Desde el cambio de siglo, la exploración espacial ha cambiado drásticamente gracias al aumento sin precedentes del sector aeroespacial comercial (también conocido como NewSpace). Con el objetivo de aprovechar las nuevas tecnologías y reducir los costos de lanzar cargas útiles al espacio, se presentan algunas ideas realmente innovadoras y novedosas. Esto incluye la idea de usar globos para transportar cohetes a alturas muy altas, y luego disparar las cargas a sus órbitas deseadas.
También conocido como “Rockoons”, este concepto ha informado al sistema de lanzamiento totalmente autónomo y totalmente reutilizable de Leo Aerospace, que consiste en un aerostato de gran altitud (globo) y una plataforma de lanzamiento de cohetes. Con los primeros lanzamientos comerciales programados para el próximo año, la compañía planea usar este sistema para proporcionar servicios de lanzamiento regulares al mercado de microsatélites (también conocido como CubeSat) en los próximos años.
El concepto del Rockoon es uno de los muchos sistemas de lanzamiento aéreo que han sido investigados y validados desde que comenzó la Era Espacial. A diferencia de los cohetes convencionales, que dependen de grandes cantidades de propulsor para lograr la velocidad de escape y enviar cargas útiles a la órbita, los sistemas de lanzamiento aéreo se basan en el método comparativamente rentable de transportar una carga útil a gran altitud donde luego se puede enviar a la Tierra Baja. Órbita (LEO).
Esto reduce la cantidad de propulsor necesario, pero también implica lanzar un cohete desde altitudes donde la resistencia del aire es menor y se necesita menos fuerza para escapar de la gravedad de la Tierra. Todo esto permite el uso de vehículos de lanzamiento mucho más pequeños y livianos, lo que conduce a costos significativamente reducidos. Este método es especialmente efectivo cuando se trata de pequeñas cargas útiles como microsatélites, que se están volviendo cada vez más comunes.
Hoy en día, la mayoría de los sistemas de lanzamiento aéreo que se están buscando involucran aviones que traen cohetes o naves espaciales con motores de cohete para lanzar altitudes, como SpaceShipTwo de Virgin Galactic, LauncherOne de Virgin Orbit o el portaaviones Stratolaunch. Sin embargo, la compañía Leo Aerospace, con sede en Los Ángeles, eligió investigar el método igualmente válido de confiar en una plataforma más ligera que el aire (LTA) para llevar cargas al espacio.
Como Dane Rudy, cofundador y CEO de Leo Aerospace, le dijo a Space Magazine por correo electrónico:
“Desde una perspectiva física de primer orden, el lanzamiento de globos es una solución muy elegante para proporcionar un lanzamiento eficiente y rentable para pequeñas cargas útiles. Además, esta arquitectura reduce drásticamente la cantidad de infraestructura de lanzamiento requerida, permitiendo una solución totalmente móvil ".
Los componentes centrales de este sistema de lanzamiento son la plataforma de lanzamiento Regulus Orbital y el Orbital Rocket. La plataforma Regulus proporciona control de vuelo autónomo a través de una serie de quemadores (que aseguran que el aerostato permanezca flotante) y un sistema de control giratorio de propulsores bipropelentes, todos los cuales están montados en un cuerpo aislado compuesto de material compuesto.
Mientras tanto, el Orbital Rocket es un vehículo de lanzamiento en miniatura de tres etapas que se une a la plataforma a través de un actuador y un riel de lanzamiento. Una vez que el aerostato alcanza una altitud de despliegue de 18,000 metros (60,000 pies), el cohete se lanzará y llevará la carga útil a su órbita deseada. Según la página de perfiles de misión de la compañía, el sistema será capaz de realizar múltiples tipos de entregas a diferentes altitudes.
"El costo de desarrollo y producción de un sistema de globos es de órdenes de magnitud menos que usar un avión", dijo Rudy. “En comparación con otros sistemas de globos que usan gas de elevación, nuestra arquitectura de aire caliente es completamente y rápidamente reutilizable. Podemos realizar docenas de lanzamientos con un solo sistema antes de que se requieran reformas ”.
Estos abarcarán desde misiones suborbitales, donde se envían cargas útiles a altitudes de más de 100 km (62 millas), hasta misiones orbitales, donde los CubeSats se enviarán a órbita síncrona al sol (SSO) de 550 km (340 millas). Otra posibilidad que seguramente mencionarán es la entrega de ayuda humanitaria o equipo de comunicaciones de emergencia a regiones remotas que son inaccesibles para aviones de ala fija, drones u otros vehículos aéreos.
La compañía también planea incorporar planeadores y drones que pueden desplegarse desde sus aerostatos, ofreciendo así otros perfiles de misión, como monitoreo de drones, experimentos científicos y servicios de comunicaciones. Además de ser un medio más rentable para colocar pequeñas cargas útiles en órbita, el sistema de lanzamiento también tiene la ventaja de ser muy compacto.
Debido a esto, el cohete, el aerostato y la maquinaria necesarios para inflarlo pueden colocarse en un contenedor de envío estándar, cargarse en un camión y luego enviarse a donde sea necesario. La cabina del remolque también sirve como la estación de comunicaciones inicial para el lanzamiento. Este nivel de movilidad y flexibilidad es una de las características que podrían hacer que las plataformas de aerostatos sean efectivas en la entrega de ayuda de emergencia y servicios de ayuda. Como dijo Rudy:
“Estamos comenzando a descubrir muchos casos de uso diferentes para la plataforma de aerostato reutilizable y autónoma que estamos desarrollando. Es completamente móvil y cabe en un contenedor de envío estándar, lo que facilita su transporte y almacenamiento. Además, es simple de operar e increíblemente robusto. A diferencia de levantar globos de gas, nuestro sistema aún puede funcionar con un orificio del tamaño de un automóvil en el material del globo. Nuestros colaboradores están entusiasmados de aprovechar estas capacidades para implementar rápidamente conjuntos de sensores en áreas de desastre después del huracán o proporcionar suministros de ayuda de emergencia en lugares de difícil acceso. Ha sido increíble trabajar con grupos como Army Space y High-Altitude Experiments para identificar y resolver una variedad de casos problemáticos ”.
Todo esto pone a compañías como Leo Aerospace, y otras que persiguen conceptos más ligeros que el aire, en una buena posición para aprovechar el crecimiento en el mercado satelital. Entre la proliferación de microsatélites (también conocidos como CubeSats) y la aparición de servicios de lanzamiento de carga útil ligera (como Rocketlab y Virgin Orbit), se espera que este mercado explote en los próximos años.
Sin embargo, lo que distingue a Leo Aerospace es la forma en que se centran en la entrega de satélites que pesan menos de 25 kg (55 lb). Como Rudy explicó, todavía no existe una solución dedicada para los microsatélites que se encuentran dentro de este rango. Por lo general, los CubeSats se ven obligados a "compartir viajes" en los cohetes de lanzamiento, donde ocupan espacio libre junto con cargas más pesadas.
Esto es algo que Rudy y sus colegas esperan remediar:
“Esto es extra sorprendente dado que se proyecta que casi la mitad de todos los satélites en los próximos 10 años se incluirán en este segmento. Hemos trabajado duro para capturar y mantener una ventaja de primer jugador en el segmento de 25 kg. Hemos llevado a cabo las operaciones y pruebas más extensas de nuestro vehículo. Además, somos los más avanzados en el trabajo regulatorio a través de nuestra estrecha relación con la FAA y la membresía activa en la Federación Comercial de Vuelos Espaciales. Finalmente, nuestro sistema está diseñado para proporcionar el lanzamiento dedicado que nuestros clientes necesitan y con una frecuencia lo suficientemente alta como para satisfacer la increíble demanda ".
A finales de 2018, la compañía había completado con éxito una campaña de prueba de lanzamiento y obtuvo fondos a través de la National Science Foundation y una firma de capital de riesgo. En 2020, esperan calificar por completo su plataforma al realizar su primer vuelo, al que seguirán operaciones comerciales y tal vez incluso contratos con la NASA.
"Estas operaciones comerciales serán nuestra entrada en el mercado de servicios de plataforma de gran altitud de $ 2.6B con una gama de clientes civiles, de defensa y comerciales", dijo Rudy. “Hemos estado trabajando con NASA JPL para explorar varios casos de uso diferentes. Un ejemplo es llevar vehículos de entrada marcianos a la atmósfera superior aquí en la Tierra y soltarlos para recopilar datos y probar el rendimiento aerodinámico ".
Desde sus humildes comienzos, la comercialización a gran escala del espacio ha progresado a pasos agigantados en los últimos años. Entre la disminución de los costos de lanzamiento, el desarrollo de cargas útiles más pequeñas y el aumento de los proveedores de lanzamiento comercial que pueden acomodar cargas útiles más pequeñas, es probable que Low Earth Orbit (LEO) se convierta en un lugar muy ocupado en el futuro cercano.
