XS-1 (nave espacial) - XS-1 (spacecraft)

El DARPA XS-1 era un avión espacial / propulsor experimental con la capacidad planificada para poner en órbita pequeños satélites para las Fuerzas Armadas de los EE . UU . Se informó que estaba diseñado para ser reutilizable con una frecuencia de hasta una vez al día, con el objetivo declarado de hacerlo durante 10 días seguidos. El XS-1 estaba destinado a reemplazar directamente la primera etapa de un cohete de múltiples etapas despegando verticalmente y volando a velocidad hipersónica y alta altitud suborbital, permitiendo que una o más etapas superiores prescindibles se separen y desplieguen una carga útil en la órbita terrestre baja . El XS-1 luego regresaría a la Tierra, donde aparentemente podría recibir servicio lo suficientemente rápido como para repetir el proceso al menos una vez cada 24 horas.

El programa DARPA XS-1 funcionó en 2013-2020. Después de varios años de refinamiento y propuestas, en mayo de 2017, DARPA seleccionó a Boeing para la Fase 2/3 para construir y probar una nave espacial XS-1 (ahora llamado programa Experimental Spaceplane). En ese momento, los vuelos de prueba estaban programados para comenzar no antes de 2020. El 22 de enero de 2020, se anunció que Boeing dejaría su papel en el programa, poniéndolo fin de manera efectiva.

Historia

El programa XS-1 siguió a varios intentos fallidos anteriores de desarrollar un vehículo de lanzamiento espacial reutilizable . El Rockwell X-30 en la década de 1980 y el X-33 VentureStar en la década de 1990 nunca volaron debido a tecnologías inmaduras. El último intento de DARPA fue el programa Responsive Access, Small Cargo, Affordable Launch (RASCAL) a principios de la década de 2000 con el objetivo de colocar cargas útiles de 300 lb (140 kg) en órbita por menos de $ 750,000.

El programa XS-1 se anunció en noviembre de 2013 en un día de la industria de DARPA. DARPA declaró que el XS-1 era más factible debido a mejores tecnologías, incluidas estructuras de tanques y fuselajes compuestos ligeros y de bajo costo, protección térmica duradera, propulsión reutilizable y asequible, y sistemas de gestión de la salud similares a los de los aviones. Jess Sponable, gerente del programa XS-1, habló el 5 de febrero de 2014 en el grupo Future In-Space Operations de la NASA, diciendo: "La visión aquí es romper el ciclo de costos crecientes del sistema espacial, permitir el acceso rutinario al espacio y los vehículos hipersónicos. "

En julio de 2014, se adjudicaron contratos a tres empresas para diseñar un vehículo de demostración. Las empresas seleccionadas fueron Boeing con Blue Origin , Masten Space Systems con XCOR Aerospace y Northrop Grumman con Virgin Galactic . A diferencia de otros programas de DARPA que se entregaron a partes del ejército de los Estados Unidos una vez que demostraron ser exitosos, esta iniciativa fue diseñada desde el principio para ser una asociación directa entre la agencia y la industria. En agosto de 2015, Boeing, Northrop Grumman y Masten Space Systems recibieron fondos adicionales de DARPA para continuar con sus conceptos de diseño para la Fase 1B del programa. A partir de 2015, se planeó que la primera misión orbital XS-1 ocurriera ya en 2020.

DARPA comenzó la Fase 2 del programa XS-1 en abril de 2016. En julio de 2016, DARPA declaró que creían que "es el momento adecuado para un esfuerzo renovado, uno que comenzó en 2013/14, pero [en 2016] se incrementó a través de un proceso de solicitud, que permite la creación de varios conceptos de la industria. Según los requisitos de [solicitud], la nave alada [los requisitos seguirían necesitando] ser capaz de realizar 10 vuelos en 10 días, con una capacidad de carga útil superior a 3000 libras para un costo de menos de $ 5 millones de dólares por vuelo ".

En mayo de 2017, DARPA seleccionó a Boeing para la Fase 2/3 para construir y probar el XS-1 (ahora llamado programa Experimental Spaceplane). El contrato de la fase 2/3 incluyó $ 146 millones en fondos de DARPA y una contribución no especificada de la empresa.

El 22 de enero de 2020, DARPA anunció que Boeing se retiraría del programa XS-1 "inmediatamente" y lo pondría fin de manera efectiva.

Metas del programa

Los objetivos del programa a septiembre de 2013 eran: El avión espacial debe transportar una carga útil de entre 1400 y 2300 kg (3000 a 5000 lb) a la órbita terrestre baja por menos de 5 millones de dólares estadounidenses por vuelo, a una tasa de 10 o más. más vuelos por año; Actualmente, el lanzamiento de ese tipo de carga útil requiere el uso de un refuerzo prescindible Minotaur IV de Orbital Sciences Corporation , con un precio de 55 millones de dólares una vez al año.

  • Vuelo hipersónico a Mach  10 (12,250 km / h) o más
  • tiempo de respuesta rápido de un día, incluido el vuelo 10 veces en 10 días
  • una carga útil de 1.800 kg (4.000 lb) en una trayectoria a la órbita
  • El lanzamiento cuesta menos de 1/10 que los sistemas de lanzamiento actuales, aproximadamente US $ 5 millones por vuelo.
  • vehículo sin tripulación
  • utilizar un propulsor de primera etapa reutilizable para volar a velocidades hipersónicas a una altitud suborbital, junto con una o más etapas superiores desechables que separarían y desplegarían un satélite

Participantes y selección

Boeing , Northrop Grumman Aerospace Systems y Masten Space Systems tienen contratos de diseño conceptual de fase 1.

Boeing realizó inicialmente estudios comerciales con Blue Origin . El diseño de Boeing permitiría al propulsor autónomo llevar la segunda etapa y la carga útil a gran altitud y desplegarlos en el espacio. El propulsor luego regresaría a la Tierra, donde podría prepararse rápidamente para el próximo vuelo aplicando principios de operación y mantenimiento similares a los de los aviones modernos.

Northrop Grumman utilizó su experiencia en aeronaves, naves espaciales y sistemas autónomos para trabajar con su equipo formado por Scaled Composites para dirigir la fabricación y el ensamblaje, y Virgin Galactic para dirigir las operaciones y la transición de aviones espaciales comerciales; Virgin Galactic y Scaled Composites trabajaron en la SpaceShip Two , la única línea espacial comercial del mundo. El equipo también aprovechó las tecnologías desarrolladas durante proyectos relacionados para DARPA, NASA y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para darle al gobierno "retorno de esas inversiones". Su concepto incluía un lanzamiento de plataforma limpia utilizando un lanzador montador de transportadores con una infraestructura mínima y personal de tierra, operaciones de vuelo altamente autónomas y aterrizaje horizontal y recuperación en pistas estándar.

Masten Space Systems tiene experiencia en vehículos rápidos y reutilizables propulsados ​​por cohetes, con sus diseños de despegue vertical, aterrizaje vertical (VTVL) Xombie, Xoie y Xaero que ya cumplieron o superaron el objetivo de 10 vuelos en 10 días establecido por el programa. Aunque la compañía consta de aproximadamente 30 empleados y tiene su sede en un pequeño edificio en el puerto aéreo y espacial de Mojave , han pasado años volando varios pequeños sistemas VTVL en saltos cortos en el puerto espacial, que sirven como bancos de pruebas para orientación, navegación y control. (GNC) diseñados para aterrizar de forma segura naves espaciales en la Luna y potencialmente en otros planetas. Su concepto mostraba un sistema VTVL despegando verticalmente desde una plataforma de lanzamiento con alas y una aleta de cola. Masten Space Systems se asoció con XCOR Aerospace para la Fase 1A.

Fase 2 y 3

En mayo de 2017, se seleccionó a Boeing para asociarse con DARPA para construir el XS-1. Aerojet Rocketdyne debía proporcionar motores AR-22, derivados del motor RS-25 , para la nave espacial. El contrato de la fase 2/3 para construir y volar el prototipo incluyó US $ 146 millones de fondos de DARPA.

Boeing XS-1 Phantom Express

Una representación del vehículo de lanzamiento XS-1 Phantom Express de Boeing en LC-48

El diseño de Boeing era una nave de despegue vertical y aterrizaje horizontal ( VTHL ) llamada Phantom Express. Las especificaciones planificadas incluyen una altura de vehículo de 100 pies (30 m), con una envergadura de 62 pies (19 m). El Phantom Express iba a utilizar un motor Aerojet Rocketdyne AR-22 , que se construyó originalmente para el programa Space Shuttle, pero se modificó para ser reutilizado diez veces en diez días, por menos de $ 5 millones por lanzamiento. Este requisito de rendimiento se demostró en un banco de pruebas en julio de 2018. El 22 de enero de 2020, se anunció que Boeing cesaría su papel en el programa, poniéndolo fin de forma efectiva.

Ver también

Referencias

enlaces externos