Transbordador espacial rentable: ¿era factible?

Necesariamente especulativo, pero aquí va...

Veamos cuál era realmente "el concepto inicial".

La visión posterior al Apolo era construir una infraestructura espacial que permitiera la exploración y explotación tripulada del sistema solar. El transbordador reutilizable de la superficie a la órbita terrestre baja era solo una parte de este gran plan, como se muestra en esta diapositiva de 1970 del Marshall Space Flight Center.

Observe las muchas estaciones orbitales alrededor de la Tierra, la Luna y Marte. Vehículos nucleares térmicos reutilizables. Remolcadores espaciales reutilizables. También la lanzadera más pequeña y totalmente reutilizable.

Cuando las realidades presupuestarias y la realpolitik entraron en el proceso, el transbordador totalmente reutilizable se cambió a parcialmente reutilizable, cambiando los costos de desarrollo por costos operativos más adelante. Todos los demás elementos del plan fueron aplazados, reduciendo enormemente el número de lanzamientos de transbordadores y realmente poniendo en tela de juicio toda la lógica de un transbordador. Desesperada por mantener un vehículo tripulado, la NASA recurrió a unirse al DOD y manipular la economía del transbordador.

¿Hubiera sido tan bueno como lo anuncian?

Un vehículo más pequeño y totalmente reutilizable habría costado menos por vuelo. Una flota mucho más grande que volara muchas más misiones habría aumentado enormemente la base de experiencia y quizás reducido el impacto político de los accidentes. Si un F-16 se estrella, es noticia, pero no es una tragedia nacional, y la Fuerza Aérea no se detiene durante años mientras se investiga. Los transbordadores que obtuvimos fueron tratados como tesoros nacionales y su baja tasa de vuelo y su costo extremo hicieron que la base de experiencia fuera pequeña y las oportunidades para mejorarlos escasas.

Probablemente te estés preguntando si la tecnología de la década de 1970 estaba a la altura de la tarea de construir un transbordador más pequeño y totalmente reutilizable que pudiera generar una alta tasa de vuelo. Especulativo, pero supongo que... probablemente. El transbordador que obtuvimos estaba tan cerca de los márgenes en cada vuelo que se requirió una enorme cantidad de inspección, prueba y revisión después de cada misión para asegurarnos de que estaba bien para volar nuevamente. Probablemente era posible diseñar con un margen adicional a costa del rendimiento... pero esa es en gran medida una decisión económica y difícil de tomar si no se tiene una gran visión.

Algunos aspectos de su pregunta están cubiertos en las respuestas a estas preguntas:

Tecnología: ¿Cómo se construiría un transbordador espacial de última generación?

¿Por qué la NASA cerró el programa del transbordador espacial?

¿Por qué la NASA no usó el transbordador para obtener ganancias?

¿Por qué se construyeron inicialmente cuatro orbitadores del transbordador espacial?

Si tiene un interés serio en este tema, le sugiero que lea "La decisión del transbordador espacial" de Heppenheimer. Está disponible en línea aquí .

El transbordador tenía muchos problemas de diseño. Algunos de ellos podrían haberse arreglado con tecnología moderna, por ejemplo, una mejor protección contra el calor que no requería decenas de miles de mosaicos.

Otros fueron endémicos a la forma en que se cayeron los requisitos. La Fuerza Aérea, para mantener su financiación, requería grandes capacidades de rango cruzado y la posibilidad de lanzar, desplegar carga útil y aterrizar, en una sola órbita. Estos requerían un gran ala delta, lo que añadía peso y complejidad. (Que estaba relacionado con una de las pérdidas cuando se perforó el borde de ataque del ala en la pérdida de Columbia).

Además, la Fuerza Aérea quería lanzar un satélite de reconocimiento óptico/radar muy grande, lo que significaba una bahía de carga útil muy grande.

La falta de fondos significó que se decidieron por SRB en lugar de propulsores de combustible líquido (posiblemente usando motores F-1) que estaba relacionado con la otra pérdida del transbordador Challenger.

Luego, los problemas políticos significaron que era necesario dividir el trabajo y Thiokol/Morton/ATK (cualquiera que sea el nombre en ese entonces) consiguió trabajo en Utah, por lo que los SRB tuvieron que ser segmentados y enviados por ferrocarril, lo que significaba juntas, etc., que formaban parte de la cuestión para Challenger.

Dream Chaser es un intento de vehículo reutilizable con carrocería elevadora. El tiempo dirá si será factible reducir el tamaño absoluto, el tamaño del ala, usar un refuerzo más simple, etc.

Ciertamente es posible construir un camino reutilizable a la órbita con tecnología moderna. Eso es precisamente lo que SpaceX ha estado haciendo durante varios años.

¿Se vería como un transbordador espacial? No, es por eso que SpaceX ha tomado el diseño de gran impulsor tonto bien probado y ha agregado solo la complejidad (para el aterrizaje y la reutilización) que es absolutamente necesaria.

Un cohete simple es simple (¡relativamente tan simple!), y la mecánica y la teoría de control se entienden razonablemente bien. Sin embargo, desde el punto de vista político, tenía que parecerse a un avión porque la Fuerza Aérea contribuyó con una gran cantidad de fondos y mano de obra. El concepto mismo de las alas fue un fracaso desde el principio, porque cada elemento de un ala es más o menos lo contrario de lo que quieres para un vuelo espacial y para un vehículo de reingreso. El fracaso total de Scaled Composites para entregar algo más allá de su simple disparo inicial a baja altitud es una demostración más de cuán defectuoso es el pensamiento detrás de un diseño basado en aviones. Se ve genial, cumple todos los requisitos de las portadas de novelas pulp de ciencia ficción de los años 50, pero falla frente a la física.