Microcohetes, la ¨²ltima gran novedad en el floreciente mercado de los sat¨¦lites

Nuestro estilo de vida de hoy en d¨ªa apenas ser¨ªa posible sin la ayuda de los sat¨¦lites. Muchas de las actividades que llevamos a cabo actualmente en la Tierra dependen en gran medida de estos objetos que se encuentran a muchos kil¨®metros de nuestras cabezas: desde controlar los incendios forestales, la deforestaci¨®n y la temperatura de la superficie marina, hasta permitir conexiones a nuevas tecnolog¨ªas m¨®viles, como la 5G, en zonas de dif¨ªcil acceso.

La nueva generaci¨®n de sat¨¦lites en miniatura y de menor coste que est¨¢n siendo lanzados a ¨®rbitas bajas (entre 500 y 1?000 kil¨®metros de la Tierra) por empresas como SpaceX, de Elon Musk, y OneWeb, con sede en el Reino Unido, hace patente esta creciente tendencia.

Menos es m¨¢s

El tama?o de estos sat¨¦lites puede ser el de una caja de zapatos o incluso menor y, aun as¨ª, algunos de ellos se encargan de rastrear la totalidad de la masa terrestre del planeta con un grado de detalle sin precedentes.?En la pr¨®xima d¨¦cada se prev¨¦ que se lanzar¨¢n m¨¢s de 2?500 minisat¨¦lites al a?o de media.

Para ponerlos en ¨®rbita de la forma m¨¢s econ¨®mica posible, los sat¨¦lites peque?os suelen transportarse en cohetes de grandes dimensiones como parte de misiones compartidas. El desarrollo de cohetes m¨¢s peque?os permitir¨¢ un acceso m¨¢s r¨¢pido y personalizado al espacio, lo que podr¨¢ abrir el mercado a un mayor n¨²mero de proveedores especializados.

¡°Los sat¨¦lites peque?os pueden viajar en grandes lanzaderas, pero esto plantea problemas, como el largo tiempo que transcurre hasta su puesta en ¨®rbita, ya que hay que reservar plaza con mucha antelaci¨®n y esperar a que la lanzadera se dirija al sitio exacto en el que se quiere colocar los sat¨¦lites¡±, explica Xavier Llair¨®, director comercial y cofundador de Pangea Aerospace en Barcelona, Espa?a. ¡°Las empresas propietarias de estos sat¨¦lites necesitan acceder al espacio de forma personalizada¡±.

El proyecto RRTB, financiado por la UE y dirigido por Pangea, ha estado tratando de encontrar formas econ¨®micamente m¨¢s eficientes de lanzar al espacio cohetes peque?os que cargan sat¨¦lites de hasta 500 kilogramos. Se espera contar con un motor listo para ser usado antes de 2025.

La clave es encontrar formas de reutilizar estas microlanzaderas minimizando el impacto al que est¨¢n expuestas en el momento de volver a entrar en la atm¨®sfera terrestre y permiti¨¦ndoles aterrizar de forma segura. Adem¨¢s, utilizar las lanzaderas m¨¢s de una vez tambi¨¦n permitir¨ªa ser m¨¢s respetuosos con el medio ambiente.

¡°Gracias a esta reutilizaci¨®n, la inversi¨®n es menor, se usan menos medios de producci¨®n y puede incrementarse la frecuencia de lanzamiento¡±, explica Llair¨®. Seg¨²n indican desde el proyecto RRTB, que finalizar¨¢ este mes tras tres a?os en activo, ahora mismo en Europa todav¨ªa no se cuenta con un m¨¦todo de eficacia probada para conseguir esos objetivos.

Primera secci¨®n

El proyecto RRTB ha tenido como foco central la reutilizaci¨®n de la primera secci¨®n o primera parte del cohete, localizada en su base. Esta es la secci¨®n encargada de generar la mayor parte del impulso inmediatamente despu¨¦s del lanzamiento, tras lo que se desprende y cae de nuevo a la Tierra, a menudo en el oc¨¦ano. Las dem¨¢s secciones del cohete, con un peso m¨¢s ligero, siguen avanzando por el espacio hasta poner su carga en ¨®rbita.

Esta primera secci¨®n suele sufrir da?os no solo durante su descenso a gran velocidad a trav¨¦s de la atm¨®sfera terrestre, sino tambi¨¦n debido al agua del mar. Las dificultades y los costes de recuperarla y devolverla al lugar de lanzamiento pueden acarrear m¨¢s problemas que soluciones. ¡°Al caer al agua se hace extremadamente dif¨ªcil reutilizarla¡±, indica Llair¨®.

Seg¨²n su criterio, la soluci¨®n es encontrar una forma mediante la cual la primera secci¨®n del cohete entre de nuevo en la atm¨®sfera terrestre de forma segura y aterrice en una estaci¨®n de acoplamiento cerca del lugar de lanzamiento o en una base flotante. A la vez, el dise?o de la lanzadera debe permitir una carga ¨²til lo suficientemente relevante para que la operaci¨®n sea econ¨®micamente viable.

Para encontrar formas de reducir el da?o que sufren las microlanzaderas al entrar de nuevo en la atm¨®sfera terrestre y durante el aterrizaje, el equipo de RRTB ha realizado pruebas en un t¨²nel de viento con un modelo de microcohete a escala reducida.

El objetivo principal de estas microlanzaderas es, seg¨²n Llair¨®, evitar que el motor tenga que encenderse para entrar de nuevo en la atm¨®sfera. Al reducirse el peso del combustible necesario, esto permitir¨ªa que las lanzaderas puedan transportar una carga ¨²til inicial mayor.

Una nueva tobera

El equipo experiment¨® dificultades en su investigaci¨®n cuando el cohete presentaba una tobera tradicional en forma de campana alrededor del motor, pero encontr¨® resultados m¨¢s prometedores usando una forma c¨®nica. Esta tobera tipo aerospike contribuye a repartir el calor, de forma que el impacto al que se ve sometido el cohete es menor.

¡°Permite que entre en la atm¨®sfera de forma m¨¢s suave¡±, indica Llair¨®. ¡°Esto no solo es aplicable a las peque?as lanzaderas, sino tambi¨¦n a las de mayor tama?o. Fue un hallazgo inesperado, ya que inicialmente no est¨¢bamos buscando algo as¨ª¡±.

Aunque los motores aerospike tambi¨¦n consumen menos combustible que los motores tradicionales, explica Llair¨®, dichos beneficios se ven eclipsados hasta el momento por las complejidades y los costes de su ingenier¨ªa, a lo que hay que incluir las dificultades que supone su refrigeraci¨®n. Sin embargo, t¨¦cnicas como la impresi¨®n 3D, como la utilizada por Pangea, los est¨¢n haciendo m¨¢s viables.

¡°La tecnolog¨ªa aerospike cambiar¨¢ la forma en que llegaremos al espacio y en que volveremos a la Tierra¡±, se?ala Llair¨®. ¡°Es un factor esencial para la reutilizaci¨®n de los cohetes¡±. Entretanto, indica, el motor que el equipo planea utilizar emplear¨¢ metano de origen biol¨®gico como propulsor.

Tambi¨¦n se est¨¢ tratando de conseguir que las distintas piezas de los cohetes gocen de una mayor capacidad de reutilizaci¨®n, utilizando, por ejemplo, materiales a base de aluminio para los dep¨®sitos de combustible.

¡°El objetivo es que la mayor¨ªa de los cohetes aterricen de forma segura y que puedan reutilizarse tantos componentes como sea posible para que la operaci¨®n sea viable desde un punto de vista econ¨®mico¡±, explica Llair¨®.

Preparando el lanzamiento

Si, por un lado, RRTB se ha centrado en la capacidad de reutilizaci¨®n de los cohetes, la compa?¨ªa aeroespacial Orbex, con sede en el Reino Unido, se prepara para estrenar su propia microlanzadera ligera y ecol¨®gica.

En el marco del proyecto PRIME, financiado por la UE, Orbex present¨® en mayo del a?o pasado un prototipo de su cohete de 19 metros de altura, que se convertir¨¢ en la primera lanzadera totalmente orbital de Europa para peque?os sat¨¦lites. El cohete tambi¨¦n se ha dise?ado con el objetivo de reutilizar las piezas que se recuperen y que no se hayan quemado en la atm¨®sfera. Si bien Orbex todav¨ªa no ha revelado nada al respecto, un portavoz de la compa?¨ªa afirm¨® que el m¨¦todo es ¡°completamente novedoso¡±.

Desde Orbex se espera que el cohete Prime pueda ser lanzado este a?o por primera vez, a la espera de cumplir ciertos requisitos previos, como que se les conceda una licencia de lanzamiento. ¡°Ya hemos vendido varias plazas a proveedores de sat¨¦lites comerciales, pero a¨²n no hemos anunciado la fecha de nuestro lanzamiento inaugural¡±, declara Chris Larmour, Director General (CEO) de Orbex. Larmour tambi¨¦n fue coordinador del proyecto PRIME, que tuvo una duraci¨®n de tres a?os, hasta junio de 2022.

Un cohete m¨¢s ecol¨®gico

El cohete utilizar¨¢ combustible limpio a base de biopropano, un subproducto del biodi¨¦sel, que es un tipo de combustible obtenido de fuentes como aceites vegetales y aceite de cocina usados.

Se combinar¨¢ con ox¨ªgeno l¨ªquido, un ¡°propulsor criog¨¦nico¡±; es decir, un gas enfriado a temperaturas bajo cero y condensado que pasa a ser un l¨ªquido altamente combustible. Con estas medidas, el cohete reducir¨ªa las emisiones de carbono hasta en un 96?% en comparaci¨®n con lanzaderas de tama?o similar propulsadas por combustibles f¨®siles. ¡°El cohete Prime de Orbex, propulsado con biocombustible renovable, ser¨¢ el cohete m¨¢s respetuoso con el medio ambiente¡±, declara Larmour.

Los tanques de combustible se han fabricado con fibra de carbono, lo que permite combinar una gran resistencia con un peso reducido.

Orbex estima que el cohete Prime pesa un 30?% menos que las lanzaderas tradicionales, lo que contribuye a una mayor eficiencia y a un m¨¢s alto rendimiento, dos aspectos vitales para los sat¨¦lites peque?os. Adem¨¢s, el cohete se ha dise?ado de tal forma que no deja ning¨²n tipo de residuo en la Tierra ni en ¨®rbita. La compa?¨ªa prev¨¦ lanzar hasta 12 cohetes al a?o desde su centro espacial de Sutherland, en la costa septentrional de Escocia. Tambi¨¦n se espera que el centro espacial sea neutro en carbono, tanto en su construcci¨®n como en su funcionamiento.

Su relativa proximidad a Glasgow contribuir¨¢ a aprovechar la floreciente industria espacial de la zona, en la que se fabrican m¨¢s sat¨¦lites que en ning¨²n otro lugar de Europa. Orbex cree que esto ofrecer¨¢ el contexto adecuado para que los actores de la regi¨®n puedan lanzar sus sat¨¦lites al espacio.

¡°La industria de los sat¨¦lites y su necesidad de que las lanzaderas puedan colocar a los sat¨¦lites en ¨®rbitas espec¨ªficas han crecido en los ¨²ltimos a?os y seguir¨¢n haci¨¦ndolo de forma exponencial¡±, constata Larmour. ¡°Esto crea una alt¨ªsima demanda de lanzamientos sostenibles y espec¨ªficos para los minisat¨¦lites¡±.

La investigaci¨®n descrita en este art¨ªculo ha sido financiada con fondos de la UE. Art¨ªculo publicado originalmente en Horizon, la Revista de Investigaci¨®n e Innovaci¨®n de la Uni¨®n Europea.

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