¿Se habría beneficiado el programa espacial de Estados Unidos en la década de 1960 si nos hubiéramos concentrado en el desarrollo de aviones cohete?

Answer 1

No, los aviones cohete habrían retrasado el programa espacial ya que muchos de los materiales y controles para hacerlos no existían en la década de 1960 para construirlos. El programa X-15 hizo progresos en esta área, pero la experiencia en la construcción de planeadores hipersónicos haciendo reentradas en Mach 25+ estaba muy lejos de esos vuelos. Los aviones cohete habrían permitido que se lanzaran más naves espaciales maniobrables, pero no necesariamente habría significado tener naves espaciales o cohetes más económicos, ya que los principales problemas para detener el vuelo espacial generalizado habrían permanecido, solo se habría gastado más dinero para resolver los problemas de los aviones cohete . Los siguientes son los problemas que habrían absorbido enormes cantidades de recursos:

1. Configuraciones / controles de reentrada estable : los aviones cohete dependen de la elevación aerodinámica para ayudar a reducir la cantidad de flujo de calor recibido al reentrar. Si se hace correctamente, algunos aceros inoxidables de alta temperatura o aleaciones de acero de maravilla serían todo lo que se necesitaría para la protección térmica, y la nave espacial podría reutilizarse. Desafortunadamente, esto pasa por alto la necesidad de equilibrar y controlar la nave espacial todo el camino hacia abajo, y la forma compleja de una célula de elevación hace que sea difícil acercarse rápidamente a una forma estable u obtener los coeficientes de fuerza aerodinámica solo a través de métodos aproximados. Hasta el desarrollo de las computadoras digitales, esto seguía siendo un problema costoso, y en 1960 esto significaría horas y horas de túnel de viento reuniendo datos.

1. Protección térmica / predicción precisa de la temperatura del borde de ataque : además del problema de reentrada desde el punto de vista de la estabilidad y las fuerzas aerodinámicas, la predicción adecuada del calentamiento aerodinámico es un problema grave ya que esto controla directamente el peso de la protección térmica necesaria. En 1960, muchos de los efectos observados durante la reentrada hipersónica de formas de elevación aún se desconocían, incluidas, entre otras, las interacciones de la capa límite de choque, las tasas de recombinación química dentro de las capas límite y las temperaturas de borde de ataque. Si bien se habían realizado pruebas en el túnel de viento, estas no se realizaron con la misma entalpía de flujo que la que se experimentaría durante el vuelo (esto sigue siendo un problema ahora), por lo que muchos de los efectos de la reacción química no se conocerían a menos que se hicieran costosas pruebas de vuelo. a través de vuelos de cohetes de sondeo. Nuevamente, hasta el desarrollo de potentes computadoras digitales y dispositivos electrónicos más pequeños, donde la dinámica de fluidos computacional podría combinarse con cohetes de sondeo más pequeños para vuelos de prueba, los datos necesarios solo podrían obtenerse a través de pruebas de vuelo de cohetes de sonido relativamente grandes.

1. Vuelo estable a lo largo del descenso : un problema que muchos diseñadores de aviones cohetes tienen que resolver es poder mantener la nave espacial estable durante todo el reingreso, desde hipersónico hasta el aterrizaje. La Parte 1 cubrió la porción hipersónica, esta parte cubre las porciones supersónicas y subsónicas. El problema radica en tener los motores en la parte trasera, donde después de haber quemado todo su propulsor, el avión cohete es pesado en la cola (su centro de masa se mueve detrás del centro de elevación) y quiere lanzarse y detenerse. La única solución a este problema es el control activo, donde una computadora o controlador de vuelo automático maneja los controles del avión cohete para evitar que se levante y se detenga. En 1960, la IMU liviana y las computadoras de vuelo electrónicas necesarias para que esto sucediera aún no existían, ya que la tecnología MEMS y el microprocesador aún no se habían inventado. Por lo tanto, los aviones cohete tendrían que dimensionarse de acuerdo con sensores y válvulas mecánicas o neumáticas mucho más pesadas, lo que hace que las pruebas de vuelo sean más caras debido a la necesidad de vehículos de prueba más grandes.

Ahora, todos estos problemas finalmente se resolvieron durante el desarrollo del Transbordador espacial, pero solo después de $ 43 mil millones y casi diez años de esfuerzo. Y aún así, los principales problemas para el vuelo espacial rentable no se resolverían, principalmente reduciendo el costo de inspección y montaje. SpaceX, ULA, la corporación Sierra Nevada y muchas de las nuevas compañías espaciales ahora están trabajando para resolver este problema utilizando robótica moderna y sensores combinados con mejores materiales para que un lanzamiento no requiera un ejército de personas para lograrlo.

Answer 2

¿Se habría beneficiado el programa espacial de Estados Unidos en la década de 1960 si nos hubiéramos concentrado en el desarrollo de aviones cohete?

La política de la Guerra Fría requirió éxitos rápidos y espectaculares, pero ¿fue beneficioso permitir que estas demandas dictaran desarrollos tecnológicos?

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Ahora esa es una pregunta interesante. Debo confesar un sentimiento persistente por el viejo Boeing X-20 Dyna-Soar. Ciertamente, muchas personas atribuyeron la desaparición de Dyna-Soar a lo que muchos pilotos de prueba llamaron el programa “Spam in a can” creado por la NASA. Sin duda, los programas de la NASA no ayudaron a Dyna-Soar y sus proyectos relacionados.

Pero, la pregunta tiene que ser: ¿habrían tenido éxito los programas de naves espaciales aladas? Es terriblemente difícil descubrir qué pudo haber sido después de un cambio tan masivo en los enfoques. Echemos un vistazo a lo que se ha hecho con los “planos espaciales”, y veamos si eso ayudará.

En la década de 1950, no teníamos las tecnologías de materiales que tenemos hoy. Tampoco teníamos la misma comprensión de la dinámica de reentrada y del vuelo hipersónico. Podríamos elevar los aviones espaciales propulsados ​​por cohetes hasta el borde del espacio, y no tengo dudas de que podríamos ponerlos en órbita. Ahora, ¿cómo los reducimos de una pieza, o al menos, una pieza sin fundir?

Problema 1: Tenemos que arrojar toda esa energía orbital. Casi todas las naves espaciales usaron la técnica de escudo térmico ablativo. Es un sistema robusto y confiable, pero hasta hace muy poco, era un sistema de un solo uso. Para las “latas de spam” de una sola vez, eso no es un problema, pero ¿qué haces para los aviones espaciales? Por un lado, son mucho más caros de construir que las cápsulas espaciales. No quieres que sean naves espaciales de un solo uso.

El Sistema de Transporte Espacial, más conocido como el Transbordador espacial, adoptó el enfoque de utilizar un complejo sistema de gestión térmica que podría reutilizarse después del servicio. Pregunta: ¿podríamos haber hecho esto sin los datos que obtuvimos de las “latas de correo no deseado”? No lo sé, pero sospecho firmemente que habríamos tenido problemas, y montones de ellos. Tal como están las cosas, tuvimos más que suficientes problemas con el Shuttle.

Problema 2: Tenemos que controlar la nave espacial después de que arroje la mayor parte de esa energía orbital. Todavía es un vuelo hipersónico, algo que no se entendió bien en ese momento. Tiene que ser un vuelo hipersónico sin motor, porque no hay forma de que podamos llevar suficiente combustible para hacer funcionar los motores, incluso suponiendo que podamos usar algo como los motores Pratt y Whitney J58 utilizados en el SR-71 (otro avión por el que tengo un gran sentimiento) .

En contraste, mire la elegante solución de Maxime Faget al problema combinado de protección térmica y control de vuelo posterior al reingreso. Realmente me pregunto si podríamos haberlo hecho mucho mejor en la década de 1960.

Es completamente posible que mi punto de vista se haya visto afectado por la multitud de problemas con el transbordador espacial. Quizás un avión espacial realmente hubiera tardado un poco más, pero hubiera sido una solución más robusta. Simplemente no estoy convencido de que lo hubiera sido, de todos modos no en la década de 1960.

Y podría estar completamente fuera para almorzar. <¡Suspiro!>

Una pregunta interesante de hecho!

Answer 3

Hola Bill: esta es una pregunta interesante. Me gustaría intentar ayudarte a responderlo.

Cuando dices, ‘… ¿concentrado en el desarrollo de aviones cohete?’, Tenemos que preguntar, ‘¿concentrado en ellos hasta qué punto?’

Si estás aludiendo a ‘concentrarte’ en aviones cohetes con la idea de hacer que vuelen en órbita, te sugiero que probablemente todavía estaríamos esperando nuestro primer vuelo orbital.

En mi opinión, (por lo que sea que valga la pena) si hubiéramos llevado los aviones cohete demasiado lejos de donde lo hicimos, nos habríamos topado con los problemas técnicos básicos que todavía enfrentamos con ellos hoy (en otras palabras, habríamos tenido estado casi ‘estancado’ entre entonces y ahora).

¿Qué piensas?

Answer 4

Después de haber trabajado con misiles impulsados ​​por cohetes y programas espaciales durante los años 60, ¡mi respuesta a su pregunta sería un ‘NO’ definitivo!

Los cohetes durante la década de 1960 fueron definitivamente muy inestables. Como no existían drones reales, los aviones cohete a los que aludía requerirían pilotos, y por lo tanto, muchos habrían muerto con la tecnología de cohetes en este período de tiempo. En segundo lugar, la cantidad de combustible necesaria para entrar en órbita no podía ser manejada por un avión en los años 60, y posiblemente aún hoy (no lo sé en esta área).

Era seguro que los nazis tenían aviones cohetes en los años 40 junto con sus misiles propulsados ​​por cohetes. Entendieron que los cohetes nunca los llevarían al espacio donde querían ir, y estaban trabajando en otros medios para llegar al espacio. Por supuesto, la guerra terminó y, por lo tanto, cerró esa tecnología de investigación y desarrollo en el Tercer Reich. Sin embargo, Estados Unidos consiguió algunos de esos científicos y planes. A principios de los años 60, unos 15 años después, algunos proyectos militares de alto secreto pueden haber comenzado a desarrollar los ‘medios’ para alcanzar las estrellas que estos científicos nazis querían lograr.

Unos 33 años más tarde, en 1993, tenemos un contratista militar de alto secreto, un director retirado que afirma que tenemos los ‘medios’ para llegar a las estrellas y llevar a los extraterrestres a casa utilizando un sistema de propulsión que funciona exactamente como ESP. ¿Se podría suponer que estaba diciendo la verdad? Se ha dicho que los nazis podrían haber estado muy cerca de lograr esta nueva tecnología, tal vez solo unos meses antes de que terminara la guerra. Lo que sucede en el mundo secreto de los militares nunca es conocido por el público, solo tal vez los aviones cohete nunca avanzaron por la razón principal por la que los nazis tampoco los adelantaron; Se disponía de una solución mucho mejor, solo era necesario desarrollarla.