Elon Musk está desarrollando un vehículo que podría cambiar las reglas del juego para los viajes espaciales. Starship, como se le conoce, será un sistema de transporte totalmente reutilizable capaz de transportar hasta 100 personas al Planeta Rojo.
El viernes, la Administración Federal de Aviación (FAA) de EE. UU. otorgó una licencia largamente esperada a la compañía privada de vuelos espaciales de Elon Musk, SpaceX, para el primer lanzamiento orbital del enorme sistema de cohetes Starship.
SpaceX dice que el primer vuelo de prueba está programado para el lunes 17 de abril, pero Musk ha dicho que no sabe exactamente cuándo volará.
El espíritu fundador de SpaceX de Musk era hacer que la vida fuera multiplanetaria. Él dice que establecer humanos en otros mundos, como Marte, podría preservar la civilización si la Tierra experimentara un cataclismo, como el impacto de un gran asteroide.
«La historia se bifurcará en dos direcciones. Un camino es que nos quedemos en la Tierra para siempre, y luego habrá algún evento de extinción eventual». Musk dijo en 2016.
«La alternativa es convertirse en una civilización espacial y una especie multiplanetaria, que espero que esté de acuerdo en que es el camino correcto a seguir».
El fundador de SpaceX ha hablado a menudo sobre su sueño de construir ciudades en Marte. Él cree que los asentamientos necesitarían un gran número de personas para ser autosuficientes.
Hacer realidad este sueño requiere un vehículo que esté a la altura de la tarea. Starship es una combinación de cohete y nave espacial que podría transportar a más de 100 personas a la vez al Planeta Rojo.
El sistema está diseñado para ser completa y rápidamente reutilizable. Ser completamente reutilizable significa que los principales elementos de hardware no se desechan en el mar ni se dejan quemar, como sucede con algunos otros sistemas de lanzamiento, sino que regresan a tierra para que puedan volar nuevamente.
La reutilización rápida significa que, después de regresar del espacio, Starship puede volver a llenarse con propulsor y estar listo para lanzarse nuevamente en un corto período de tiempo, como un avión. Esto reduce el costo de toda la empresa.
Nave estelar: una visión general
En el lanzamiento, la nave espacial, llamada Starship, se ubicará sobre un cohete llamado Super Heavy.
El sistema combinado tendrá una altura de 120 m (394 pies) y también se conoce como Starship.
Tomemos primero la nave espacial. Con su ojiva y sus aletas de aterrizaje, el vehículo de acero inoxidable se asemeja a los cohetes espaciales de la época dorada de la ciencia ficción.
En la parte trasera de la nave de 50 m (160 pies) de largo hay seis motores Raptor altamente eficientes, desarrollados a lo largo de una década por SpaceX. La combustión tiene lugar por etapas y el diseño del motor reduce la cantidad de propulsor que se desperdicia.
Hacia el medio del vehículo están los tanques de combustible. Estos alimentan metano líquido (CH4) y oxígeno líquido (O2) a los Raptors.
El metano es el combustible y el oxígeno actúa como oxidante, una sustancia química que hace que el combustible se queme. La combinación se denomina metalox.
La elección del combustible es inusual para los motores de cohetes, pero el metano puede generar mucho empuje. También es una elección prudente a la luz de los diseños de Musk en Marte. El fundador de SpaceX dice que el CH4 podría sintetizarse a partir del agua del subsuelo marciano y del dióxido de carbono atmosférico (CO2), mediante un proceso químico conocido como reacción de Sabatier.
El reabastecimiento de combustible de Starship para el viaje de regreso a la Tierra utilizando recursos marcianos conferiría un nivel de autosuficiencia, haciendo que los viajes sean más factibles y rentables.
Hacia el frente de la nave espacial, que a veces se denomina etapa superior, hay un enorme compartimento de carga útil que podrá transportar grandes cargas o personas a destinos en el espacio profundo.
Ahora, pasemos al cohete. Con una longitud de 70 m (230 pies), Super Heavy se llenará con 3.400 toneladas (6,8 millones de libras) de metalox criogénico (refrigerado).
Estará propulsado por alrededor de 33 motores Raptor (esta especificación ha cambiado varias veces) y debería alcanzar más de 70 Meganewtons (16 millones de libras) de empuje máximo. Debería poder elevar al menos 100 toneladas de carga útil, y posiblemente hasta 150 toneladas, a la órbita terrestre baja.
Esto hará que Super Heavy sea más poderoso que el inmenso lanzador Saturn V utilizado para las misiones Apollo Moon en los años 60 y 70.
Lanzamiento y recarga
A medida que asciende desde la plataforma de lanzamiento, el sistema Starship combinado comenzará a inclinarse hacia la órbita prevista.
Cuando la etapa superior se separa en el espacio, Super Heavy se voltea mientras cae hacia la Tierra.
A medida que desciende, Super Heavy desplegará estructuras de acero llamadas «aletas de rejilla», con forma de gofres de patata, desde los lados del propulsor. Estos ayudarán a dirigir la etapa del cohete hacia su plataforma de lanzamiento para que pueda volar nuevamente.
SpaceX tiene un plan ambicioso para luego atrapar el propulsor que cae usando su torre de lanzamiento.
Esta torre brinda a los ingenieros y miembros de la tripulación acceso a la nave espacial y al cohete mientras están sentados en la plataforma antes del lanzamiento.
Un par de brazos de acero se extenderán desde la torre de lanzamiento. Las aletas de la rejilla tomarán la carga cuando el refuerzo gastado caiga sobre estos brazos. La torre ha sido apodada «Mechazilla» por su parecido con una criatura de las películas de Godzilla.
Mientras tanto, la etapa superior de Starship podría insertarse en una «órbita de estacionamiento» después de la separación, lo que le permitiría volver a llenarse con propulsor.
«Si solo vuelas [Starship] para orbitar y no hacer ningún reabastecimiento, es bastante bueno: obtendrá 150 toneladas en órbita terrestre baja y no tendrá combustible para ir a ningún otro lado”, explicó Musk en 2017.
«Si envía camiones cisterna y los vuelve a llenar en órbita, podría volver a llenar los tanques hasta el tope y obtener 150 toneladas [of payload] todo el camino a Marte».
Para recargar combustible, la nave espacial se acoplaría con otra Starship, que ya está dando vueltas alrededor de la Tierra, que actúa únicamente como depósito de propulsor.
¿Para qué se utilizará Starship?
Para viajes de larga distancia a Marte y de regreso, que podrían demorar hasta nueve meses en cada sentido, Musk está buscando instalar alrededor de 40 cabinas en el área de carga útil cerca del frente del escenario superior.
«Concebiblemente, podría tener cinco o seis personas por cabina, si realmente quisiera abarrotar a la gente. Pero creo que en su mayoría esperaríamos ver dos o tres personas por cabina, y así nominalmente alrededor de 100 personas por vuelo a Marte», dijo Musk. dicho.
La bahía de carga útil también albergaría áreas comunes, espacio de almacenamiento, una cocina y un refugio donde las personas podrían reunirse para protegerse de las tormentas solares, donde el Sol arroja partículas cargadas dañinas al espacio.
Starship también desempeñará un papel clave en el programa Artemis de la NASA, cuyo objetivo es establecer una presencia humana a largo plazo en la Luna. En abril de 2021, la agencia espacial estadounidense otorgó a SpaceX un contrato de 2890 millones de dólares para desarrollar Starship en un módulo de aterrizaje capaz de llevar astronautas a la superficie lunar esta década.
La versión adaptada a los vuelos de Artemis no poseería el escudo térmico o las aletas que son necesarias para un viaje de regreso a la Tierra. En cambio, el Sistema de Aterrizaje Humano Starship permanecería en el espacio después de su lanzamiento inicial desde la Tierra, por lo que eventualmente podría usarse para múltiples viajes entre la órbita lunar y la superficie de la Luna.
La versión sin tripulación, o de carga, de Starship presenta una bahía de carga útil que se abre como la boca de un cocodrilo. Esto permitiría su uso para el lanzamiento de satélites. SpaceX dice que la enorme capacidad de carga útil abre posibilidades para nuevos tipos de misiones científicas robóticas, incluidos telescopios más grandes que el observatorio James Webb, el próximo sucesor del Hubble.
El sistema también podría usarse para el turismo espacial: Elon Musk ha prometido un viaje alrededor de la Luna en 2023 al multimillonario japonés minorista en línea Yusaku Maezawa. También podría realizar viajes de alta velocidad entre diferentes destinos en la Tierra.
Musk dice que Starship eventualmente podría llevar personas a destinos en el «gran Sistema Solar», incluidos los gigantes gaseosos como Júpiter. Pero esto sigue siendo un objetivo a largo plazo.
¿Cómo aterriza el escenario superior?
Para llevar otras naves espaciales de regreso a tierra, los ingenieros se han basado en paracaídas o han diseñado el vehículo para que pueda aterrizar en una pista.
Pero la etapa superior de Starship adopta un enfoque diferente. Cuando está lista para aterrizar en la Tierra, la nave inicialmente vuelve a entrar en la atmósfera en un ángulo de 60 grados y luego cae al suelo en posición horizontal.
Este modo de retorno depende completamente de la atmósfera. para frenar el descenso del vehículo. La desventaja es que, en esta configuración, Starship es inherentemente inestable.
Por lo tanto, el vehículo utiliza cuatro flaps de aterrizaje de acero, colocados cerca de la parte delantera y trasera del vehículo, para controlar su descenso. Esto es muy parecido a como un paracaidista usa sus brazos y piernas para controlar una caída libre.
«Es bastante diferente a cualquier otra cosa… estamos haciendo una caída controlada», dice Elon Musk.
«Estás tratando de crear resistencia en lugar de sustentación, es realmente lo opuesto a un avión».
A medida que Starship se acerca al suelo, debe ser lo suficientemente lento para ejecutar una quemadura de motor que voltea el vehículo a una posición vertical. Luego usa los Raptors como retro-cohetes para guiar el vehículo hasta un aterrizaje seguro en sus patas de aterrizaje.
Musk dice que este enfoque general podría usarse para derribar Starship de manera segura en cualquier superficie planetaria del Sistema Solar.
Eventualmente, sin embargo, las naves estelares que regresan a la Tierra, y quizás a otros destinos, podrían no tener que hacer la maniobra de volteo. En cambio, los barcos podrían ser capturados cuando se acercan al suelo por los brazos de acero de la torre de lanzamiento, al igual que el propulsor Super Heavy.
Musk explicó en Twitter: «La nave también será capturada por Mechazilla. Al igual que con el propulsor, no hay patas de aterrizaje. Solo se necesitan para la Luna y Marte hasta que haya una infraestructura local».
¿Cuándo volará?
En los últimos años, SpaceX ha probado varios prototipos del escenario superior en sus instalaciones de Starbase en Boca Chica, Texas.
La compañía comenzó en 2019 con un «artículo de prueba» de 39 m de altura llamado Starhopper, que tenía un parecido pasajero con una torre de agua, y lo voló a 150 m sobre el suelo.
El primer prototipo en presentar un ojiva y flaps, el número de serie de Starship (SN8), voló a una altitud de 12,5 km en diciembre de 2020. Volvió a la Tierra, dando a SpaceX valiosos datos de ingeniería sobre la parte final del regreso del vehículo desde el espacio. .
Sin embargo, SN8 se acercó a la plataforma de aterrizaje demasiado rápido y con fuerza, lo que provocó que se derrumbara y explotara. Tres artículos de prueba más explotaron antes de Starship SN15 logró el éxito con un aterrizaje suave en mayo de 2021.
En febrero, los ingenieros de SpaceXllevó a cabo una prueba clave en el sistema de coheteslo que se llama un «fuego estático», que enciende simultáneamente 31 de los 33 motores en la base del segmento inferior del vehículo.
El disparo duró solo unos segundos, con todo sujeto en su lugar para evitar cualquier movimiento.
Musk tuiteó que el equipo había apagado un motor antes de la prueba y que otro motor se detuvo solo, dejando 31 motores encendidos en total.
Pero, agregó, «todavía había suficientes motores para alcanzar la órbita».
La FAA otorgó una licencia que permitiría a SpaceX realizar un vuelo de prueba para el cohete, que está programado para el 17 de abril.
«Después de un proceso integral de evaluación de la licencia, la FAA determinó que SpaceX cumplía con todos los requisitos de seguridad, ambientales, de políticas, de carga útil, de integración del espacio aéreo y de responsabilidad financiera», dijo la FAA en un comunicado el viernes, y agregó que la licencia era válida por cinco años.
