Cohetes pequeños: la nueva opción para lanzar CubeSats

Carlos Duarte Muñoz

Fecha: 2016-09-01


Una de las principales barreras para el desarrollo de misiones CubeSat es la baja disponibilidad de lanzadores para ponerlos en órbita y los altos costos de lanzamiento. Actualmente el tiempo de espera para poner en órbita un CubeSat puede ser de hasta tres años y los costos de lanzamiento rondan los cien mil dólares por kilogramo. Lo anterior se debe a que existe muy poca oferta para lanzar satélites, ya que ésta está limitada a las agencias espaciales de países con capacidad de lanzamiento como Estados Unidos, Rusia, la Unión Europea, China, Japón, Corea, Corea del Norte, Irán, India, Israel, Brasil y Argentina, y algunas empresas emergentes como SpaceX que ofrecen servicios comerciales.  Además esta capacidad está enfocada al lanzamiento de satélites “grandes” con masas del orden de toneladas, por lo que los satélites pequeños generalmente tienen que esperar a que haya una oportunidad de viajar como carga secundaria en un lanzamiento de una nave principal, con la desventaja adicional de que se tienen que adaptar a la órbita de la carga principal.

 

A la fecha, una opción muy utilizada para lanzar CubeSats es la Estación Espacial Internacional (EEI). Existen empresas como Nanoracks www.nanoracks.com que ofertan capacidad de lanzamientos de CubeSats a través de un dispositivo instalado en la EEI, aprovechando los viajes que deben realizarse periódicamente para llevar provisiones a la estación. Esta es una buena opción para muchas misiones, sobre todo de prueba de concepto, sin embargo tiene la gran limitación de no poder escoger una órbita determinada, ya que ésta está restringida a la de la EEI, lo cual limita las aplicaciones. Por ejemplo, si lo que se desea es una misión de observación de la tierra, la órbita más apropiada es una heliosíncrona, mientras que si lo que se desea es contar con una constelación de satélites de comunicaciones para dar cobertura global de internet, se requieren muchas órbitas en varios planos orbitales. Esto obviamente no lo pueden proporcionar los lanzamientos a través de la EEI, por lo que es deseable contar con lanzamientos dedicados para cada aplicación.

 

Ante el aumento de empresas con planes de lanzar constelaciones de cientos de CubeSats en los próximos años, muchas empresas empiezan a desarrollar nuevas soluciones para sacar provecho de lo que hoy se ve como un mercado prometedor para el lanzamiento de satélites pequeños, principalmente CubeSats. A la fecha más de 25 compañías han anunciado planes para proveer servicios de lanzamiento de CubeSats en el futuro cercano. La mayoría de estas empresas ha optado por el desarrollo de lanzadores pequeños y baratos, con capacidad limitada para poner órbita cargas pequeñas en órbita baja. Esto contrasta con los lanzadores convencionales que cuestan cientos de millones de dólares y tienen capacidad para poner en órbita satélites muy grandes. A continuación presentamos una reseña de las principales empresas:

 

Vector Space Systems

http://vectorspacesystems.com/

 

Vector Space Systems fue creada por Jim Cantrell, uno de los fundadores de SpaceX, y ha recaudado 1 millón  de dólares de inversionistas ángeles para construir un pequeño cohete llamado Vector Wolverine que tendrá capacidad para transportar del orden de 35 kg a una órbita heliosíncrona de 400 kilómetros de altura. El cohete posee una altura de 12 m y un diámetro de 1.1m. Cuenta con dos etapas: la primera está impulsada por 3 motores de 5000 libras-fuerza de empuje y la segunda con un motor de 800 lb-f. Ambos motores usan oxígeno líquido y propileno avanzado como propelentes, los cuales son impulsados por gas a presión, lo que los hace muy simples al no necesitar de turbobombas.

 

Se espera que el Wolverine esté listo para lanzamientos a órbita baja en 2018. Una vez  probada la operación inicial, Vector pretende realizar del orden de 100 lanzamientos anuales a órbita baja.

 

Cohete Wolverine (Vector Space Systems)

 

Rocket Lab

https://rocketlabusa.com/

 

Rocket Lab es una empresa neozelandesa lidereada por Peter Beck que tiene como objetivo ofrecer lanzamientos de bajo costo y con una frecuencia semanal. La empresa está desarrollando el cohete Electron, un vehículo de dos etapas que utiliza motores de propelente líquido llamados Rutherford en ambas etapas. A diferencia de los motores tradicionales que utilizan gas a presión, el motor Rutherford utiliza motores eléctricos sin escobillas para impulsar sus turbobombas. El motor incorpora piezas hechas por impresoras 3D para reducir costos y acelerar el proceso de fabricación.

 

Cada motor Rutherford utiliza una mezcla de oxígeno líquido y RP-1 y posee un empuje de 5,000 lbf y un impulso específico (ISP) de 327 segundos.

 

Cohete Electron (Rocket Lab)

 

La primera etapa del Electron está impulsada por 9 motores Rutherford, mientras que la segunda cuenta con solamente uno. En total, el Electron tiene capacidad de poner en órbita heliosíncrona a 500 Km de altura una carga útil de 150 Kg. Su costo estimado es de 4.9 millones de dólares.

 

Firefly Space Systems,

http://www.fireflyspace.com/

 

Firefly Space Systems está desarrollando un cohete denominado Alfa que utiliza un motor tipo aerospike para mantener la eficiencia a diferentes altitudes. El vehículo es de material compuesto en su totalidad. El cohete es de dos etapas y tendrá una capacidad de poner en órbita una carga útil de 200 kg a órbita heliosíncrona. La primera etapa tendrá un empuje de 96,000 lb-f, mientras que la segunda proveerá 6,200 lb-f.

 

Motor aerospike del cohete Alfa (FireFly Space Systems)

 

También hay esfuerzos en México

 

He aquí algunas de las empresas mexicanas que están desarrollando proyectos de lanzamiento de cargas útiles pequeñas:

 

Datiotec

https://cuantumlabs.com/home-classic/

 

Datiotec Aeroespacial es una empresa mexicana establecida en San Luis Potosí, S.L.P. liderada por Pedro Gabay que desarrolla un lanzador llamado JFCR-2000-Pollux. El vehículo emplea propelente líquido, posee un empuje de 1000 libras-fuerza y tiene una altura de 6 metros. El cohete pretende inicialmente llevar cargas útiles de hasta 3 kilogramos a vuelos suborbitales a 100 Km de altura para hacer pruebas de concepto de nanosatélites y experimentos en microgravedad. Posteriormente Datiotec, tiene planeado desarrollar la capacidad para lanzar a órbita baja. En el proyecto participa también el Fis. Gerardo Saucedo, Presidente del Instituto Mexicano del Espacio Ultraterrestre, A.C., y pionero del desarrollo espacial en México.

 

LP BOND, Investigaciones y Desarrollos del Tercer Milenio

 

Localizada en Tijuana, B.C., LP BOND es una empresa innovadora dirigida por Marco Alfonso Lepe Cisneros que está desarrollando un sistema de lanzamiento de cargas útiles pequeñas a través de una combinación de globos estratosféricos y cohetes.

 

El sistema que propone LP BOND emplea globos que suben a la estratósfera y desde ahí lanzan la carga útil en un cohete. En esas condiciones, la densidad del aire es tan baja que el arrastre es mínimo y el cohete ni siquiera debe tener la forma tradicional aerodinámica. Todo lo anterior se refleja en una disminución de los costos de lanzamiento.

 

Habrá muchas más

 

Como respuesta al creciente interés de empresas, gobierno y academia de lanzar misiones espaciales a través de CubeSats, se está generando una revolución tecnológica por parte de empresas innovadoras que buscan crear nuevas tecnologías de lanzamiento de satélites pequeños a precios accesibles, pero sobre todo con disponibilidad casi inmediata. Los esfuerzos de estas empresas están dando frutos ya que algunas de ellas han vendido su espacio de lanzamiento con varios años de anticipación.

 

Por lo anterior, es previsible que en el futuro cercano seremos testigos de nuevas aplicaciones del espacio que aún no imaginamos a través del uso de constelaciones de CubeSats y nuevas capacidades de lanzamiento.



Etiquetas: cohete,Cubesats,rocket lab,

Revista Hacia El Espacio de divulgación de la ciencia y tecnología espacial de la Agencia Espacial Mexicana.




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