ES2860772T3 - Cápsula para vuelos espaciales o en el espacio cercano - Google Patents

Abstract

Una cápsula para vuelos hacia y/o desde el espacio o el espacio cercano, que comprende un cuerpo presurizado (10) para alojar pasajeros, teniendo dicho cuerpo presurizado (10) una forma sustancialmente similar a un anillo dispuesto alrededor de un eje central (7) y una abertura central (5), en la que dicho cuerpo presurizado (10) comprende una superficie interna (10a) sustancialmente orientada hacia dicho eje central (7), y una superficie externa (10b) sustancialmente orientada lejos de dicho eje central (7), comprendiendo dicho cuerpo presurizado (10) una forma obtenida al hacer girar una figura geométrica alrededor de un eje de revolución externo a esa figura, en la que dicha figura geométrica es un círculo, de tal manera que la forma externa del cuerpo presurizado (10) de la cápsula es un toro, caracterizada porque se proporcionan una o más ventanas (11) sustancialmente a lo largo de la parte de dicha superficie externa (10b) más alejada del eje central (7), en la que la cápsula comprende además un cuerpo no presurizado (20) conectado al cuerpo presurizado (10), en la que la conexión entre el cuerpo presurizado (10) y el cuerpo no presurizado (20) comprende una estructura amortiguadora de movimiento (30) en la que el cuerpo no presurizado (20) comprende al menos una guía y el cuerpo presurizado (10) está dispuesto de tal manera que puede realizar un movimiento limitado a lo largo de dicha guía, en la que dicho cuerpo no presurizado (20) ocupa al menos parcialmente el abertura central (5) de dicho cuerpo presurizado, dicho cuerpo no presurizado (20) aloja al menos una primera parte y una segunda parte del equipo operativo de la cápsula, en el que dicha primera parte comprende uno o más de los siguientes: radiadores, placas frías, antenas, en la que el cuerpo no presurizado (20) comprende uno o más atenuadores de impacto (90) para el aterrizaje, en el que dichos uno o más atenuadores de impacto (90) comprenden al menos un airbag en la que el cuerpo no presurizado (20) comprende un desacelerador de base textil (300) para el descenso, en el que dicho desacelerador de base textil comprende un parapente o un paracaídas, y en el que los sistemas relacionados con la aceleración o desaceleración de la cápsula están conectados al cuerpo no presurizado (20) de manera que las cargas relacionadas con la aceleración o desaceleración se introducen en la cápsula a través del cuerpo no presurizado (20).

Description

DESCRIPCIÓN

Cápsula para vuelos espaciales o en el espacio cercano

Campo técnico

La presente invención se refiere al vuelo humano a gran altitud y, más particularmente, a una cápsula para vuelos espaciales y/o en el espacio cercano.

Antecedentes de la invención

Los vuelos espaciales humanos llevan existiendo muchos años. Por ejemplo, el documento US 3.093.346 desvela una cápsula tripulada que se puede elevar a órbita mediante un motor de lanzamiento. Posteriormente, la cápsula puede regresar a la Tierra utilizando un sistema de paracaídas. Gracias al documento US 3.702.688 se conoce otro ejemplo que desvela un vehículo propulsor para inyectar un orbitador en órbita. Tanto el vehículo propulsor como el orbitador cuentan con compartimentos para la tripulación.

Los vuelos espaciales humanos han sido hasta hace poco tiempo dominio exclusivo de agencias espaciales gubernamentales o intergubernamentales. Sin embargo, a finales de la década de 1990 surgió el fenómeno del turismo espacial.

Hasta el día de hoy, un puñado de personas adineradas han pagado un vuelo con una nave espacial a la Estación Espacial Internacional (EEI) y una estancia posterior en la EEI en órbita. Estos primeros "turistas espaciales" pagaron más de 20 millones de dólares por su viaje. El hecho de que la gente esté dispuesta a pagar grandes sumas de dinero demuestra que existe una demanda de turismo espacial. Sin embargo, es evidente que la demanda de turismo espacial será muy pequeña a estos precios elevados. Aparte de los altos precios, otro factor que podría desanimar a los posibles turistas espaciales es el largo período de entrenamiento necesario antes de que se les permita volar. Los turistas espaciales también pueden sufrir molestias al experimentar una ingravidez prolongada.

Recientemente, varias empresas de nueva creación han comenzado a desarrollar naves espaciales adecuadas para vuelos suborbitales, con la esperanza de ofrecer un viaje más asequible al "espacio" y desarrollar una industria del turismo espacial rentable. En dicho vuelo suborbital, una nave espacial despegaría de la Tierra, ascendería a una altitud de aproximadamente 100 km y volvería a la Tierra. Una ventaja del vuelo suborbital en comparación con el vuelo orbital es que los pasajeros no necesitarían un largo período de entrenamiento antes de poder embarcarse. Sin embargo, está previsto que estos vuelos suborbitales sigan siendo muy costosos. Por ejemplo, Virgin Galactic™ ofrece actualmente billetes a partir de 200.000 dólares estadounidenses. Además, con la tecnología de reacción y cohete disponible, se puede prever que las emisiones de estos vehículos sean potencialmente perjudiciales para el medio ambiente en general y la capa de ozono en particular.

Por tanto, sigue siendo necesario desarrollar naves o embarcaciones espaciales que tengan la posibilidad de hacer que el turismo espacial sea más asequible. Además, existe la necesidad de hacer que el turismo espacial sea más cómodo y una experiencia más agradable. Y también es necesario hacer que el turismo espacial sea menos contaminante.

Por lo tanto, se ha propuesto la oferta comercial de vuelos "en el espacio cercano" (a una altitud de aproximadamente 30 - 40 km sobre la Tierra) con la ayuda de una barquilla suspendida de un globo ["The role of Balloons in the future development of Space Tourism", J. López-Urdiales, IAC-02-IAA.1.3.02, 53° Congreso Internacional de Astronáutica, 10-19 de octubre de 2002, Houston].

A dicha altitud en la estratosfera (30 - 40 km), los pasajeros tendrán una vista de la curvatura de la Tierra, una capa azulada alrededor de la Tierra (causada por la dispersión de Rayleigh), un cielo oscuro y el sol. Después de ver la Tierra desde esta altitud, la barquilla puede regresar a la Tierra utilizando, por ejemplo, un paracaídas o una estructura similar a un parapente. De este modo, se consigue una forma muy cómoda de ver la Tierra. En comparación, por ejemplo, con una estancia en la EEI, esta forma de turismo espacial ofrece la promesa de menor contaminación y un viaje más barato y cómodo. Al mismo tiempo, esta forma de turismo espacial puede proporcionar a los pasajeros una experiencia visual muy atractiva.

En el pasado se han realizado vuelos en globo similares sin fines comerciales. El documento US 2.865.581 desvela una barquilla principalmente cilíndrica suspendida de un globo. La barquilla ofrece un espacio para un pasajero (científico). El documento US 2.950.881 desvela una barquilla similar, provista de dos asientos.

El documento US6547189B1 desvela un módulo inflable que comprende un núcleo estructural y una cubierta inflable, en el que la cubierta inflable está unida herméticamente al núcleo estructural. En su configuración de lanzamiento o predesplegada, el grosor de la pared de la cubierta inflable se colapsa por vacío.

El documento EP 0470 916 A1 desvela un procedimiento y un aparato para montar un recubrimiento, en el que el conjunto incluye una bobina de material adaptada para desenrollarse a una posición de montaje. El material se puede pretensar para que se curve al menos transversalmente en la posición de montaje desenrollada. En una realización particular, el material también está pretensado para curvarse longitudinalmente, a medida que la bobina se desenrolla para formar una forma toroidal.

Estos sistemas de la técnica anterior son poco adecuados para vuelos comerciales: el espacio disponible para los pasajeros es muy pequeño, las ventanas son muy pequeñas (prácticamente inevitables con la forma de la barquilla), y aunque se ha proporcionado cierta estructura amortiguadora para suavizar el aterrizaje, el viaje difícilmente será agradable para los pasajeros. Para poder ofrecer comercialmente este tipo de vuelos humanos en globo estratosférico, es necesario proporcionar una barquilla (o cabina u otra unidad para alojar pasajeros) que pueda hacer que dicho vuelo sea más agradable para los pasajeros. Además, es necesario proporcionar una unidad de este tipo para alojar pasajeros que puedan descender cómodamente a la Tierra desde cierta altitud utilizando un parapente o una estructura similar a un paracaídas. Además, es necesario proporcionar una unidad de este tipo que pueda hacer que otros vuelos espaciales (no en globo) en órbita sean más agradables. La presente invención tiene por objeto resolver una o más de estas necesidades y lo consigue con una cápsula de acuerdo con la reivindicación 1. Una cápsula en su sentido general es una unidad desmontable o autónoma en una aeronave, astronave, vehículo o embarcación, que tiene una función particular (en el caso de la presente invención: alojar pasajeros y/o tripulación).

Sumario de la invención

En un primer aspecto, la presente invención proporciona una cápsula para volar hacia y/o desde el espacio o espacio cercano de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un cuerpo presurizado para alojar pasajeros, teniendo dicho cuerpo presurizado una forma sustancialmente similar a un anillo dispuesto alrededor de un eje central y una abertura central, en el que dicho cuerpo presurizado comprende una o más ventanas. Una forma de anillo en este sentido debe entenderse como cualquier forma proporcionada de una manera sustancialmente circular alrededor de un eje central y prevista de una abertura central (un "orificio pasante" central). La sección transversal del anillo es redondeada. La sección transversal del anillo puede ser constante o puede variar a lo largo de la circunferencia del círculo. Dicha cápsula en forma de anillo tiene una forma adecuada para soportar la presión interna y, por tanto, crea la posibilidad de una estructura relativamente ligera adecuada para una estancia en un entorno de presión ambiental muy baja, como la estratosfera o el espacio. Además, la forma de anillo proporciona una construcción adecuada para alojar a una pluralidad de pasajeros.

El cuerpo presurizado sustancialmente en forma de anillo comprende una superficie interna sustancialmente orientada a dicho eje central, y una superficie externa, sustancialmente orientada lejos de dicho eje central. Preferentemente, se proporcionan una o más ventanas en dicha superficie externa. En la superficie externa del anillo (superficie orientada lejos del eje central), las tensiones en la estructura debidas a la presurización interna generalmente serán menores que en la superficie interna del anillo. Al proporcionar predominantemente las ventanas en la superficie externa, las tensiones debidas a concentraciones de tensiones inevitables alrededor de las ventanas se pueden mantener al mínimo. Esto hace que sea posible proporcionar ventanas relativamente grandes para el placer visual de los pasajeros. Incluso permite proporcionar una única ventana grande que prescriba toda la circunferencia del cuerpo presurizado. Más preferentemente, con el objetivo de minimizar tensiones, las ventanas están ubicadas en la parte de la superficie externa más alejada del eje central.

La cápsula comprende además un cuerpo no presurizado conectado al cuerpo presurizado, en el que la conexión entre el cuerpo presurizado y el cuerpo no presurizado comprende una estructura amortiguadora de movimiento. Con dicho diseño, la mayoría de las cargas se pueden introducir en el cuerpo no presurizado. Los pasajeros en el cuerpo presurizado notarán menos molestias.

El cuerpo no presurizado aloja al menos una primera parte del equipo operativo de la cápsula. No es necesario presurizar todo el equipo operativo. Al proporcionar algunos equipos operativos en el cuerpo no presurizado, habrá más espacio disponible en el cuerpo presurizado para los pasajeros.

El cuerpo no presurizado comprende uno o más atenuadores de impacto para el aterrizaje. Dichos uno o más atenuadores de impacto comprenden al menos un airbag. Si los atenuadores de impacto están conectados al cuerpo no presurizado, el impacto sobre el cuerpo presurizado será atenuado por la conexión amortiguadora de movimiento entre el cuerpo presurizado y el cuerpo no presurizado.

En algunas realizaciones, el cuerpo no presurizado comprende un desacelerador de base textil para el descenso. Dicho desacelerador de base textil puede comprender, por ejemplo, un parapente o un paracaídas. De manera similar a lo que se ha explicado antes, al conectar el desacelerador en el cuerpo no presurizado, los pasajeros del cuerpo presurizado notarán menos las desaceleraciones.

El cuerpo no presurizado comprende al menos una segunda parte del equipo operativo de la cápsula. Los sistemas relacionados con la aceleración o desaceleración de la cápsula están conectados al cuerpo no presurizado para que las cargas relacionadas con la aceleración o desaceleración se introduzcan en la cápsula a través del cuerpo no presurizado. Una forma de utilizar la cápsula para el turismo espacial que está prevista consiste en ascender a una altitud de entre 30 y 40 km sobre la Tierra con la ayuda de un globo. Después de una estancia a esta altitud, la cápsula regresa a la Tierra con la ayuda de una estructura similar a un paracaídas. Para el aterrizaje en la Tierra, puede preverse una estructura similar a un airbag. En este caso, las aceleraciones experimentadas por la barquilla pueden ser causadas por el globo, el paracaídas o los airbags. Al unir estos sistemas en el cuerpo no presurizado, las cargas relacionadas con estas desaceleraciones y aceleraciones se introducen en la cápsula de dicho cuerpo no presurizado. Al proporcionar una estructura amortiguadora de movimiento entre el cuerpo presurizado (que aloja a los pasajeros y opcionalmente a la tripulación) y el cuerpo no presurizado, los pasajeros experimentarán movimientos y golpes menos bruscos.

Aprovechando el cuerpo presurizado en forma de anillo, el cuerpo no presurizado ocupa al menos parcialmente la abertura central del cuerpo presurizado. De este modo se puede lograr un diseño compacto para toda la cápsula. De manera alternativa, el cuerpo no presurizado puede colocarse sustancialmente encima o debajo del cuerpo presurizado.

En algunas realizaciones de la invención, la estructura exterior del cuerpo presurizado puede comprender una estructura sustancialmente rígida. Una estructura rígida en este sentido se entenderá como una estructura que, independientemente de la presión interna, tenga sustancialmente la misma forma externa del cuerpo. En otras realizaciones de la invención, la estructura exterior del cuerpo presurizado puede comprender una estructura inflable sustancialmente flexible. Dicha estructura flexible se entenderá como una estructura que adopta su forma externa debido principalmente a la presión interna. Dentro del ámbito de la invención se pueden utilizar ambos tipos de estructuras. El cuerpo presurizado está formado preferentemente por un único cuerpo continuo (es decir, una construcción unitaria), pero puede estar compuesto alternativamente por una pluralidad de segmentos de anillo interconectados. Dicho cuerpo presurizado comprende una forma obtenida al hacer girar una figura geométrica alrededor de un eje de revolución externo a esa figura. Un ejemplo de dicha forma es un toro, que se obtiene haciendo girar un círculo alrededor de un eje de revolución. La ventaja de una cápsula en forma de toro es que, aunque mantiene una configuración adecuada para alojar pasajeros, las tensiones en la estructura debidas a la presurización pueden minimizarse. En algún ejemplo, que no forma parte de la presente invención, en lugar de un toro, la forma de la cápsula se obtiene haciendo girar una figura más elíptica alrededor de un eje de revolución. Siempre que se utilice una figura geométrica sustancialmente redondeada, las tensiones en la estructura se pueden mantener relativamente pequeñas. Una forma ligeramente menos redondeada también puede ser ventajosa, dependiendo, por ejemplo, del diseño interior de la cápsula, la conexión con el cuerpo no presurizado, etc.

En otro aspecto de la invención, la invención proporciona un vehículo para vuelos espaciales o en el espacio cercano que comprende una cápsula como se ha descrito anteriormente y un globo. En realizaciones en las que la cápsula comprende tanto un cuerpo presurizado (para pasajeros) como un cuerpo no presurizado, el globo se une preferentemente al cuerpo no presurizado. Preferentemente, el globo se llena, por ejemplo, con helio o hidrógeno.

La invención proporciona una cápsula que comprende un cuerpo presurizado y un cuerpo no presurizado conectados entre sí, en el que la conexión entre el cuerpo presurizado y el cuerpo no presurizado comprende una estructura amortiguadora de movimiento, que comprende una guía sobre el cuerpo no presurizado a lo largo de la cual puede moverse el cuerpo presurizado.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones particulares de la presente invención se describirán a continuación, solo a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

las Figuras 1a - 1f ilustran realizaciones de un primer tipo de cápsula de acuerdo con la presente invención;

las Figuras 2a - 2e ilustran varias formas posibles del cuerpo presurizado de una cápsula, pero las formas de las Figuras 2b y 2c no forman parte de la presente invención;

las Figuras 3a - 3c ilustran la estructura de realizaciones de cápsulas de acuerdo con la presente invención;

las Figuras 4a - 4c ilustran otra realización de una cápsula de acuerdo con la presente invención;

la Figura 5 ilustra un ejemplo de una cápsula que no forma parte de la presente invención;

las Figuras 6a y 6b ilustran dos posibles usos de una cápsula de acuerdo con la presente invención para el turismo espacial;

Descripción detallada

Las Figuras 1a - 1f ilustran realizaciones de un primer tipo de cápsula de acuerdo con la presente invención. Una cápsula 100 de acuerdo con la presente invención comprende un cuerpo presurizado 10 para alojar pasajeros ("turistas espaciales" y, opcionalmente, pilotos y otra tripulación). Dicho cuerpo presurizado está provisto de una pluralidad de ventanas 11. El cuerpo presurizado 10 en esta realización está formado por un toroide (o forma de "rosquilla"), ilustrado más claramente en las Figuras 1d y 1e.

El toroide está formado alrededor de un eje central de revolución 7. En la abertura central, indicada con el signo de referencia 5 en la Figura 1e, puede estar ubicado el cuerpo no presurizado 20.

Ventajosamente, las ventanas 11 se han proporcionado en la superficie externa 10b del cuerpo presurizado (la parte de la superficie del cuerpo presurizado que está orientada lejos del eje central 7). Las concentraciones de tensión alrededor de las ventanas 11 serán relativamente pequeñas, porque las tensiones predominantes en la superficie externa 10b son menores que en la superficie interna 10a (la parte de la superficie que está orientada sustancialmente hacia el eje central 7). De este modo, pueden proporcionarse grandes ventanas para el placer visual de los pasajeros. Al mismo tiempo, debido a la forma del cuerpo presurizado, todavía se puede lograr una estructura ligera y segura.

Esto se ilustra adicionalmente con referencia a la Figura 1f. La Figura 1f ilustra una distribución de tensiones en una parte del cuerpo presurizado sin ventanas y una estructura de grosor constante. Las líneas indicadas en la Figura 1f son líneas de tensión de Von Mises constante. Las tensiones se normalizan con respecto a la tensión de Von Mises máxima que se encuentra en la línea central de la superficie interna del toroide. En esta zona del cuerpo presurizado, las tensiones son las más grandes.

Además, en la Figura 1f se puede ver que, asumiendo un grosor de material constante de la estructura del cuerpo presurizado, las tensiones son aproximadamente un 60 % más bajas (o más) en la superficie externa del cuerpo presurizado. Por tanto, es ventajoso proporcionar ventanas en la superficie externa, y lo más ventajoso es proporcionarlas en la parte de la superficie externa más alejada del eje central.

Se ha indicado que las ventanas 11 en las Figuras 1a-1c son elípticas, pero dentro del ámbito de la presente invención, se puede elegir cualquier forma adecuada. En la Figura 1d el cuerpo presurizado tiene la misma forma toroidal pero está provisto de ventanas ligeramente diferentes. Estará claro que una forma generalmente redondeada de las ventanas limitará las concentraciones de tensión.

La cápsula de acuerdo con la presente invención también puede comprender un cuerpo no presurizado 20. Tanto el cuerpo presurizado 10 como el cuerpo no presurizado 20 pueden comprender equipo operativo para la cápsula. En el cuerpo no presurizado se puede proporcionar equipo que generalmente no necesita presurizarse y no sirve directamente de otro modo para los pasajeros o la tripulación en el cuerpo presurizado, ahorrando así espacio en el cuerpo presurizado para los pasajeros.

El equipo operativo de la cápsula puede comprender, por ejemplo, uno o más de los siguientes: subsistema de potencia (por ejemplo, baterías), sistema de control térmico (por ejemplo, radiadores, calefactores, placas frías, bombas de circulación, intercambiador de calor, instrumentos de control), Sistema de control ambiental y soporte vital (ECLSS que comprende, por ejemplo, botellas de oxígeno, filtros, deshumidificadores, sistema de control), sistema de comunicación (por ejemplo, transpondedor, antenas, pantallas), instrumentos de cápsula (por ejemplo, GPS, altímetro, aviónica), sistema de descenso (por ejemplo, paracaídas), sistema de ascenso (por ejemplo, globo), sistema de aterrizaje con atenuación de impacto (por ejemplo, airbags).

Parte del equipo que se puede proporcionar en el cuerpo no presurizado puede incluir, por ejemplo: paracaídas, radiadores, placas frías, bombas y antenas.

En la Figura 1d se hace referencia al radio central RH de la abertura o "orificio pasante" y al diámetro DR de la sección transversal del cuerpo presurizado en forma de anillo. Como se ha mencionado antes, en esta realización, el cuerpo presurizado está formado por un toroide. En una realización de la presente invención, el radio RH de la abertura en la parte central puede ser de aproximadamente 0,25 metros, y el diámetro DR del cuerpo en forma de anillo puede ser de aproximadamente 2,5 metros. El diámetro externo de la cápsula en esta realización sería por tanto de aproximadamente 5,5 metros. Con estas dimensiones, el interior del cuerpo presurizado puede diseñarse de tal manera que los pasajeros puedan ponerse (casi) de pie.

Normalmente, la cápsula puede tener un diámetro externo de entre aproximadamente 4 metros y aproximadamente 7 metros. En el ámbito de la presente invención, sin embargo, estas dimensiones pueden variarse libremente. El diámetro externo de la cápsula puede variar, por ejemplo, dependiendo del número de pasajeros, pero también del tipo seleccionado de sección transversal del cuerpo presurizado, véanse también las Figuras 2a-2e.

Las Figuras 2a - 2e ilustran diversas formas posibles del cuerpo presurizado de una cápsula. En la Figura 2a, la forma del cuerpo presurizado es un toro, formado imaginariamente haciendo girar un círculo 3 alrededor de un eje central de revolución 7. Dicha forma para el cuerpo presurizado es muy adecuada para soportar la presurización interna.

En las Figuras 2b y 2c, la forma del cuerpo presurizado está determinada por la revolución de las elipses 3 alrededor del eje central 7. Estas son otras formas adecuadas para el cuerpo presurizado 10. En la Figura 2d el cuerpo presurizado también tiene sustancialmente forma de anillo con una abertura central. Sin embargo, el cuerpo presurizado no es completamente simétrico rotacionalmente. Las secciones transversales son circulares, pero no todas son del mismo tamaño. Por último, la Figura 2e ilustra otra posible realización más. En la Figura 2e el cuerpo presurizado comprende una vez más el cuerpo de un sólido de revolución. Sin embargo, la forma 3 girada alrededor del eje 7 es menos circular. Los signos de referencia 10a y 10b se han utilizado una vez más para indicar la superficie interna y la superficie externa, respectivamente.

Una ventaja de proporcionar un cuerpo presurizado sustancialmente en forma de anillo es que, en la abertura central, se puede disponer un cuerpo no presurizado (véanse, por ejemplo, la Figura 1 anterior y la Figura 3 siguiente).

Las Figuras 3a - 3c ilustran la estructura de realizaciones de cápsulas de acuerdo con la presente invención. La Figura 3a proporciona una vista de una cápsula, cuya mitad está abierta. Se ilustra una posible configuración interna del cuerpo presurizado 10. En el interior 15 del cuerpo presurizado, una pluralidad de asientos 18, preferentemente todos orientados hacia las ventanas, puede encontrarse sobre el suelo 19. Además, se han proporcionado un compartimento superior 17 y un compartimento inferior 16 para alojar el equipo operativo. En algunas realizaciones de la invención, se proporcionan asientos 18 a lo largo de los 360° del cuerpo presurizado en forma de anillo. En otras realizaciones, solo pueden proporcionarse asientos 18 a lo largo de determinadas partes del cuerpo presurizado.

El signo de referencia 30 indica esquemáticamente una estructura amortiguadora de movimiento proporcionada entre el cuerpo no presurizado 20 y el cuerpo presurizado 10. El signo de referencia 40 indica una interfaz entre la estructura amortiguadora de movimiento 30 y la superficie curva del cuerpo presurizado 10. La estructura amortiguadora de movimiento 30 es ventajosa porque las cargas debidas a aceleraciones/desaceleraciones experimentadas por el cuerpo no presurizado 20 son sentidas en menor medida por los pasajeros en el cuerpo presurizado 10. En algunas realizaciones de la presente invención, los sistemas que pueden usarse para acelerar o desacelerar la cápsula (por ejemplo, airbags, paracaídas, etc.) están por tanto conectados al cuerpo presurizado 20.

En la Figura 3a, la estructura amortiguadora de movimiento 30 que conecta el cuerpo presurizado 10 con el cuerpo no presurizado 20 se muestra esquemáticamente para proporcionarse en una parte central de la cápsula. Sin embargo, en el ámbito de la presente invención, la estructura amortiguadora de movimiento 30 puede proporcionarse, por ejemplo, más en la parte inferior de la cápsula, o sustancialmente a lo largo de toda la altitud del cuerpo presurizado. La estructura amortiguadora de movimiento 30 también puede consistir en una única estructura integral o comprender diversas partes independientes (por ejemplo, dos, tres o más partes, una parte sustancialmente en el centro de la cápsula, una o más partes en la parte inferior y una o más en la parte superior, o múltiples partes a lo largo de la circunferencia del cuerpo no presurizado).

Además, la estructura amortiguadora de movimiento puede tener cualquier diseño adecuado. Algunas estructuras amortiguadoras adecuadas pueden comprender, por ejemplo, una configuración de resorte amortiguador o un amortiguador de fluido viscoso, una estructura deformable inflada, etc. En realizaciones ventajosas, el cuerpo presurizado 10 puede moverse sobre una o más guías del cuerpo no presurizado 20 para amortiguar los golpes experimentados por los pasajeros.

La Figura 3b ilustra una posible disposición estructural de una cápsula. La estructura del cuerpo presurizado 10 puede ser sustancialmente rígida (es decir, independientemente de la presión interna, la forma externa del cuerpo es sustancialmente la misma) o puede ser sustancialmente flexible (es decir, solo cuando está presurizada, la forma externa es sustancialmente la del cuerpo presurizado en funcionamiento. En el caso de la Figura 3b, un toroide).

Independientemente de que el cuerpo presurizado 10 tenga una estructura sustancialmente rígida o sustancialmente flexible, se pueden prever diversos refuerzos. La Figura 3b ilustra la posibilidad de proporcionar nervaduras 12. Las nervaduras 12 proporcionan rigidez y resistencia a lo largo de la circunferencia de las secciones transversales verticales del toro del cuerpo presurizado 10. Los largueros 14 proporcionan rigidez y resistencia a lo largo de la circunferencia de las secciones transversales horizontales del toro del cuerpo presurizado 10.

El cuerpo no presurizado también se puede prever con marcos o rigidizadores verticales 22, y marcos o rigidizadores horizontales 24. En esta realización se proporcionan compartimentos 26 para alojar equipos que no necesitan ser presurizados.

Hay que aclarar que el número, la forma, la dirección de los refuerzos (tales como largueros, rigidizadores, nervaduras) pueden variarse dentro del ámbito de la presente invención. Preferentemente, al menos se puede reforzar la estructura que rodea directamente la ventana o ventanas. Si el cuerpo presurizado es de una estructura sustancialmente rígida, los materiales adecuados incluyen, por ejemplo, un compuesto reforzado con fibra, tal como un material compuesto de Kevlar™ o fibras de carbono y una resina. Las nervaduras, los rigidizadores y los largueros pueden estar hechos del mismo material o de otro material adecuado. El cuerpo presurizado de material compuesto también puede comprender determinadas piezas metálicas.

Las ventanas están hechas preferentemente de policarbonato o un material de características similares. En algunas realizaciones, las ventanas pueden tener "doble acristalamiento" para aislamiento térmico: dos capas de material (policarbonato o similar), con aire entre las dos capas. Las ventanas pueden estar previstas de uno o más revestimientos, tal como un recubrimiento UV y/o un filtro de densidad neutra (para reducir la intensidad de la luz solar dentro de la cápsula) y/o un revestimiento anticongelante.

En la Figura 3c una realización de la invención, en la que el cuerpo presurizado 10 comprende una forma inflable sustancialmente flexible: el cuerpo presurizado adopta su forma deseada bajo presión, mientras que la estructura exterior es principalmente de base textil. El detalle A de la Figura 3c destaca una posible composición de la estructura flexible del cuerpo presurizado: una capa interior 57 sirve principalmente para sellar el cuerpo presurizado. La siguiente capa 55 sirve principalmente para proporcionar resistencia mecánica y puede estar hecha, por ejemplo, de Kevlar™, otro material compuesto que contenga fibras u otro material adecuado. Después se proporciona una capa de aislamiento térmico 53. Esta capa de aislamiento térmico puede comprender, por ejemplo, una estructura similar a MLI (aislamiento multicapa), utilizado habitualmente en satélites. Por último, en esta realización, se proporciona una capa de protección UV exterior 51 para proteger las otras capas.

En el ámbito de la presente invención, el material de las capas, el número de capas y su orden pueden variarse. Aunque en la Figura 3c no se muestran largueros ni nervaduras, debe quedar claro que también pueden proporcionarse ventajosamente en esta realización. Solo se dejaron fuera de la Figura 3c por razones de claridad. Pero, de hecho, especialmente en el caso en el que el cuerpo presurizado comprende una estructura inflable, las costillas, etc. pueden servir para proporcionar la forma externa deseada de la cápsula.

Las Figuras 4a - 4c ilustran otra realización de una cápsula de acuerdo con la presente invención. En esta realización, la cápsula 100 comprende un cuerpo presurizado 10 y un cuerpo no presurizado 20 como se ha mostrado anteriormente. Sin embargo, en esta realización, se proporciona una única ventana 11 alrededor de toda la circunferencia del cuerpo presurizado. Esta realización tiene como objetivo aumentar al máximo el placer visual de los pasajeros. Debido a la forma del cuerpo presurizado 10, se hace que dicha ventana sea posible. La forma del cuerpo presurizado en este caso es una vez más un toroide: la estructura del cuerpo presurizado en la "superficie interna" del toroide (la parte del toroide orientada hacia el eje central) proporciona la resistencia para poder soportar un ventana en la "superficie externa" del toroide.

Así, en el caso de la Figura 4, la ventana está dispuesta a lo largo de 360° (o el 100%) del diámetro externo. Normalmente, en otras realizaciones de la invención, la pluralidad de ventanas puede estar dispuesta de manera que ocupe al menos el 25 % del diámetro externo del cuerpo presurizado, es decir, las ventanas juntas ocupan un arco de al menos 90°. Se estima que con ventanas de este tamaño, los refuerzos pueden mantenerse al mínimo. Al mismo tiempo, puede proporcionarse suficiente superficie de ventana para los pasajeros. En realizaciones preferidas, la pluralidad de ventanas ocupa aproximadamente el 70 % del diámetro exterior.

La Figura 5 ilustra un ejemplo que no forma parte de la presente invención. El cuerpo presurizado tiene forma de anillo una vez más. Sin embargo, la sección transversal del cuerpo presurizado es elíptica (en lugar de circular como antes). En el orificio central del anillo, se proporciona el cuerpo no presurizado 20. Se proporciona una estructura amortiguadora 30 entre el cuerpo presurizado 10 y el cuerpo no presurizado 20.

De manera similar a lo que se ha explicado antes, las nervaduras 12 y los largueros 14 se proporcionan en la superficie del cuerpo presurizado. Los asientos 18 para pasajeros se proporcionan como se ha indicado anteriormente. Se han proporcionado compartimentos 13 para alojar equipos que tienen que ser presurizados y compartimentos 26 para alojar equipos que no tienen que ser presurizados. También se ha indicado una pluralidad de ventanas 11.

Las Figuras 6a y 6b ilustran dos posibles usos de una cápsula de acuerdo con la presente invención para turismo espacial. En la Figura 6a, el turismo espacial se practica ascendiendo con un globo a una altitud de entre 30 km y 40 km, preferentemente alrededor de 36 km. Un vuelo a estas altitudes se denomina generalmente vuelo al "espacio cercano". Después de ver la Tierra desde esta altitud, la cápsula puede regresar a la Tierra usando un paracaídas u otro desacelerador de base textil (tal como, por ejemplo, una estructura de parapente). Con referencia a la Figura 6a, en una primera etapa 510, la cápsula 100 con el globo 200 despega de la Tierra. Un globo adecuado puede estar, por ejemplo, lleno de helio o de hidrógeno para poder realizar este tipo de vuelo. Una estructura adecuada 150 (por ejemplo, que comprenda una pluralidad de cadenas) conecta el globo a la cápsula. En una segunda etapa 520, el globo y la cápsula están a una altitud de crucero preferentemente de entre 30 y 40 km, más preferentemente alrededor de 36 km. El globo y la cápsula pueden permanecer a esta altitud durante un período de tiempo prolongado de, por ejemplo, unas 2 horas. También son posibles estancias más cortas y más largas.

En una siguiente etapa 530, el globo se descarga para iniciar el descenso a un área de aterrizaje designada. En la etapa 540, el globo se separa de la cápsula y la cápsula puede experimentar un breve período de caída libre. Los pasajeros experimentarán gravedad cero durante este corto período de tiempo. Entonces, se despliega el paracaídas (o parapente, u otra estructura similar) 300 y sigue un descenso controlado hacia la superficie de la Tierra 1000. Cabe señalar que dicho período de caída libre es opcional, es decir, el desacelerador puede abrirse inmediatamente después de la separación del globo. La etapa 550 se utiliza para ilustrar el descenso a la Tierra con paracaídas.

La etapa 560 ilustra el aterrizaje de la cápsula 100 (con paracaídas 300) en la Tierra 1000. Los atenuadores de impacto 90 (que en este caso se han indicado esquemáticamente como sistemas similares a airbabgs) se pueden proporcionar en la parte inferior de la cápsula para limitar la desaceleración instantánea de la cápsula en el momento en que toca el suelo. Como alternativa a airbags, también podrían usarse otros atenuadores de impacto: por ejemplo, una estructura deformable (no inflable) o un sistema que comprenda amortiguadores de fluido.

En realizaciones preferidas de la invención, los atenuadores de impacto 90 y/o el paracaídas están unidos a la parte no presurizada de la cápsula. Mediante una estructura amortiguadora de movimiento entre la parte presurizada y la parte no presurizada, se reducen las aceleraciones/desaceleraciones experimentadas por los pasajeros en la parte presurizada de la cabina. Esto puede hacer que el vuelo y el aterrizaje sean más cómodos para los pasajeros.

La Figura 6b ilustra otra forma de turismo espacial, en la que la cápsula se eleva a altitudes más altas, por ejemplo, más de 100 km mediante, por ejemplo, un cohete. Este tipo de vuelo puede denominarse un verdadero vuelo al "espacio" (en lugar de al "espacio cercano" mencionado anteriormente). Un objetivo de la presente invención es hacer que el turismo espacial también sea más agradable en este procedimiento.

La cápsula 100 se muestra en una primera etapa 610, antes del despegue de la Tierra 1000. La cápsula está unida a un sistema de propulsión 80 para poder ascender a altitudes adecuadas. De manera alternativa, la cápsula puede ser transportada como carga útil por una nave espacial adecuada.

La etapa 630 muestra el sistema de propulsión regresando a la Tierra con la ayuda de un parapente 700 (u otro tipo de desacelerador de base textil).

La etapa 640 muestra la cápsula en una trayectoria de caída libre. La etapa 650 muestra la cápsula regresando a la Tierra de manera controlada, utilizando un desacelerador 300 (que preferentemente puede ser de base textil como anteriormente). En la etapa 660, la cápsula vuelve a aterrizar en la Tierra. De manera similar a lo que se ha explicado antes, estructuras similares a airbags 90, se han indicado esquemáticamente para representar los atenuadores de impacto proporcionados en la parte inferior de la cápsula. Como antes, estos atenuadores de impacto están conectados preferentemente en la parte no presurizada de la cápsula.

La cápsula de acuerdo con la presente invención se puede utilizar ventajosamente tanto en vuelos espaciales como en vuelos en el espacio cercano. El diseño de la cápsula para un vuelo espacial puede diferir ligeramente de una cápsula para un vuelo en el espacio cercano, para tener en cuenta la diferencia de cargas principalmente a causa de mayores aceleraciones en los vuelos espaciales.

Aunque la presente invención se ha desvelado en el contexto de determinadas realizaciones y ejemplos preferidos, los expertos en la técnica entenderán que la presente invención se extiende más allá de las realizaciones desveladas específicamente a otras realizaciones alternativas dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas. De este modo, se pretende que el ámbito de la presente invención desvelado en el presente documento no esté limitado por las realizaciones desveladas particulares descritas anteriormente, sino que solo deberá determinarse mediante una lectura justa de las siguientes reivindicaciones.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una cápsula para vuelos hacia y/o desde el espacio o el espacio cercano, que comprende

un cuerpo presurizado (10) para alojar pasajeros,

teniendo dicho cuerpo presurizado (10) una forma sustancialmente similar a un anillo dispuesto alrededor de un eje central (7) y una abertura central (5), en la que

dicho cuerpo presurizado (10) comprende una superficie interna (10a) sustancialmente orientada hacia dicho eje central (7), y una superficie externa (10b) sustancialmente orientada lejos de dicho eje central (7), comprendiendo dicho cuerpo presurizado (10) una forma obtenida al hacer girar una figura geométrica alrededor de un eje de revolución externo a esa figura,

en la que dicha figura geométrica es un círculo, de tal manera que la forma externa del cuerpo presurizado (10) de la cápsula es un toro, caracterizada porque se proporcionan una o más ventanas (11) sustancialmente a lo largo de la parte de dicha superficie externa (10b) más alejada del eje central (7), en la que la cápsula comprende además un cuerpo no presurizado (20) conectado al cuerpo presurizado (10), en la que la conexión entre el cuerpo presurizado (10) y el cuerpo no presurizado (20) comprende una estructura amortiguadora de movimiento (30) en la que el cuerpo no presurizado (20) comprende al menos una guía y el cuerpo presurizado (10) está dispuesto de tal manera que puede realizar un movimiento limitado a lo largo de dicha guía, en la que dicho cuerpo no presurizado (20) ocupa al menos parcialmente el abertura central (5) de dicho cuerpo presurizado, dicho cuerpo no presurizado (20) aloja al menos una primera parte y una segunda parte del equipo operativo de la cápsula, en el que dicha primera parte comprende uno o más de los siguientes: radiadores, placas frías, antenas, en la que

el cuerpo no presurizado (20) comprende uno o más atenuadores de impacto (90) para el aterrizaje,

en el que dichos uno o más atenuadores de impacto (90) comprenden al menos un airbag en la que

el cuerpo no presurizado (20) comprende un desacelerador de base textil (300) para el descenso, en el que dicho desacelerador de base textil comprende un parapente o un paracaídas, y en el que los sistemas relacionados con la aceleración o desaceleración de la cápsula están conectados al cuerpo no presurizado (20) de manera que las cargas relacionadas con la aceleración o desaceleración se introducen en la cápsula a través del cuerpo no presurizado (20).

2. Una cápsula de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas una o más ventanas (11) se proporcionan a lo largo de al menos el 25 % del diámetro externo del cuerpo presurizado (10), preferentemente a lo largo de al menos el 45 % del diámetro externo del cuerpo presurizado (10), y lo más preferentemente a lo largo del 70 % del diámetro externo del cuerpo presurizado (10).

3. Una cápsula de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la estructura exterior del cuerpo presurizado (10) comprende una estructura sustancialmente rígida.

4. Una cápsula de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que la estructura exterior del cuerpo presurizado (10) comprende una estructura inflable sustancialmente flexible.

5. Una cápsula de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que dicho cuerpo presurizado (10) comprende una pluralidad de segmentos de anillo interconectados.

6. Un vehículo para vuelo espacial o en el espacio cercano que comprende un globo y una cápsula de acuerdo con cualquier reivindicación anterior.

7. Un vehículo de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho globo está lleno de helio.

8. Un vehículo para vuelo espacial o en el espacio cercano que comprende un globo y una cápsula de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho globo está conectado al cuerpo no presurizado (20).

9. Uso de un vehículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6-8 para volar a una altitud de entre 30 km y 40 km.

10. Uso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que después de que el vehículo alcanza la altitud deseada, el globo se separa del vehículo.

11. Uso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que después de que el globo se separa del vehículo, la cápsula desciende a la Tierra usando un desacelerador de base textil (300).