La nave Starship de SpaceX es mucho más avanzada que sus competidoras
PorThe Economist/ Cortesía tomado de Infobae
La nave espacial de nueva generación Starship de SpaceX, sobre su potente cohete Super Heavy, despega de la plataforma de lanzamiento de la empresa en Boca Chica en un breve vuelo de prueba sin tripulación cerca de Brownsville, Texas, EE.UU., este 20 de abril de 2023 (Reuters)
El primer vuelo duró algo menos de cuatro minutos. Con 30 de sus 33 motores encendidos, el primero de los propulsores “Super Heavy” de SpaceX despegó de su plataforma de lanzamiento en Boca Chica, en la costa de Texas, a las 13:33 GMT. Un minuto después pasaba por “max Q”, el punto en el que la tensión sobre el vehículo causada por el empuje de los motores y la resistencia de la atmósfera alcanza su punto máximo. A los dos minutos, el cohete había alcanzado una altitud de 20 km y se desplazaba a 1.600 km/h, a pesar de que al menos otros dos de sus motores se habían apagado.
En el minuto tres, sin embargo, estaba claro que algo iba mal. El resto de los motores no se habían apagado a la hora prevista; el cohete parecía cambiar de orientación de forma extraña; la separación de la segunda etapa, un prototipo de nave espacial llamada Starship, del Super Heavy no avanzaba según lo previsto. Mientras el vídeo mostraba cómo el cohete seguía dando tumbos, John Insprucker, un ingeniero de SpaceX que comentaba la retransmisión en directo de la empresa, pronunció un eufemismo técnico para la posteridad: “Obviamente… esto no parece ser una situación nominal”. Unos segundos más tarde, con el cohete claramente fuera de control, su “sistema de terminación de vuelo” hizo lo que tenía que hacer y lo hizo estallar sobre el Golfo de México.
Al menos para los observadores externos, no quedó claro qué fue lo que falló. Despegar con muy pocos motores en marcha y perder más durante el ascenso puede haber sido crucial, pero hay otras posibilidades. La buena noticia es que SpaceX dice que está construyendo Super Heavies y Starships a buen ritmo; en principio, debería ser posible repetir la prueba razonablemente pronto una vez que se aclare la naturaleza del problema y se encuentre una solución. La mala noticia es que la estructura que soporta el Super Heavy en el momento del lanzamiento parece haber resultado dañada hasta el punto de requerir un rediseño significativo en lugar de una simple reparación. Ello podría acarrear importantes retrasos.
La empresa, y sus numerosos partidarios, acentuarán lo positivo. El cohete se elevó en el aire y atravesó la max Q, dos cosas que no había hecho antes. Y el objetivo de las pruebas en vuelo es encontrar problemas en procesos que no pueden probarse en tierra. En ese sentido, la prueba fue un éxito. Y aunque sea una visión ligeramente optimista, en el fondo es justa. Si el vuelo hubiera salido tal y como estaba previsto, habría sido un éxito fenomenal. Lograrlo en parte y estar preparados para volver a intentarlo pronto es, sin duda, suficiente. La posibilidad de que el sistema Starship suponga un enorme salto adelante en los viajes espaciales sigue siendo algo que hay que tomarse muy en serio.
Sin pies ni cabeza
El Super Heavy es el cohete más potente jamás construido; su empuje en el despegue sería normalmente más del doble que el de los cohetes Saturno V que llevaron hombres a la Luna, aunque con tres motores apagados podría no haber alcanzado ese objetivo. La Starship, que hará las veces de segunda etapa, será la mayor nave espacial puesta en órbita por un solo lanzamiento desde los tiempos del transbordador espacial.
Si SpaceX resuelve tanto los problemas que han surgido hoy como otros que el programa de pruebas seguramente sacará a la luz, el sistema Starship no sólo podrá poner en órbita cargas útiles mayores que las de cualquier competidor, sino que podrá hacerlo a un coste por tonelada muy inferior a cualquier otro que la industria haya visto antes. Ese bajo coste es una de las ventajas que ofrece un sistema con sólo dos partes, ambas totalmente reutilizables. Otra es que un sistema que puede despegar, aterrizar y volver a despegar en poco tiempo abre un nuevo abanico de posibilidades para los vuelos más allá de la órbita terrestre. Si cumple las expectativas de Elon Musk, jefe de SpaceX, el sistema Starship será capaz de llevar tripulaciones humanas a la superficie de la Luna e incluso de Marte.
Pero aún quedan muchas capacidades por añadir antes de que eso se haga realidad. Incluso si hubiera sido un éxito total, esta primera prueba sólo habría sido el comienzo de un proceso de desarrollo que requerirá mucho más esfuerzo e inversión.
El plan de vuelo de esta primera misión era muy parecido a los que se han convertido en rutina para los Falcon 9 de SpaceX, los cohetes con los que la empresa ha llegado a dominar el negocio del lanzamiento de satélites. El propulsor de la primera etapa debía volar hasta el borde del espacio y luego regresar a la superficie con potencia, mientras la segunda etapa se ponía en órbita.
Pero había dos diferencias cruciales. Cuando un cohete Falcon 9 regresa a la Tierra, despliega sus patas y aterriza. Si el Super Heavy hubiera ejecutado las maniobras necesarias para llegar tan lejos, se habría precipitado directamente al Golfo de México.
La razón principal de esta diferencia es que, aunque el Super Heavy está destinado a ser totalmente reutilizable -al igual que los propulsores de primera etapa Falcon 9– a diferencia de un propulsor Falcon 9, no tiene patas sobre las que aterrizar. Unas patas desplegables lo suficientemente robustas como para sostenerlo añadirían una cantidad inaceptable a su peso. En su lugar, los Super Heavies descenderán sobre las plataformas desde las que fueron lanzados, donde serán atrapados y acunados en el aire por enormes brazos mecánicos.
El pórtico de la plataforma de lanzamiento utilizado para el vuelo de prueba del jueves, conocido por los aficionados como “Mechazilla”, está equipado precisamente con esos brazos. Se utilizaron para levantar el Starship y apilarlo sobre el Super Heavy en la plataforma de lanzamiento de Boca Chica un par de días antes del lanzamiento. Es comprensible, sin embargo, que SpaceX quiera asegurarse de que sabe cómo devolver los grandes cohetes a la Tierra con la precisión necesaria antes de intentar coger uno, entre otras cosas porque los cohetes de prueba son prescindibles de una forma que las plataformas de lanzamiento con mucha infraestructura no lo son. El único resultado de la primera prueba que la empresa habría tenido que reconocer como un fracaso real habría sido una explosión que se llevara por delante el pórtico. Los falsos “aterrizajes” en el mar son la forma obvia de desarrollar la fe en el rendimiento del propulsor antes de intentar atrapar uno sobre la marcha.
La segunda diferencia entre los planes para el vuelo de prueba y un vuelo estándar de Falcon 9 era que cuando un Falcon 9 pone algo en órbita permanece allí hasta que su operador decide traerlo de vuelta. La Starship que estaba encaramada encima del Super Heavy y compartía su destino habría durado en órbita poco más de una hora aunque todo hubiera funcionado a la perfección. Sus motores iban a ponerla en una trayectoria que la habría hecho volver a la atmósfera sobre el Pacífico antes de haber dado una vuelta completa a la Tierra. Su lugar de descanso final iba a ser un trozo de mar a unos 100 km de la costa noroeste de Kauai, la isla principal más septentrional de la cadena hawaiana.
Con el tiempo, las naves estelares entrarán en órbita, desplegarán satélites, volverán a entrar y aterrizarán abrazadas a un pórtico de Mechazilla. Pero antes tienen que demostrar que pueden sobrevivir a la reentrada.
Ni los cohetes Falcon 9 ni los Super Heavy entran en la atmósfera lo bastante rápido como para necesitar escudos térmicos. La Starship sí, y por eso las partes más expuestas al calor están cubiertas de placas hexagonales de “protección térmica”. Sin embargo, no sabremos hasta qué punto funcionan bien hasta que, en futuras pruebas, la empresa intente derribar el Starship de una pieza. El sistema es bastante más ambicioso que los escudos térmicos utilizados en la nave espacial Dragon, mucho más pequeña, que la empresa utiliza actualmente para llevar y traer tripulaciones a la Estación Espacial Internacional. Es probablemente el aspecto del sistema Starship que va más allá de las capacidades que SpaceX ha demostrado hasta la fecha.
El premio por acertar será un sistema de lanzamiento de capacidades sin parangón. La empresa afirma que una Starship lanzada por un Super Heavy será capaz de poner en órbita entre 100 y 150 toneladas de carga. Esta cifra supera con creces la capacidad del lanzador comercial más potente de la actualidad, el Falcon Heavy de SpaceX, que consiste básicamente en tres Falcon 9 unidos para poder elevar hasta 64 toneladas. La carga que podía elevar un transbordador espacial era de sólo 24 toneladas.
Es grande, pero aún no es inteligente
También es mayor que el de cualquiera de los tres grandes lanzadores nuevos en los que están trabajando otras empresas: el Ariane 6 que está desarrollando ArianeGroup, una empresa conjunta de Airbus y Safran, un contratista de defensa francés; el Vulcan Centaur, un proyecto dirigido por ULA, una empresa conjunta de Lockheed Martin y Boeing; y el New Glenn que está desarrollando Blue Origin, una empresa fundada por Jeff Bezos, el presidente ejecutivo de Amazon. Un sistema Starship operativo no sólo será más grande que todos ellos. Como será totalmente reutilizable, también debería ser mucho más barato. Ariane 6 y Vulcan Centaur se basan en el principio de “uno y ya está”, aunque ULA espera poder recuperar los motores de la primera etapa de Vulcan. El New Glenn está diseñado para tener una primera etapa totalmente reutilizable, al igual que el Falcon 9.
La NASA ha elegido una versión de la Starship como la nave espacial con la que devolverá seres humanos a la superficie de la Luna. El Sr. Musk siempre ha planeado que sea el vehículo que los lleve a Marte. Para que cualquiera de estas cosas suceda se necesita otra nueva tecnología: el repostaje en órbita.
Un cohete necesita combustible y oxidante para funcionar. En el caso de los motores Raptor que propulsan tanto al Super Heavy como a la Starship, el combustible es metano líquido y el oxidante oxígeno líquido. Cuando la Starship alcanza la órbita, ya ha consumido la mayor parte de ambos. Por tanto, si necesita ir más lejos, tiene que repostar. SpaceX planea construir una flota de naves estelares configuradas como buques cisterna para permitirlo.
El plan para el primer alunizaje Artemis de la NASA, previsto para la segunda mitad de esta década, muestra el nivel de esfuerzo que será necesario. El primer paso del plan consiste en poner en órbita alrededor de la Tierra una nave estelar configurada como estación de reabastecimiento. A continuación, una serie de misiones de aviones cisterna la llenarán de oxígeno líquido y metano. El acuerdo de SpaceX con la NASA sugiere que se necesitarían 14 misiones de camiones cisterna, pero Musk ha dicho que sería posible con muchas menos. Una vez que la estación de reabastecimiento está llena, se envía una versión especial de la Starship para que se acople a ella, reposte y se dirija a una órbita cercana a la Luna. Allí embarca a astronautas que han alcanzado la misma órbita por otros medios y los transporta a la superficie. Una vez cumplida su misión, los transporta de nuevo a la órbita.
Para que esto funcione son necesarias dos cosas. Una es la tecnología necesaria para acoplar dos naves espaciales, trasladar cantidades significativas de líquido muy frío de una a otra y luego desacoplarlas. El acoplamiento automático ya es bastante rutinario; la transferencia de grandes cantidades de líquidos de una nave espacial a otra no lo es.
La segunda es que los lanzamientos pesados se conviertan en una experiencia cotidiana. Si hay que volar con muchos vehículos cisterna para cada misión tripulada, hay que ser capaz de darles la vuelta rápidamente y de hacer circular los cohetes por las instalaciones de lanzamiento a una velocidad muy superior a la que nadie ha conseguido hasta la fecha. En la actualidad, SpaceX lanza Falcon 9 algo más de una vez a la semana, una cadencia superior a la que ha logrado cualquier otra empresa o país. Pero para volar un número significativo de naves estelares tripuladas a destinos más allá de la órbita terrestre tendrá que ser capaz de realizar lanzamientos diarios y, muy posiblemente, con una frecuencia aún mayor.
Para hacer realidad el sueño de Musk de realizar vuelos interplanetarios, el sistema de naves estelares necesita un enorme desarrollo. Sus Super Heavies tienen que ser capaces de volver a sus lugares de aterrizaje con una precisión infalible, su sistema de mechazilla tiene que ser capaz de realizar su magia de forma rutinaria, sus Starships tienen que dominar la reentrada, y todo su conjunto tiene que ser capaz de operar a una cadencia que la industria nunca antes había imaginado, y mucho menos intentado. Resulta tentador considerar que la construcción del cohete más potente de la historia es la parte fácil.
Pero no ha sido fácil, y ya se ha hecho. Y el historial de innovación de SpaceX es notable. Quedan muchos obstáculos por delante, pero no es difícil imaginar que también se superarán.
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