Un consorcio europeo, liderado por el integrador de misiones y sistemas español Elecnor Deimos, está colaborando para demostrar la viabilidad de desarrollar un escudo térmico inflable (IHS) para recuperar etapas de cohetes del espacio. Si tiene éxito, el sistema también podría proteger cargas valiosas durante la reentrada y el descenso a la Tierra, y eventualmente podría usarse para misiones a Marte.
El consorcio ICARUS (“Inflatable Concept Aeroshell for the Recovery of a re-Usable launcher Stage”) ha recibido una financiación de 10 millones de euros por parte de la Comisión Europea bajo el programa Horizonte Europa y es un proyecto sucesor de EFESTO-1 (tres millones de euros) y EFESTO-2 (dos millones de euros), financiados por Horizonte 2020 y el primer lote de Horizonte Europa, respectivamente.
ICARUS consta de tres fases. Durante la primera de ellas, el consorcio completará el diseño de la misión y el sistema junto con la maduración en tierra de las tecnologías clave. Durante la segunda fase, realizará una prueba de vuelo a bordo de un cohete sonoro con un demostrador a escala significativa de un IHS en condiciones hipersónicas. Dentro del cohete, el demostrador del IHS tendrá un diámetro aproximado de 50 centímetros y, cuando se infle, el escudo medirá unos tres metros de diámetro. Dependiendo de la aplicación, una versión comercial a gran escala podría tener un diámetro de 10 metros cuando esté inflado.
La tercera fase consiste en el análisis posterior al vuelo de los datos e información recopilados durante la misión: esto permitirá a los ingenieros comprender el comportamiento de la nave espacial, evaluar el rendimiento de las tecnologías a bordo y verificar las capacidades de los modelos de simulación para predecir ambos.
El inicio del proyecto ICARUS, estimado para tomar alrededor de cuatro años en total, está planeado para junio de 2024 y se prevé una prueba del demostrador para 2028.
El Consorcio ICARUS
El consorcio está liderado por Deimos, que desempeña el papel de gestión programática y de ingeniería e integración de sistemas, e incluye a los siguientes socios y afiliaciones:
– Centro Aeroespacial Alemán (DLR-MORABA y DLR AS-HYP), responsable de la prueba de vuelo, ejecución de la campaña de lanzamiento y el sistema de monitorización de salud del vehículo.
– Centro Italiano de Investigación Aeroespacial (CIRA), responsable del sistema de protección térmica del vehículo.
– Centro de Investigación Aeroespacial Francés (ONERA), responsable de la definición de la forma aerodinámica del vehículo y de la caracterización previa y posterior al vuelo.
– Pangaia Grado Zero (Italia), contribuyendo al desarrollo de sensores innovadores de monitorización de salud.
– Politecnico di Torino (Italia), responsable de la difusión y comunicación.
– Atmos Space Cargo (Alemania), responsable de la estructura inflable.
– HDES Service & Engineering (Países Bajos), responsable del sistema de inflado.
– Demcon Advanced Mechatronics (Países Bajos), contribuyendo al desarrollo de sensores innovadores de monitorización de salud.
Simone Centuori, CEO de Deimos, comentó que “este es uno de los proyectos más innovadores de la década, que abarca un grupo de organizaciones de investigación y empresas de primer nivel. Desde EFESTO-1 hasta ICARUS, el período de desarrollo cubre un total de nueve años y 15 millones de euros en financiación. ICARUS es un habilitador tecnológico clave para Europa, que revolucionará las tecnologías europeas de reentrada, apoyando aplicaciones como la recuperación de etapas de cohetes y la entrada hipersónica en Marte.
“ICARUS también significa una gran contribución futura a la sostenibilidad espacial. Con su potencial para devolver de manera segura vehículos de lanzamiento y elementos de satélites a la Tierra, puede convertirse en un cambio de juego para la industria de lanzadores.
“Colaborar con tantos socios fantásticos muestra el poder y el potencial del panorama espacial europeo y la confianza de todos los socios en la capacidad de Deimos como líder del proyecto. Este es un esfuerzo fantástico para utilizar nuestra experiencia como integrador de misiones y sistemas para forjar las diversas tecnologías y sistemas en un producto funcional.”
Sebastian Klaus, CEO de Atmos Space Cargo, dijo que “los Desaceleradores Atmosféricos Inflables están a la vanguardia de la tecnología de reentrada, y Atmos Space Cargo ha sido confiado por DEIMOS y sus socios del consorcio para diseñar y fabricar la estructura inflable. ICARUS pretende convertirse en la primera demostración de vuelo de esta nueva tecnología para la Unión Europea. Apoyar este esfuerzo con nuestra experiencia en fabricación y pruebas está perfectamente alineado con nuestra visión de devolver cualquier tipo de carga desde el espacio, a cualquier escala.”
Ali Gülhan, jefe del departamento de tecnología supersónica e hipersónica en el Instituto de Aerodinámica y Tecnología de Fluidos del DLR, comentó que “planificar e integrar una carga útil tan exigente para un experimento de vuelo en un cohete sonoro, incluida la respectiva prueba en túnel de viento, será un desafío y por lo tanto un esfuerzo emocionante con un resultado revolucionario. Junto con nuestros socios en la Base Móvil de Cohetes del DLR (MORABA), contribuiremos con nuestra vasta experiencia para hacer del experimento de vuelo un gran éxito.”
Jean-Marc Charbonnier, director del programa espacial en ONERA, dijo que “el consorcio está formado por un equipo experimentado de organizaciones de investigación de alto nivel e industrias que ya han demostrado su rendimiento durante los exitosos proyectos EFESTO, que llevaron al proyecto ICARUS. ONERA añade su reconocida experiencia internacional como el Establecimiento Francés de Investigación Aeroespacial del Ministerio de las Fuerzas Armadas.
“El escudo térmico inflable del proyecto es una posible disrupción tecnológica y del sistema. ONERA contribuye a través de su experiencia en la caracterización aerotermodinámica del rendimiento del escudo térmico inflable. Las simulaciones de plegado/inflado completarán la participación de ONERA en apoyo de Atmos Space Cargo para llevar a cabo una demostración exitosa.”
Los escudos térmicos inflables, también conocidos como desaceleradores atmosféricos inflables (IAD), podrían ser una nueva forma fundamental de desacelerar y proteger varios sistemas espaciales durante la reentrada y el descenso. Como resultado, podrían ser ideales para la expansión de tecnologías y servicios de transporte espacial comercial que buscan recuperar y reutilizar etapas de lanzadores y otras cargas espaciales. Integrar sistemas de guía, navegación y control (GNC) ad-hoc mejoraría aún más estas capacidades y permitiría la posibilidad de aplicaciones de aterrizaje de precisión en la Tierra y Marte.
Los escudos térmicos inflables se consideran un cambio de juego debido a características clave intrínsecas, como un bajo coeficiente balístico de reentrada, que puede reducir las cargas mecánicas y aerotérmicas durante la reentrada. Mientras que las cápsulas desplegables pueden acomodarse fácilmente en los vehículos de lanzamiento en una configuración plegada y luego desplegarse cuando sea necesario. Debido a esta combinación, pueden usarse para recuperar y potencialmente reutilizar segmentos de varios sistemas espaciales, como etapas de cohetes. Esto los hace más sostenibles y con menos impacto en el medio ambiente.
