HOTOL (sigla para Horizontal Take-Off and Landing) foi um avião espacial projetado pelo Reino Unido em meados da década de 1980. A aeronave foi projetada para ser um veículo de estágio único para órbita (SSTO), equipado com um revolucionário motor a jato aspirado, projetado pela Rolls-Royce. O projeto foi liderado pela British Aerospace (hoje BAE Systems) e incluiu equipes de diversas áreas da empresa de aviação.
Quais eram os planos para o HOTOL?
O HOTOL foi projetado como um veículo de lançamento alado reutilizável. A aeronave decolaria com propulsão própria de uma pista convencional e pousaria como um planador sem motor após a conclusão da missão. Projetado para ser uma plataforma de lançamento aéreo de satélites, o HOTOL deveria ser mais barato de construir e mais eficiente de operar (cerca de 20%) do que seu concorrente mais próximo, o Ônibus Espacial Northrop, de fabricação americana.
A nave não tripulada foi projetada para ter a capacidade de colocar uma carga útil de cerca de sete a oito toneladas (15.450 a 17.650 libras) em órbita a cerca de 300 km de altitude. O HOTOL foi projetado para decolar de uma pista montada na parte traseira de um grande carrinho impulsionado por foguete, o que ajudaria a nave a atingir uma velocidade que lhe permitisse decolar usando a sustentação convencional gerada pelas asas.
O motor foi projetado para alternar da propulsão a jato para a propulsão pura de foguete a uma altitude de 26 a 32 km (16 a 20 milhas), quando a aeronave estaria viajando a Mach 5 a 7. Após atingir a órbita terrestre baixa, o HOTOL deveria então reentrar na atmosfera e planar para pousar como um avião convencional. As restrições de carga significavam que apenas uma carga útil seria transportada por vez.
O propelente proposto para o motor do HOTOL consistia tecnicamente em uma combinação de hidrogênio líquido misturado com oxigênio líquido. O propulsor em si foi projetado para utilizar um novo método de redução drástica da quantidade de oxidante necessária a bordo, utilizando o oxigênio atmosférico enquanto a espaçonave subia pela atmosfera inferior após a decolagem.
Como o oxidante normalmente representa a maior parte do peso de decolagem de um foguete espacial, o HOTOL foi projetado para ser consideravelmente menor do que os projetos normais de foguetes puros, aproximadamente do tamanho de um avião de médio curso, como um Boeing 737.
Dimensões e capacidades
O HOTOL foi projetado para ter um comprimento total de 62 metros (203 pés), uma altura de 12,8 metros (42 pés), uma largura de fuselagem de 5,7 metros (18,8 pés) e uma envergadura de 19,7 metros (64,6 pés). O projeto final tinha uma massa de decolagem de 275 toneladas (606.000 libras). Aproximadamente 82% do peso total seria propelente, com a estrutura do veículo representando outros 16%. Restavam apenas 2% para carga útil.
O HOTOL apresentava um design de asa em "delta" que a British Aerospace havia derivado do Concorde. O design exclusivo da asa foi adotado para proporcionar uma carga alar relativamente baixa, resultando em temperaturas de reentrada mais baixas. À frente de seu tempo e construído inteiramente com materiais compostos de carbono, o design do HOTOL dispensou a necessidade de placas de isolamento térmico como as da parte inferior do ônibus espacial americano.
Quase toda a fuselagem dianteira, à frente do compartimento de carga, era composta por um único tanque de hidrogênio, sem necessidade de cabine, já que o veículo não seria tripulado. Além disso, ao contrário de seu concorrente americano, o HOTOL contaria com uma aleta vertical, logo atrás do nariz, para estabilidade lateral. No entanto, isso foi posteriormente complementado por um estabilizador traseiro vertical maior para melhor controle lateral.
Embora o HOTOL tenha sido projetado para realizar voos totalmente automatizados sem tripulação, a intenção era, posteriormente, reintroduzir uma tripulação. Em um estágio inicial de desenvolvimento, a British Aerospace divulgou imagens futuristas do HOTOL acoplando-se à futura Estação Espacial Internacional . Isso exigiria uma operação tripulada, já que os sistemas automatizados da época não eram capazes de realizar tais manobras de acoplagem.
Desenvolvimento inicial e conceito
O conceito por trás do HOTOL originou-se do trabalho de Alan Bond, um engenheiro aeronáutico britânico especializado na área de motores a jato pré-resfriados. Bond realizou essa pesquisa especificamente com a intenção de produzir um motor viável para impulsionar um veículo espacial reutilizável. Em 1982, a principal fabricante de satélites da Europa, a British Aerospace, iniciou seus próprios estudos para construir um novo sistema de lançamento que pudesse ser usado para lançar seus próprios satélites, reduzindo assim a dependência de outros programas espaciais, como o Ônibus Espacial da NASA ou o foguete Ariane da Europa, para realizar essa função.
Embora os dois tenham trabalhado de forma independente no início, eles acabaram se juntando à Rolls-Royce (que estava desenvolvendo sua própria tecnologia de motor) para trabalhar no desenvolvimento de um avião espacial SSTO não tripulado e totalmente reutilizável que poderia ser usado como um veículo de lançamento de satélite adequado.
Considerando os altos custos projetados para tal programa (estimados na época em £ 4 bilhões / US$ 5,4 bilhões), a British Aerospace começou a comercializar o conceito para outras nações europeias na esperança de maior colaboração e compartilhamento de custos. Em 1984, para promover o programa, a British Aerospace construiu e exibiu uma maquete em grande escala do HOTOL para comercializar o projeto para outras nações, que viajou pela Europa.
No entanto, o interesse europeu foi inicialmente difícil de encontrar. O Departamento de Comércio e Indústria do Reino Unido (DTI) informou, no final de 1984, que a Alemanha Ocidental poderia estar interessada em participar do HOTOL. No entanto, outro aliado importante, que se esperava que estivesse envolvido, a França, mostrou-se reticente em relação ao projeto e não se interessou em participar. O governo francês via o HOTOL como um concorrente potencial para seu próprio programa espacial (conhecido como "Hermes") e não tinha recursos financeiros disponíveis para participar dos dois projetos simultaneamente.
Além disso, apesar do interesse hesitante da Alemanha Ocidental, o sentimento geral era de que, sem amplo apoio e colaboração europeus, haveria muitos obstáculos a superar, incluindo os enormes custos envolvidos, para uma empresa britânica desenvolver e entregar sozinha um veículo espacial tão avançado tecnicamente e tão caro. Esses sentimentos deram o tom para todo o projeto HOTOL: a British Aerospace, juntamente com a Rolls-Royce, estavam "por conta própria" em termos de desenvolvimento do novo veículo espacial.
Motor e propulsores
Por sua vez, no projeto HOTOL, a Rolls-Royce desenvolveu seu motor RB545, que mais tarde recebeu o mesmo nome de "Swallow" de seu fabricante. O Swallow seria um motor de foguete aspirado, com capacidade de funcionar como um motor duplo integrado. Isso significava que seria capaz de operar com ar convencional enquanto operava na atmosfera, além de operar como um motor de foguete quando o HOTOL atingisse a órbita baixa da Terra. O motor também seria capaz de impulsionar a espaçonave a velocidades hipersônicas, reduzindo os custos gerais e, consequentemente, tornando o projeto mais atraente.
O motor Swallow foi projetado para que, dentro da atmosfera, o ar fosse aspirado por duas entradas montadas verticalmente. Ele então dividiria o fluxo de ar e passaria a quantidade correta para os pré-resfriadores e o excesso para os dutos de descarga. O hidrogênio dos tanques de combustível passaria por dois trocadores de calor para pré-resfriar o ar antes de ser passado para um motor do tipo turbojato, com o hidrogênio aquecido acionando um compressor para comprimir e alimentar o motor do foguete com o ar resfriado. Uma vez lá, ele seria queimado com o hidrogênio usado para resfriar o ar. A maior parte do hidrogênio quente restante era liberada pela parte traseira do motor.
Quando não fosse mais possível usar a atmosfera para combustão, o RB545 passaria a usar oxigênio líquido a bordo para queimar com o hidrogênio, formando um foguete de hidrogênio/oxigênio de alta eficiência. Pouco se sabe sobre o projeto exato ou o funcionamento do motor Swallow, já que todo o seu programa de desenvolvimento era confidencial, com todos os aspectos do projeto protegidos pela Lei de Segredos Oficiais do Reino Unido.
Outro envolvimento internacional
Em março de 1985, foi relatado que a Rolls-Royce estava conduzindo negociações para a tecnologia do motor HOTOL com a empresa de propulsão americana Rocketdyne, a empresa que ajudou Charles 'Chuck' Yeager a quebrar a barreira do som em 1947.
No entanto, de acordo com arquivos do governo britânico, nem a British Aerospace nem o Ministério da Defesa do Reino Unido estavam entusiasmados com as perspectivas de envolvimento americano no programa espacial HOTOL . Ambas as partes declararam na época que expressavam relutância por acreditarem que o resultado de tal iniciativa poderia levar o Reino Unido a se tornar um membro júnior em um projeto do qual já havia sido o principal desenvolvedor.
Acreditava-se também que, se o Reino Unido optasse por se unir aos Estados Unidos, ficaria sem trabalho em futuros veículos espaciais europeus, com seu envolvimento com a Agência Espacial Europeia (ESA) reduzido ou até mesmo totalmente congelado. No entanto, com os custos de desenvolvimento já em alta, a Rolls-Royce afirmou que a cooperação transatlântica era essencial para o sucesso do projeto. Isso colocou a Rolls-Royce e a British Aerospace em desacordo com o governo do Reino Unido, e o progresso do projeto HOTOL começou a estagnar.
Ceticismo generalizado
Em dezembro de 1984, o consultor de gerenciamento de projetos David Andrews publicou uma crítica de oito páginas ao programa HOTOL. Andrews afirmou que o projeto foi "otimizado para a subida, mas se expôs a cargas térmicas prolongadas durante a descida devido ao baixo nível de arrasto". Ele também afirmou que o veículo não oferecia nenhuma capacidade que já não estivesse disponível em outros lugares no mercado.
Para agravar ainda mais os problemas do HOTOL, em abril de 1985, o departamento de pesquisa e desenvolvimento do Ministério da Defesa declarou que o HOTOL não tinha qualquer justificativa real, visto que não havia requisitos de defesa para tais veículos. Ele também observou que os "problemas de engenharia são consideráveis" e que era improvável que entrasse em serviço antes da década de 2020.
Em novembro de 1985, o Royal Aircraft Establishment (RAE) do Reino Unido emitiu uma avaliação da proposta de estudo do HOTOL. O RAE havia sido contratado para auxiliar a Rolls-Royce no início de 1985 com os custos e as complexidades do desenvolvimento do motor Swallow. A organização acreditava que o HOTOL levaria até 20 anos para ser desenvolvido, em vez do cronograma de 12 anos previsto pela British Aerospace. O RAE também projetou que os custos estimados do projeto aumentariam para cerca de £ 5 bilhões (US$ 6,75 bilhões), representando um aumento de 20% em relação às estimativas iniciais.
Somando-se à crescente lista de problemas do HOTOL, durante o desenvolvimento, descobriu-se que o motor traseiro, relativamente pesado, deslocava o centro de massa do veículo para trás. Isso significava que o veículo precisava ser projetado para empurrar o centro de arrasto o mais para trás possível, a fim de garantir a estabilidade durante todo o regime de voo.
O redesenho do veículo para tal objetivo exigiu uma grande quantidade de sistemas hidráulicos, o que custou uma proporção significativa da carga útil e tornou a economia do projeto "ambígua". Em particular, algumas das análises pareciam indicar que uma tecnologia semelhante aplicada a uma abordagem puramente de foguete proporcionaria aproximadamente o mesmo desempenho a um custo menor, colocando assim o futuro do HOTOL em sério risco.
Apesar dos repetidos contatos do governo britânico com a Agência Espacial Europeia para possível colaboração e financiamento, havia pouca disposição para o HOTOL entre os altos funcionários da ESA. No entanto, o governo britânico via a participação da ESA como parte essencial do projeto HOTOL. Sem ela, afirmou o governo na época, o projeto HOTOL teria pouco futuro.
Desligamento do programa
Sem nenhum envolvimento tangível dos americanos além de um interesse passageiro, e sem o envolvimento da ESA em nenhum nível significativo, o financiamento do governo do Reino Unido para o HOTOL foi finalmente retirado em 1989. O sigilo que cercava o motor Swallow não ajudou, pois o governo do Reino Unido simplesmente não estava disposto a compartilhar essa tecnologia com nenhuma outra parte internacional, dando assim uma sensação de "protecionismo" em relação à Rolls-Royce, o que outras nações consideraram injusto.
Nessa época, a ESA começou a investir muito mais tempo e dinheiro em seu próprio projeto espacial, que mais tarde se desenvolveria no bem-sucedido programa do foguete Ariane. Na mesma época, a Rolls-Royce decidiu encerrar o desenvolvimento do motor Swallow, considerando que, devido à diminuição do mercado potencial para o HOTOL, havia quase nenhuma chance de retorno sobre o enorme investimento de capital necessário.
Foi relatado que, mesmo com o projeto em processo de encerramento, ele ainda enfrentava enormes problemas de desenvolvimento relacionados a problemas aerodinâmicos e desvantagens operacionais ou econômicas. Da mesma forma, o programa do Ônibus Espacial dos EUA estava ganhando força no mercado de lançamento de satélites, seguido de perto pelo desenvolvimento do foguete Ariane da ESA, eliminando em grande parte a necessidade do HOTOL.
O que veio depois para o HOTOL?
A British Aerospace, desesperada para não perder todo o dinheiro investido no desenvolvimento do HOTOL, rapidamente produziu um conceito HOTOL2 redesenhado e mais barato, que, com um peso total mais leve, seria lançado a partir de uma aeronave de transporte Antonov An225 modificada, da mesma forma que o ônibus espacial russo "Buran" operaria. No entanto, esse projeto foi rapidamente rejeitado pelas autoridades do Reino Unido.
Com o fim oficial do projeto HOTOL em 1989, Alan Bond, juntamente com dois colegas, fundou a Reaction Engine Limited (REL) para retomar os planos de um novo avião espacial de órbita baixa da Terra e desenvolver um novo motor aspirado, conhecido como "Sabre". O novo projeto do avião espacial, a ser chamado de "Skylon", se basearia na tecnologia já desenvolvida pela Rolls-Royce e aprimoraria as deficiências aeronáuticas do HOTOL.
A REL publicou pela primeira vez esses conceitos de motor e nave espacial em 1993, enquanto continuava a desenvolver a tecnologia do motor. Financiada em parte com o apoio da ESA, British Aerospace, Agência Espacial do Reino Unido e outros, a REL pretendia demonstrar um motor pronto para voar, operando em condições de voo simuladas até 2017, e realizar testes de demonstração até 2020.
No entanto, a REL convocou os administradores em 2024, encerrando todas as operações e encerrando as esperanças de um avião espacial projetado pelo Reino Unido e o legado do HOTOL. Nenhum modelo funcional do motor Sabre jamais foi construído.
Com informações do Aerotime
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