Un gancho orbital es una estructura similar a un cable que utiliza la transferencia de momento angular para colocar cargas útiles en el espacio. Una estación espacial en órbita pesada está conectada a un cable que corre hacia la atmósfera superior. Las cargas a poner en órbita (que son mucho más ligeras que la estación) se enganchan al extremo del cable durante el paso de esta última. La estación espacial se equipa entonces con un sistema de propulsión (cohetes, electromagnéticos u otros) para permanecer en órbita a pesar de la captura de la carga.
El gancho orbital se diferencia del ascensor espacial . De hecho, el cable del gancho sería mucho más corto y no entraría en contacto con el suelo. Sin embargo, para utilizar con éxito un gancho orbital, es necesario tener cohetes o aviones que permitan transportar las cargas en una trayectoria suborbital.
Se han propuesto diferentes conceptos y versiones, comenzando por Isaacs en 1966, Artsutanov en 1967, Pearson y Colombo en 1975, Kalaghan en 1978 y Braginski en 1985. Las versiones con mejor potencial involucran un cable corto en órbita terrestre baja que gira en su plano orbital y cuyos extremos rozan la atmósfera superior de la Tierra. Con el movimiento de rotación, el gancho casi anula su velocidad relativa en el suelo durante su descenso. Estas versiones fueron propuestas por Moravec en 1976 y Sarmont en 1994.
Quand le scientifique italien Giuseppe Colombo proposa au début des années 1970 l'idée d'utiliser un cable verrouillé par force des marées pour stabiliser les satellites d'observation, la NASA a officiellement commencé à évaluer, en 1979, les éventuelles applications de long cables en el espacio. Esto llevó a un transbordador estadounidense a realizar una prueba real: la misión "TSS-1R", lanzada el 22 de febrero de 1996 durante la misión STS-75 . El objetivo era caracterizar el comportamiento de un cable largo en el espacio y la física de los plasmas espaciales. El satélite italiano se desplegó a una distancia de 19,7 km del transbordador espacial.
Un ingeniero especuló en 1994 que el gancho podría competir con un ascensor espacial convencional.
En 2000 y 2001, Boeing Phantom Works , con una subvención del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA , llevó a cabo un estudio detallado de la viabilidad de ingeniería y comercial de varios ganchos. Estudiaron en detalle una variante llamada "Sistema de Lanzamiento Orbital Hypersonic Space Tether" o HASTOL. Este diseño involucra un avión hipersónico equipado con superstatoreactores que vuelan a Mach 10 (10 veces la velocidad del sonido) para interceptar un gancho orbital giratorio.
Aunque todavía no se han construido ganchos, se han realizado varios vuelos y experimentos para explorar diferentes aspectos de los cables espaciales .
Un gancho no giratorio es un cable vertical estirado por un gradiente de gravedad. El extremo inferior del cable "toca" la parte superior de la atmósfera (lado de la Tierra). Fue esta apariencia la que llevó a la adopción del nombre en inglés skyhook, ya que parece un gancho que cuelga del cielo.
Al girar el cable alrededor de su centro de gravedad en una dirección opuesta a su movimiento orbital, se puede reducir la velocidad del gancho con respecto al suelo. Esto disminuye la dificultad de satisfacer la carga útil y permite el uso de medios suborbitales menos potentes.
La rotación del cable se puede elegir para que coincida exactamente con su velocidad orbital de alrededor de 8 km / s. En esta configuración, el gancho describe una trayectoria cardioide . Desde el punto de vista de la tierra, el gancho parece descender casi verticalmente, detenerse un momento y luego volver a subir. Esta configuración minimiza la resistencia aerodinámica permitiendo que el gancho descienda a una altitud menor. Sin embargo, según el estudio de HASTOL, un gancho de este tipo en órbita alrededor de la Tierra requeriría un contrapeso muy grande, del orden de 1000 a 2000 veces la masa de la carga útil. Además, el cable debe reensamblarse mecánicamente después de la captura para mantener su sincronización.
La Fase I del Hypersonic Orbital Hook Launch Aircraft ( HASTOL ), publicado en 2000, propuso un cable de 600 km de largo, en una órbita ecuatorial a una altitud de 610-700 km. La velocidad del gancho es de 3,5 km / s. La cita con esta estructura tiene lugar a 3,6 km / s (Mach 10) a una altitud de 100 km. El cable estaría hecho de materiales disponibles comercialmente: principalmente Spectra 2000 (una especie de polietileno de muy alto peso molecular ). Los últimos 20 km del cable estarían hechos de Zylon PBO (resistente al calor). Con una carga útil nominal de 14 toneladas, el cable pesaría 1300 toneladas, o 90 veces la masa de la carga útil. Los autores dijeron:
El mensaje principal que queremos dejar al lector es: "No necesitamos la magia de materiales como los nanotubos de carbono Buckminster-Fuller para hacer el gancho orbital de un sistema similar a HASTOL. Los materiales existentes servirán.
La segunda fase del estudio HASTOL, publicado en 2001, propuso aumentar la velocidad en el punto de intersección a Mach 15 o incluso 17. También se propone el aumento de la altitud de interceptación a 150 km. Esto reduciría la masa del sistema en un factor de tres. El aumento de velocidad se lograría usando una etapa de cohete reutilizable en lugar de solo usar aviones. En particular, se temía que los polímeros del cable fueran rápidamente erosionados por el oxígeno atómico; este punto genera un nivel de madurez tecnológica de 2.