probada por Pegasus, para apuntarse al floreciente mercado NewSpace, que pronostica el lanzamiento de miles de pequeños satélites LEO (órbita baja) en los próximos años.
En 1974, laUSAF estaba estudiando opciones para hacer que los misiles grandes tuvieran una mayor movilidad y menor dependencia de las infraestructuras terrestres para su lanzamiento, y llevó a cabo pruebas en las que desplegaron un misil Minuteman en el aire desde la parte trasera de un gran avión de transporte estándar, un C5 Galaxy en ese caso. El proyecto culminó con un lanzamiento de prueba que se realizó con éxito sobre el Pacífico. El cohete se lanzó desde el avión, se estabilizó con un paracaídas antes de encender su motor y ascendió en un breve vuelo de prueba.
Este concepto fue revisitado varias veces en la década de 2000, primero por SRALT/LRALT del Departamento de Defensa de los USA, que usó un concepto similar para desplegar un cohete desde un soporte paletizado desde la rampa trasera de un C-17. En 2006, un vehículo de pruebas, un dummy inerte pero con la masa real, se lanzó con éxito y se estabilizó con un paracaídas. Aunque no pasó a las pruebas con cohetes, demostró que este método de despliegue se podía lograr con éxito desde el interior de un avión de transporte convencional, sin modificar.
Es este enfoque el que plantea Astraius. Debido a que utiliza un sistema de plataforma modular autónomo y reutilizable, Astraius no necesita desarrollar o modificar un avión especializado y puede lanzar desde cualquier avión C17. Esto elimina una gran parte de los costos generales operativos y el tiempo de desarrollo que normalmente implica el lanzamiento aéreo tradicional.
Como beneficio adicional, transportar el vehículo de lanzamiento dentro de un avión significa que está mejor protegido durante las operaciones de ferry y puede ser atendido, preparado, configurado o manipulado durante el vuelo previo al lanzamiento. El transporte interno también posibilita operaciones en tierra más sencillas, en comparación con el montaje debajo del fuselaje o del ala.
El sector espacial ya emplea a 45.000 personas en el Reino Unido, y Escocia representa una quinta parte de ese total. Se espera que los planes de Astraius creen más de 4000 puestos de trabajo en el área local, posicionando a Escocia como un actor fundamental en la competitiva industria espacial.
Carga cazada al vuelo, aunque no siempre funcionaba así de bien
Ahora todos tenemos al alcance de la mano fotos hechas desde el espacio. Nada más fácil que abrir Google Mapas y cargar la capa de orto-fotos. O utilizar el visor de mapas del Instituto Geográfico Nacional y visualizar, incluso en modo comparación, ortofotos actuales e históricas de años atrás (como el famoso vuelo americano). Pero hubo un tiempo que acceder a esta información, a vista de satélite, era todo un privilegio de algunas agencias militares e inteligencia.
También ahora parece que es obvio que todo el material que se envía desde un satélite llega a la tierra en un tiempo mínimo, transmitido por ondas electromagnéticas, e incluso se investiga para transmitir la información por láser. Pero hubo un tiempo en el que esta recuperación era mucho más artesanal, manual, casi rozando el arte. Porque había que ser un artista a los mandos del avión para cazar al vuelo las cápsulas que lanzaban los satélites con los rollos de película desde un avión de transporte.
Las imágenes que mostramos son del programa Corona, de la agencia ARPA (posteriormente DARPA).
CORONA fue el primer proprama de reconocimiento fotográfico desde satélites estadounidense, en funcionamiento desde agosto de 1960 hasta mayo de 1972. El programa fue desclasificado en febrero de 1995.
Imagen de una base aérea soviética, tomada en la primera misión Corona
El programa Corona comenzó en 1958 bajo la apariencia de un programa de exploración espacial llamado ‘Discoverer‘. El primer intento de lanzamiento, fallido, fue en 1959. Después de una docena de lanzamientos fallidos, la cápsula Discoverer 13 fue recuperada por EE. UU. el 10 de agosto de 1960. Fue el primer objeto hecho por el hombre que se recuperó del espacio (los soviéticos enviaron dos perros y lograron recuperarlos apenas una semana y media después) y marcó el comienzo de la era de la vigilancia espacial.
Esquema de un satélite del programa Corona
Comenzando con Discoverer 14, cada satélite del programa Corona llevaba a bordo equipos de cámara cada vez más sofisticados. Utilizaron una película especial de 70 mm fabricada por Kodak (los rollos que usábamos normalmente en nuestras cámaras eran de 35mm) que permitía tomas de alta resolución.
Los primeros satélites Corona llevaban alrededor de 2400m de rollo de película para cada una de las dos cámaras -como se ve el montaje era para obtener fotos estereoscópicas- a bordo, pero para la quinta generación de satélites esto se había duplicado. Los primeros satélites tomaban fotos constantemente, pero las versiones posteriores podían manipularse por radio para dormir y reanudar la toma de fotografías en una fecha posterior.
Las cámaras utilizadas fueron diseñadas especialmente por el contratista de defensa Itek, que se especializó en sistemas de reconocimiento. Las cámaras, inicialmente, montaban objetivos de distancia focal de 610 mm, con una lente compuesta de 178mm de diámetro. Las primeras cámaras tenían un largo de 1.5m, pero este tamaño se incrementó más tarde hasta los 2.7m.
La resolución de los primeros satélites permitía distinguir objetos de unos 12m de tamaño. En los últimos ya se podían distinguir objetos de 1.5m.
Lanzamiento de Corona
Recuperación de Corona
El sistema de recuperación era similar al que permitía pescar sacas de correo, o planeadores, desde un avión que pasara volando sobre ellos, solo que al vuelo.
Todo el material fotográfico se lanzaba en dos capsulas por separado, una para cada cámara, lo que intentaba garantizar que al menos uno de los dos rollos no se perdiera. Una vez que la cápsula alcanzaba los 60000ft, se desplegaba un paracaídas. Y al llegar a los 15000ft, era pescado por un avión en vuelo. O al menos se intentaba pescar. Por si el sistema fallaba, la cápsula iba rotulada en 8 idiomas, como de alto secreto y con un contacto y ofreciendo una recompensa por ella.
En esta página web se pueden ver superpuestas a un mapa-mundi las fotos que se tomaron desde estos satélites.
Celestia Aerospace. Su avión, el Archer y su lanzador, el Arrow.
Los seguidores de Sandglass Patrol conocen Celestia Aerospace, una compañía española que pretende lanzar nano-satélites al espacio utilizando como lanzador un MiG 29UB desmilitarizado. O mejor dicho, el lanzador en sí mismo es un cohete lanzado desde el Fulkrum. Hemos tenido la suerte de hablar con Gloria García Cuadrado, la CEO de la empresa.
He aquí la entrevista. Tendréis que disculpar, eso sí, la calidad con la que escuchamos a Gloria, a veces las intervenciones a distancia son complicadas de grabar.
PD: Si la intro y la despedida os son familiares, que no os sorprenda. En un ejercicio de nostalgia podcasteril he hablado con Javier Lago para pedirle permiso y utlizar la introducción que hizo para el que, si no recuerdo mal, fue el primer podcast español sobre aviación: Remove Before Flight RBF podcast.
