Vega E y SpaceRider, los nuevos proyectos europeos para abaratar el acceso al espacio

por Daniel Marín

La Agencia Espacial Europea (ESA) aprobó recientemente el desarrollo del Vega E (Vega Evolution), la última versión del lanzador Vega. El Vega E, junto con el anteriormente aprobado Vega C, demuestra que el vector europeo más pequeño ya ha alcanzado su mayoría de edad y se posiciona como uno de los lanzadores más importantes del mercado en su segmento. El cohete Vega nació a principios de los años 90 como un proyecto de la Agencia Espacial Italiana (ASI) con el nombre de VEGA (Vettore Europeo di Generazione Avanzata). Vega fue el resultado de la experiencia que Italia había adquirido con los lanzamientos de cohetes estadounidenses Scout desde la plataforma San Marco en la costa de Kenya. Por entonces la ESA había aprobado el desarrollo del cohete Ariane 5, pero este lanzador era demasiado potente y caro para las cargas útiles más pequeñas, así que Italia vio una oportunidad de colocar su cohete como referencia del segmento de lanzadores para satélites ligeros —menos de 800 kg— en órbita polar heliosíncrona (SSO).

Cohete Vega E (ESA).

La experiencia con el cohete Scout, de combustible sólido, convenció a Italia de que este tipo de propulsión era la ideal para un lanzador de bajo coste a pesar de ser muy poco eficiente. Por entonces se esperaba que el coste del Vega fuese inferior a veinte millones de dólares por lanzamiento. El programa se enfrentó con la resistencia de Francia, que justo en ese momento también estaba intentando desarrollar los cohetes de combustible sólido DLA y ESL usando la tecnología de los aceleradores EAP (P230) de combustible sólido del Ariane 5. Obviamente el resto de países de la ESA no veía con buenos ojos que Francia fuese el actor principal en todos los lanzadores europeos, así que algunos apoyaron el proyecto italiano Vega, siempre y cuando incorporase a otros países.

Versión del Vega de 1998 con una primera y tercera etapas francesas (P85 y P7) y una segunda etapa italiana (Zefiro) (ESA).

El programa Vega fue aprobado por los ministros de los países miembros de la ESA en 1998, pero seguía generando mucha oposición. Por un lado, el mercado de pequeños lanzadores para órbita polar ya no parecía tan atractivo como a principios de los 90. Para entonces lo que estaba de moda eran cohetes ligeramente más grandes que pudieran situar en órbita varias cargas al mismo tiempo. Por otro lado, las disputas entre los países miembros de la ESA se habían saldado con una solución de compromiso —más barata— que pasaba por reforzar los lazos con Rusia. El resultado fue que cohetes rusos como el Rokot se convertirían en los lanzadores principales de muchos satélites europeos de pequeño tamaño. Además, Francia insistía en que el Vega suponía una duplicación de recursos en Europa, puesto que no hacía uso de la tecnología de los cohetes de combustible sólido del Ariane 5, una queja a la que Italia respondió comprometiéndose todavía más con el desarrollo de su pequeño lanzador.

Pero Europa seguía necesitando un acceso independiente al espacio para sus satélites más pequeños, así que finalmente el Vega sería aprobado en noviembre de 2000. El diseño del lanzador reflejaba su tortuoso nacimiento y la ‘victoria’ de Italia en su lucha por imponer su criterio. Ahora era un cohete de tres etapas de combustible sólido capaz de situar 1500 kg en órbita polar, una capacidad de carga más ajustada a las necesidades de la ESA. La segunda y tercera etapas, Zefiro 23 y Zefiro 9, eran de diseño italiano y estaban a cargo de la empresa Avio. Pero la primera etapa P80FW, mucho más potente, sería construida conjuntamente entre Italia (un 50% aproximadamente) y Francia, además de Bélgica y Holanda. En total Italia correría a cargo del 65% de la financiación del programa.

Cohete Vega (Arianespace).

Francia no logró imponer su criterio de usar una primera etapa P85 basada en los EAP del Ariane 5 (ni tampoco logró que la tercera etapa fuese una P7), pero al menos se hizo con un pedacito del pastel de los contratos del Vega (un 13% aproximadamente), como no podía ser de otra forma. Por supuesto, otros países europeos —incluida España— participarían en el proyecto de forma más modesta. Quedaba el peliagudo asunto de la etapa superior: para que el Vega fuese competitivo debía ser capaz de lanzar varios satélites en diferentes órbitas, lo que requería una etapa capaz de encenderse en repetidas ocasiones, algo imposible con un cohete de combustible sólido. Una vez más se buscó una solución de compromiso. La cuarta etapa, denominada AVUM (Attitude Vernier Upper Module), usaría propergoles hipergólicos y se fabricaría en colaboración con Ucrania, que suministraría el motor RD-869. De paso, Italia presionó para que la P80 sirviese como base para unos nuevos motores EAP del Ariane 5, un proyecto que no saldría adelante debido a su coste y la más que obvia oposición francesa.

Lanzamiento de la misión VV08 del Vega (ESA).

Etapa superior hipergólica AVUM (ESA).

Después de varios retrasos y otras polémicas el pequeño lanzador de 134 toneladas y 29 metros de longitud debutó por primera vez en febrero de 2012. El vector se elevó raudo desde la rampa de lanzamiento ZLV (Zone de Lancement Vega) del centro espacial de Kourou en la Guayana Francesa, una rampa construida originalmente para los Ariane 1 y 3 y que anteriormente se conocía como ELA1. La primera misión del Vega tuvo lugar paradójicamente después del primer lanzamiento de un cohete Soyuz desde la Guayana Francesa, un síntoma de lo mucho que había costado sacar adelante el proyecto. Desde entonces el Vega ha realizado once misiones sin fallo alguno, aunque su precio —unos 37 millones de dólares por lanzamiento— es de todo menos competitivo. Estamos hablando de un lanzador que cuesta en el mercado internacional casi lo mismo que un Soyuz a pesar de poseer una capacidad de carga muy inferior.

Las sinergias entre el Vega C, el Ariane 6 y el Ariane 5 (ESA).

Detalle del motor de combustible sólido P120C de 13,5 m de largo y un empuje de 3000 kN (ESA).

En 2014 la ESA aprobó después de muchas discusiones el nuevo Ariane 6, un sustituto del Ariane 5 más económico también liderado por Francia. El nuevo lanzador usará, dependiendo de la versión, dos o cuatro aceleradores de combustible sólido P120 desarrollados por Avio a partir de la etapa P80 del Vega. Y, como era de esperar, al mismo tiempo la ESA aprobó el desarrollo del Vega C, una versión del Vega que usa la P120C como primera etapa. El Vega C emplea además una segunda etapa Zefiro 40 más grande y una cuarta etapa AVUM+ con más combustible y más ligera. Gracias a estas mejoras, el Vega C podrá situar 2200 kg en órbita polar, o sea, unos 700 kg más que el Vega normal. No obstante, se espera reducir los elevados costes de este lanzador gracias a sus similitudes con el Ariane 6.

Evolución del Vega al Vega C (ESA).

El Ariane 6 y el Vega compartirán los cohetes P120 (ESA).

Ha costado más de veinte años, pero finalmente los dos lanzadores europeos en servicio usarán elementos comunes. Es decir, el mismo objetivo que buscaban los proyectos DLA y ESL de los años 90, pero ahora con tecnología italiana en vez de francesa. Está previsto que el Vega C vuele por primera vez en 2019 y la ESA quiere que se convierta en el lanzador de pequeños satélites —especialmente cubesats– más importante del mundo, aunque la competencia va a ser muy dura (especialmente por parte del PSLV indio y el Soyuz). Puede que Europa pierda el segmento de grandes satélites por culpa de los bajos costes de SpaceX, pero está claro que no quiere perder la batalla en el segmento de mercado de las constelaciones de pequeños satélites, actualmente en pleno auge.

Vega C (ESA).

Pero el Vega C sigue teniendo la cuarta etapa AVUM y mantiene por tanto una incómoda dependencia de Ucrania. De ahí surge la razón de ser del programa Vega E (Vega Evolution). Este nuevo lanzador será similar en prestaciones al Vega C, pero sustituirá la tercera etapa Zefiro 9 y la cuarta etapa AVUM+ por una única fase denominada VUS (Vega new Upper Stage) con el motor LM10-Mira de metano y oxígeno líquido (methalox) de diez toneladas de empuje. Curiosamente el Mira ha sido desarrollado conjuntamente entre la empresa italiana Avio y la rusa KBKhA, aunque se espera poder trasladar toda la producción a Europa occidental si es necesario.

Vega, Vega C y Vega E (ESA).

El vuelo inaugural del Vega E está previsto para 2025 y la etapa de metano con el motor Mira podría servir para el futuro cohete reutilizable europeo que la ESA está investigando dentro del marco de los proyectos Prometheus y CALLISTO (Cooperative Action leading to Launcher Innovation in Stage Toss back Operations: sí, el acrónimo se les fue de las manos) liderados por el CNES francés. Estos proyectos son la respuesta europea al desafío de SpaceX y Blue Origin y podrían traducirse en un nuevo lanzador europeo que sustituya o complemente al Ariane 6, denominado provisionalmente ArianeNEXT, que entraría en servicio a finales de la próxima década (¿demasiado tarde?).

Motor de methalox Mira desarrollado entre Rusia e Italia (Avio/ASI).

Demostrador de aterrizaje vertical francés Callisto (CNES).

Junto con el Vega E la ESA también aprobó el 30 de noviembre otro proyecto liderado por Italia, el Space Rider (oficialmente se escribe SpaceRider, todo junto, siguiendo una moda bastante molesta a mi juicio). Es la versión operativa del prototipo IXV (Intermediate Experimental Vehicle) lanzado en 2015 (en realidad ya había sido aprobado por los ministros de la ESA, pero ahora se da la luz verde oficial). Esta especie de réplica europea del X-37B antes era conocida como PRIDE ISV (Innovative Space Vehicles) y será construido por Thales Alenia Italia. Usará el Vega C para alcanzar el espacio y se trata de un cuerpo sustentador de 2400 kg dotado de un pequeño compartimento de carga de 0,8 metros cúbicos y una capacidad para llevar hasta 800 kg (eso sí, no tendrá brazo robot para soltar o recoger la carga). Para reducir costes el vehículo lleva ahora un módulo de servicio con dos paneles solares basado en la etapa AVUM y realizará su primer vuelo en 2021.

Diseño final del SpaceRider unido al módulo de servicio (ESA).

Esquema de una misión del Space Rider (ESA).

La ESA quiere hacer del Space Rider un sistema comercial reutilizable capaz de llevar a cabo todo tipo de experimentos en microgravedad. El objetivo es ampliar el número de aplicaciones del Vega y bajar el precio por lanzamiento. Es un proyecto muy atractivo, sin duda, pero está por ver si su utilidad real está a la altura de las expectativas (quizás usado conjuntamente con un sistema totalmente reutilizable pueda ser capaz de darnos alguna sorpresa). Precisamente la falta de aplicaciones directas del proyecto ha provocado que la ESA insista en el papel del Space Rider para reducir la basura espacial, una aplicación bastante exótica —mejor dicho, deficitaria— desde el punto de vista comercial. Space Rider volará en órbitas de hasta 400-450 kilómetros de altura y con un rango de inclinaciones de entre 37º y 52º. Podrá permanecer varias semanas en órbita (lo ideal sería meses) y descenderá usando un paracaídas.

Otra vista de las operaciones del Space Rider (ESA).

Diseño del SpaceRider (finalmente el panel solar irá en el módulo de servicio) (ESA).

Italia había estudiado previamente varios diseños para el Space Rider. Finalmente se ha escogido el más sencillo (izquierda), similar al IXV (ESA).

En definitiva, con el Vega E el miembro más joven de la familia de vectores europeos se ha hecho mayor y aspira a convertirse en el líder de su segmento. Una vez sean operativos el Vega E y el Space Rider la ESA dispondrá de un lanzador pequeño muy flexible. Queda por ver si su precio será competitivo y qué papel jugará la tecnología rusa en el proyecto.

Fuente:  danielmarin.naukas.com