Miura 5: todo lo que se sabe del candidato de PLD Space para ser el primer cohete orbital español
PLD Space fue la primera empresa española en presentar un cohete espacial privado. Fundada en 2011, este año ha visto al fin su Miura 1 alzar el vuelo, pero es incapaz de poner un satélite en órbita, para eso está el Miura 5. Este nuevo cohete en desarrollo opta a un contrato con el Gobierno de España de hasta 45 millones de euros. Pero no está solo, el extremadamente innovador Meso, de los catalanes de Pangea Aerospace, plantea una dura competencia.
Propulsión
El Miura 5 presenta una planta motora reducida al mínimo desarrollo. Con las lecciones aprendidas de su demostrador Teprel B, el mayor avance respecto a este es la implementación de una turbobomba. El sistema permite la aceleración del combustible hasta la velocidad que se necesita en la cámara de combustión.
Hasta aquí parece bastante sencillo, sin embargo, este aparato es la parte más complicada de cualquier motor cohete. Es responsable de más de la mitad de los accidentes de cohetes espaciales en los últimos tiempos.
La propulsión del Miura 5 recae en un total de seis motores, cinco serían empleados en la primera etapa y uno para la segunda. “La única diferencia entre los motores de la primera etapa y el de la segunda es que son más grandes. En la primera cada uno ofrece 150 kN, en total casi 1MN (Meganewton)” nos informó el propio jefe de desarrollo del Miura 5, Raúl Torres.
Continuó desarrollando este aspecto un poco más: “las turbobombas de la primera y la segunda etapa son bastante diferentes. La de la primera es bastante más grande. Lo que sí que comparten es el combustible y el motor es muy parecido aunque la segunda etapa está adaptada al vacío.” Buena parte de estas diferencias se basarán en una tobera de un tamaño mucho mayor, lo cual permite mejorar el rendimiento del motor a bajo coste. Esta es la misma filosofía aplicada por SpaceX a sus motores donde la gran diferencia entre las versiones de sea level (primera etapa) y de vacío.
Sobre el combustible a emplear hay más información que la hecha pública por PLD. Pese a su insistencia a los medios y aficionados, al organismo responsable del contrato le informaron que no disponen aún de biocombustible. En su momento se anunció una colaboración con la petrolera Repsol, que les suministraría bioqueroseno con la intención de reducir el impacto ambiental. Además, de esta forma cumplirían con la estricta normativa DNSH (Do Not Significant Harm, no hacer daño significativo) de la Comisión Europea, que obliga a tomar medidas paliativas contra el impacto medioambiental. Si no, los proyectos financiados por fondos comunitarios, como es el caso del Microlanzador Español, se arriesgan a que se les corte el acceso al dinero.
Sin embargo, en la oferta presentada al Centro de Desarrollo Tecnológico e Industrial, este aparece no como una característica base, sino como una mejora incremental a implementar en los próximos años. Aún así, esto es poco significativo ya que esta medida era únicamente como apoyo, ya que un cohete espacial va a contaminar en gran cantidad y están contempladas excepciones para estos casos.
Más allá de este tecnicismo sobre si será bioqueroseno o queroseno convencional, la mezcla oficialmente confirmada a este medio por la empresa, será kerolox. Específicamente, queroseno del tipo RP1 para cohetes y oxígeno criogénico. En el caso del queroseno, no será criogenizado como si realizan otras empresas debido a las extremas dificultades que entraña el manejo de dos combustibles en ese estado.
En resumen, los Teprel C serán motores de kerolox, con un ciclo de combustión abierto, generador de gas con un empuje de 150 kilonewton y un impulso específico de 275 segundos. Un diseño conservador, lo cual agrada a la mesa de contratación del CDTI.
Guiado, Navegación y Control (GNC) y aviónica
La base de la defensa de PLD Space sobre su Miura 5 en este aspecto, y tendrían razón, es la experiencia adquirida en el vuelo del Miura 1. Como ya tratamos aquí con anterioridad, este fue un éxito según los parámetros de misión establecidos. Y pese a distintas adversidades el cohete las sobrevino sin más inconveniente que consumir más combustible de los RCS del esperado.
Sin embargo, existe un gran inconveniente en este planteamiento y es que PLD Space no desarrolló, ni fue el líder de desarrollo de la aviónica del Miura 1.
Este papel recayó en GMV, esta veterana empresa de Madrid se fundó en 1984 y es una de las más destacadas, si no la que más en el sector aeroespacial español. Por tanto, esta parte de aviónica se entiende que será un desarrollo más complicado que el que ha defendido PLD Space. Además, existen dudas sobre las afirmaciones vertidas por la empresa ilicitana al respecto de la posibilidad de convertir los datos del vuelo del Miura 1 al Miura 5. “Aunque será complejo realizar una adecuada transferencia de conocimiento de Miura 1 a Miura 5” expone la mesa de contratación de forma más comedida. Además, más adelante y hablando de capital humano citan expresamente la pérdida de experiencia en los dos campos tratados en este apartado.
Debe destacarse el hecho de que varias menciones a este acuerdo han sido borradas de internet, de ahí la necesidad de recurrir a una nota en inglés que no había sufrido este destino.
En el apartado de GNC Raúl Torres ha vertido declaraciones contradictorias al respecto de cómo se realizará el Control de Empuje Vectorial (TVC por sus siglas en inglés) en la primera etapa. Por tanto, resulta imposible concluir si se realizará en dos o en tres ejes. Aunque la solución estará basada en la del Miura 1 y esta vez sí que tiene un aplicación directa y sencilla respecto de su predecesor.
En principio, y basándose en las declaraciones de la empresa no dispondrá de sistema de control de reacción en la primera etapa. El mejor conocido como RCS, por sus siglas en inglés, son una serie de “motores” a base de gas frío. Aquí sí llega un espaldarazo ya que la Mesa de Contratación valora positivamente ambas soluciones (TVC y RCS).
Uno de los sistemas al que se le ha dado prevalencia a la hora de discutir las propuestas es el sistema de terminación del vuelo. En este caso PLD Space lo tiene automatizado. No desciende directamente del Miura 1, ya que no disponía de uno como actualmente están concebidos estos, aunque probablemente alguna lección habrán podido extraer.
Estructuras y materiales
Una parte que en los últimos años ha cobrado mayor relevancia a la hora de comentar sistemas de lanzamiento espacial son los materiales empleados. La revolución que han supuesto los materiales compuestos y la impresión 3D conviven con materiales más clásicos como aluminio o acero. Detrás de la convivencia se encuentra una cruda realidad: “al cliente le da igual que el cohete sea de fibra de carbono, de aluminio o de plástico, lo que quiere es que llegue a órbita” en palabras de Raúl Torres. Eso no impide que la empresa deje de lado todos los avances producidos en los últimos años en la ciencia de materiales. De hecho, un elemento tan crítico como las turbobombas van a tener un grado importante de fabricación por impresión 3D. Otras secciones como muchos soportes estructurales, o las cajas de aviónica, estarán fabricadas con esta nueva técnica. Pese a esto, la mayor parte del cohete estará construida en aluminio, quizá en aleación con níquel, igual que en el Falcon 9.
Capital humano: las personas detrás de la máquina
Una ventaja de PLD Space como es su integración vertical es aquí una debilidad. El sector aeroespacial español es muy compacto y la captación de trabajadores ya cualificados es compleja. Nunca han tenido problemas en contratar personal cualificado, pero estos son en su mayor parte jóvenes, con poca experiencia. La retención de talento ha sido otro problema relativamente habitual en la dilatada trayectoria de la empresa, en trece años han pasado muchas cosas. En cualquier caso ya han afirmado que están en plena búsqueda de empleados y así lo demuestran las múltiples posiciones abiertas que han publicado recientemente en LinkedIn.
Además del problema del capital humano, en general la Mesa de Contratación expresó dudas sobre el organigrama del desarrollo. Se señala a Raúl Torres con varios puestos considerados contradictorios. Entre ellos, los de no tener un departamento de calidad que recaería en él exclusivamente como CEO. También se señala como problema que el director del proyecto le tenga a él como jefe del departamento de ingeniería. Y cierran el párrafo atacando la integración vertical con las siguientes palabras: «El organigrama del proyecto es demasiado vertical, prácticamente todo depende de una persona, lo que genera cuellos de botella».
Etapa superior
Esta sección engloba un poco de todo, propulsión, guiado fino, cofia, dispensadores de satélites y kick stage. Empezando por esta última, aunque era opcional, la empresa optó por incluir una, aunque no está claro que vaya a desarrollarse en tiempo o en absoluto. Para empezar porque en la propuesta solo se incluye una descripción muy somera. “El diseño parece muy preliminar y sin estimaciones de dimensiones, masa o potencia”, apuntan desde la Mesa de Contratación.
Se habla de dos proveedores, presumiblemente externos, uno español y otro extranjero, para la cofia. Ambas opciones harían uso de materiales compuestos y aunque resulta complicado averiguar la primera opción, la nacional, la segunda internacional, podría ser evidente. Ruag Space, actualmente Beyond Gravity es la encargada, a nivel casi mundial, de la fabricación de cofias. Muchos cohetes, sobre todo en Europa, hacen uso de las fabricadas en Suiza, incluidos los Ariane 5 y 6, los Vega y los Atlas V. Además, fueron los encargados de fabricar la cofia del Miura 1.
Hay un tamaño de cofia definido en 5,5×2,3 metros.
Dentro de la cofia el trabajo está adelantado y los diseños de dispensadores y separadores de satélites están bien desarrollados. Y ya han avanzado en cómo se realizarían las diferentes configuraciones de carga, algo importante en un cohete tan capaz como el Miura 5. Se contemplan tanto lanzamientos ride share de múltiples cargas como con cargas principales que ocupen un lanzamiento en solitario.
Recuperación y reutilización
Aquí el Miura 5 cuenta con una ventaja tremenda, en el vuelo del Miura 1 los datos de aerotermia afianzaron los modelos de la empresa. Aunque el cambio en la forma de la parte inferior, al usar cinco motores en el cohete, supondrá más de un quebradero de cabeza en Elche. Por otro lado, la recuperación de la segunda etapa no está contemplada ni en primera instancia ni en el futuro.
Sobre qué técnica se empleará no hay información porque está en estudio. En 2021 la ESA les otorgó un contrato por un valor de 1 millón de euros para estudiar qué forma de recuperación era la óptima. En él se estudian tres posibilidades:
- Trayectoria de retorno a la plataforma de lanzamiento: similar a la empleada ya por SpaceX desde hace tiempo en su Falcon 9 y propuesta para la Superheavy. Aunque con la variación de que PLD probablemente no volvería hasta la misma zona de lanzamiento, solo se acercaría. Además, estudian el uso de paracaídas para ahorrar el combustible necesario para el aterrizaje retro propulsado.
- Trayectoria pronunciada: en esta trayectoria el cohete ascendería mucho más en vertical de lo que la física recomienda. Esto se hace para que la primera etapa no se aleje tanto de la plataforma de lanzamiento. Sigue requiriendo de frenado en las capas altas de la atmósfera, y además aumenta los requisitos energéticos de la segunda etapa.
- Trayectoria de frenado propulsivo y amerizaje: la más simple en cuanto a requisitos de GNC. En este, la parábola de vuelo es idéntica a la de un lanzamiento normal, pero al separarse las etapas, se daría la vuelta para frenar. Pero no daría la vuelta hacía el lugar de lanzamiento como la primera propuesta. Se amerizaría, teóricamente mediante un paracaídas.
Se podría dudar de la posibilidad de usar paracaídas debido al aumento de tamaño del Miura 5. Pero la empresa ha confirmado que no supone un problema y que sigue siendo posible. Es mucho mejor que el uso de frenado propulsivo por coste y sobre todo por la penalización a la capacidad de carga de tener que salvar combustible para el aterrizaje.
Parte económica
PLD Space tiene un capital recaudado, al menos, significativo. Se calcula que en estos momentos han recaudado, entre contratos, subvenciones, y rondas de financiación privada, más de 60 millones de euros. Pese a la asombrosa cifra, está muy lejos de los 300 millones que se estima que requiere un cohete de las características que plantean los ilicitanos. Además, a lo recaudado hay que descontar los 29,7 millones invertidos o gastados en el Miura 1.
Cara al contrato, han justificado un total de 41.967.000€. Cabe destacar que 45 millones era el dinero total apartado para el contrato, pero cada empresa optaba en realidad a 42, debido a que la Fase 1 contemplaba hasta tres propuestas. En este punto, no hay gran diferencia entre ambas empresas, al tratarse de unos pocos miles de euros sobre el total de 42 millones.
El Miura 5 se asienta sobre una base no tan estable como la que ha vendido PLD Space del Miura 1. Hay muchos frentes abiertos, igual o peor para su competencia, pero no exime a los ilicitanos de tener que solventarlos. Para ello no estarán solos y aunque de forma menos pública que su competidores, también cuentan con importantes empresas y más asentadas brindando apoyo. Su cohete es significativamente más grande que lo que inicialmente se había planteado, lo que es también un problema. Pero, presentan finalmente, una propuesta que alcanza una asombrosa capacidad de carga, de una tonelada métrica a órbita baja terrestre. Con un precio objetivo de 10 000€/kg de carga lo posicionaría mejor que el Vega italiano-francés, el gran enemigo de los nuevos cohetes privados europeos.
Contextualización
- Debido a la alta competitividad de los programas mucha de la información es hoy por hoy confidencial. La recopilación llevada a cabo recurre a información conocida durante años de desarrollo y por tanto podría estar desactualizada. En caso de recibir nuevas informaciones de las empresas aquí mencionadas, esta será corregida y publicada.
Especialista en el programa espacial indio.
Universidad de Oviedo.