Uso de grandes lanzadores orbitales como cohetes de sondeo. ¿Cuáles son las oportunidades y los desafíos?

En lugar de lanzar una carga útil a la órbita, considere uno de los grandes lanzadores de la actualidad (como Atlas V, Ariane 5, Falcon 9, Proton) que se utiliza como un cohete de sondeo con fines de observación astronómica. Levantando su carga útil miles de kilómetros en el espacio y luego cayendo a la Tierra en una hora o unas pocas.

Mis presunciones:

  • En comparación con una inserción orbital, una misión de cohete de sondeo permitiría una masa de carga útil mucho mayor, ya que no se necesita aceleración a la velocidad orbital.

  • Sería más fácil que aterrizara una primera etapa reutilizable.

  • El diseño de la carga útil podría simplificarse mucho: una batería como fuente de alimentación. Sin necesidad de propulsión a bordo. No se necesita comunicación, los datos recopilados podrían aterrizar como un chip de memoria físico. No se necesita endurecimiento por radiación para una exposición tan corta, por lo que se pueden usar los dispositivos electrónicos disponibles en el mercado más baratos y más recientes.

Los cohetes sonoros ya contribuyen mucho a la ciencia, así que me pregunto cómo podría expandirse a grandes cargas útiles sonoros. Las cargas útiles podrían descartarse después de su único uso (como al hacer una observación de, por ejemplo, un exoplaneta cuando se sabe que está en tránsito), o aterrizar suavemente y actualizarse y reconfigurarse para otra misión.

¿Por qué los cohetes sonoros no se hacen tan grandes como los lanzadores orbitales? ¿Hay tapones de espectáculo aquí? Por ejemplo, que los lanzadores orbitales no son adecuados para misiones de sondeo. O que no hay que hacer tantas simplificaciones en la carga útil como sugiero aquí. O que las oportunidades científicas no motivan, digamos $100,000,000 por una o dos horas de observación sobre la atmósfera.

¿En qué tipo de carga útil estás pensando? Los experimentos de física de microgravedad tienden a ser pequeños y más económicos a cuestas de la ISS. Los fines astronómicos podrían ser mucho más económicos desde un globo estratosférico si basta con estar por encima del 99,9% de la atmósfera. Para mediciones mesosféricas in situ, la altura añadida no es útil.
@gerrit Me imagino, por ejemplo, un telescopio en una longitud de onda de luz que es absorbida por la atmósfera. Con restricciones de masa relajadas, podría hacerse grande y barato. Usando solo unas pocas decenas de toneladas de hormigón armado para mantener su forma estable.
Los globos estratosféricos se utilizan habitualmente para la astronomía sub-mm, ya que estar por encima del 99,9 % de la atmósfera y esencialmente el 100 % del vapor de agua es bastante rentable. ¿A qué longitud de onda la parte de la atmósfera por encima de los 30 km representa un obstáculo importante?
@gerrit Entonces, ¿por qué no se usan más los globos? ¿Quizás porque no pueden tomar decenas de toneladas de masa de carga útil?
Los globos se usan mucho para cargas útiles de hasta varios miles de kg, lo que permite mucha ciencia interesante. Hay muchas preguntas de globo en el sitio que abordan las limitaciones.

Respuestas (1)

Los cohetes de sondeo suborbitales cuestan alrededor de 1/100 de lo que cuesta un lanzador orbital. Black Brant XII , uno de los cohetes de sondeo más avanzados en uso, puede llevar una carga útil de 100-400 kg al espacio por $ 600K.

Para que un enfoque de cohete de sondeo basado en Falcon-9 tenga algún sentido, tendría que describir una sola carga útil que proporcionara tanta ciencia como 100 cargas útiles individuales de 100 kg. Me cuesta mucho imaginar tal cosa.

Incluso un Falcon 9 de una sola etapa y totalmente reutilizable probablemente no reducirá los costos de lanzamiento lo suficiente como para competir con eso. Supongo que los costos de personal, logística, combustible y renovación de un solo lanzamiento pagarían diez Black Brants, y SpaceX aún no ha demostrado ninguna reutilización.

Me pregunto cómo cuestan esos 100-400 kg de carga útil en comparación con el costo correspondiente en un globo estratosférico.
Decenas de miles, en lugar de cientos de miles: space.com/30477-world-view-balloon-flights-cost-sharing.html
Pero Black Brant puede llevarte a 1500 km con una pequeña carga útil.