La ciencia salvaje detrás de Starship, el cohete planetario de Elon Musk

SpaceX está construyendo un cohete que, espera, se puede lanzar y aterrizar 1.000 veces al año. Pero para hacerlo realidad, Musk tendrá que resolver grandes acertijos de ingeniería.

Imagínese un cohete que pudiera lanzarse y aterrizar 1.000 veces al año con la fiabilidad de un avión. ¿Suena increíble? Esto es lo que Elon Musk afirma ser la próxima gran aventura de SpaceX, y entre el considerable entusiasmo que rodea al proyecto, podría haber un método loco.

El sábado 28 de septiembre, Musk presentó el primer prototipo del vehículo Starship a una audiencia rápida en Boca Chica, Texas. El primero provocado por Musk hace tres años, el vehículo con una altura de 50 metros está destinado a transportar personas en el espacio, satélites, carga o lo que sea que pueda caber en él.

Su capacidad de elevación de 100.000 kilogramos es mayor que la de cualquier cohete en funcionamiento, mientras que todo el sistema está diseñado para ser reutilizable, haciendo frecuentes y abundantes viajes hacia y desde el espacio. Se lanzará por encima de un gran amplificador llamado Super Heavy, que mide 68 metros de altura.

También diseñado para ser reutilizable y para transportar los 37 nuevos motores Raptor de la compañía en comparación con los seis que se encuentran en el Starship, el Super Heavy será la columna vertebral para llevar al Starship y su tripulación o carga en un viaje a otro mundo. Juntos, los dos son un vehículo de lanzamiento enorme tanto en tamaño como en ambición.

«Simplemente llegó a nuestro conocimiento entonces [is unique]», Dice Jonathan Goff, presidente y director ejecutivo de la startup Altius Space Machines. «Simplemente llegó a nuestro conocimiento entonces [Starship] es más grande que el tanque externo de la nave espacial, que es enorme. Es más grande que la Estatua de la Libertad en la plataforma. Y su primera etapa [Super Heavy] es casi tan grande como Saturno V «

El objetivo final de Starship es lanzar hasta 100 personas a la vez. Si bien Musk ha sugerido ambiciosamente que podría lanzar personas el próximo año, el camino para llegar allí, siempre que ocurran tales vuelos, será interesante de ver, sin importar cuánto tiempo tome.

Starship está construido como una serie de prototipos que escalan en propósito. En el evento de Texas, Musk dio a conocer lo que se conoce como el prototipo Mark 1. Este vehículo, una mirada temprana a cómo se vería Starship eventualmente, usará los tres motores Raptor para volar a una altitud de 20 kilómetros en uno o dos meses sin gente. a bordo.

SpaceX luego trabajará a través de una serie de prototipos adicionales construidos tanto en Texas como en Florida. El prototipo Mark 3 estará diseñado para entrar en órbita, mientras que una versión posterior eventualmente llevará humanos. Y este proceso paso a paso, con todos sus éxitos y fracasos a lo largo del camino, es un gran cambio en la forma en que se construyen los misiles.

«Es extraordinariamente ambicioso», dice Robin Hague, ingeniero de cohetes de la empresa de lanzamiento británica de Skyrora. «De hecho, puede ser la mayor innovación de SpaceX. [Normally] debe construir el vehículo en su totalidad y probarlo «.

Una clave para esto fue la decisión de diseño de pasar de construir un cohete de fibra de carbono a un acero inoxidable hace aproximadamente un año. Además de un enorme ahorro de costos, con acero que cuesta $ 2,500 (£ 2,031) por tonelada hasta $ 130,000 (£ 105,000) de fibra de carbono, la resistencia del acero permite un proceso de construcción más rústico.

«Starship no se construye en una fábrica, sino en el exterior mediante soldadura», dice el consultor espacial Charlie García del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). «Es un gran problema, porque la última vez que hice soldadura con cohetes de acero, no estaba lo suficientemente avanzado. El hecho de que pudieran [build it] en los elementos es una prueba del ingenio de los ingenieros. «

Los primeros prototipos de Starship se lanzarán por sí solos, pero la próxima versión completa se lanzará además de Super Heavy. Los dos viajarán juntos durante unos minutos antes de que Super Heavy se disuelva, regresando a la tierra, listos para otra misión mientras Starship cumple su misión prevista.

Para los lanzamientos de satélites, cuenta con un gran compartimento de carga útil en la parte delantera, con una nariz rayada que se abre para liberar todo lo que ha llevado al espacio. Con nueve metros de diámetro y 19 metros de alto, SpaceX dice que es «la carga útil más grande de cualquier lanzador actual o en desarrollo», lo que permite misiones ambiciosas como grandes telescopios.

Para misiones más allá de la órbita de la Tierra, como la Luna o Marte, Starship probablemente necesitará repostar con otro vehículo Starship en órbita antes de emprender su viaje. SpaceX luego tiene la intención de aterrizar y lanzar todo el vehículo a otros mundos.

Los detalles sobre cómo será el viaje de Starship están resueltos en este momento. Y hasta ahora, SpaceX solo tiene un cliente, el multimillonario japonés Yusaku Maezawa, registrado para un vuelo. Pero Musk también habló sobre entretenimiento a bordo para viajes más largos, como el viaje de ocho meses a Marte.

Cuando Starship regresa a la Tierra, el acero se recupera, ofreciendo otro beneficio sobre la fibra de carbono porque es más resistente a temperaturas extremas de reentrada. Normalmente, la nave espacial debe tener un escudo significativo para hacer frente a estas temperaturas, pero Starship solo necesitará una fina capa de baldosas de cerámica.

A medida que vuelve a entrar en la atmósfera después de completar su misión, las grandes estructuras en forma de alas del vehículo actuarán como frenos de aire, reduciendo la velocidad y controlando su descenso. El vehículo caerá a través de la atmósfera a una posición abdominal antes de girar y descender verticalmente para un aterrizaje en tierra, al igual que los misiles Falcon 9 existentes de SpaceX.

«Es un enfoque ingenioso para el reingreso», dice Hague. «Esas cosas que parecen alas no son alas, es mejor considerarlas como frenos de aire. Debido a que Starship, cuando regrese, viajará de lado, se quedará atascado en el aire, usando sus aletas para controlar. «

Sin embargo, el enfoque de SpaceX hacia Starship no ha estado exento de críticas. Un problema es cómo funciona el soporte vital en el vehículo, que SpaceX aún no ha explicado. Pero, señala García, tiene más sentido desarrollar esto en una etapa posterior, cuando se haya eliminado el cohete. «Musk dice que no tenemos que preocuparnos ahora», dice.

Otra crítica es la falta de un sistema de cancelación de lanzamiento en Starship y Super Heavy, algo que salvó la vida de dos astronautas el año pasado en un cohete Soyuz. En particular, el transbordador espacial no tenía un sistema de aborto de lanzamiento, lo que provocó la pérdida de siete astronautas tras el desastre del Challenger de 1986.

«Es un poco arriesgado», dice Goff. «Pero el problema es que si vuelas con 100 tripulaciones, interrumpir el lanzamiento se vuelve un poco difícil».

La falta de un sistema de aborto de lanzamiento está relacionada con el objetivo final de SpaceX para este vehículo, sin embargo, operarlo como un avión y requerir controles mínimos o nulos entre vuelos. Musk habló sobre el hecho de que un solo vehículo de Starship se reutiliza 1,000 veces al año, y reducir la cantidad de renovación necesaria, algo en lo que Shuttle confió en gran medida, es crucial para eso.

«El objetivo final de Elon es la reutilización y operaciones similares a las de las aerolíneas», dice García. «Su objetivo es llevar Starship a un nivel de confiabilidad a través de la experiencia. ¿Prefieres estar en el primer vuelo de un avión o en el 50? «

Starship, si o cuando se trata de logros, será un gran cambio en la industria global de lanzamientos. Ofrecer vuelos rápidos reutilizables a la órbita de la Tierra y más allá cambiaría para siempre la forma en que lanzamos y accedemos al espacio. Incluso si Starship lanza solo satélites, se considerará un éxito, siendo dramáticamente más barato de operar incluso que los cohetes Falcon de SpaceX.

Pero el objetivo final de Musk siempre ha sido hacer que las personas sean multi-planetarias. Para tener alguna esperanza de hacerlo, necesitará algún tipo de vehículo futurista que parece sacado de la ciencia ficción. Quizás una nave estelar.

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