miércoles, 22 de junio de 2016

CÓMO FUNCIONAN LOS MOTORES ESPACIALES DEL FUTURO


Mientras estado actual de la industria espacial se centra en obtener sistemas de bajo coste y más eficientes, universidades y centros de investigación espacial aúnen esfuerzos para desarrollar nuevos sistemas de propulsión. Los clásicos cohetes químicos, que facilitaron la salida del hombre al espacio, se han quedado cortos para estos proyectos futuros, tales como misiones tripuladas de larga duración.

En el caso de misiones tripuladas de larga distancia, se plantea la necesidad de propulsores más rápidos y eficientes. Reducir el tiempo del trayecto es vital, por cuestiones tales como reducir la cantidad de elementos de soporte vital, provisiones, etc, así como reducir la probabilidad de que suceda algún incidente durante el vuelo o riesgos como la exposición de los astronautas a la radiación (cuanto menos tiempo en un entorno hostil, como es el espacio, mejor).
Si pensamos en el proyecto de un viaje al planeta Marte, con la tecnología actual el trayecto duraría en torno a los 8 o 9 meses. Tal es como lo estimó por primera vez Werner Von Braun en sus libros DasMarsProject y la conquista del espacio. Reducir este tiempo se ha quedado desde entonces como algo difícil de alcanzar, si no es empleando otras soluciones que, como veremos más adelante, permitirían acortar este tiempo a 39 semanas.
Recordemos, el motor cohete se basa en el principio de acción y reacción, cuando se expulsa una masa fluida a gran velocidad que produce una reacción en forma de empuje. Este principio es igual tanto para los motores a reacción de los aviones como para los motores cohete de cualquier tipo. La diferencia es que en los motores a reacción la combustión se genera empleando aire de la atmosfera y en los cohete de combustible líquido ésta se produce empleando el medio posible “el comburente”, dentro del propio motor.
pruebas de motor cohete (wikipedia)
Estos cohetes que el mismo Von Braun y otros como Robert Goddard desarrollaron a principios del siglo XX se basan en la combustión de componentes químicos, los combustibles, para lograr la salida de gases a gran velocidad y con ello, la deseada fuerza de empuje. Los cohetes químicos se diferencian fundamentalmente en el tipo de combustible, sólido o líquido. Cada uno de ellos posee ventajas e inconvenientes que determinan su uso para cada misión. Mientras que los cohetes de combustible sólido son sistemas muy sencillos y permiten el almacenamiento de éstos durante largos periodos de tiempo, una vez encendidos su ignición no puede controlarse, es decir, si éste se apaga no se puede encender de nuevo, lo que sí es posible con los motores de combustible líquido. Los motores de combustible sólido se emplean en misiles y en cohetes aceleradores, como los “booster” de la Lanzadera Espacial, o el malogrado cohete Ares-1. Por mencionar cohete de combustible líquido, podemos hablar de, como la propia lanzadera espacial, El Ariane o el colosal Saturno V.
Los motores químicos se emplearon en todas las misiones espaciales, tripuladas o no tripuladas, desde el primer ensayo de Robert Goddard hasta los más modernos de SpaceX. Son sistemas probados y que posibilitan estas misiones citadas u otras, tales como la ISS y por ello las empresas privadas apuestan por desarrollar nuevos sistemas de cohete químico capaces de aterrizar de forma automática o reutilizarse, como los de la española PLD space. Sin embargo, como hemos expuesto, el futuro pasa por emplear sistemas de propulsión alternativos, principalmente en el espacio.
Salvando las diferencias del método para lograrlo, la mayoría de los motores espaciales se basan en el principio de acción y reacción al variar la cantidad de movimiento de un fluido. Un concepto curioso es el de la vela solar, que obtiene el empuje capturando los fotones provenientes del sol. Sabiendo que los fotones son partículas sin masa pero con energía, las velas solares pueden aprovecharlos y conseguir cierto empuje.  Esta idea tiene varias décadas y fue probada por Japón en 2010 en el proyecto IKAROS, una misión a Venus  de una nave-cometa de 196 metros cuadrados de vela  acelerada por la radiación del sol. 
 
proyecto IKAROS (wikimedia commons)

El inconveniente principal, aparte del tamaño de las velas necesario, es que a medida que nos alejamos del sol, la densidad de los fotones disminuye y por tanto la eficiencia de la vela. Una solución curiosa es la de lanzar un chorro de fotones hacia la vela, por medio de un rayo láser. Esta es la propuesta del profesor Phillip Lubin y su equipo que desarrollan esta idea. Con este sistema. Lubin asegura que sería posible alcanzar velocidades muy altas, en torno a la cuarta parte de la velocidad de la luz, suficientes para propulsar una nave de 100 kilos a Marte en tres días.

Con mayor interés que las velas solares, los motores iónicos y de plasma gozan de la atención de los investigadores y científicos espaciales. Los motores iónicos se basan fundamentalmente en expulsar a gran velocidad partículas de un combustible previamente ionizadas (que poseen una carga positiva o negativa). Mientras que el motor iónico lo consigue pasando el combustible (que puede ser Xenon) por un cátodo logrando de este modo ionizar sus átomos. Luego éstos son acelerados por un campo eléctrico expulsándolos a gran velocidad, tal y como se explica en este vídeo (en inglés):

Una de sus principales ventajas es el bajo consumo de combustible, con una relación empuje por kilogramo de combustible de 10 veces superior a la de un motor químico. Su eficiencia por tanto es mayor, sin embargo, el empuje que pueden desarrollar actualmente es ínfimo, entre. 1 y 20 miliNewtons (el equivalente a la presión de una hoja de papel en la palma de la mano), con lo que la aceleración no logra en poco tiempo la velocidad necesaria. Si el impulso especifico de un motor químico (es decir, el tiempo que un Kg de masa de combustible tarda en producir un Kg de empuje) es del orden de 270 sgs (la primera etapa del Saturno V), el de un motor iónico (el HIPEP de la NASA) es de 9.600 segundos.
Sin embargo, esto no supone un inconveniente en misiones de larga duración, como es el caso de las misiones interplanetarias. Si un motor iónico puede estar funcionando de forma continua durante años, sería capaz de alcanzar grandes velocidades.  En este sentido,  La NASA demostró en 2012 con el NEXT  (NASA´s Evolutionary Xenon Thruster) que un motor iónico puede funcionar de forma continua durante 43.000 horas (cinco años).

El otro tipo de propulsión eléctrica muy estudiado es el motor de plasma. Dichos sistemas generan el empuje a partir de un plasma, un estado de la materia en la que las partículas se encuentran en estado ionizado, solo que a muy altas temperaturas, en torno a los 50.000 ºC. La producción y el calentamiento de plasma se logra mediante por ondas electromagnéticas. Para contener el plasma, y dado que no existe un material capaz de soportar dichas temperaturas, debe emplearse un campo magnético muy potente que lo contenga sin que el plasma toque el motor. Luego este plasma es acelerado un campo eléctrico de gran potencia, expulsando el chorro a alta velocidad. Por la misma razón de sus altas temperaturas, para la aceleración del plasma no hay elementos en contacto con éste, empleando por lo que el plasma se acelera empleando otros medios, tales como ondas de radiofrecuencia. Esto además constituye una ventaja para la vida del motor al no producirse el desgaste de piezas o elementos del motor en contacto con la masa del combustible, como puede ser el cátodo de los motores iónicos, garantizando así mayor fiabilidad y mayor tiempo de funcionamiento.  En el caso del motor VASIMR, ideado por el ex astronauta Franklin Chang-Diaz, éste emplea ondas electromagnéticas (RF) para crear y energizar el plasma dentro de su núcleo. De esta manera, no tiene electrodos de ningún material en contacto con el plasma caliente.” EL VASIMR (Specific Impulse Magnetoplasma Rocket o Motor de Magnetoplasma de Impulso Específico Variable) es uno de los proyectos de motor de plasma más ambiciosos, pues su creador, Chang-Diaz, asegura que con su sistema propulsor sería posible viajar de la Tierra a Marte en 39 días:

Como el VASIMR, existen muchos tipos de motor de plasma, como el Helicón, que se está desarrollando en la Universidad Carlos III de Madrid, en un proyecto en el que aúnan esfuerzos el departamento de propulsión de dicha institución y la empresa de ingeniería SENER. Su objetivo es obtener un motor de plasma sencillo Su motor fue ensayado recientemente en el laboratorio de propulsión de la ESA.
Otro concepto de sistema propulsor, bastante controvertido, es el denominado EmDrive. Creado por el ingeniero británico Roger Shawyer en 2006, genera el empuje por medio del rebote de microondas alrededor de una cámara cerrada. La clave de la polémica consiste en que EmDrive no consume ningún combustible convencional para generar el impulso. Simplemente transforma electricidad en impulso moviendo microondas dentro de un tanque. Según la ley de conservación del movimiento, esto es imposible. La cuestión es que investigadores chinos aseguraron en 2008 que habían probado con éxito el EmDrive, al igual que la NASA en 2014.
 
El motor EmDrive

Si esto es realmente cierto, y no depende de las condiciones en las que se ha realizado el ensayo, entre otras posibles explicaciones de estos resultados positivos, el motor EMDrive podría ser un candidato como sistema de propulsión espacial, dependiendo de que la fuente generadora de electricidad sea lo bastante potente, como un generador de energía nuclear.
Este es el  mismo caso del VASIMR, en su versión mayor, la que se presenta como capaz de viajar a Marte en 39 días. Los motores iónicos más sencillos que se han empleado en misiones espaciales emplean energía solar para ionizar y acelerar el gas, pero en el caso de los sistemas de plasma, para generar los campos electromagnéticos así como para acelerar el plasma se requiere una gran cantidad de energía y en este caso la nuclear se plantea como una opción a tener en cuenta.
No es el único caso en que se pensó en motores nucleares para navegar por el espacio. El concepto consiste en que el un reactor de fisión calienta un propelente a temperaturas altísimas para generar el empuje. Aunque hasta la fecha ningún cohete nuclear ha volado,  la NASA estudió el uso de motores de propulsión nuclear, llegando a realizar algunas pruebas en tierra. Recordemos en NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application), un programa que alcanzó la madurez suficiente para su integración en una nave espacial, antes de que la administración Nixon abandonara la idea de un vuelo tripulado a Marte se redujera drásticamente financiación del proyecto.
corte esquematico de un motor NERVA (wikimedia commons)

Hemos visto que se están buscando medios alternativos para la viajar al espacio, sobre todo ante el reto de viajes tripulados interplanetarios. La cuestión es que los sistemas tradicionales de propulsión química siguen aún siendo la única alternativa para escapar de la gravedad terrestre. Motores iónicos, de plasma o velas solares tiene cabida únicamente en el espacio.  De los muy sencillos motores cohete de combustible sólido, nos enfrentamos a diseños complejos y no tan fáciles de ensayar en el medio terrestre como los  motores de plasma. A pesar de las dificultades que se presentan estos nuevos conceptos de propulsores, son la clave para que demos el salto definitivo hacia el espacio, para “salir de la cuna” como dijo el padre de la Astronautica, Konstantin Tsiolkowsy.



Referencias



miércoles, 13 de abril de 2016

GAGARIN-SHUTTLE

El pasado 12 de abril se conmemoraron dos acontecimientos en la astronáutica. Uno fue el primer vuelo espacial tripulado (Pilotado por Yuri Gagarin). El segundo, el primer lanzamiento de la lanzadera espacial (El space Shuttle).  Lejos de valorar la diferencia del alcance de cada uno, pues obviamente el primero supone un salto “de gigante”, para la humanidad, mientras que el segundo lo que muestra es el inicio de una nueva era en la astronáutica.

Yo nací años más tarde del vuelo de Gagarin por lo que no puedo aportar mi experiencia personal de aquel momento, pero si recuerdo el del lanzamiento del Columbia, que seguí con asiduidad y cuyos recortes de prensa aun guardo. El lanzamiento del Columbia se realizó finalmente tras varios intentos fallidos, horas de espera de los tripulantes y problemas de las computadoras. Finalmente al fin, el Columbia “no falló” según figuraba en uno de los titulares de Diario16, el 12 de abril de 1.981, justo a los veinte años del vuelo de Gagarin.

(archivo del autor)
A pesar de que se sencillamente se tratara de una curiosa coincidencia, esto supuso, para quienes entonces, y un poco menos ahora, una visión de cómo evolucionaba la investigación espacial.
Las dos décadas que precedieron al despegue del primer avión espacial, reutilizable y con grandes posibilidades, mostraron la evolución dirigida desde las pequeñas cápsulas tripuladas, los vuelos extravehiculares, y finalmente el primer hombre pisando un cuerpo celeste diferente a la Tierra, alejado al fin “de la cuna”, como dijo Tsiolkowksy.

Aunque muchos podían decir que la carrera espacial finalizó en 1.975, con el vuelo conjunto Apolo-Soyuz, ese 12 de abril de 1.982 mostró un gran cambio, un nuevo modo de hacer las cosas, ya no para colocar banderas u ocupar las primeras planas de los periódicos, sino para la explotación científica y comercial del espacio. Ya no se trataba de llegar primero, sino de hacerlo con el menor coste y la mayor eficacia. El Shuttle realizó numerosas misiones, pudo poner en órbita el telescopio espacial, y cuando sus vuelos se convirtieron en rutina, fue también desgraciadamente noticia, con el Challenger y con el Columbia. Aquellas dos tragedias no fueron quienes forzaron a acabar con la vida del primer avión espacial, sino los elevados costes de operación, mucho mayores de lo que se esperaba cuando se tomó la decisión de desarrollarlo, allá en 1.972.

Mientras tanto, los herederos de Gagarin, lejos de haber alcanzado la luna se quedaron en la órbita terrestre, desarrollando estaciones espaciales, primero la Salyut, luego la Mir, hasta finalmente unirse al gran proyecto de la ISS, donde de nuevo se encontrarían los rusos y los americanos. También se encontrarían subidos en naves rusas, herederas también de las que lanzaron al espacio a Gagarin, a Tereskova y a Leonov. Una paradoja o para algunos, un fracaso de aquella aventura americana llamada lanzadera espacial.

Son otros tiempos y otro panorama geopolítico como para prevalecer las razones de orgullo nacional frente a las económicas, por lo que Estados Unidos aún no transporta a sus astronautas en naves propias.

Si bien es un proyecto anhelado, lo es con criterios similares a los de la lanzadera, aunque con la lección aprendida. Esta vez, tomando el testigo el sector privado, no ya ofreciéndose como subcontratista de la NASA, sino ofreciendo servicios propios.

Dos proyectos de naves tripuladas hay pendientes, el tercero, “el Dreamchaser” se quedó en el camino, aunque ha reemprendido otro como nave de carga.

Las naves de carga privadas ya son operativas. El Dragon, de SpaceX, realiza misiones de suministro a la ISS desde hace años. Esta empresa es protagonista, junto a otras muy diferentes, de lo que está sucediendo actualmente en el espacio, por cierto, ya muy saturado de objetos desde aquel 12 de abril de 1.961.

55 años después de Gagarin, 35 del Shuttle, nos encontramos ante un panorama muy distinto, donde la carrera espacial ya no se libra entre las naciones más poderosas tecnológicamente, sino entre las empresas privadas. El espacio está en venta, para quienes puedan conseguirlo.

Referencias

(http://lanasa.net/news/newsnasa/55-aniversario-del-primer-vuelo-espacial-humano)

http://www.fierasdelaingenieria.com/transbordador-espacial-de-la-nasa-1981-2011/


http://www.abc.es/ciencia/abci-emotiva-carta-yuri-gagarin-escribio-mujer-antes-espacio-si-pasa-algo-no-mates-dolor-201604121230_noticia.html

sábado, 23 de enero de 2016

USTED PUEDE SER UN MECENAS CIENTIFICO


Hace poco más de un año hablamos de la ciencia ciudadana, es decir, lo que puede aportar el gran público para la investigación científica, que como vimos podría  pasar por realizar observaciones astronómicas, recopilar datos para que los científicos lo analicen, por citar dos casos.

Además de esta desinteresada colaboración, es posible ayudar a la investigación científica contribuyendo económicamente: si en la otra ocasión mencionamos el Crowdcrafting, la plataforma abierta donde colaboran tanto investigadores como colaboradores voluntarios, el Crowdfunding, o micromecenazgo.

Aportando un poco de dinero  muchas personas puede lograr financiar un proyecto de investigación. Algo que en los EEUU tiene un gran éxito: las plataformas más conocidas son Kickstarter, Rockethub, o Experiment, una de las más populares y que cuenta con el apoyo de Bill Gates.

Y si en los EEUU, un país que aparentemente no acusa graves problemas de financiación científica, es una iniciativa muy respaldada, en España el Crowdfunding parece algo más que necesario:  habida cuenta de nuestra vergonzosa situación en cuanto al volumen de inversiones en investigación científica  que en algunos medios se afirma nos sitúa en el puesto 22 de los 28 Estados de la Unión Europea.

El micromecenazgo nos brinda la posibilidad de hacer algo para paliar este problema, aunque evidentemente no lo va a solucionar. En todo caso, puede salvar alguna iniciativa investigadora. Para ello podemos acceder  plataformas de micromecenazgo como Dono.es la primera  fundada en España. Creada en 2.013, Dono promociona proyectos de medio ambiente, educación y ciencia. Otra plataforma española es ILoveScience, fundada por cuatro jóvenes científicos convencidos de que gracias a las nuevas tecnologías es posible abrir nuevas vías que impulsen cualquier proyecto de emprendimiento, como puede ser una investigación científica. El primero que ILoveScience propone busca financiación para investigar  la enfermedad de Alzhéimer.

La más reciente de las plataformas españolas de micromecenazgo es Precipita, lanzada en  2014, para financiar investigaciones científicas, además de proyectos de divulgación. Impulsada por la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología, la FECYT, Precipita presenta actualmente cuatro proyectos de investigación entre los que se destaca un tratamiento psicológico para enfermos de cáncer o la investigación en el síndrome de Wolf-Hirschhorn.

“Sin ciencia, no hay futuro”. Es una denuncia que todos debemos atender y debe motivarnos a actuar.  Aunque cada uno un poco, muchos unidos lograrán hacer algo grande. Ayudar a prosperar en ciencia es un gran proyecto.  Desde este blog tratamos de difundir, en lo posible, esta iniciativa, para animar  a todos nosotros a nos convirtamos en "mecenas" científicos. El beneficio es nuestro futuro.

Referencias




http://www.precipita.es/inicio.HTML



https://www.facebook.com/Dono.micromecenazgo/



http://www.universocrowdfunding.com/ilovesciencie-la-nueva-plataforma-de-crowdfunding-y-ciencia/



http://www.eldiario.es/turing/Crowdfunding-activar-ciencia_0_313219302.HTML




viernes, 25 de diciembre de 2015

¿QUE SUCEDE CON EL DREAMCHASER?

Cuando Sierra Nevada Corporation (SNC) perdió en 2014 frente a SpaceX y Boeing el contrato de la NASA para el desarrollo de un sistema comercial tripulado, (el CCtCap), todo parecía perdido para la vuelta del avión espacial. La “inmadurez tecnológica" del proyecto DreamChaser fue la razón expuesta en su momento para no seleccionarlo para la siguiente fase del programa USCV-1, destinado a desarrollar un vehículo tripulado por los E.E.U.U. 

Se había perdido la esperanza de ver de nuevo una lanzadera espacial, aunque fuera cuatro veces más pequeño que el Space Shuttle. La alternativa, emplear la fórmula de los rusos, es decir, cápsulas que realizan la reentrada, caen y son frenadas por paracaídas o por retrocohetes.  Esta es la fórmula que emplean los rusos desde siempre, y la única actualmente para enviar astronautas al espacio, algo que cuesta del orden de 55 millones de dólares por astronauta.

Esta razón, unida a cuestiones de independencia tecnológica y de prestigio han movido a la NASA a elegir un sistema tripulado, el USCV-1. Y lo han hecho contando con la iniciativa privada. La agencia espacial americana convocó un concurso en el que financiaria a las soluciones elegidas, de las que las empresas privadas se ofrecieran.

Una fue el Dragon 2 de SpaceX, una evolución del Dragon  vehículo que actualmente realiza misiones de abastecimiento a la ISS desde 2010. Podría transportar siete astronautas hacia una órbita baja, pudiendo por tanto llevar a sus tripulantes a la ISS.


Otra fue el Boeing CST Starliner. muy parecido a la capsula Orion, el Starliner es con sus 4 metros y medio algo más grande que la capsula Apolo, aunque en lugar de tres podrá transportar igualmente hasta siete tripulantes, y podrá ser reutilizable hasta diez misiones.



Y junto con las anteriores propuestas se presentó el DreamChaser. La diferencia era que puede aterrizar en una pista de un aeropuerto igual que un avión convencional, necesitando no mas de 2500 m. de carrera de aterrizaje,  pudiendo transportar de vuelta 5000 Kg. de carga.




La principal ventaja de un sistema como éste último respecto a los anteriores es que puede controlar mejor la zona de aterrizaje. Una cápsula, caiga en el mar o tome tierra, tiene un rango, que en algunos casos fue de varios kilómetros. Un avión espacial, como el Shuttle o el Dreamchaser, aterrizará en una localización exacta. Otra de las ventajas además es que las fuerzas g´s a soportar por la tripulación serian del orden de 2g, mientras que con una cápsula de reentrada balística, como la Soyuz, las fuerzas a soportar son de entre 8 a 9g.

El DreamChaser es una nave espacial que aunque planea y aterriza como un avión no es exactamente tal.  Se trata de un "cuerpo sustentante", a diferencia del Shuttle que es un avión con ala delta: en un cuerpo sustentante, como su nombre indica, el fuselaje produce una fuerza de sustentación suficiente como para realizar el vuelo, que atraviesa los regímenes hipersónico, supersónico y subsónico.  En estos aparatos las alas son de una envergadura mínima, teniendo superficies de control para realizar las correcciones de trayectoria y de actitud requeridas y en algunos casos sistemas de retrocohetes para, en el caso de vuelo orbital.  A pesar de ello, se trata de un diseño adecuado para un vehiculo espacial, por lo que entre 1963 y 1975 y también a mediados de los 80 la NASA y la URSS los estudiaron, llevando a cabo varios prototipos y pruebas en vuelo. De hecho el DreamChaser es una idea derivada de uno de los modelos experimentales, el HL-20, que curiosamente es un desarrollo a partir de un diseño soviético, el BOR-4, aunque también es discutible si el BOR-4 fue en realidad un desarrollo inspirado en el X-23 americano.

 
BOR-4 (Wikimedia commons)
X-23 (Wikimedia commons)


















 
Sin embargo, y a pesar del primer fracaso, SNC aún mantiene la esperanza de que su minilanzadera DreamChaser realice vuelos para la NASA. En marzo de 2015 SNC confirmo a la Federación Astronáutica Internacional el lanzamiento de una versión no tripulada del DreamChaser, el Dream Chaser Cargo System.  Esta decisión de SNC se dirige en torno a lograr la adjudicaron del CRS2, el nuevo contrato comercial de la NASA para servicios de Reabastecimiento. Ademas, esta nueva versión  no tripulada del DreamChaser incluirá un modulo no reutilizable en el que transporte mas carga útil. Esto le permite transportar 5500 kg de masa, excediendo lo requisitos de la NASA para el envío de carga para la ISS.




En marzo de 2015, la NASA decidió continuar con su apoyo al DreamChaser en el desarrollo del vehículo, que se prolongará hasta Marzo del 2016. Es a inicios del mismo año cuando se inicie la segunda fase de los ensayos en vuelo atmosférico del DreamChaser, en el Arsmtrong Research Center. Como apoyo a su proyecto, SNC cuenta igualmente con un importante socio tecnológico, Lockheed Martin, con quien cuenta para la fabricación del vehículo.

No obstante, SNC ofrece esta versión de cargo,  denominada Dream Chaser Cargo System, en la que en esta nueva versión incluye alas plegables, que le permiten alojarse en el carenaje exterior de un cohete, como el Atlas V, el Ariane 5/6, o incluso el Falcon 9 de SpaceX. Incluso cuenta con la opción de volar en el sistema Stratolaunch, lo que podría utilizarse como un sistema rápido de rescate para las tripulaciones de la ISS.


SNC prevé que en noviembre de 2016 realice su primer vuelo no tripulado, desde un cohete Atlas V- Si tiene éxito, pueda tener nueva oportunidad para su primera versión tripulada, y unirse a sus competidores en este nueva "carrera espacial", librada esta vez no por intereses politicos, sino comerciales. la meta de esta primera etapa se fija en diciembre de 2017. ¿Veremos pronto un Dreamchaser tripulado?



Referencias:



Winglesslift. The liftig body story 

sábado, 28 de noviembre de 2015

EGDELEY OPTICA: UNA AERONAVE VETERANA QUE VUELA DE NUEVO


Hace ya más de treinta años, cuando los aviones no pilotados ("drones") eran inimaginables,  se truncó el sueño del Egdeley Optica, un extraño aparato, revolucionario en su día.  Un desgraciado accidente, aparte de otros contratiempos, impidieron que esta increible aeronave encontrase su espacio en el mercado aeronáutico.
Es una aeronave increible y novedosa en su tiempo (los años setenta). El Optica es, a simple vista, una mezcla de helicóptero y de aeronave. El Edgley EA7 Optica, también designado como FLS Aerospace Optica OA7 o Brooklands Optica Scout, se escapa de los diseños convencionales de las aeronaves. Este ingenioso artefacto suma las cualidades de visibilidad de un helicóptero con unas prestaciones de vuelo a baja velocidad, y se asegura que es la aeronave a motor más silenciosa del mundo. Ideado como avión de observación, es capaz de volar en círculo durante horas a una velocidad de 138 Km/h.


El Optica posee una cúpula similar a la del helicóptero Alouette, que permite al piloto un excelente campo de visión de 270 grados, y unas prestaciones adecuadas para misiones de observación (alcance de 1.060 km, una velocidad de crucero de 130Km/h y autonomía de 8 horas).  Determinados trabajos aéreos desempeñados por los helicópteros, como la observación, no requieren de sus características específicas, como la de mantenerse en un punto fijo en el aire, y podrían realizarse por otras aeronaves que vuelen a baja velocidad. El Optica fue concebido por su creador, John Edgley, con esa finalidad.

 El Optica esta propulsado por una hélice impulsora carenada de cinco palas de paso fijo. El empenaje tiene forma de “U” invertida lo que evita el efecto de estela de la hélice. Las superficies estabilizadoras y de control empleadas garantizan el vuelo a baja velocidad.

En 1974 se inició el diseño de detalle del Optica, y al año siguiente se ensayó un modelo a escala en el túnel del viento. Finalmente el prototipo se comenzó a construir en 1976, que voló por primera vez en Diciembre de 1979 a los mandos del jefe de Escuadrón Angus Mc Vitie. Este resaltó las extraordinarias cualidades de visibilidad y pilotaje del aparato.

Sin embargo, seis años más tarde,  en mayo de 1.985, se produjo el desastre, un fatal accidente con víctimas de un Optica operado por la policia, el G-KATY, el primer modelo construido, causado por un vuelo a baja velocidad que provocó la entrada en pérdida del aparato. Tras el accidente, John Edgley, diseñador del Optica, abandonó la empresa que fundó y ésta fue adquirida por Brookslands Aerospace. Por desgracia, Brookslands quebró en 1990, tras un incendio intencionado en su factoría.

El Optica fue pasando entonces por varias manos, hasta que en 2007 fue adquirido de nuevo por Edgley, por medio de su empresa Aeroelvira. John Edgley presentó el pasado 2014 en el salón aeronáutico de Farnborough varios óptica restaurados (uno de ellos pertenecía al gobierno de España). Edgley busca un comprador para su empresa, AeroElvira, que facilite el relanzamiento del Optica. Egdeley se siente optimista con su diseño: “lo único que hay que actualizar es el panel de instrumentos”. 

La cuestión es si el Optica podrá competir con los aviones sin piloto, los mal llamados “drones” en estas tareas de observación, con lo cual su principal baza como avión de vigilancia quede en entredicho. El renacer del Optica seguramente pueda encontrar su sitio, tales como aeronave de recreo o deportiva.

Se construyeron en total 22 Optica, quedando un aparato más sin terminar. El tiempo dirá si John Egdeley logra remontar su sueño.




viernes, 6 de noviembre de 2015

DIRIGIBLES: POSIBILIDADES Y USO FUTURO


En un entorno aeronáutico actual, irrumpido por las aeronaves no tripuladas, los costes de transporte aéreo y el impacto medioambiental de las aeronaves, Se debe evaluar la posibilidad de retomar los dirigibles, que si bien presentan desventajas, si proporcionan importantes beneficios.



En el año 2.000 publiqué un artículo, en la extinta página “mundoaviación” (ver anexo), sobre las iniciativas para la reutilización de dirigibles. Años más tarde, retomé el tema defendiendo su uso para paliar los efectos nocivos de la aviación más pesada que el aire sobre la atmósfera. En estos quince años, aún no vemos un resurgimiento claro de los “más ligeros que el aire”, aunque continúan surgiendo diversas iniciativas con mayor o menor éxito para emplear estos colosales aparatos en tareas que hoy en día desempeñan los aviones y los helicópteros.


La mayoria de los proyectos citados en aquel articulo no prosperaron y otros sobreviven casi testimonialmente. podemos citar el Zepelin NT, impulsado por el nieto de Ferdinand Von Zeppelin, hizo su vuelo inaugural el 18 de septiembre de 1997. En 2007, había tres unidades en servicio: una de ellas vendida a una empresa japonesa. Actualmente, su empleo es meramente testimonial, usado por tareas turísticas . El CL160 de Cargolifter, dirigible semirígido de gran tamaño que iba a ser construido en Alemania por la empresa Cargolifter, finalmente fracasó. 

A pesar de estos intentos fallidos de reflotar los dirigibles, continuan las iniciativas para intentarlo. En  2006, Skunk Works, el centro de desarrollo avanzado de la Lockheed, pudo hacer volar con éxito un prototipo, el P-791. Otros proyectos destacados son el Aeroscraft, Sky Dragon o El LMH-1 de Lockheed, heredero del P-791, anunciado en el Salón de Le Bourget de 2015, y que se espere que realice su primer vuelo a mediados de 2016.

A pesar de los claros inconvenientes de los dirigibles (gran tamaño para una carga de pago menor, necesidad de nuevas infraestructuras, menor velocidad de crucero), los benefincios del uso de estas aeronaves más ligeras que el aire (gran autonomía, bajas emisiones, despegue y aterrizaje sin necesidad de largas pistas) La cuestión radica en encontrar el elemento clave que haga realmente viable. Un análisis de sus posibilidades nos lleva hacia dos aplicaciones principales: como transporte de mercancías y como plataformas de observación. En el primer caso esto implica desarrollar dirigibles de gran volumen con el consiguiente impacto en infraestructuras y costes de desarrollo. La segunda opcion es, seguramente, la más viable. Es, de hecho la principal aplicacion a la que se ha empleado los pocos supervivientes de la debacle de los "mas ligeros que el aire", ocurrida en 1.937, con el desastre del Hindemburg. Los más utilizados, los blimp de Goodyear, se han usado para estas tareas, tales como retransmisión de acontecimientos deportivos y puestos de vigilancia avanzada.
(Cortesía: NASA)
En este sentido, ya hay nuevas ideas. Los cientificos valoran que los dirigibles podrían ser de gran ayuda en la investigación astronómica: un dirigible equipado con telescopios y capaz de volar a la estratosfera podría observar de forma excelente estrellas y cuerpos celestes. Actualmente la NASA emplea un Boeing 747-SP, conocido como SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), empleado para proporcionar datos que "no se pueden obtener por instalaciones astronómicas en la Tierra o en el Espacio". Un dirigible como el que se muestra en la imagen, podria servir a la paefeccion, y con un consumo mucho menor de combustible, que un avión convencional como el 747-SP SOFIA.
 Además de sistema de observación astronómica, es posible emplear los dirigibles en tareas de observacion del clima o control medioambiental. Jason Rhodes, del JPL, apuesta por el uso de los dirigibles como sistema de observar parámetros del clima, “incluso en condiciones extremas, tales como un huracán.”


 La aviación ha experimentado un cambio importante en torno a los sistemas no pilotados, los VANT, más conocidos como “drones”. Los aviones sin piloto surgen como una alternativa, al permitir realizar misiones, con aparatos mucho más pequeños y versátiles que las aeronaves pilotadas. Los aviones sin piloto no se trata de inventos nuevos, sino de aparatos que datan de la IGM. Fueron las nuevas tecnologías en sistemas de comunicaciones y telemando, las que han posibilitado un uso tan amplio de los VANT-drones.

Extrapolando el caso a los dirigibles, es importante identificar, como con los VANT, cuál sería el factor clave que permita despegar definitivamente a estos aparatos. Frente a los principales inconvenientes de los dirigibles (menor relación carga de pago/volumen, menor velocidad de crucero, necesidad de nuevas infraestructuras, principalmente, grandes hangares para su estacionamiento) se presentan otras tales como, un menor impacto medioambiental, que expuse en otro artículo en 2.008 (“dirigibles contra el cambio climático”), un bajo coste de operación, mayor autonomía, gran capacidad de carga, así como despegue y aterrizaje prácticamente verticales.

En un mundo aeronautico revolucionado por los VANT(“drones”) parece aún más lejano este “retorno del dirigible”. A pesar de los fracasos en los últimos quince años, hay quienes siguen apostando por estos colosos del aire. Al igual que ellos, no debemos alejar nuestra atención hacia los dirigibles. Nuestra economía y nuestro medio ambiente nos lo agradecerán.

Referencias

Dirigibles contra el cambio climático: http://laflecha.net/archivo/canales/ciencia/articulos/dirigibles-contra-el-cambio-climatico

Lockheed revela el Le Bourget el lanzamiento de un dirigible



 The Zeppelin Hindenburg: When Airships Ruled | The Most Amazing Flying Machines Ever http://www.space.com/16632-zeppelin-hindenburg.html

Anexo: Artículo "El retorno del dirigible", publicado en el año 2.000

 "EL RETORNO DEL DIRIGIBLE"



Más ligero que el aire frente a más pesado


La mayoría de la gente cuando oye hablar de los dirigibles piensa  en algo del pasado ya superados por la tecnología actual. Sin embargo este magnífico invento ha sido reconsiderado en los últimos tiempos en tareas como la observación y transporte de carga pesada.


Los dirigibles poseen unas extraordinarias cualidades como plataformas de observación. Frente a los aviones de vigilancia tienen una gran ventaja. Estos para mantener un punto fijo de observación necesitan volar en círculos alrededor de éste, mientras que los dirigibles al ser más ligeros que el aire pueden mantener una posición estacionaria en el aire y sin necesidad de consumir la gran cantidad de combustible que requieren los sedientos motores de los helicópteros para la misma tarea.


Alguien puede pensar que estos lentos y voluminosos aparatos serían más vulnerables que un avión de vigilancia o un helicóptero. Pues no lo es tanto, porque a pesar de su volumen, son apenas detectables al radar, ya que poseen muy poca relación de materiales metálicos, y los gases que liberan no son muy calientes por lo que no hay riesgo a ser alcanzado por algún tipo de misiles de guía infrarroja.


Otra aplicación bastante interesante es el transporte pesado. Por su capacidad de flotabilidad se pueden construir dirigibles con las suficientes dimensiones como para poder elevar cargas de gran tonelaje, siendo mucho menos costoso que con avión. También puede sustituir con los medios habituales de transporte de cargamento por superficie o por mar, ya que puede realizar estas mismas tareas en un tiempo del orden de 10 veces menos que con los medios convencionales. Además, un dirigible puede aportar las ventajas del transporte aéreo con las de capacidad de gran carga en áreas donde la escasez de infraestructuras o problemas de accesibilidad dificultan o impiden la utilización de estos medios.


Por último, tenemos el bajo consumo de combustible, que además se utiliza en altitudes del orden de los 2000 metros, mucho menos dañina que en la tropopausa, donde operan los jets.


El gran handicap del dirigible, que era el uso del peligroso hidrógeno como gas de "relleno", ha sido superado en la actualidad por el empleo del helio, muy seguro. A más de uno le surgirá la pregunta de por qué entonces se arriesgaron los pasados constructores de dirigibles a utilizar el hidrógeno. La respuesta es básicamente económica. Rellenar aquellos mastodónticos aparatos con helio hubiera sido carísimo y se optó por el más barato hidrógeno, aunque al final el precio fue mucho mayor.


La tecnologia "más ligera que el aire" (LTA)


Los dirigibles comenzaron a desarrollarse en los primeros años de la aeronáutica, uno de los pioneros que trabajó de forma destacada en este campo fue el Brasileño Alberto Santos-Dumont. En España podemos resaltar el modelo que construyó el genial inventor Leonardo Torres Quevedo.


Existen tres tipos de dirigibles. Los dirigibles rígidos, los semirrígidos y los no rígidos o también llamados "Blimps".


Los dirigibles rígidos tienen un armazón interior que es que conforma el casco del aparato. El inconveniente es que por el peso de la estructura este tipo de dirigibles no pueden emplearse para modelos de pequeño tamaño, aunque quizá esto pueda paliarse con la introducción de materiales compuestos. En general este tipo de dirigibles sólo es eficiente por encima de 120 metros.


Los dirigibles rígidos más conocidos son los Zepelines. El gas sustentante estaba compartimentado en depósitos, de manera que se podía aprovechar parte del volumen interior del casco para incluir más espacio de pasaje o bodegas de carga.


El graf Zeppelin, financiado mediante suscripción pública, se convirtió en el más famoso de los 130 zeppelines que llegaron a construirse. En 1929 realizó el único vuelo alrededor del mundo llevado a cabo por una aeronave. Entre 1932 y 1937 transportó pasajeros en vuelos regulares sin escalas entre Alemania y Brasil. El Hindenburg fue diseñado como una aeronave hermana del Zeppelin Graf LZ127. Entró en servicio con vuelos regulares de pasajeros entre Frankfurt y New Jersey en 1936; También realizó numerosos vuelos con pasajeros hasta Brasil, hasta que el 6 de Mayo de 1937 fue destruido por un incendio.


Los dirigibles semirrígidos fueron más usuales a principios de siglo. Estos se formaban por una quilla rígida y el recubrimiento presurizado. La quilla podía estar unida al recubrimiento o colgar bajo éste. Modelos famosos de dirigibles semirrígidos fueron los construidos por Alberto Santos-Dumont y el "Norge" de Umberto Nobile


Los dirigibles no rígidos son los únicos dirigibles realmente operativos hasta la fecha. A los dirigibles no rígidos se les suele llamar también "blimps", porque cuando un general de la Marina de los E.E.U.U. quiso saber de qué material estaban fabricados, éste hundiendo un dedo sobre la superficie del dirigible dijo oír el sonido "blimp".


Por último, existen los dirigibles no rígidos de aire caliente o dirigibles térmicos, que se derivan de los aerostatos (globos de aire caliente). Originariamente eran casi como globos con un motor y timones. Después los recubrimientos fueron alargados y las aletas y cola fueron presurizadas con aire de la estela de la hélice. Más recientemente los dirigibles de aire caliente mantienen su forma gracias a la sobrepresión interna en todo el recubrimiento.


Los "Blimps" de Goodyear


Goodyear construyó su primer dirigible en 1925, relleno con helio. Esta compañía construyó a lo largo de su historia más de 300 dirigibles no rígidos, más que otra en el mundo. Durante la Segunda Guerra Mundial, Goodyear fabricó dirigibles para la marina de los E.E.U.U. como puestos de vigilancia aérea. Fueron utilizados como escolta de los "convoyes" de barcos que cruzaban el Atlántico. Los dirigibles detectaban desde el aire la posición de submarinos emergiendo y la radiaban a los barcos del convoy.


Los dirigibles como puestos de observación fueron desplazados con el tiempo por la tecnología moderna de vigilancia, hasta que la Marina de los E.E.U.U. canceló el programa. Goodyear fue además pionera en el uso de los dirigibles como plataformas publicitarias.


En los años 80, la Marina de los E.E.U.U. consideró la posibilidad de volver a utilizar los dirigibles. Loral Corporation compró los derechos de todos los diseños de Goodyear, hasta que al ser cancelado el programa de investigación en 1.992 por la marina, Loral perdió el interés. Los certificados de los diseños del GZ-20 y del GZ-22 fueron vendidos a Lockheed.Martin


En la actualidad Goodyear no produce dirigibles en masa. En E.E.U.U. se operan tres dirigibles bien conocidos: el "Spirit of Goodyear", el "Eagle" y el "Stars and Stripes". La flota de dirigibles ha sido ampliada hasta seis dirigibles en todo el mundo: Dos en Europa (Spirit of Europe) y uno en América del Sur (Spirit of the Americas).


Hay que resaltar que ninguno de los dirigibles de Goodyear ha tenido un accidente mortal en sus 80 años de actividad.


El proyecto Skyship



Los dirigibles Skyship fueron desarrollados a principios de los años 80 como sistema de observación y transporte de pasajeros en trayectos cortos. En la actualidad existe el modelo Skyship 600B.


Los proyectos de Advanced Technologies


En Junio de 2000 Airship Technologies cambió su nombre por el de Advanced Technologies Group (ATG) con el fin de reflejar sus nuevas actividades en expansión. Advanced technologies está desarrollando varios modelos de dirigibles no rígidos para entrenamiento de pilotos y publicidad el AT-10, un modelo multimisión o AT-04 y la serie SkyCat de elevación de carga pesada militar.


Los SkyCat derivan su capacidad de vuelo por una mezcla de sustentación aerodinámica y flotabilidad. La construcción estará basada en una serie de tecnologías unidas para formar un nuevo modo de transporte evolucionado. El casco estará construido con un tejido laminado por un sistema interno de "catenaria" que sostiene el módulo de carga útil. El casco tendrá forma aerodinámica, de sección elíptica combinada con una curvatura longitudinal, que proveerá el 40% de las necesidades de sustentación del vehículo. El sistema interno de diafragmas necesario para mantener la forma del casco permite una limitada compartimentación lo que aumenta la capacidad de seguridad al fallo de la aeronave.


El módulo de carga útil estará preparado para facilitar la entrada y salida de la carga. La cubierta principal de carga proporcionará espacio suficiente para cargamento sobre una estructura de cargamento militar tipo. Las rampas proporcionarán acceso al área de carga. Sobre la puerta habrá un espacio de 2100 sq.ft para tripulación y pasaje.


Para poder operar en tierra dispondrá de un sistema de "Hover Skirts" bajo la panza del casco que además le proporcionará una capacidad anfibia. Los "Hover Skirts" serán succionados en vuelo para garantizar una limpieza aerodinámica y una visibilidad en 360º


Estan previstos tres modelos de SkyCat 15, el 200 y el 1000. Este último será el mayor de todos ellos. El modelo SkyCat 1000, tendrá una capacidad de carga de


1000 toneladas. Irá impulsado por 6 Turbinas de 15000 hp. Dos de ellas en cada popa moverán una helice, y dos en cada lado de la parte delantera, se utilizarán para maniobra en tierra y despegue. Tendrá cuatro conductos con "vanes" para permitir empuje vectorizado para despegue, aterrizaje y maniobra en tierra.


En Junio de 2000 el prototipo ATG SkyCat realizó su vuelo inaugural el prototipo dirigido por radio, llamado "Sky Kitten" afectuosamente demostró sus excelentes cualidades.


En el transcurso de la celebración de la convención anual de dirigibles se anunció una alianza entre Advanced Technologies Group e IAR S.A. Brasov en Rumanía para comenzar la construcción del prototipo del SkyCat 200 a finales del año 2000.


Zeppelin NT: El retorno del Zeppelin


El proyecto Zeppelin NT (Nueva tecnología) comenzó hace varios años, por iniciativa de Wolfgang Zeppelin, descendiente del constructor de los gigantes de hidrógeno.


Se aplican nuevas tecnologías e innovaciones de diseño para conseguir un dirigible más maniobrable, eficiente y seguro.


El nuevo Zepelín irá controlado por un único piloto ayudado por un ordenador de navegación cuya pantalla recordará a la de un moderno jet de transporte.


Hay tres modelos de Zeppelin en proyecto: el NT-07, NT-17 y NT-30 con capacidad de 12,46 y 87 pasajeros respectivamente. De estos se ha construido un prototipo


del NT-07 tras siete años de desarrollo y con un coste de 40 millones de Marcos. El NT-07 tiene una longitud de alrededor de 75 metros y un volumen de 8,200 m3. Está propulsado por tres motores de 200 HP. La góndola tiene una capacidad para


12 pasajeros y dos pilotos.


El prototipo NT-07 efectuó su primer vuelo el 18 de Septiembre de 1997. Una vez que se realizaron las pruebas de "flotabilidad" en Messehalle, fue transferido dos kilómetros más lejos al Aeropuerto de Friedrichshaven, donde se realizó el programa de pruebas de un año de duración.


El prototipo NT-07 se presentó en la convención de Dirigibles de Friedrichscafen, celebrada en Julio de 2000, En un acto conmemorativo del centenario de la construcción del primer Zeppelin, el LZ-1, fue bautizado con el nombre de "City of Friedrichshafen" Se han hecho pedidos de 5 dirigibles del NT-07 con un coste unitario de 12 millones y medio de marcos.


El proyecto Cargolifter


El Cargolifter es proyecto de dirigible que podrá transportar hasta 160 toneladas de carga a una velocidad de 100 Km/h con un rango de 10000 kilómetros.


Se espera que tenga aplicaciones de servicios para industria general de cargamento, Industria de automoción, construcción, etc. El Cargolifter podría transportar del orden de 120 automóviles por peso, por volumen podría transportar hasta 200.


El Cargolifter usará motores diesel de marina y hélices. Se espera una potencia de 9.3 MW, para una velocidad de 135 m/h. La velocidad media será de 100 Km/h, que requiere sobre 5 MW y un consumo horario de combustible de 200 g/kWh, aproximadamente la mitad del consumo de combustible de un avión de carga.


Construcción amateur de dirigibles


 Es posible construir nuestro propio dirigible. Si no se tienen impedimentos económicos, el libro "Building Gas Blimps - A Practical Guide to Building Small Gas Blimps" de Robert J. Recks te proporciona detalles para ello. Se puede contactar con el autor a través de la direccion   r.recks@juno.com