Con su emocionante estética de ciencia ficción, los aviones espaciales son una alternativa atractiva a los cohetes. También son atractivas desde el punto de vista práctico.
A diferencia de los cohetes tradicionales, los aviones espaciales son reutilizables, pueden volar varias veces y reducen potencialmente los costes de lanzamiento. Algunos pueden operar desde pistas normales, lo que ofrece mucha más flexibilidad, y sus eficientes motores reducen su impacto medioambiental; otros se lanzan desde cohetes o «naves nodrizas», lo que reduce el combustible que necesitan transportar y quemar.
Si prometen ser más fáciles, más respetuosos con el medio ambiente y mucho más atractivos, ¿por qué la mayoría de los proyectos de aviones espaciales nunca han logrado despegar? En los muy raros casos en que lo hacen, ¿por qué el proyecto no «despega»? Vamos a averiguarlo:
10: HOTOL
El interés serio por los viajes espaciales comenzó en el Reino Unido antes de la guerra, liderado por la British Interplanetary Society, entre cuyos miembros se encontraba Arthur C. Clarke. Después de la guerra, Gran Bretaña estudió los cohetes V-2 alemanes capturados y propuso vuelos suborbitales tripulados, como el Megaroc. Los programas oficiales comenzaron en 1952, haciendo hincapié en la investigación militar y científica, mientras que los cohetes Skylark, lanzados desde Woomera a partir de 1957, impulsaron la exploración espacial no tripulada.
En 1971, el cohete Black Arrow lanzó con éxito el satélite Prospero. Pero el Gobierno ya había cancelado el programa, poniendo fin a los esfuerzos independientes de Gran Bretaña en materia de vuelos espaciales y cerrando su era nacional de cohetes a principios de la década de 1970. British Aerospace, un nuevo conglomerado fundado en 1977, tenía grandes ambiciones y no renunciaría al regreso de Gran Bretaña al espacio.
10: HOTOL
En colaboración con Rolls-Royce, British Aerospace propuso HOTOL. Los estudios conceptuales comenzaron a principios de la década de 1980 y el proyecto HOTOL formal se inició en 1986. El objetivo era crear un avión espacial reutilizable de una sola etapa para alcanzar la órbita, propulsado por un innovador motor RB545 «Swallow». Tras alcanzar la órbita, HOTOL volvería a atravesar la atmósfera terrestre para aterrizar de forma convencional.
El motor Rolls-Royce RB545 «Swallow» era un innovador cohete híbrido que respiraba aire, décadas adelantado a su tiempo. Utilizando aire atmosférico a baja altitud y cambiando a oxígeno líquido en el espacio, prometía un vuelo espacial reutilizable, sin interrupciones y de una sola etapa, un salto revolucionario en el diseño de la propulsión sin parangón en ninguna tecnología operativa de su época. El programa se canceló a finales de la década de 1980 debido a problemas de financiación y retos técnicos. Una propuesta posterior preveía el lanzamiento desde la parte superior del Antonov An-225, pero tampoco se materializó.
9: MiG-105
Con funciones previstas que incluían la destrucción de satélites de la OTAN, este proyecto soviético de avión espacial era tremendamente emocionante; aún más emocionante era que, en un momento dado, se propuso que la nave se lanzara desde la parte trasera de un avión de transporte Tupolev Mach 6. Tras separarse a gran altitud, su propio propulsor desmontable se habría encendido, impulsando el pequeño avión espacial directamente a una altitud suborbital.
El MiG-105 surgió del programa soviético Spiral, cuyo objetivo era crear un pequeño avión espacial orbital que pudiera regresar a la Tierra como un planeador. Su cuerpo compacto y en forma de cuña le valió el apodo de «Lapot» o «zapato pequeño».
9: MiG-105
El MiG-105 se utilizó para probar técnicas de aterrizaje y características de vuelo a baja velocidad. Despegó por sus propios medios desde una antigua pista de aterrizaje cerca de Moscú en 1976 para realizar su primer vuelo libre subsónico. Entre 1976 y 1978 realizó ocho pruebas de vuelo subsónico, algunas de ellas lanzadas desde un bombardero Tu-95K.
Estos vuelos ayudaron a recopilar datos para el programa espacial soviético, aunque el proyecto fue posteriormente cancelado. El proyecto Spiral fue finalmente abandonado en favor del Buran, el análogo soviético del transbordador espacial estadounidense. Aunque el MiG-105 nunca lo hizo, su nave gemela no tripulada, la БОР (BOR), llevó a cabo con éxito varias misiones espaciales. Un ejemplar superviviente del MiG-105 se encuentra ahora en el Museo Monino de Moscú.
8: Boeing X-20 Dyna-Soar
El X-20 Dyna-Soar fue un proyecto de avión espacial de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos desarrollado a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960. Diseñado para misiones de reconocimiento, bombardeo e investigación espacial, era una nave reutilizable propulsada por cohetes que combinaba la maniobrabilidad de un avión con las capacidades de un vehículo orbital. Su forma aerodinámica, similar a la de un planeador, reflejaba principios aerodinámicos avanzados.
El X-20 debía lanzarse sobre un cohete Titan IIIC modificado, separándose una vez que se alcanzara la altitud y la velocidad suficientes. Tras desprenderse de su propulsor, continuaría su trayectoria orbital por su propio impulso. Este método de lanzamiento permitía al vehículo funcionar tanto como nave espacial como planeador en su reentrada, tendiendo un puente entre las operaciones aéreas y espaciales.
8: Boeing X-20 Dyna-Soar
El X-20 Dyna-Soar fue cancelado en 1963 cuando las prioridades políticas de Estados Unidos se desplazaron hacia el programa Apolo de la NASA. El objetivo lunar del presidente Kennedy redirigió los recursos de los aviones espaciales militares. Al mismo tiempo, la Fuerza Aérea se centró en los satélites y la tecnología de misiles, que se consideraban más valiosos desde el punto de vista estratégico y más rentables durante la Guerra Fría.
Aunque nunca se completó, el X-20 influyó profundamente en los esfuerzos espaciales posteriores. Su investigación sirvió de base para el escudo térmico del transbordador espacial, el diseño reutilizable del cuerpo sustentador y los sistemas de reentrada controlados por el piloto. Elementos de su ingeniería resurgieron décadas más tarde en el X-37B, lo que garantizó que los conceptos pioneros del Dyna-Soar siguieran influyendo en el desarrollo de naves espaciales reutilizables mucho después de su cancelación.
7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar
El X-33 era un demostrador tecnológico a escala reducida para el VentureStar propuesto por Lockheed Martin, una nave espacial totalmente reutilizable y de una sola etapa hasta la órbita, destinada a reducir drásticamente los costes de lanzamiento mediante la eliminación de los cohetes desechables. Contaba con tanques de combustible criogénico de hidrógeno compuestos de última generación y una forma de cuerpo sustentador (sin alas).
Era un concepto extremadamente ingenioso, diseñado para mejorar la eficiencia aerodinámica y la resistencia estructural al tiempo que reducía el peso, y un concepto pionero para la década de 1990. El X-33 utilizaba motores aerospike lineales. Un motor aerospike lineal funciona como un cohete normal, pero sin una tobera en forma de campana. En su lugar, el escape fluye a lo largo de una punta en forma de cuña.
7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar
La presión del aire exterior al cohete ayuda a dar forma y comprimir el escape, manteniendo la eficiencia del empuje a todas las altitudes, como un motor cohete «autoajustable» para el espacio y la atmósfera. El vehículo fue diseñado para despegar verticalmente y aterrizar horizontalmente como un avión, con un control de vuelo totalmente autónomo, con el objetivo de realizar operaciones similares a las de una aerolínea y una rápida rotación entre misiones.
El proyecto se canceló debido a contratiempos técnicos y financieros, principalmente el fallo del depósito de combustible de hidrógeno compuesto, que se agrietó durante las pruebas. El fallo del depósito provocó importantes retrasos y sobrecostes, y la NASA concluyó que la tecnología de una sola etapa para la órbita aún no era viable con los materiales y los sistemas de propulsión existentes.
6: Hermes
Los aviones de Airbus demostraron que las empresas europeas podían entrar con éxito en sectores de la industria aeroespacial anteriormente dominados por Estados Unidos, y Hermes fue otra brillante iniciativa europea. Se trataba de una nave espacial reutilizable europea desarrollada por la Agencia Espacial Europea durante los años 80 y principios de los 90.
Concebido como la respuesta europea al transbordador espacial estadounidense, estaba destinado a transportar tres (algunos conceptos tenían cinco) astronautas y pequeñas cargas útiles a la órbita terrestre baja. El diseño combinaba los principios de las naves espaciales y los aviones, con el objetivo de realizar aterrizajes controlados y horizontales en pista tras la reentrada. Hermes iba a ser lanzado a bordo del cohete Ariane 5, en lugar de utilizar sus propios propulsores o tanques externos.
6: Hermes
Este enfoque de lanzamiento vertical simplificaba el diseño y reducía el peso del transbordador, ya que el sistema Ariane se encargaría por completo del trabajo pesado. Una vez en órbita, Hermes funcionaría de forma independiente, utilizando su propulsión a bordo y sus propulsores de maniobra (pequeños motores cohete para ajustar la posición).
La nave espacial europea Hermes fue cancelada debido al aumento de los costes, los retrasos, las dificultades técnicas y los cambios en las prioridades políticas. Tras la Guerra Fría, la menor justificación de las misiones tripuladas de alto prestigio también contribuyó a que la Agencia Espacial Europea pusiera fin al proyecto en 1993.
5: Sistema de lanzamiento de personal HL-20
Con un concepto brillantemente simple, el sistema de lanzamiento de personal HL-20, desarrollado en el Centro de Investigación Langley a finales de la década de 1980, era un avión espacial de cuerpo sustentador diseñado para el transporte rutinario de tripulaciones. Inspirado en el BOR-4 soviético, podía transportar hasta 8 pasajeros (más 2 tripulantes) a la órbita, al tiempo que prometía una recuperación más segura y eficiente que los diseños de cápsulas.
El HL-20 se lanzaría sobre cohetes desechables como el Titan III o el Atlas, y luego planearía hacia la Tierra para realizar un aterrizaje horizontal. Su forma compacta y aerodinámica ofrecía una mayor estabilidad durante la reentrada, lo que reducía significativamente la tensión y la carga térmica. Los ingenieros dieron prioridad a la simplicidad, el bajo mantenimiento y el corto tiempo de respuesta entre misiones.
5: Sistema de lanzamiento de personal HL-20
Fabricado con materiales ligeros, el HL-20 requería menos reformas que el transbordador espacial, lo que reducía los costes operativos. Estaba pensado para ser lanzado desde las instalaciones existentes, lo que permitía una programación flexible y un despliegue rápido para el mantenimiento orbital o la rotación de la tripulación en futuras estaciones espaciales; era, en esencia, un «taxi espacial».
Aunque nunca se construyó para volar, el HL-20 influyó mucho en el Dream Chaser de Sierra Nevada, que adoptó contornos y perfiles de misión similares. El HL-20 representó un impulso hacia vehículos de tripulación más pequeños y prácticos, salvando la brecha entre los primeros conceptos de transbordadores y las tecnologías actuales de aviones espaciales comerciales.
4: Sänger II
Podría decirse que el avión espacial más atractivo jamás concebido, el Sänger II fue un concepto de avión espacial propuesto por Messerschmitt-Bölkow-Blohm en la década de 1980. El avión espacial Sänger original, concebido por Eugen Sänger en la década de 1940, era un exótico concepto alemán de bombardero suborbital propulsado por cohetes llamado «Silbervogel». Su objetivo era desplazarse a lo largo de la atmósfera terrestre para misiones de largo alcance.
Décadas más tarde, sus principios inspiraron el Sänger II, un concepto de avión espacial de dos etapas para misiones orbitales. El Sänger II se diseñó como un sistema de dos etapas para llevar cargas útiles o pasajeros a la órbita terrestre baja. El proyecto se basó en las ideas anteriores de Eugen Sänger de la década de 1930 para un bombardero espacial suborbital «Silbervogel».
4: Sänger II
Su método de lanzamiento consistía en un despegue horizontal desde una pista convencional, utilizando motores a reacción para alcanzar una velocidad subsónica elevada antes de pasar a la propulsión por cohete. Este arranque con aire era una característica clave, ya que reducía el consumo de combustible en comparación con los lanzamientos verticales. A continuación, el vehículo aceleraba y ascendía hacia el límite del espacio, liberando una etapa orbital.
La primera etapa utilizaba motores avanzados que respiraban aire, mientras que la etapa superior empleaba un motor cohete alimentado con hidrógeno para alcanzar la velocidad orbital. La combinación prometía una mayor eficiencia y una posible reutilización, cruciales para reducir los costes de lanzamiento y mejorar el acceso al espacio. El Sänger II nunca pasó de la fase de proyecto.
3: Rockwell X-30
Tras crear con éxito el transbordador espacial, Rockwell estaba en una buena posición para desarrollar otro avión espacial. Su X-30 era un concepto visionario desarrollado en el marco del programa National Aero-Space Plane (NASP) durante la década de 1980. Su objetivo era crear un avión espacial de una sola etapa capaz de despegar y aterrizar horizontalmente. Diseñado para funcionar como un avión en la atmósfera y como una nave espacial más allá de ella, el X-30 representaba un paso revolucionario hacia los sistemas de lanzamiento totalmente reutilizables.
Los scramjets comprimen el aire supersónico entrante, lo mezclan con combustible y lo encienden para propulsarse. Impulsado por motores scramjet, el objetivo era permitir que el X-30 pasara suavemente del vuelo atmosférico a la inserción orbital. Su sistema de propulsión habría extraído oxígeno de la atmósfera durante el ascenso, reduciendo la necesidad de pesados oxidantes a bordo y mejorando la eficiencia del combustible.
3: Rockwell X-30
El X-30 propuesto se diseñó para transportar tanto tripulación como pequeñas cargas útiles a la órbita terrestre baja. Habría proporcionado un medio rápido y flexible de acceder al espacio con fines científicos, militares y comerciales. La forma aerodinámica de la nave y sus sistemas de protección térmica estaban pensados para soportar condiciones extremas de reentrada y permitir un aterrizaje controlado en pista.
Aunque el proyecto fue finalmente cancelado debido a dificultades técnicas y financieras, el programa X-30 contribuyó con valiosas investigaciones sobre el vuelo hipersónico, la propulsión y la ciencia de los materiales. Sus ambiciosos objetivos siguen influyendo en los esfuerzos de desarrollo de aviones espaciales modernos en todo el mundo.
2: Buran
El Buran fue la respuesta de la Unión Soviética al transbordador espacial de la NASA, desarrollado por NPO Molniya y lanzado a bordo del cohete Energia construido por RSC Energia. Diseñado como una nave espacial reutilizable, representaba la cúspide de la ingeniería aeroespacial soviética, con el objetivo de igualar o superar las capacidades del transbordador estadounidense en el transporte espacial y las operaciones orbitales.
A diferencia del transbordador espacial, no utilizaba un sistema de propulsión interno para ponerlo en órbita. Dependía del Energia. El vehículo de lanzamiento Energia era un potente cohete de gran capacidad, totalmente desechable, capaz de colocar más de 100 000 kg en órbita terrestre baja. Este sistema permitía al Buran permanecer sin propulsión durante el ascenso, conservando el combustible a bordo.
2: Buran
Una vez en órbita, el Buran dependía de sus propios pequeños motores de maniobra orbital y propulsores de control de reacción. Estos funcionaban con propulsores hipergólicos, lo que proporcionaba un control preciso para los ajustes orbitales, las operaciones de acoplamiento y la alineación de la reentrada atmosférica. La ausencia de motores principales reducía la complejidad y mejoraba la capacidad de carga útil.
El único vuelo orbital del Buran en 1988 fue totalmente automatizado, sin tripulación a bordo, y completó dos órbitas antes de aterrizar sin problemas. El aterrizaje automático en la pista de Baikonur (pista Yubileiny) tuvo una precisión de pocos metros. Aunque fue un triunfo de la ingeniería, el programa se canceló tras el colapso de la Unión Soviética. Lamentablemente, el orbitador volado quedó destruido en el derrumbe de un hangar en 2002, mientras que otros vehículos de prueba sobreviven en Moscú, Speyer y en un almacén en Baikonur.
1: Skylon
Skylon tiene su origen en el programa HOTOL británico de la década de 1980. Tras la cancelación de HOTOL, su diseñador jefe, Alan Bond, fundó Reaction Engines Limited en 1989 para continuar con el desarrollo. Los primeros trabajos se centraron en el revolucionario motor cohete SABRE, que respira aire, con estudios conceptuales y pruebas de componentes a pequeña escala realizadas a lo largo de las décadas de 1990 y 2000.
Se preveía que el método de lanzamiento del vehículo fuera similar al de un avión tradicional, rodando por una pista antes de ascender. Su diseño le habría permitido acelerar a través de la atmósfera de manera eficiente, basándose en la propulsión aeróbica a altitudes más bajas. Una vez en el aire más enrarecido, se pretendía que Skylon pasara al modo cohete puro, manteniendo el empuje sin llevar un exceso de oxidante para el ascenso inicial.
1: Skylon
El corazón del Skylon era el motor SABRE, un sistema híbrido de cohete aeróbico que habría aspirado oxígeno atmosférico durante el ascenso inicial, mezclándolo con el combustible de hidrógeno a bordo. Una vez fuera de la atmósfera, habría cambiado a un oxidante interno, funcionando como un cohete convencional. Esta capacidad de doble modo prometía una mayor eficiencia y capacidad de carga útil.
La gestión térmica era fundamental para el diseño, con preenfriadores destinados a enfriar el aire entrante y evitar el sobrecalentamiento del motor a altas velocidades. Se esperaba que los materiales compuestos ligeros y los avanzados escudos térmicos permitieran un vuelo hipersónico sostenido. El concepto de Skylon prometía una rápida rotación, reutilización y un menor impacto medioambiental, lo que podría transformar las misiones espaciales comerciales y científicas del Reino Unido y otros países. Sin embargo, los avances se limitaron a demostraciones de la tecnología del motor.
Reaction Engines probó con éxito la tecnología de preenfriamiento de SABRE, pero nunca construyó un motor o vehículo completo. En octubre de 2024, la empresa entró en administración, poniendo fin al desarrollo activo. Con Reaction Engines ya desaparecida, Skylon sigue siendo una visión ambiciosa, pero no realizada, del regreso de Gran Bretaña al espacio.
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