Boeing X-20 Dyna-Soar

El Boeing X-20 Dyna-Soar ("Dynamic Soarer") fue un programa de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) para desarrollar un avión espacial que pudiera usarse para una variedad de de misiones militares, incluido el reconocimiento aéreo, bombardeo, rescate espacial, mantenimiento de satélites y como interceptor espacial para sabotear satélites enemigos. El programa se desarrolló del 24 de octubre de 1957 al 10 de diciembre de 1963, costó 660 millones de dólares (6.310 millones de dólares corrientes) y fue cancelado justo después de que comenzara la construcción de la nave espacial.

Otras naves espaciales en desarrollo en aquel momento, como Mercury o Vostok, eran cápsulas espaciales con perfiles balísticos de reentrada que terminaban en un aterrizaje bajo un paracaídas. Dyna-Soar se parecía más a un avión. Podía viajar a objetivos distantes a la velocidad de un misil balístico intercontinental, estaba diseñado para planear hacia la Tierra como un avión bajo el control de un piloto y podía aterrizar en un aeródromo. Dyna-Soar también podría alcanzar la órbita terrestre, como las cápsulas espaciales tripuladas convencionales.

Estas características hicieron de Dyna-Soar un concepto mucho más avanzado que otras misiones de vuelos espaciales tripulados de la época. La investigación sobre un avión espacial se realizó mucho más tarde en otras naves espaciales reutilizables, como el transbordador espacial de 1981-2011 y las más recientes naves espaciales Boeing X-40 y X-37B.

Fondo

El concepto subyacente al X-20 fue desarrollado en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial por Eugen Sänger e Irene Bredt como parte del Silbervogel propuesta. Este era un diseño para un bombardero propulsado por cohetes capaz de atacar la ciudad de Nueva York desde bases en Alemania y luego volar para aterrizar en algún lugar del Océano Pacífico en poder del Imperio de Japón. La idea sería utilizar las alas del vehículo para generar sustentación y elevarse hacia una nueva trayectoria balística, saliendo de la atmósfera nuevamente y dándole tiempo al vehículo para que se enfríe entre los saltos. Después de la guerra, se demostró que la carga de calentamiento durante los saltos era mucho mayor de lo inicialmente calculado y habría derretido la nave espacial.

Después de la guerra, muchos científicos alemanes fueron llevados a los Estados Unidos por la Operación Paperclip de la Oficina de Servicios Estratégicos, trayendo consigo conocimientos detallados del proyecto Silbervogel. Entre ellos, Walter Dornberger y Krafft Ehricke se trasladaron a Bell Aircraft, donde, en 1952, propusieron lo que era esencialmente una versión de lanzamiento vertical del Silbervogel conocido como "Misil Bombardero" o "BoMi".

Todos estos estudios propusieron varios vehículos propulsados por cohetes que podrían viajar grandes distancias deslizándose después de ser impulsados a gran velocidad y altitud por una etapa de cohete. El cohete propulsor colocaría el vehículo en una trayectoria suborbital, pero exoatmosférica, lo que daría como resultado un breve vuelo espacial seguido de un reingreso a la atmósfera. En lugar de un reingreso y aterrizaje completo, el vehículo usaría la sustentación de sus alas para redirigir su ángulo de planeo hacia arriba, intercambiando velocidad horizontal por velocidad vertical. De esta forma, el vehículo sería "rebotado" de nuevo al espacio. Este método de salto y planeo se repetiría hasta que la velocidad fuera lo suficientemente baja como para que el piloto del vehículo tuviera que elegir un lugar de aterrizaje y deslizar el vehículo hasta aterrizar. Este uso de elevación atmosférica hipersónica significó que el vehículo podría ampliar enormemente su alcance a lo largo de una trayectoria balística utilizando el mismo cohete propulsor.

Bomi despertó suficiente interés que en 1956 se había convertido en tres programas separados:

• RoBo (Rocket Bomber), versión actualizada de Bomi.
• Brass Bell, un vehículo de reconocimiento de larga distancia.
• Hywards (Hypersonic Weapons Research and Development Supporting system), un prototipo más pequeño para desarrollar las tecnologías necesarias para Robo y Brass Bell.

Desarrollo

Días después del lanzamiento del Sputnik 1 el 4 de octubre de 1957, ya sea el 10 o el 24 de octubre, el Comando de Investigación y Desarrollo Aéreo (ARDC) de la USAF consolidó los estudios de Hywards, Brass Bell y Robo en el proyecto Dyna-Soar, o Sistema de Armas 464L, con un plan de desarrollo abreviado de tres pasos. La propuesta reunió las propuestas existentes de propulsión y planeo en un solo vehículo diseñado para llevar a cabo todas las tareas de bombardeo y reconocimiento examinadas en los estudios anteriores, y actuaría como sucesor del programa de investigación X-15.

Las tres etapas del programa Dyna-Soar iban a ser un vehículo de investigación (Dyna-Soar I), un vehículo de reconocimiento (Dyna-Soar II, anteriormente Brass Bell), y un vehículo que añadió capacidad de bombardeo estratégico (Dyna-Soar III, anteriormente Robo). Se esperaba que las primeras pruebas de planeo del Dyna-Soar I se llevaran a cabo en 1963, seguidas de vuelos con motor, alcanzando Mach 18, al año siguiente. En 1968 se desplegaría un misil planeador robótico, y se esperaba que el sistema de armas en pleno funcionamiento (Dyna-Soar III) estuviera en pleno funcionamiento para 1974.

En marzo de 1958, nueve empresas aeroespaciales estadounidenses licitaron por el contrato Dyna-Soar. De éstas, el campo se redujo a propuestas de Bell y Boeing. Aunque Bell tenía la ventaja de seis años de experiencia, Gracias a los estudios de diseño, el contrato para el avión espacial se adjudicó a Boeing en junio de 1959 (momento en el que su diseño original había cambiado notablemente y ahora se parecía mucho al que Bell había presentado). A finales de 1961, se eligió el Titan III como vehículo de lanzamiento. El Dyna-Soar iba a ser lanzado desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, Florida.

Descripción de la nave espacial

El diseño general del X-20 Dyna-Soar se esbozó en marzo de 1960. Tenía una forma de delta de ala baja, con aletas para control en lugar de una cola más convencional. La estructura de la nave debía estar hecha de superaleación René 41, al igual que los paneles de la superficie superior. La superficie inferior debía estar hecha de láminas de molibdeno colocadas sobre René 41 aislado, mientras que la nariz cónica debía estar hecha de grafito con varillas de circonio.

Debido a los requisitos cambiantes, se consideraron varias versiones del Dyna-Soar, todas compartiendo la misma forma y diseño básicos. Un solo piloto se sentaba al frente, con un compartimento para equipos situado detrás. Esta bahía contenía equipos de recopilación de datos, armas, equipos de reconocimiento o una cubierta central para cuatro personas en el caso del vehículo espacial lanzadera X-20X. Una etapa superior Martin Marietta Transstage unida al extremo trasero de la nave permitiría maniobras orbitales y una capacidad de aborto del lanzamiento antes de ser desechada antes del descenso a la atmósfera. Al caer a través de la atmósfera, un escudo térmico opaco hecho de un metal refractario protegería la ventana en la parte delantera de la nave. Este escudo térmico luego se desecharía después del aerofrenado para que el piloto pudiera ver y aterrizar de manera segura.

Un dibujo publicado en la revista Space/Aeronautics antes de la cancelación del proyecto muestra a la nave rozando la atmósfera para realizar un cambio de inclinación orbital. Luego dispararía su cohete para reanudar la órbita. Esta sería una capacidad única para una nave espacial, ya que las leyes de la mecánica celeste normalmente implican que un cambio de plano requiere un enorme gasto de energía. Se proyectó que el Dyna-Soar podría utilizar esta capacidad para encontrarse con satélites incluso si el objetivo realizaba maniobras evasivas.

A diferencia del último transbordador espacial, Dyna-Soar no tenía ruedas en su tren de aterrizaje triciclo, ya que los neumáticos de goma se habrían incendiado durante el reingreso. En su lugar, Goodyear desarrolló patines retráctiles con cepillos de alambre hechos de la misma aleación René 41 que la estructura del avión.

Historia operativa

En abril de 1960, siete astronautas fueron elegidos en secreto para el programa Dyna-Soar:

• Neil Armstrong (1930–2012; NASA) 1960–1962
• William H. "Bill" Dana (1930–2014; NASA) 1960–1962
• Henry C. Gordon (1925–1996; Fuerza Aérea) 1960–1963
• Pete Knight (1929-2004; Fuerza Aérea) 1960-1963
• Russell L. Rogers (1928-1967; Fuerza Aérea) 1960-1963
• Milt Thompson (1926–1993; NASA) 1960–1963
• James W. Wood (1924-1990; Air Force) 1960-1963

Neil Armstrong y Bill Dana abandonaron el programa a mediados de 1962. El 19 de septiembre de 1962, Albert Crews se agregó al programa Dyna-Soar y se anunciaron al público los nombres de los seis astronautas restantes de Dyna-Soar.

A finales de 1962, Dyna-Soar había sido designado X-20, el propulsor (que se utilizaría en las pruebas de caída de Dyna Soar I) se disparó con éxito y la USAF había celebrado una ceremonia de presentación del X-20. en Las Vegas.

La Minneapolis-Honeywell Regulator Company (más tarde Honeywell Corporation) completó pruebas de vuelo en un subsistema de guía inercial para el proyecto X-20 en la Base de la Fuerza Aérea de Eglin, Florida, utilizando un Voodoo NF-101B en agosto de 1963.

El

Boeing B-52C-40-BO Stratofortress 53-0399 fue asignado al programa para lanzar desde el aire el X-20, similar al perfil de lanzamiento del X-15. Cuando se canceló el X-20, se utilizó para otras pruebas de lanzamiento desde el aire, incluida la de la cápsula de escape B-1A.

Problemas

Además de los problemas de financiación que suelen acompañar a los esfuerzos de investigación, el programa Dyna-Soar sufrió dos problemas importantes: la incertidumbre sobre el propulsor que se utilizará para poner la nave en órbita y la falta de un objetivo claro para el proyecto.

Se propusieron muchos propulsores diferentes para poner en órbita el Dyna-Soar.

La propuesta original de la USAF sugería motores LOX/JP-4, flúor-amoniaco, flúor-hidrazina o RMI (X-15), pero Boeing, el contratista principal, favorecía una combinación Atlas-Centaur. Finalmente, en noviembre de 1959, la Fuerza Aérea estipuló un Titán, como sugirió el fallido competidor Martin, pero el Titán I no era lo suficientemente potente como para poner en órbita el X-20 de cinco toneladas.

Los propulsores Titan II y Titan III podrían lanzar Dyna-Soar a la órbita terrestre, al igual que el Saturn C-1 (posteriormente rebautizado como Saturn I), y todos se propusieron con varias combinaciones de etapa superior y propulsores. En diciembre de 1961 se eligió el Titan IIIC, pero las vacilaciones sobre el sistema de lanzamiento retrasaron el proyecto y complicaron la planificación.

La intención original de Dyna-Soar, descrita en la propuesta del Sistema de Armas 464L, requería un proyecto que combinara la investigación aeronáutica con el desarrollo de sistemas de armas. Muchos se preguntaron si la USAF debería tener un programa espacial tripulado, cuando ese era el dominio principal de la NASA. La Fuerza Aérea enfatizó con frecuencia que, a diferencia de los programas de la NASA, Dyna-Soar permitía el reingreso controlado, y aquí fue donde se centró el esfuerzo principal en el programa X-20.

El 19 de enero de 1963, el Secretario de Defensa, Robert McNamara, ordenó a la Fuerza Aérea de los EE. UU. que realizara un estudio para determinar si Gemini o Dyna-Soar era el enfoque más factible para un sistema de armas espacial. A mediados de marzo de 1963, después de recibir el estudio, el secretario McNamara "declaró que la Fuerza Aérea había estado poniendo demasiado énfasis en el reingreso controlado cuando no tenía ningún objetivo real para el vuelo orbital". Esto fue visto como una inversión de la posición anterior del Secretario sobre el programa Dyna-Soar.

Dyna-Soar también era un programa costoso que no lanzaría una misión tripulada hasta mediados de la década de 1960 como muy pronto. Este alto costo y utilidad cuestionable dificultaron que la Fuerza Aérea de los EE. UU. justificara el programa.

Finalmente, el programa X-20 Dyna-Soar fue cancelado el 10 de diciembre de 1963. El día en que se canceló el X-20, la Fuerza Aérea de EE. UU. anunció otro programa, el Laboratorio Orbital Tripulado, un derivado de Gemini.. Este programa también fue finalmente cancelado.

Otro programa negro, ISINGLASS, que iba a ser lanzado desde el aire desde un bombardero B-52, fue evaluado y se realizaron algunos trabajos en el motor, pero finalmente también fue cancelado.

Legado

A pesar de la cancelación del X-20, la investigación afiliada sobre aviones espaciales influyó en el transbordador espacial, mucho más grande. El diseño final también utilizó alas delta para aterrizajes controlados. El BOR-4 soviético posterior, y mucho más pequeño, tenía una filosofía de diseño más cercana al Dyna-Soar, mientras que los aviones de investigación Martin X-23 PRIME y Martin Marietta X-24A/HL-10 de la NASA también exploraron aspectos del submarino. vuelos orbitales y espaciales. La nave espacial tripulada Hermes propuesta por la ESA era superficialmente similar al X-20, pero no derivaba de él.

Especificaciones (según diseño)

Características generales

• Crew: Un piloto
• Duración: 35.34 pies (10,77 m)
• Wingspan: 20,8 pies (6,3 m)
• Altura: 8,5 pies (2,6 m)
• Área de ala: 345 pies cuadrados (32,1 m²)
• Peso vacío: 10.395 libras (4.715 kg)
• Peso máximo de despegue: 11.387 libras (5.165 kg)
• Powerplant: 2 × AJ10-138 cohete motor, 8.000 lbf (36 kN) empuje cada

Rendimiento

• Velocidad máxima: 17.500 mph (28.200 km/h, 15.200 kn)
• Rango: 25.000 mi (41,000 km, 22.000 nmi)
• Techo de servicio: 530.000 pies (160.000 m)
• Tasa de subida: 100.000 pies/min (510 m/s)
• Carga de ala: 33 lb/sq ft (160 kg/m²)

Medios

• El 1959 Zona Twilight El episodio de la temporada 1 titulado "Y cuando se abrió el cielo" hizo referencia a una nave espacial llamada el X20 que tenía un perfil similar pero podría llevar una tripulación de tres.
• En 1962, el quinto libro de Donald A. Wollheim Mike Mars serie, Mike Mars vuela la Dina-Soar, tuvo el personaje de título volar una misión de rescate de emergencia en el Dyna-Soar.
• La breve historia de John Berryman de 1963 "El problema con Telstar" contó con una Dyna-Soar usada para interceptar satélites de comunicaciones para su reparación.
• El drama cinematográfico de Hollywood en 1969 Marooned presentó una nave de rescate modelada un poco después de que el Dyna-Soar (llamado X-RV para el Vehículo de Rescate EXperimental) se desplegó apresuradamente para rescatar astronautas a bordo de una cápsula de comandos Apolo. Esto fue bomboonado en Mad Magazine como el XRT, el Rescate Experimental Thing.