VEHICULO ESPACIAL MULTIETAPA DE TRANSFERENCIA A ORBITA TERRESTRE BAJA.

Vehículo espacial multietapa de transferencia a órbita Terrestre baja (VOB) (Figura 1 y 2),

que comprende una primera etapa concebida como un vehículo lanzador tipo dirigible semirrígido estratosférico, utilizando como método de propulsión el principio de Arquímedes usando gases más ligeros que el aire y una segunda etapa concebida como un cohete al uso, utilizando como método de propulsión el principio de acción y reacción usando monopropelente tipo peróxido de hidrógeno.

Vehículo espacial multietapa de transferencia a órbita Terrestre baja (VOB) .

Sector de la técnica La invención se encuadra en el sector de la Astronáutica, más concretamente en el diseño de naves espaciales y plataformas de lanzamiento, así como de los materiales, procedimientos y tecnologías con que serán construidas, y que tengan capacidad para acceder a orbitas Terrestres bajas.

Estado de la técnica

La Astronáutica es la rama de la ingeniería dedicada a diseñar y construir ingenios que operen fuera de la atmósfera de la Tierra, ya sean tripulados o no. Abarca tanto la construcción de los propios vehículos como el diseño de los lanzadores que habrán de ponerlos en órbita, se trata de una rama amplia y de gran complejidad debido a las condiciones difíciles bajo las que deben funcionar los aparatos que se diseñen. En la actualidad, la exploración espacial se ha mostrado como una disciplina de bastante utilidad, en la cual están participando cada vez más países.

En Astronáutica, el uso más importante de los vehículos espaciales es el de lanzar objetos al espacio exterior, normalmente poniéndolos en órbita en torno a la Tierra. Para este objetivo, el cohete es el mejor medio disponible. Por una parte, son los únicos vehículos capaces de alcanzar la velocidad necesaria para esta aplicación, y de la otra sólo el cohete es capaz de propulsarse en el vacío del espacio. Los otros vehículos necesitan un medio material sobre el que desplazarse, o bien obtienen algún elemento esencial para su funcionamiento del medio que les rodea.

Sin embargo, el cohete no deja de ser un medio ineficaz de lanzar objetos al espacio, debido a su propia naturaleza, el cohete habrá siempre de ser mucho mayor que el objeto que tiene que transportar, yeso quiere decir que en un lanzamiento la mayor parte de la energía será utilizada para acelerar el propio cohete con su combustible y no su carga útil. Por ejemplo, un cohete Ariane 5 cargado de combustible pesa en torno a 750 toneladas, de las cuales sólo 20 toneladas pueden ser efectivamente puestas en órbita y consideradas como carga útil.

El cohete convencional deberá pasar por algunos avances en los próximos años, aunque aún :5erá el mayor responsable, por mucho tiempo, del envío de cargas, astronautas y satélites artificiales al espacio. La adopción de vehículos reutilizables, como el transbordador espacial de la NASA, debe ampliarse, estos despegan como un cohete convencional, pero aterrizan como aviones, gracias a su aerodinámica especial.

Recientemente los programas espaciales de los EE. UU. y de Rusia han comenzado a recibir competencia de programas de otros países, tales como la Unión Europea, Japón y China. La Agencia Espacial Europea (ESA) cuenta con un óptimo lanzador para satélites, el cohete Ariane, la ESA desarrolló también un vehículo reutilizable llamado Hermes, que nunca llego a ser utilizado. En los años 90 la agencia espacial japonesa (JAXA) se convirtió en la tercera después de rusos y estadounidenses en mandar sondas a la Luna y Marte. En 2003 China (CNSA) fue la tercera nación en enviar un hombre al espacio en la nave Shenzhou (una versión mejorada de la Soyuz) , China anunció también su interés en efectuar una misión tripulada a la Luna. También comenzaron las primeras tentativas privadas de exploración espacial, como es el caso de la SpaceShipOne que envió astronautas exitosamente en vuelos sub-orbitales por encima de 100 km de altitud.

Las tendencias nos llevan a una cooperación total, misiones compartidas entre varios países. Es muy destacable el esfuerzo de cooperación entre los rusos, los estadounidenses, los europeos y otros países, colaborando en la Estación Espacial Internacional (155) y en otros proyectos conjuntos. Así, la carrera espacial como tal murió con la guerra fría, fue toda una época de hazañas apasionantes, pero ahora se abre una nueva perspectiva, más esperanzadora, y de mayor calado.

Para los próximos diez años, solamente las compañías de telecomunicaciones planean colocar en órbitas bajas, aproximadamente, dos mil satélites. El problema está en los costos actuales, que se elevan a 11.000 dólares por cada kilo transportado. La principal razón de estos elevados costos, es que los cohetes son pesados e ineficientes. En la medida que ascienden en la atmósfera, se tienen que ir desprendiendo de partes que no se vuelven a utilizar. Aun los transportadores de NASA, llamados "reutilizables", tienen que desprenderse de tanques de combustible y otras partes que se queman en la atmósfera y caen al mar. Para responder a las crecientes necesidades del mercado que se avecina, se requiere bajar costos e incrementar su eficiencia.

Las razones más destacadas del enorme coste que implica poner una unidad de masa en órbita baja, es en parte la singularidad de los diseños de los cohetes y sus lanzadores, de su complejidad, de su magnitud, y de la gran cantidad de personal que se destina en tierra para el lanzamiento de un gigantesco cohete.

En los documentos de patente ES2186334, ES2093274, ES2018725 y otros se proponen aerostatos y dirigibles.

En la actualidad, y como referencia al estado de la técnica, debe señalarse que, aunque son ampliamente conocidos diferentes tipos de cohetes aplicados a la transferencia de cargas a orbitas bajas; por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ningún otro vehículo espacial que presente unas características conceptuales, técnicas y constitutivas semejantes a las que preconiza el que aquí se presenta.

El problema técnico que nos planteamos: es buscar un sistema de lanzamiento de cargas a orbitas bajas que sea económico, tenga un bajo impacto medioambiental, que no implique tecnologías complejas, y que su organización y gestión sean lo más asequible posibles, consiguiendo con todo ello un vehículo espacial más sostenible, económico y que esté al alcance de un mayor número de países.

Solución aportada: Para ello, la presente invención se centra en el diseño de un vehículo espacial multietapa de transferencia a órbita Terrestre baja, que presenta dos novedades fundamentales; comprende un vehículo lanzador entendido como primera etapa y concebido como un dirigible semirrígido, que asciende hasta la estratosfera, lanza un cohete y regresa a tierra para ser reutilizado totalmente, otro vehículo entendido como segunda etapa y concebido como un cohete monoetapa, que todo él se considera como carga útil, sin que se desprenda durante el viaje ninguna parte de el.

Con este esquema buscamos una alternativa económica para los sistemas de lanzamiento

existentes actualmente, a través de un diseño más simple de todos los procesos implicados

en el lanzamiento, un ahorro importante de combustible, la producción en serie de los

diferentes elementos, el uso de materiales baratos, componentes comerciales, y la

S estandarización de los procedimientos de lanzamiento, asi como la utilización integra

como carga útil, de todo el cohete incluidos los motores y depósitos.

Otro objeto de la invención es el de proponer un sistema cohete modular, parametrizado y

estandarizado, tanto en dimensiones, como en acoples, como en recubrimientos, como en

preinstalación de equipamientos, y que pueda ser adoptado internacionalmente,

10 fácilmente adaptable a nuevas necesidades planteadas en cada momento y para cada

aplicación.

Descripción detallada de la invención Vehículo espacial multietapa de transferencia a órbita Terrestre baja (VOB) , que comprende una primera etapa concebida como un vehículo lanzador tipo dirigible semirrígido estratosférico, utilizando como método de propulsión el principio de Arquímedes usando gases más ligeros que el aire y una segunda etapa concebida como un cohete al uso, utilizando como método de propulsión el principio de acción y reacción usando monopropelente tipo peróxido de hidrogeno.

La primera etapa, más ligera que el aire, está basada en un recinto lenticular de gran tamaño, ver figuras 1 y 2, constituido por una doble envoltura exterior flexible, resistente y ultraligera (1) con el fin de aislar térmicamente, según asciende, el aire del interior del vehículo, del aire del exterior; esta doble envoltura se separa mediante unas piezas de plástica (14) pegadas a las dos capas de la envoltura, ver figura 4, su colocación se hará coincidir con los puntos de unión que tienen cada uno de los balones de gas (9) además de todos cuantos otros puntos se consideren adecuados y necesarios, a su vez la presión en el interior de esta cámara será superior a la atmosférica con el objetivo de mantener separadas las dos capas y así poder realizar su función de...

1. Vehículo espacial multietapa de transferencia a órbita Terrestre baja, que comprende una primera etapa concebida como un dirigible, usando gases más ligeros que el aire y una segunda etapa concebida como un cohete al uso, usando monopropelente.

Caracterizada porque dicho vehículo comprende:

Una doble envoltura (1) , flexible y ultraligera que recubre todo el vehículo. Una instalación fotovoltaica (2) , que cubre la parte superior del vehículo. Un escudo de material resistente (3) , alrededor del punto de salida del cohete. De un número suficiente de balones de H2 y/o He (4) . De al menos cuatro propulsores de aire (6) , para dar maniobrabilidad al vehículo. De un conjunto de bombas (7) , que inyectan el H2 de los balones al cohete. De un tubo lanzador (11) , que alberga y mantiene un cohete. De un cohete (8) , de una sola etapa, totalmente utilizable, formado por el agrupamiento de varios módulos estándar (21) .

2. Vehículo espacial multietapa de transferencia a órbita Terrestre baja según las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque utilizamos una sola envoltura exterior para recubrir el vehículo lanzador, en vez de la doble envoltura propuesta, con el fin de aligerar peso total del vehículo de lanzamiento.

3. Vehículo espacial multietapa de transferencia a órbita Terrestre baja según las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque utilizamos otro tipo diferente de captador de energía solar en su superficie, bien placas fotovoltaicas mono cristalinas, poli cristalinas, o bien una simple superficie negra para captar el calor solar calentando la cubierta exterior y por conducción el aire del interior del vehículo.

4. Vehículo espacial multietapa de transferencia a órbita Terrestre baja según las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque colocamos en vez de propulsores de aire, cualquier otro sistema de impulsión de aire tipo, rotor, hélices, o turbina de aire.

Fíg. 2 11

Fig.3

14

Fig.4 10 17

Fig.8

- J -20

Fig.7

'\ 8

/ /

/

-

I

) lS

/

OFICINA ESPAÑOLA

DE PATENTES Y MARCAS ® N.O solicitud: 201001274

ESPAÑA

@ Fecha de presentación de la solicitud: 27.09.2010

@ Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TÉCNICA

® Int.CI: 864Gl/l0 (2006.01)

86481/40 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría @ Documentos citados Reivindicaciones afectadas

y DE 2814309A1 (SCHMITZ) 04/10/1979; todo el documento. 1

y US 6119983 A (PROVITOLA) 19/09/2000; columna 6, línea.

11. 40; figura.

16. 19. 1

Y CA 2587212 A1 (Dft.NG) 24/10/2008; páginas 6-7; figuras 1 -4. 1

Y US 2004/0195431 A1 (YUMLU et al.) 07/10/2004; todo el documento. 1

A GB 2229155 A (MIHAJLOVIC) 19/09/1990.

A AU 2009100967 A4 (KHN'J) 05/1112009.

A US 2008/0283659 A1 (HORN8AKER) 20/1112008.

Categoría de los documentos citados X de particular relevancia O referido a divulgación no escrita y de particular relevancia combinado con olro/s de la P publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación misma categoría de la solicitud A refieja el estado de la técnica E documento anteríor, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente infonne ha sido realizado IR! para todas las reivindicaciones D para las reivindicaciones nO:

Fecha de realización del infonne 18.12.2012 Examinador L. J. Dueñas Campo Página 1/4

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TÉCNICA

N° de solicitud: 201001274

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

B64G, B64B

Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) EPODOC

Informe sobre el estado de la técnica Página 2/4

OPINiÓN ESCRITA

N° de solicitud: 201001274

Fecha de realización de la opinión escrita: 18.12.2012

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Reivindicaciones 1-4 sí

Reivindicaciones NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Reivindicaciones 2-4 si

Reivindicaciones 1 NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) . Base de la opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe sobre el estado de la técnica Página 3/4

OPINiÓN ESCRITA

N° de solicitud: 201001274

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento Número de publicación o identificación Fecha de publicación

D01 DE 2814309 A1 (SCHMITZ) 04.10.1979

D02 US 6119983 A (PROVITOLA) 19092000

D03 CA 2587212 A 1 (DANG) 24.10.2008

D04 US 2004/0195431 A1 (YUMLU el aL) 07.10.2004

D05 GB 2229155 A (MIHAJLOVIC) 19091990

D06 AU 2009100967 A4 (KHAN) 05.11.2009

D07 US 2008/0283659 A1 (HORNBAKER) 20.11.2008

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración La solicitud de invención presentada contiene una reivindicación principal o independiente de aparato y tres reivindicaciones más dependientes de la anterior. Dicha invención define como objeto técnico de la misma, según se expresa en las primeras líneas de la reivindicación principal, un vehículo espacial; dicho objeto técnico se centra funcionalmente o como aplicación, según se continúa en el preámbulo de la misma, en el campo de la cosmonáutica. Igualmente, y como establece el solicitante en el preámbulo de dicha reivindicación principal, la invención incluye como parte del estado de la técnica de dicho campo tecnológico el que comprende una primera etapa como globo aerostático, y una segunda etapa como cohete. La parte esencial de la invención que destaca el solicitante como novedosa frente al estado de la técnica de cara a resolver el problema técnico planteado y, por tanto, las características técnicas substanciales del aparato que de manera necesaria o suficiente afrontan dicho problema técnico, establecidas según el solicitante en la parte caracterizadora de la reivindicación independiente, comprende una doble envoltura, una instalación fotovoltaica, un escudo de material resistente, un número de balones, unos propulsores para control, unas bombas de transferencia del hidrógeno desde los balones al cohete, un tubo lanzador, y el cohete propiamente dicho.

El documento 001 se considera el estado de la técnica más próximo. Este documento alemán, que forma parte del mismo sector técnico, presenta un conjunto formado por un toroide para la navegación como globo mediante balones, y unido a un cohete en el centro del anillo, para su lanzamiento desde gran altura. Incluye células solares para captación de energía, que es transformada en energía eléctrica, almacenada y usada, entre otras cosas, para la alimentación de unos motores de control. También incluye una doble protección térmica con polietileno y aluminio. El documento 001 es, por tanto, relevante en lo que concierne a esta reivindicación 1.

El documento 002 está también bastante relacionado con la solicitud de invención presentada y también forma parte del mismo sector tecnológico. Se trata de un documento estadounidense y muestra un sistema que navega como dirigible o a reacción. Está constituido, por una parte, por conjunto de balones, y, por otra, por motores de tipo turborreactor o motores cohete. La invención se centra en que la parte que actúa como aeróstato está rellena de gases, como el hidrógeno, que pueden transferirse mediante bombeo a la parte motora para su consumo. La consideración combinada de estos dos documentos puede concernir a las características técnicas substanciales del aparato, presentadas en la parte caracterizadora de la reivindicación principal, y, por tanto, podría verse afectada la actividad inventiva de dicha reivindicación. Por otra parte, las reivindicaciones dependientes 2-4 podrían encontrarse descritas en alguno de los documentos citados, al menos en sus características técnicas esenciales, o bien, no tomando en consideración aquellas características técnicas estimadas como ampliamente conocidas en el estado de la técnica o que pueden ser meras yuxtaposiciones de otras características de diseño propias del desarrollo o trabajo técnico normal y no inventivo de un experto en la materia, dichas reivindicaciones dependientes 2-4 pueden presentar un reducido contenido de salto inventivo que fuera susceptible de ampliar o complementar el correspondiente de la reivindicación principal.

El documento 003 está también bastante relacionado con la solicitud de invención presentada y también forma parte del mismo sector tecnológico. Se trata de un documento canadiense y muestra también un conjunto formado por un aerostato constituido por varios balones, y unido a un cohete en el centro del mismo para su lanzamiento desde gran altura. Por tanto, el documento 003 es también relevante en lo que concierne a la reivindicación 1.

El documento 004 está también bastante relacionado con la solicitud de invención presentada y también forma parte del mismo sector tecnológico. Se trata también de un conjunto mixto de globo aerostático y vehículo espacial con motores cohete. Incluye células solares para captación de energía, que es transformada en energía eléctrica, almacenada y empleada para la alimentación de unos motores de control, así como la producción, almacenamiento y utilización de hidrógeno para los balones y para los motores. La consideración combinada de estos dos documentos puede concernir a las características técnicas substanciales del aparato, presentadas en la parte caracterizadora de la reivindicación principal, y, por tanto, podría verse afectada la actividad inventiva de dicha reivindicación.

Los documentos 005-007 presentan otras formas de realización que no anticipan la novedad o la actividad inventiva de la invención, aunque se incluyen como estado de la técnica y para el conocimiento del solicitante.

Informe sobre el estado de la técnica Página 4/4