DH-1 (cohete)

El DH-1 ^{[ 1 ]} fue un concepto de cohete reutilizable de dos etapas para alcanzar la órbita, propuesto alrededor de 2005 en el libro The Rocket Company de Patrick JG Stiennon, David M. Hoerr y Doug Birkholz ( AIAA , 2005). El concepto se describe en la patente estadounidense vencida 5568901. ^{[ 2 ]} El DH-1 nunca se construyó, y su empresa fabricante, AM&M, también es ficticia. El libro destacaba y buscaba resolver muchos problemas relacionados con la construcción de un vehículo reutilizable económico mediante el diseño del DH-1.

La novela The Rocket Company es ficticia, pero la ciencia , la ingeniería y la política que sustentan el diseño del DH-1 se describen como altamente factibles. El diseño destaca por intentar evitar tecnologías novedosas o inexistentes, por depender del control humano en lugar del informático, por considerar la viabilidad económica de una capacidad de carga útil muy reducida de 2300 kg (5000 libras) (incluido el piloto), por utilizar un perfil de lanzamiento con una primera etapa desplegable, por comercializar el vehículo para el "acceso al espacio" en lugar del "transporte de carga" y por ofrecer un plan de negocios cuyo objetivo es vender los propios vehículos DH-1, en lugar de espacio para carga útil en un vehículo de lanzamiento de la compañía, como es habitual actualmente. 

La primera etapa es cilíndrica, de 7,6 m de ancho y 9,1 m de alto . Tiene un peso en vacío de 18 000 kg , transporta 76 000 kg de metano y oxígeno, y un peso bruto de despegue (GLOW) de 95 000 kg , incluyendo la segunda etapa. Está equipada con cinco motores RL-60 y cuatro motores RL10 de sostenimiento , y cuatro pequeños motores de aterrizaje a reacción, todos modificados para funcionar con metano. En el lanzamiento, se monta sobre cuatro rieles internos equipados con amortiguadores neumáticos , en lugar de estar fijado al bastidor de lanzamiento con pernos explosivos . Esto permite que el DH-1 se eleve tan pronto como el empuje supere el peso, evitando cargas de choque repentinas y permitiéndole volver a posarse sobre el bastidor de lanzamiento en caso de una falla crítica del motor en los primeros metros de vuelo.       

El vuelo es funcionalmente similar al del DC-X . En el lanzamiento, se encienden los 9 cohetes hasta que el DH-1 alcanza los 100 000 pies (~30  km). En ese punto, se apagan los RL-60 y los motores de sustentación impulsan el cohete hasta los 200 000  pies (~60  km), donde se produce la separación. El perfil de vuelo de la primera etapa es casi completamente vertical, con solo un ligero movimiento lateral para mantenerse por encima del área de lanzamiento/aterrizaje. Luego, la primera etapa desciende de regreso al sitio de lanzamiento, experimentando un calentamiento de reentrada aproximadamente comparable al del SR-71 , liberando un paracaídas de frenado a 120 000  pies, y desacelerando y aterrizando propulsoramente con 30 segundos de combustible de reserva en los motores a reacción.

La segunda etapa tiene forma de cono, 20 pies de ancho (6,1 m) , 44 pies de alto (13 m) y un ángulo de cono de 11,5 grados. Tiene un peso en vacío de 17.000 libras (7.700 kg) , transporta 82.000 libras (37.000 kg) de hidrógeno y oxígeno, y un peso bruto de 99.000 libras (45.000 kg) en el momento de la separación. Está equipada con dos RL-60 y un pequeño sistema de control de reacción . A la altura de separación, el aire es tan tenue que los motores pueden optimizarse para el vacío sin penalización en el rendimiento. La sección entre tanques funciona como cabina de vuelo y de carga. La energía es suministrada por baterías y una tira de paneles solares que recorren la parte superior de la cabina. La reentrada es de base primero y está protegida por un escudo térmico de transpiración , antes de que se despliegue un parapente y la etapa superior se deslice hacia abajo en posición horizontal para aterrizar sobre tres patas; Dos se extendían desde la base y uno desde la punta del cono.       

Un objetivo muy anhelado en los lanzamientos espaciales es la capacidad de poner material y personas en órbita con la misma fiabilidad y coste similar al del transporte aéreo comercial. En el caso de los vehículos reutilizables, se busca un vehículo que funcione como un avión y que pueda reutilizarse simplemente repostando combustible. The Rocket Company va un paso más allá y propone que estos vehículos se vendan como vehículos comerciales, bajo las mismas normas de exportación que un Boeing 747 .

Una vez adquirido, el DH-1 funcionaría como una aeronave especializada que podría utilizarse con la frecuencia que el cliente deseara, de forma similar al SR-71, el Air Force One o un UAV. El cliente no estaría adquiriendo tanto la capacidad de lanzar satélites como un programa espacial completo por menos de 400 millones de dólares (incluidas las instalaciones y el DH-1) y un coste anual inferior a 100 millones de dólares.

El cohete RL-60 es un motor de ciclo cerrado con expansión, una versión ampliada del RL10, uno de los motores más fiables jamás construidos. Si bien este tipo de motor no genera la misma potencia que el SSME , es mucho menos complejo y mucho más fiable. Los motores de ciclo con expansión no necesitan controladores informáticos para funcionar. El combustible que sale del sistema de refrigeración de la tobera del motor tampoco está mucho más caliente que la temperatura ambiente, por lo que no causa tantos daños como los prequemadores .

La tecnología de materiales actual no permite construir un vehículo de una sola etapa capaz de entrar en órbita , transportar una carga útil y regresar a la Tierra en condiciones de volver a lanzarse. El DH-1 soluciona este problema dividiendo la tarea entre las dos etapas, lo que permite que ambas operen de forma segura dentro de los límites de los materiales y con los métodos operativos conocidos. Por lo tanto, un vehículo tipo DH-1 puede diseñarse priorizando la fiabilidad y la seguridad, en lugar del rendimiento absoluto a expensas de estos criterios.

Con un costo de fabricación estimado de $65 millones y un precio de venta de $250 millones, los costos de desarrollo de ~$3 mil millones podrían amortizarse con aproximadamente 20 ventas. Los costos de lanzamiento se estimaron entre $1 millón (lanzamientos frecuentes) y $100 millones (una vez al año), dependiendo de la frecuencia de operación del vehículo, con instalaciones de lanzamiento que costarían $100 millones y que cabrían dentro de un círculo de 1 milla. The Rocket Company afirma que tales ventas son posibles a nivel mundial. Se sugieren como clientes potenciales a la NASA , la USAF , países de la OTAN como Reino Unido , Francia , Alemania y Japón , así como empresas privadas, como Virgin Galactic o Bigelow Aerospace .

La empresa Rocket Company afirma que, con varios vehículos fiables compitiendo en un mercado abierto, el precio debería acabar bajando hasta acercarse al coste real de lanzamiento, inferior a 200 dólares por libra.

La etapa superior está diseñada para operar en el espacio y reabastecerse allí. Suponiendo la existencia de una estación espacial para almacenar el propulsor, un DH-1 orbital podría reabastecerse después de 17 lanzamientos. Uniendo dos etapas reabastecidas, una frente a la otra, se podrían transportar aproximadamente 16  toneladas (35 000 lb) a la superficie lunar, a la superficie marciana o a la órbita geoestacionaria , y regresar a la estación. Debido a los requisitos de combustible, el costo de los envíos a estos destinos es seis veces mayor que el de los envíos a la órbita terrestre baja (LEO).

También se han sugerido variantes con cabina alargada y morro abatible . La primera podría equiparse en órbita para transportar personas con relativa comodidad en vuelos de larga duración, mientras que la segunda podría utilizarse para transportar carga voluminosa que no cabría por la escotilla de carga normal. Para vuelos interplanetarios, el libro sugería utilizar un RL-60 modificado para funcionar con metano, al que se le había añadido una extensión de la tobera del motor, que era desmontable para permitir el frenado aerodinámico .