Microcohetes, la última gran novedad en el floreciente mercado de los satélites | Tecnología

Nuestro modo de vida de hoy en día apenas sería posible sin la ayuda de los satélites. Muchas de las actividades que realizamos en nuestros días en la Tierra dependen en buena medida de estos objetos que se hallan a muchos quilómetros de nuestras cabezas: desde supervisar los incendios forestales, la deforestación y la temperatura de la superficie marina, hasta permitir conexiones a nuevas tecnologías móviles, como la 5G, en zonas de bastante difícil acceso.

La nueva generación de satélites en miniatura y de menor costo que son lanzados a órbitas bajas (entre quinientos y 1 cero quilómetros 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 más

El tamaño de estos satélites puede ser el de una caja de zapatos o aun menor y, aun así, ciertos de ellos se hacen cargo de rastrear la totalidad de la masa terrestre del planeta con un grado de detalle sin precedentes. En la próxima década se prevé que se lanzarán más de dos 500 minisatélites al año de media.

Para ponerlos en órbita de la manera más asequible posible, los satélites pequeños acostumbran a transportarse en cohetes de enormes dimensiones como una parte de misiones compartidas. El desarrollo de cohetes más pequeños dejará un acceso más veloz y adaptado al espacio, lo que va a poder abrir el mercado a un mayor número de distribuidores especializados.

“Los satélites pequeños pueden viajar en grandes lanzaderas, pero esto plantea problemas, como el largo tiempo que transcurre hasta su puesta en órbita, ya que hay que reservar plaza con mucha antelación y esperar a que la lanzadera se dirija al sitio exacto en el que se quiere colocar los satélites”, explica Xavier Llairó, directivo comercial y cofundador de Pangea Aerospace en Barcelona, España. “Las empresas propietarias de estos satélites necesitan acceder al espacio de forma personalizada”.

El proyecto RRTB, financiado por la UE y dirigido por Pangea, ha estado tratando de localizar formas a nivel económico más eficaces de lanzar al espacio cohetes pequeños que cargan satélites de hasta quinientos kilos. Se espera contar con un motor listo para ser utilizado ya antes de dos mil veinticinco.

La clave es localizar formas de volver a usar estas microlanzaderas minimizando el impacto al que están expuestas en el instante de regresar a entrar en la atmosfera terrestre y permitiéndoles aterrizar seguramente. Además, emplear las lanzaderas más de una vez asimismo dejaría ser más respetuosos con el medioambiente.

“Gracias a esta reutilización, la inversión es menor, se usan menos medios de producción y puede incrementarse la frecuencia de lanzamiento”, explica Llairó. Según señalan desde el proyecto RRTB, que concluirá este mes tras 3 años en activo, ya en Europa aún no se cuenta con un procedimiento de eficiencia probada para lograr esos objetivos.

Primera sección

El proyecto RRTB ha tenido como foco central la reutilización de la primera sección o primera una parte del cohete, localizada en su base. Esta es la sección encargada de producir la mayoría del impulso justo después del lanzamiento, tras lo que se desprende y cae nuevamente a la Tierra, de manera frecuente en el océano. Las demás secciones del cohete, con un peso más ligero, prosiguen avanzando por el espacio hasta poner su carga en órbita.

Esta primera sección acostumbra a padecer daños no solo a lo largo de su descenso a alta velocidad por medio de la atmosfera terrestre, sino más bien asimismo debido al agua del mar. Las contrariedades y los costos de recobrarla y devolverla al sitio de lanzamiento pueden conllevar más inconvenientes que soluciones. “Al caer al agua se hace extremadamente difícil reutilizarla”, señala Llairó.

Según su criterio, la solución es localizar una forma a través de la que la primera sección del cohete entre nuevamente en la atmosfera terrestre seguramente y aterrice en una estación de acoplamiento cerca del sitio de lanzamiento o en una base flotante. A la vez, el diseño de la lanzadera debe permitir una carga útil suficientemente relevante a fin de que la operación sea a nivel económico viable.

Para localizar formas de reducir el daño que padecen las microlanzaderas al entrar nuevamente en la atmosfera terrestre y a lo largo del aterrizaje, el equipo de RRTB ha efectuado pruebas en un túnel de viento con un modelo de microcohete a escala reducida.

Una nueva tobera

El equipo ensayó contrariedades en su investigación cuando el cohete presentaba una tobera tradicional en forma de campana alrededor del motor, mas halló resultados más prometedores utilizando una forma cónica. Esta tobera tipo aerospike contribuye a repartir el calor, de manera que el impacto al que se ve sometido el cohete es menor.

“Permite que entre en la atmósfera de forma más suave”, señala Llairó. “Esto no solo es aplicable a las pequeñas lanzaderas, sino también a las de mayor tamaño. Fue un hallazgo inesperado, ya que inicialmente no estábamos buscando algo así”.

Aunque los motores aerospike asimismo consumen menos comburente que los motores tradicionales, explica Llairó, dichos beneficios se ven eclipsados hasta el instante por las complejidades y los costos de su ingeniería, a lo que hay que incluir las contrariedades que supone su refrigeración. Sin embargo, técnicas como la impresión 3D, como la empleada por Pangea, los hacen más viables.

“La tecnología aerospike cambiará la forma en que llegaremos al espacio y en que volveremos a la Tierra”, apunta Llairó. “Es un factor esencial para la reutilización de los cohetes”. Entretanto, señala, el motor que el equipo planea emplear empleará metano de origen biológico como propulsor.

También se trata de lograr que las diferentes piezas de los cohetes disfruten de una mayor capacidad de reutilización, usando, por poner un ejemplo, materiales a base de aluminio para los depósitos de comburente.

“El objetivo es que la mayoría de los cohetes aterricen de forma segura y que puedan reutilizarse tantos componentes como sea posible para que la operación sea viable desde un punto de vista económico”, explica Llairó.

Preparando el lanzamiento

Si, por una parte, RRTB se ha centrado en la capacidad de reutilización de los cohetes, la compañía aeroespacial Orbex, con sede en el Reino Unido, se prepara para estrenar su microlanzadera ligera y ecológica.

En el marco del proyecto PRIME, financiado por la UE, Orbex presentó en el mes de mayo del año pasado un prototipo de su cohete de diecinueve metros de altura, que se transformará en la primera lanzadera plenamente orbital de Europa para pequeños satélites. El cohete asimismo se ha desarrollado con la meta de volver a usar las piezas que se recobren y que no se hayan quemado en la atmosfera. Si bien Orbex aún no ha revelado nada a este respecto, un portavoz de la compañía aseveró que el procedimiento es “completamente novedoso”.

Desde Orbex se espera que el cohete Prime pueda ser lanzado este año por vez primera, a la espera de cumplir determinados requisitos anteriores, como que se les conceda una licencia de lanzamiento. “Ya hemos vendido varias plazas a proveedores de satélites comerciales, pero aún no hemos anunciado la fecha de nuestro lanzamiento inaugural”, declara Chris Larmour, Director General (CEO) de Orbex. Larmour asimismo fue organizador del proyecto PRIME, que tuvo una duración de 3 años, hasta junio de dos mil veintidos.

Un cohete más ecológico

El cohete empleará comburente limpio a base de biopropano, un subproducto del biodiésel, que es un género de comburente conseguido de fuentes como aceites vegetales y aceite de cocina utilizados.

Se combinará con oxígeno líquido, un “propulsor criogénico”; esto es, un gas enfriado a temperaturas en negativo y condensado que pasa a ser un líquido enormemente comburente. Con estas medidas, el cohete reduciría las emisiones de carbono hasta en un noventa y seis % en comparación con lanzaderas de tamaño afín impulsadas por comburentes fósiles. “El cohete Prime de Orbex, propulsado con biocombustible renovable, será el cohete más respetuoso con el medio ambiente”, declara Larmour.

Los tanques de comburente se han fabricado con fibra de carbono, lo que deja conjuntar una enorme resistencia con un peso reducido.

Orbex estima que el cohete Prime pesa un treinta % menos que las lanzaderas tradicionales, lo que contribuye a una mayor eficacia y a un más alto desempeño, dos aspectos vitales para los satélites pequeños. Además, el cohete se ha desarrollado de tal manera que no deja ningún género de resto en la Tierra ni en órbita. La compañía prevé lanzar hasta doce cohetes al año desde su centro espacial de Sutherland, en la costa septentrional de Escocia. También se espera que el centro espacial sea neutro en carbono, tanto en su construcción como en su funcionamiento.

Su relativa cercanía a Glasgow contribuirá a aprovechar la floreciente industria espacial de la zona, en la que se fabrican más satélites que en ningún otro sitio de Europa. Orbex piensa que esto va a ofrecer el contexto conveniente a fin de que los actores de la zona puedan lanzar sus satélites al espacio.

“La industria de los satélites y su necesidad de que las lanzaderas puedan colocar a los satélites en órbitas específicas han crecido en los últimos años y seguirán haciéndolo de forma exponencial”, comprueba Larmour. “Esto crea una altísima demanda de lanzamientos sostenibles y específicos para los minisatélites”.

La investigación descrita en el artículo ha sido financiada con fondos de la UE. Artículo publicado originalmente en Horizon, la Revista de Investigación e Innovación de la Unión Europea.