Space Ship One

El Space Ship One es una nave espacial suborbital con espacio para un tripulante y dos pasajeros. Posee un motor cohete que utiliza una mezcla de goma, como combustible, y óxido nitroso, como comburente.

Cabina del piloto del Space Ship One.

Para poder volar, la nave es primero transportada hasta una altitud de 15 km por el avión White Knight. Al llegar a la altura designada, el Space Ship One se desprende del White Knight. Unos segundos más tarde enciende su motor cohete, ascendiendo en pocos minutos hasta los 100 km.

Antes de iniciar el descenso, la nave pliega los extremos de sus alas de forma que presenta un perfil aerodinámico estable hasta que llega a cotas bajas, donde devuelve las alas a su forma original y planea hasta aterrizar en un aeropuerto convencional.

Elementos de control de vuelo del Space Ship One.

El 4 de octubre de 2004, el Space Ship One consiguió alcanzar el espacio por segunda vez en 15 días, consiguiendo con ello ganar el premio Ansari X-Prize, dotado con 10 millones de dólares.

La nave fue diseñada por Burt Rutan y financiada por Paul Allen a través de la empresa Scaled Composites.

Motor cohete y depósitos de combustible y comburente.

El piloto que llevó la nave al espacio en sus dos primeros vuelos fue Mike Melvill, quien a pesar de sus 63 años demostró gran pericia al mando del aparato, consiguiendo una altura máxima de 103 kilómetros, alcanzando la ionosfera.

En su tercer vuelo (segundo vuelo valedero para el premio), la nave fue tripulada por Brian Binnie, de 53 años, que consiguió alcanzar los 112 kilómetros de altura, superando en cuatro kilómetros el récord alcanzado en 1963 por Joseph Walker a bordo de un X-15.

Diagrama del vuelo de la nave espacial Space Ship One.

El Space Ship One tiene una estructura monocasco con el fuselaje construido principalmente como un sandwich de dos capas de fibra de carbono y epoxi recubriendo un núcleo de Nomex.

El Space Ship One debajo de la panza del White Knight.

Las superficies de los estabilizadores horizontales están hechas de fibra de vidrio para no generar interferencias en las antenas de comunicacion por radio que están instaladas en esa zona de la nave.

El Space Ship One y su portador en vuelo.

Las alas disponen de una estructura de largueros y costillas, recubierta con una capa de fibra de carbono y epoxi. En algunas zonas, que han de soportar altas temperaturas durante la reentrada en las capas más densas de la atmósfera, se utiliza resina fenólica en lugar de epoxi. La envergadura de las alas del Space Ship One es de 4,9 metros y su superficie es de 14,4 metros cuadrados.

Encendido del motor cohete.

No existen superficies de control en las alas. El balanceo y el cabeceo de la nave se controlan mediante alerones situados en los estabilizadores y actuados manualmente por la palanca de control del piloto. En el extremo de los timones hay superficies de control que actuan solo hacia un lado y que son accionados mediante los pedales del piloto.

El Space Ship One en la ionosfera.

Para controlar la aeronave a velocidades supersonicas se utilizan actuadores electricos, ya que los mandos manuales exigirían un gran esfuerzo por parte del piloto.

Aterrizaje del Space Ship One.

Fuera de la atmósfera, la posicion del Space Ship One es controlada con una serie de toberas de aire comprimido que actuan como pequeños motores cohete. Las botellas de aire comprimido, a 408 atmósferas de presión, se encuentran colocadas dentro de la cabina. El movimiento de la palanca de control del piloto abre o cierra las válvulas que dan paso al aire comprimido hacia las diversas toberas.

El giro de las superfícies de los timones, durante la fase de descenso, se consigue mediante actuadores neumáticos. En esta posición, los elevadores quedan bloqueados, pero los timones y los compensadores electricos mantienen su funcionamiento. Se procede a levantar las superfícies de los timones, cuando, al final de su subida en la atmósfera, la velocidad equivalente del aire (KEAS) cae por debajo de 18,5 km/h, y se vuelven a bajar cuando, en su fase de descenso, la velocidad de la nave entra de nuevo en valores subsónicos, siendo la aceleración de 1,2 g. Esto último ocurre a una altura de unos 24 kilómetros.

El ángulo de ataque de la aeronave cuando tiene la superficie de los timones levantada es de 53º para Mach 3 y de 65º a velocidad subsónica. A pesar de que en esta posición de los timones el coeficiente de sustentacion-resistencia es de 0,7, la velocidad de descenso es tan alta que la caida es prácticamente vertical con una deriva de 5 ó 6 kilómetros.

La disposición de la aeronave con la superfície de los timones levantada tiene una velocidad de resistencia terminal de 110 Km/h. Esto significa que la desaceleracion de la reentrada en las capas más densas de la atmósfera se inicia pronto y a gran altitud, reduciendo los valores de la aceleración G y de la temperatura a lo largo de un periodo de tiempo mayor, y por tanto, de forma menos traumática para la nave y sus pasajeros.

No existe un sistema hidraulico en el Space Ship One, excepto para los frenos de las ruedas del tren de aterrizaje. Las botellas de aire comprimido se utilizan para alimentar el actuador de giro de las superfícies de los timones, las toberas de control en el vacío, los desempañadores de las ventanillas y para mantener la presión en la cabina. La energía eléctrica necesaria se almacena en baterías de litio.

El tren de aterrizaje se extrae, en su momento, con la fuerza de unos resortes comprimidos y se libera manualmente. Los frenos de las ruedas son independientes y se accionan con la punta de los pedales del timón. En la nariz de la aeronave existe un patín de deslizamiento para el aterrizaje.

El tiempo de vuelo independiente del Space Ship One, desde que es soltado del White Knight hasta su aterrizaje es de aproximadamente unos 30 minutos.

La cabina está aislada del exterior mediante una válvula de compensación de la presión. La presión dentro de la cabina puede ser mantenida a partir de los 1.800 metros de altura con una pequeña cantidad de aire de las botellas de aire comprimido. Esta regulación se realiza a mano, observando las indicaciones de un altímetro situado en la cabina. Se utiliza un dispositivo para absorber el dióxido de carbono, aunque no sería estrictamente necesario para estos vuelos relativamente cortos. Las pruebas de acumulacion de dióxido de carbono se han hecho manteniendo una tripulación de tres personas dentro de la aeronave un periodo de tiempo de tres horas.

La tripulación no necesita usar trajes espaciales. El diseño reforzado de la estuctura de la cabina proporciona la misma seguridad que un traje presurizado. Dentro de la cabina hay mascaras de oxígeno para usarse en caso de emergencia.

Existe una válvula de 10 centímetros de diámetro en cada lado de las paredes de la cabina que puede ser abierta a baja altura para dejar entrar aire fresco, ya que la cabina se calienta rapidamente cundo ha descendido por debajo de 3.000 metros de altura. Esas mismas válvulas se abren hacia adentro si la presión exterior es mayor que la interior, durante el descenso.

Video del vuelo del Space Ship One (X Prize Foundation).

Video del vuelo del Space Ship One (Discovery Channel).