Un transbordador espacial , en el campo de la astronáutica , designa convencionalmente un vehículo espacial que puede regresar a la Tierra realizando un aterrizaje controlado a la manera de un avión o un planeador y que puede reutilizarse para una misión posterior. Este concepto se opone al de naves espaciales, como Soyuz , Shenzhou o Apollo, que realizan un reentrada y aterrizaje cuasi balístico gracias a paracaídas y cohetes retro. Originalmente, el concepto se asoció a la reducción de los costos de puesta en órbita de satélites artificiales (comerciales o militares), componentes de la estación espacial y la posibilidad de realizar operaciones de mantenimiento en órbita baja. En la práctica, el transbordador espacial estadounidense , el único que ha tenido una vida operativa significativa, jugó un papel importante principalmente en la puesta en órbita de los principales componentes de la estación espacial internacional . En sus otras misiones, se sustituye ventajosamente por lanzadores convencionales. Tras el cese de sus misiones de transbordador espacial en 2011 , la NASA planea regresar a las naves espaciales convencionales ( Orion , Crew Dragon , CST-100 Starliner ).
En el lado estadounidense, se construyeron seis lanzaderas, incluidas cinco destinadas a vuelos orbitales ( Columbia , Challenger , Discovery , Atlantis , Endeavour ) y una para pruebas de vuelo ( Enterprise ). Los soviéticos, por su parte, construyeron doce lanzaderas, cinco de las cuales estaban destinadas al vuelo orbital, aunque sólo voló una de ellas: Buran .
Otros proyectos de transbordadores de tamaño más modesto han visto, o casi vieron la luz, a Hermès y el Space Rider en el lado europeo, el Dream Chaser o el X-37b en el lado estadounidense, los transbordadores BOR (los primeros transbordadores espaciales de la historia ).) o el proyecto Klipper en el lado soviético.
Los transbordadores espaciales son naves diseñadas para ofrecer una reutilización parcial o total, lo que reduce los costos de lanzamiento. Este sistema también debería permitir que los satélites o los módulos de la estación espacial sean devueltos a la Tierra con fines de rehabilitación.
En la práctica, ningún transbordador espacial es completamente reutilizable, ya que todos fueron lanzados por cohetes convencionales, aunque se consideró la reutilización total.
Si no se tiene en cuenta el lanzador, aparte de ciertos demostradores técnicos ( IXV por ejemplo), todos los transbordadores que han volado han sido diseñados para ser reutilizados varias veces.
Según el país y las necesidades, un transbordador espacial puede tener varias funciones. Entre ellos, el envío de grandes cargas útiles en órbita (satélites civiles, institucionales o militares, módulos de estaciones espaciales, misiones científicas, etc.), grandes tripulaciones en órbita (hasta 10 personas para el transbordador soviético Buran), carga a estaciones espaciales ( ISS o Mir ) o también debe permitir que los satélites regresen a la Tierra para su reutilización.
La mayor capacidad para un transbordador fue observada por Buran, pudiendo colocar más de 30 toneladas en órbita baja, pudiendo el transbordador estadounidense colocar solo 27. Sin embargo, estas cifras son para calificar, Buran se ha visto perjudicado por la fuerte inclinación del cosmódromo de Baikonur, pero también que nunca ha podido demostrar su capacidad para colocar una carga de este tipo en órbita baja.
La propulsión de los transbordadores espaciales varía mucho según el modelo. Generalmente, los transbordadores espaciales pequeños del tipo Dream Chaser , Hermès o Space Rider tienen pequeños motores orbitales que permiten ciertas maniobras o incluso su desorbitación. Los transbordadores más grandes, como el Buran , tenían motores orbitales más grandes que le permitían realizar maniobras largas y complejas.
Finalmente, el transbordador espacial estadounidense fue el único en contar con tres motores atmosféricos, el RS-25 , que constituía una ventaja durante el despegue, pero que se convertía en tres pesos muertos una vez en órbita, al mismo tiempo penalizando las capacidades del vehículo.
El Estados Unidos es el primero en diseñar una nave espacial reutilizable capaz de tomar grandes satélites en órbita baja y devolverlos a la Tierra . Se han diseñado seis lanzaderas desde 1976 : Enterprise , Columbia , Challenger , Discovery , Atlantis y Endeavour . El Enterprise fue un demostrador y nunca ha estado en el espacio. Columbia y Challenger fueron destruidos en misión. También había un modelo a gran escala, Pathfinder , que sirvió como banco de pruebas. La primera lanzadera se puso en servicio en 1981. La retirada de las lanzaderas tuvo lugar en 2011 . Un senador de EE. UU. Propuso la idea de mantener uno o más transbordadores en servicio hasta 2015 (cuando Orion asumirá el control, incluso si este programa se pospuso).
Cuando la Unión Soviética se enteró de que Estados Unidos iba a lanzar su transbordador espacial desde la base militar Vandenberg en California , se tomó la decisión de adquirir un vehículo similar. De hecho, el transbordador iba a dotar a los Estados Unidos de una capacidad militar extraordinaria, sin que la URSS pudiera competir en ese momento.
En primer lugar, el país hará una copia perfecta del transbordador estadounidense, antes de mejorarlo para que coincida con las necesidades rusas (presencia de asientos eyectables, ausencia de motores atmosféricos en el orbitador, vuelo completamente automático). Se construyeron un total de doce lanzaderas a escala, seis de las cuales eran modelos de prueba en tierra, un OK-GLI estaba equipado con dos motores de avión para realizar vuelos suborbitales y cinco estaban destinados a vuelos espaciales.
Solo un espécimen voló a la órbita (designado OK 1.01 , o Buran (" Буран ", " ventisca en la estepa ")), lanzado el15 de noviembre de 1988por el lanzador Energiya . Realizó un vuelo totalmente automatizado, convirtiéndose en la nave espacial más compleja jamás volada hasta la fecha, no pudiendo el transbordador estadounidense realizar un vuelo completo (despegue, vuelo orbital y aterrizaje) en modo automático.
Otra copia estaba lista para el vuelo, OK 1.02 , o Burya (" Буря ", " tormenta de nieve "), pero nunca despegó, debido a la falta de medios provocada por la caída de la URSS. Los otros tres modelos orbitales (OK 2.01, 2.02 y 2.03) nunca se ensamblaron por completo.
El programa fue cancelado por completo en 1993 por falta de fondos. Buran, el único espécimen que voló, fue destruido en el colapso de su hangar en 2002. Los otros especímenes son abandonados en hangares o destruidos. Solo OK-GLI ahora se conserva correctamente, en el Museo Técnico de Speyer , Alemania .
El programa Energiya / Buran es el segundo programa espacial más grande de la historia después de Apollo en términos de costos, y el primero en términos humanos (más de 6 millones de personas trabajaron directa o indirectamente en el programa), y hoy en día sigue siendo en gran parte desconocido para el público en general. En pocos años la URSS construyó doce maquetas de Buran y más de cien maquetas, un lanzador superpesado (Energiya), un brazo robótico totalmente automatizado, trajes espaciales autónomos, equivalentes al MMU estadounidense, la construcción de un gigantesco avión de transporte. (el Antonov An-225 ) y el desarrollo del motor cohete propulsor líquido más poderoso del mundo, el RD-170 .
Antes del primer vuelo de Buran, la URSS ya tenía una amplia experiencia con transbordadores espaciales gracias al programa BOR. Cuando EE. UU. Lanzó el proyecto X-20 , alias Dyna-Soar , la URSS lanzó el programa Spiral , un avión de combate orbital monoplaza que se utilizará para el reconocimiento y la destrucción de objetivos terrestres. Sin embargo, en ese momento, la URSS nunca experimentó con la recuperación de vehículos tipo transbordador espacial, y fue con este propósito que lanzó el programa experimental de transbordadores BOR ("БОР" en ruso). Son pequeñas embarcaciones de unos 2 a 3 metros de largo, equipadas con decenas de sensores. Se construyeron varias versiones de estos transbordadores:
El programa BOR dio origen al proyecto estadounidense HL-20 (Horizontal Landing 20), y luego al transbordador orbital Dream Chaser para servir a la Estación Espacial Internacional en carga y tripulación, desde Estados Unidos y Francia .
El MiG-105 voló varias veces, pero después de un aterrizaje demasiado fuerte, resultó gravemente dañado. La cancelación del programa significó que nunca se solucionó.
Tras la cancelación de los programas Energiya / Buran y BOR, Rusia buscó reutilizar ciertas tecnologías en un nuevo proyecto de lanzadera, lo que debería permitirle reemplazar por completo sus buques Soyuz , cuyo diseño tenía entonces más de cuarenta años. En 2004 , se formalizó el programa Kliper , con un primer lanzamiento no tripulado en 2010 y un primer vuelo tripulado programado para 2012 . Las dificultades financieras del programa espacial ruso hicieron que tuviera que decidir buscar asociaciones en el extranjero, especialmente en Europa y Japón . Entonces, Japón quiso centrarse en su programa HTV y Europa no quiso participar en un programa de transporte, el recuerdo de la cancelación de Hermès todavía está en la mente de todos.
El transbordador debería haber despegado en un Soyuz modificado, lo que habría permitido considerar los lanzamientos desde el cosmódromo de Baikonur en Kazajstán , Plessetsk y Vostochniy en Rusia , y Kourou , en Francia . El programa, por falta de recursos y voluntad política real, fue cancelado en su totalidad en 2006 .
Solo sobrevivió un elemento, el uso del motor NK-33 del cohete lunar en una Soyuz modificada dio a luz en parte a la Soyuz 2.1v , la versión sin impulsores de Soyuz, que despegaba desde 2015 desde el cosmódromo de Plessetsk , en Rusia.
A finales de la década de 1970, los transbordadores espaciales eran conceptos muy bien vistos por las distintas agencias espaciales. Después de la oficialización de los proyectos de transbordadores estadounidenses y soviéticos, Francia a su vez consideró crear su propio transbordador espacial, que rápidamente tomó el nombre de Hermès .
Después de considerar un lanzamiento en Ariane 4 , la adición de un sistema de rescate para la tripulación requiere el desarrollo de un lanzador más poderoso, Ariane 5 . El proyecto se europeiza rápidamente y permite el desarrollo paralelo de la estación Colombus francesa y luego europea. Sin embargo, el programa adolece de muchos problemas, la comunicación entre países es complicada, el presupuesto aumenta constantemente y las dimensiones de Ariane 5 y Hermès cambian constantemente. Al mismo tiempo, se crean modelos a tamaño real, se abren centros de entrenamiento y se comienza a entrenar astronautas.
En 1993 , el programa de Hermès se canceló abruptamente, ya que los países miembros de la ESA no pudieron ponerse de acuerdo sobre los objetivos finales del proyecto y el costo que generaría.
El programa dejará un legado del Ariane 5, el nuevo lanzador insignia europeo, así como una cabina y dos modelos de tamaño real del transbordador. Posteriormente, la cabina fue incendiada por el aeropuerto que la albergaba, uno de los dos modelos desapareció y el último fue almacenado en pedazos en un hangar del Museo Bourget , pendiente de renovación.
El proyecto de la estación europea Colombus dará lugar al módulo Colombus de la Estación Espacial Internacional . Varios otros elementos del programa también estarán en proyectos como el ATV o el demostrador IXV .
Tras la cancelación del programa Hermès , Francia busca reutilizar determinadas tecnologías con el objetivo de desarrollar un nuevo transbordador espacial europeo. Es así como diseña con la Agencia Espacial Europea el demostrador tecnológico IXV ( Vehículo Experimental Intermedio ), cuya función es validar la viabilidad de dicho sistema. Es un cuerpo portante de 5 metros de largo, desprovisto de alas. Para navegar, el IXV tiene un sistema RCS , propulsores de gas frío y también dos paneles basculantes para navegar por la atmósfera terrestre. El IXV fue lanzado desde el Centro Espacial de Guyana en Francia el11 de febrero de 2015por un lanzador Vega , en trayectoria suborbital, desde el ZLV-1 . Evidentemente, este vuelo no estaba tripulado.
Luego de lograr un reingreso atmosférico controlado por sus dos paneles, el IXV desplegó un gran paracaídas antes de aterrizar suavemente en el Océano Pacífico . El IXV ya no volará, ya que las tecnologías se utilizaron en el proyecto del transbordador no tripulado Space Rider , que, a diferencia del IXV, tendrá que aterrizar en una pista de aterrizaje convencional.
Tras el vuelo del IXV, la ESA decidió crear el proyecto Space Rider, un cuerpo de carga no tripulado diseñado para permitir el retorno de experiencias desde la órbita, así como el mantenimiento de satélites.
El Space Rider debe realizar su primer vuelo en 2022 , bajo el capó de un Vega C del Centro Espacial de Guyana en Francia . Posteriormente, la ESA está considerando uno o dos lanzamientos por año, dependiendo de las aplicaciones comerciales que pueda ofrecer el vehículo. La agencia espacial europea deberá dar su acuerdo a finales de 2019 si continuar o no los estudios, y si realiza o no el programa Space Rider.
Varios proyectos de transbordadores espaciales (para vuelos orbitales) y aviones espaciales (para vuelos suborbitales) se han desarrollado desde el inicio de la conquista espacial a fines de la década de 1950 , pero debido a su complejidad y su costo, solo uno, pilotado, ha sido desarrollado. permitió un vuelo exitoso hasta la fecha: SpaceShipOne . Este proyecto se llevó a cabo para ganar el Premio Ansari X , que ofreció diez millones de dólares a la primera empresa privada en lanzar con éxito un avión espacial reutilizable.
A continuación se muestra una lista de los diferentes proyectos que se han desarrollado:
A pesar del éxito de Space Ship One , otros equipos privados continúan su investigación para desarrollar un vehículo espacial reutilizable, con la esperanza de un desarrollo comercial del turismo espacial suborbital.
Dibujo artístico del X-20 Dyna Soar .
Mikoyan-Gurevich MiG-105 Spiral en el Museo de la Fuerza Aérea de la Federación de Rusia .
Probando el X-38 CRV .
Impresión artística de SpaceLiner 7 en el lanzamiento.
X-34 durante las pruebas en tierra.