Regreso de la misión OTV-7 del X-37B: la nave alada que ha llegado más alto

La séptima misión de la única nave espacial alada en servicio actualmente en Estados Unidos —hasta que despegue la Dream Chaser— ha terminado tras pasar 434 días en el espacio. El X-37B nº 2 aterrizó en la Base de Vandenberg (California) el 7 de marzo de 2025 a las 07:22 UTC, finalizando así el séptimo vuelo del programa, la OTV-7, y, supuestamente, el cuarto del segundo ejemplar de los dos fabricados hasta la fecha. A diferencia de las anteriores, esta misión fue especial porque el X-37B no estaba situado en órbita baja (LEO), sino en una órbita elíptica con un apogeo muy elevado. Efectivamente, la misión OTV-7 fue lanzada el 29 de diciembre de 2023 mediante un Falcon Heavy de SpaceX, siendo la primera vez que se empleaba un lanzador tan potente para esta nave en vez de los Atlas V y Falcon 9 usados hasta el momento. Y es que el X-37B se ha convertido en la nave alada que ha alcanzado la órbita más elevada hasta la fecha.

La potencia del enorme Falcon Heavy permitió situar al X-37B en una órbita muy alta (recordemos que el avión espacial del Pentágono, fabricado por Boeing, tiene una masa aproximada de 5500 kg y unas dimensiones de 8,9 metros de largo y 2,9 metros de ancho, con una envergadura alar de 4,5 metros). La órbita inicial, de tipo HEO (Highly Elliptical Orbit), tenía un perigeo de 323 kilómetros y un apogeo de 38 800 kilómetros, es decir, más lejos que la distancia de la órbita geoestacionaria (36 000 kilómetros), pero con una inclinación de 59,1º (originalmente se creía que eran 75º, pero varios observadores aficionados lo descubrieron en esta órbita). El perigeo estaba originalmente situado a una latitud de unos 15º norte, pero luego se desplazó a 30º norte). Como casi todo lo que rodea al X-37B, se desconocen los motivos por los que se escogió una órbita tan alta, más allá de poner a prueba el escudo térmico del vehículo en maniobras atmosféricas.

Este tipo de órbitas es útil, por ejemplo, para satélites de alerta temprana y de comunicaciones, por ejemplo, pero siempre que el apogeo esté sobre el hemisferio norte, que es donde se encuentran los principales países enemigos de EE. UU. (en este caso hablamos de órbitas de tipo Mólniya). Pero con este apogeo tan cerca del ecuador, esta órbita HEO no tiene ventaja alguna en una misión de comunicaciones u observación frente a una órbita geoestacionaria. En cualquier caso, el X-37B volvió a ser detectado en febrero de 2024 en una órbita con un apogeo 2000 kilómetros inferior, es decir, de unos 38 600 kilómetros, una señal de que la nave había estado maniobrando de forma activa. En agosto fue descubierto una vez más, esta vez en una órbita con un apogeo todavía más bajo, de 35 550 kilómetros, y con una inclinación idéntica.

El 10 de octubre la Fuerza Espacial de EE. UU anunció que el X-37B llevaría a cabo una serie de maniobras de aerofrenado en la alta atmósfera para cambiar su órbita y, de paso, deshacerse del módulo de servicio de forma segura. Este anuncio aclaró el misterio de cómo iba a retornar el X-37B desde una órbita tan alta. Aunque se desconocen los límites de temperatura del escudo térmico de esta nave, es poco probable que la nave sea capaz de soportar una reentrada a las velocidades de una órbita HEO tan elíptica, que rondan los 10 km/s, es decir, 2 km/s más de los 7 u 8 km/s de una reentrada típica desde LEO y apenas 1 km/s menos que la velocidad propia de una reentrada de una misión que regrese de la Luna, por ejemplo. El escudo térmico del X-37B emplea losetas y telas de protección térmicas parecidas a las del transbordador espacial, pero las zonas sometidas a las mayores temperaturas —morro y borde de ataque de las alas— están protegidas por losetas TUFROC (Unipiece Fibrous Reinforced Oxidation Resistant Composite) del centro Ames de la NASA, en vez de emplear las losetas de carbono-carbono que usaba el shuttle.

El aerofrenado consiste en modificar los parámetros orbitales de una nave mediante el rozamiento atmosférico y se trata de una técnica habitual en sondas espaciales alrededor de mundos con, obviamente, atmósfera. Pero es poco usual alrededor de la Tierra, básicamente porque cuesta energía enviar un satélite a una órbita más alta alrededor de nuestro planeta, mientras que en el caso de Venus o Marte una sonda llega con un exceso de energía que es necesario eliminar para situarse en órbita de estos planetas. Todos los satélites en LEO están sometidos a un aerofrenado «involuntario», es decir, la altura de su órbita decrece por el continuo rozamiento con la atmósfera, pero, lejos de ser una técnica de maniobra orbital, se trata de un efecto no deseado. El primer aerofrenado, entendiendo como tal usar el rozamiento atmosférico para cambiar la órbita de una nave, lo efectuó la sonda japonesa Hiten (MUSES-A) en marzo de 1991, pasando a 11 km/s por la atmósfera terrestre a 120 kilómetros de altitud. Posteriormente, en mayo de 1993 la sonda Magallanes de la NASA realizó el primer aerofrenado en Venus y en 1997 la Mars Global Surveyor, también de la NASA, fue la primera en efectuar esta maniobra en Marte.

Previamente, el 4 de octubre, se observó que el X-37B había reducido su perigeo por debajo de los 250 kilómetros mediante maniobras propulsivas con el objetivo de aumentar el rozamiento atmosférico. De esta forma, cada paso por el perigeo reduciría cada vez más la altura del apogeo. A finales de octubre el perigeo estaba por debajo de los 100 kilómetros y el apogeo era inferior a 33 000 kilómetros. A día de hoy sigue sin estar claro cuál fue la órbita final alcanzada antes de regresar, aunque seguramente se trató de una órbita ligeramente elíptica. El transbordador espacial solo fue diseñado para orbitar en LEO —no habría sobrevivido a una reentrada desde GTO o a velocidades de escape—, pero sí que se planeó usar sus grandes alas para cambiar de plano orbital —una maniobra muy costosa en términos energéticos en la órbita baja— y permitir así que un shuttle que despegase desde Vandenberg pudiese aterrizar en la misma base tras una sola órbita. No sabemos si en las etapas finales de su misión el X-37B ha usado esta capacidad de cambiar de plano —cross range—, pero parece que la mayor parte del aerofrenado ha servido para únicamente reducir el apogeo. En las imágenes del aterrizaje se aprecian las losetas de los bordes de ataque deformadas, probablemente por el estrés térmico al que han sido sometidas en esta misión.

El 20 de febrero de 2025 la Fuerza Espacial publicó una rara y espectacular imagen de la Tierra desde el X-37B, tomada alrededor del 30 de enero de 2024, antes de las maniobras de aerofrenado. En la imagen se puede ver parcialmente la bahía de carga y el panel solar desplegado, confirmando que esta misión llevaba también un panel solar idéntico al de las anteriores. En cualquier caso, el objetivo principal de las misiones del X-37B sigue siendo objeto de debate. Tampoco está claro cuándo se desprendió el X-37B de su módulo de servicio (los pases de aerofrenado se efectuaron en el lado diurno del planeta, dificultando su observación). Con 434 días en el espacio, la OTV-7 es la segunda misión del X-37B que menos tiempo ha pasado en órbita tras la OTV-1, que «solo» estuvo 225 días. Sea como sea, el caso es que el X-37B es ya la nave alada que más se ha alejado de la Tierra. Naturalmente, el X-37B no está solo: China también tiene una nave alada reutilizable que, debido a un desliz de los militares estadounidenses, sabemos que es todavía más parecida al X-37B de lo que se suponía, aunque parece que tiene un módulo de servicio de mayor tamaño (es posible que el módulo del X-37B haya cambiado de tamaño en esta la misión).

Misiones del X-37B estadounidense y de la nave china CSSHQ:

• OTV-1 (USA-212): lanzada el 20 de abril de 2010 mediante un Atlas V 501 y tuvo una duración de 225 días. Se usó el ejemplar X-37B nº 1. Órbita de 400 km y 40º de inclinación. Aterrizaje en la pista 12 de la Base de Vandenberg (California).
• OTV-2 (USA-226): lanzada el 5 de marzo de 2011 por un Atlas V 501 y estuvo en órbita durante 469 días (primer vuelo del X-37B nº 2). Órbita baja de 41,9º. Aterrizaje en la pista 12 de la Base de Vandenberg (California).
• OTV-3 (USA-240): lanzada el 11 de diciembre de 2012 con un Atlas V 501 y se prolongó durante 675 días (segundo vuelo del X-37B nº 1). Órbita baja de 43,5º. Aterrizaje en la pista 12 de la Base de Vandenberg (California).
• OTV-4 (USA-261): lanzada el 20 de marzo de 2015 por un Atlas V 501 y estuvo en órbita durante 718 días (segundo vuelo del X-37B nº 2). Órbita baja de 43,5º. Aterrizaje en la pista 15 de la SLF (Shuttle Landing Facility) del Centro Espacial Kennedy (Florida).
• OTV-5 (USA-277): lanzada el 7 de septiembre de 2017 mediante un Falcon 9 v1.2, con una duración de 780 días (tercer vuelo del X-37B nº 2). Órbita baja de 54,5º. Primer lanzamiento del X-37B mediante un Falcon 9. Al menos en esta misión el Pentágono ha reconocido que se pusieron en órbita varios satélites secretos. Aterrizaje en la pista 33 de la SLF (Shuttle Landing Facility) del Centro Espacial Kennedy (Florida).
• OTV-6 (USA-299, USSF-7): lanzada el 17 de mayo de 2020 mediante un Atlas V 501 con una duración de 909 días (tercer vuelo del X-37B nº 1). Primera misión con un módulo de servicio acoplado (oficialmente). Se puso en órbita el FalconSAT-8, acoplado al módulo de servicio. Órbita baja de 44,6º. Aterrizaje en la pista 33 de la SLF (Shuttle Landing Facility) del Centro Espacial Kennedy (Florida).
• CSSHQ-1: lanzada el 4 de septiembre de 2020 mediante un CZ-2F/T desde Jiuquan y tuvo una duración de 2 días. Primer lanzamiento de la nave orbital alada reutilizable china. Órbita de 50º. Aterrizaje en la pista de Lop Nor (Xinjiang).
• CSSHQ-2: lanzada el 4 de agosto de 2022 mediante un CZ-2F/T desde Jiuquan y tuvo una duración de 276 días. Segundo lanzamiento de la nave orbital alada reutilizable china. La nave desplegó un mismo satélite en dos ocasiones y lo devolvió a la Tierra. Órbita de 50º. Aterrizaje en la pista de Lop Nor (Xinjiang).
• CSSHQ-3: lanzada el 14 de diciembre de 2023 mediante un CZ-2F/T desde Jiuquan. Tercer lanzamiento de la nave orbital alada reutilizable china. Órbita de 50º. Actualmente en órbita.
• OTV-7 (USSF-52): lanzada el 29 de diciembre de 2023 mediante un Falcon Heavy con una duración de 434 días (cuarto vuelo del X-37B nº 2). Primer lanzamiento mediante un Falcon Heavy. Posible órbita elíptica con un apogeo de más de 38 800 km y 51º de inclinación. Aterrizaje en la Base de Vandenberg (California).

Referencias:

• https://www.spaceforce.mil/News/Article-Display/Article/3932137/x-37b-begins-novel-space-maneuver/
• https://www.spaceforce.mil/News/Article-Display/Article/4112259/x-37b-orbital-test-vehicle-concludes-seventh-successful-mission/
• What is Aerobraking? | X-37B Mid-Mission Demonstration
• https://www.dvidshub.net/image/8878863/novel-space-maneuver-conducted-x-37b
• https://sattrackcam.blogspot.com/search/label/X-37B
• https://x.com/DutchSpace

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