El planeador cohete ARS

Un grupo de entidades aeroespaciales rusas ha propuesto el desarrollo de un pequeño "planeador cohete" reusable, diseñado para efectuar vuelos en trayectorias suborbitales. Se lo conoce como "Aerospace Rally System (ARS)", y si algún día ve la luz, podrá efectuar vuelos a +130 km de altura en los cuales la tripulación experimentará por unos tres minutos condiciones de ingravidez.

El ARS es un sistema multipropósito, y se pueden mencionar algunas de sus principales aplicaciones:

-Investigación científica en la alta atmósfera.

-Entrenamiento de cosmonautas en una aeronave de comportamiento dinámico similar a naves espaciales mayores.

-Entrenamiento de las técnicas de pilotaje en las fases de vuelo supersónico, frenado anterior al aterrizaje y aterrizaje.

-Creación de un sistema regional de Sensado Remoto terrestre.

-Turismo espacial.

-Tareas publicitarias y efectos luminosos a gran altitud para una cobertura multitudinaria.

El planeador cohete es inyectado en una trayectoria casi vertical por un caza Mikoyan MIG-31S volando a gran altitud (*). Luego de la separación de la aeronave portadora, el ARS enciende su motor cohete que le imprime una velocidad máxima de 1 300 metros por segundo (en el apogeo) y lo hace ascender a una altura de aproximadamente 130 km. Luego de alcanzar este punto, el ARS regresa a la atmósfera, realiza maniobras de dirección, aproximación final y aterrizaje suave empleando "esquíes" en un aeropuerto de cualquier tipo.

El planeador cohete posee un sistema de soporte vital, sistema de navegación (basado en el GPS-Glonass), sistemas de comunicaciones y una carga útil dependiente del tipo de misión que puede ser optoelectrónica, para observación remota de la Tierra, o sistemas ópticos para efectos publicitarios luminosos a gran altura.

La operación de un sistema compuesto por un avión portador de altas prestaciones (MIG-31S), y un planeador cohete con las características del ARS con una vida de servicio de 200 vuelos y un mantenimiento mínimo, reduce los costos de un lanzamiento suborbital a un 2 o 3 % del costo normal de la puesta en órbita de una masa similar.

En cada una de las etapas de vuelo, el ARS coopera con el sistema de monitoreo terrestre, y se caracteriza por tener abordo sistemas redundantes. El piloto de este ingenio es libre de elegir entre diferentes planes de vuelo que le permiten modificar: el tiempo de encendido del sistema de propulsión, altitud y duración de la fase balística, condiciones de reingreso térmicas y de cargas-G, características del vuelo supersónico, frenado anterior al aterrizaje. Estos modos de vuelo proporcionan capacidad de maniobra aérea y exactitud para aterrizajes de precisión en diferentes aeropuertos (incluyendo pistas no pavimentadas), que permite abrir las posibilidades de ofrecer este vehículo para realizar competencias "deportivas" aeroespaciales.El planeador requiere de mínima preparación para un nuevo vuelo (sólo unas pocas horas y un máximo del 2% del costo total de producción del sistema).

La nave está diseñada para transportar una tripulación de tres miembros, incluyendo el piloto, un navegador y un ingeniero de vuelo. Esta nave podrá ser usada para entrenar astronautas en condiciones reales de cargas-G y gravedad cero, y además se podrán simular situaciones de vuelo normal y de emergencia. Las principales características del planeador se muestran en la siguiente tabla:

Especificaciones del ARS
Tripulación: 3
Velocidad: en metros/seg
-separación nodriza: 680 - 750
-máx. post-separación: 1000 - 1300
-aterrizaje como un avión: 100
Tiempo de vuelo: en minutos
total: 15
suborbital: 5
en gravedad cero: 3
Peso: en kg.
lanzamiento: 1700
combustible: 500
carga: 450
Diagramas del Sistema MIG-31S/Planeador ARS.

El ARS vuela a lo largo de dos segmentos bien diferenciados de la trayectoria: un vuelo suborbital convencional con funcionamiento del motor, y un vuelo de entrenamiento sin encendido del motor.Un vuelo típico del ARS comprende las siguientes etapas: movimiento rotacional, separación del avión nodriza (MIG-31S), maniobra de elevación con encendido de motor por el lapso de aproximadamente 35 s, vuelo a través de una trayectoria balística, detención del movimiento rotacional por medio del control activo de las superficies aerodinámicas y estabilización en los ángulos de incidencia y de inclinación alar requeridos, frenado aerodinámico, maniobras de dirección en tres dimensiones para la aproximación a la pista, acercamiento final y aproximación de aterrizaje, o descenso en paracaídas.

En todas las etapas del vuelo suborbital los controles principales son llevados a cabo por el sistema de empuje vectorial triaxial controlable del motor cohete, con estabilización de la inclinación alar por medio de un sistema de propulsores a gas frío. Los controles aerodinámicos son utilizados también en las maniobras de frenado y de pre-aterrizaje.

El ARS dispone de un sistema adicional de estabilización, basado en un movimiento de tipo rotacional del mismo que genera un torque giroscópico, por medio del cual se pueden compensar las perturbaciones al vuelo introducidas principalmente por el funcionamiento del motor en la fase activa del vuelo. Durante esta maniobra, parte de los controles son asumidos por el piloto del MIG, ya que el ARS se encuentra dentro de su alcance visual.

Los costos de desarrollo, producción y mantenimiento de 200 vuelos, para dos vehículos (incluyendo seguros) se estiman en unos U$S 12 millones. Se habla tentativamente de un costo por vuelo de entre U$S 50 000 y U$S 60 000.Finalmente, el ARS es un emprendimiento de varias entidades científicas y técnicas rusas: la Compañía Myasischev, la Oficina de Diseños Mikoyan, el IBMP (Instituto de Problemas Biomédicos de Moscú), el Instituto de Medicina Militar, el Instituto de Investigaciones y Fabricación de Paracaídas, y el TsAGI (Instituto de Aero-Hidrodinámica Central Zhukovsky).
(*) Esta misma aeronave se ha propuesto para transportar y lanzar al mini-vector Micrón.

Fuente: AirFleet Magazine - Traducción principal: Pablo de León