Resumen:
Esta mañana temprano, SpaceX volvió a montar una escena digna de una película de ciencia ficción. Después de más de 22 horas de vuelo espacial y 14 órbitas alrededor de la Tierra, una nave espacial gigante de unos 52 metros de altura reingresó a la atmósfera y voló de regreso a la Starship Base en Texas, Estados Unidos. No muy lejos del suelo, la nave volvió a encender el motor, completó el giro final y la desaceleración, y entró con precisión entre los dos enormes brazos mecánicos de la torre de lanzamiento. Luego, se apagó el motor y el brazo robótico atrapó firmemente la nave espacial.
Esta es la primera vez que los humanos han utilizado con éxito el brazo robótico de una torre de lanzamiento para capturar una nave estelar que regresa de la órbita terrestre. También significa que SpaceX está un gran paso más hacia un sistema de transporte orbital totalmente reutilizable.
Antes del lanzamiento, Musk dijo en X que SpaceX intentará capturar el propulsor súper pesado y la etapa superior de la nave espacial al mismo tiempo. Si ambos tienen éxito, significaría el primer regreso completo de todos los segmentos de vuelo principales de un cohete orbital a la Tierra.
Lo llamó "el avance clave necesario para hacer de la vida una especie multiplanetaria".
Sin embargo, SpaceX no logró la "doble recuperación" esperada esta vez. El propulsor Super Heavy experimentó una anomalía durante su regreso y finalmente se estrelló en el Golfo de México. Lo que realmente hizo historia fue la etapa superior de la nave estelar.
Regresar del espacio y ser atrapado por "palillos"
¿Qué tan difícil es?
Durante la última década, SpaceX ha demostrado a través del Falcon 9 que los cohetes no se pueden utilizar sólo una vez.
Después del lanzamiento, el propulsor de primera etapa del Falcon 9 puede volver a encenderse, desacelerar y aterrizar verticalmente, y luego reanudar su misión después de la inspección y renovación. Esta tecnología cambia significativamente la estructura de costos de los vuelos espaciales comerciales.
Pero el Falcon 9 siempre tiene una limitación: su cohete de segunda etapa no se puede recuperar.
La nave espacial de SpaceX espera extender esta reutilización a todo el sistema de lanzamiento.
El sistema completo de nave espacial tiene unos 124 metros de altura y consta de un propulsor súper pesado equipado con 33 motores Raptor debajo y una nave espacial arriba.
Según el diseño, el propulsor superpesado es responsable de enviar la nave espacial al espacio y luego regresar al lugar de lanzamiento; la nave estelar continúa acelerando hasta entrar en órbita, desplegando satélites o realizando otras tareas y finalmente regresa a la Tierra.
Ambas partes se pueden reutilizar, lo que permitirá que el transporte espacial se acerque gradualmente al modo de operación de la aviación civil.
Pero la dificultad es que devolver una nave espacial desde el espacio es mucho más complicado que recuperar un propulsor de primera etapa.
El propulsor de la primera etapa se separó a una velocidad relativamente baja y experimentó un proceso de retorno relativamente corto. La nave estelar que entra en la órbita terrestre baja vuela a una velocidad de unos 7,8 kilómetros por segundo. Para permitir que un gigante así regrese de manera segura, se deben resolver al mismo tiempo una serie de problemas como el reingreso a alta velocidad, la protección térmica, el control de actitud y el aterrizaje preciso.
El más difícil es la protección térmica.
Cuando la nave espacial vuelve a entrar en la atmósfera a velocidad orbital, el aire que tiene delante se comprime violentamente, formando un flujo de aire de temperatura extremadamente alta. La nave espacial se basa en miles de placas aislantes que cubren el lado de barlovento para proteger el cuerpo del cohete de acero inoxidable de daños por altas temperaturas.
Estas losas aislantes no solo deben resistir las fuertes vibraciones durante el lanzamiento, sino también experimentar el entorno espacial y el reingreso a alta velocidad, y deben permanecer lo más intactos posible.
En vuelos de prueba anteriores, SpaceX ha estado probando la confiabilidad de las placas aislantes e incluso tomó la iniciativa de quitar algunas placas para observar el desempeño de áreas locales bajo temperaturas extremadamente altas.
Para este decimoquinto vuelo de prueba, SpaceX mejoró aún más el método de fijación de las losas aislantes y adoptó un nuevo diseño curvo de las losas aislantes en un intento de reducir el calentamiento local entre los espacios entre las losas.
Curiosamente, Starship también desplegó 26 satélites Starlink V3 esta vez, algunos de los cuales están equipados con cámaras especiales para verificar el estado del escudo térmico de Starship desde el exterior.
En otras palabras, los satélites enviados por la nave espacial al espacio deben ayudar a su vez a comprobar si la nave espacial puede regresar de forma segura.
Después de sobrevivir a la etapa de reingreso más peligrosa, acaba de comenzar otra operación extrema.
La nave espacial no siempre aterriza con la cola apuntando hacia abajo como un cohete tradicional. Primero descenderá en una actitud aproximadamente de cara al viento, utilizando su enorme casco para aumentar la resistencia del aire y, al mismo tiempo, ajustará su actitud y trayectoria de vuelo a través de cuatro aletas delanteras y traseras.
Este estilo se llama Belly Flop.
Cuando la nave espacial se acerca al suelo, el motor Raptor se vuelve a encender y el empuje se utiliza para girar rápidamente el cuerpo de la nave a una posición vertical. Luego ajusta continuamente el empuje y la posición y finalmente ingresa entre los dos brazos robóticos de la torre de lanzamiento.
Este es el "cohete con palillos" familiar para el mundo exterior.
Parece una acrobacia difícil, pero detrás de escena implica el trabajo coordinado de múltiples sistemas, como el control de empuje del motor, la navegación y el posicionamiento, el ajuste de actitud y el control del brazo robótico.
¿Por qué hay que adoptar este enfoque aparentemente arriesgado? Las razones son el peso y la eficiencia.
Las patas de aterrizaje tradicionales aumentarán la masa estructural del cohete y afectarán la capacidad de carga. Permitir que las torres de lanzamiento terrestres realicen tareas de apoyo y captura puede reducir las estructuras adicionales que la nave espacial debe transportar.
Lo que es más importante es que la nave espacial puede regresar directamente a la torre de lanzamiento, eliminando potencialmente la necesidad de pasos tediosos como la recuperación, el transporte y el nuevo izado en el mar.
Por supuesto, esto también hace que el proceso de reciclaje sea más peligroso. Una vez que la nave espacial se desvía significativamente en los últimos segundos, no sólo se puede perder la nave espacial, sino que también se puede dañar la costosa torre de lanzamiento.
Por lo tanto, SpaceX ha configurado múltiples nodos de verificación de estado para esta misión y ha reservado un plan de respaldo marítimo. Sólo si tanto la nave espacial como las instalaciones terrestres cumplen las condiciones, continuará la captura del brazo robótico.
Al final, la nave estelar completó con éxito todo el proceso desde el vuelo orbital, el reingreso a la atmósfera hasta la captura de la torre de lanzamiento.
Anteriormente, SpaceX había logrado capturar el brazo robótico del propulsor Super Heavy muchas veces, pero la etapa superior que regresaba de la órbita no fue capturada hasta este momento.
Reutilización completa a distancia
Aún quedan algunos niveles finales
Vale la pena señalar que durante el mismo lanzamiento, el propulsor superpesado sufrió un error de recuperación.
Aproximadamente 6 minutos después del lanzamiento, el propulsor experimentó una anomalía durante su regreso y no cumplió con las condiciones para regresar a la torre de lanzamiento. Luego, el sistema de control de vuelo canceló la captura y le permitió volar a un área preestablecida en el Golfo de México.
Musk explicado en
Propuso dos posibles direcciones de mejora: mejorar el rendimiento y la consistencia del motor Raptor y ajustar el tiempo de apagado del motor para retener más propulsor de retorno. Sin embargo, la causa final aún requiere un análisis completo de los datos de telemetría.
Esto también expone un desafío central de la reutilización completa: el cohete debe maximizar la eficiencia de transporte y al mismo tiempo dejar suficiente propulsor para regresar.
Dejar más propulsor significa que la carga útil puede reducirse; Dejar muy poco propulsor puede hacer que el motor pierda su capacidad de recuperación debido a fluctuaciones en el rendimiento del motor.
Pero en comparación, la tecnología verificada por la nave estelar de clase alta esta vez es más innovadora.
Anteriormente, SpaceX ha demostrado que el cohete de la primera etapa se puede reutilizar. El verdadero problema que hay que superar es permitir que la etapa superior regrese intacta después de completar la misión orbital.
Por supuesto, el reciclaje exitoso y la reutilización completa siguen siendo dos conceptos diferentes.
A continuación, SpaceX aún necesita demostrar que: la nave estelar recuperada puede volar de nuevo, las placas aislantes pueden soportar múltiples reingresos a altas temperaturas, el motor y el sistema de control de vuelo tienen una confiabilidad suficientemente alta y el proceso de inspección, reacondicionamiento y recarga de propulsor es lo suficientemente eficiente.
De lo contrario, incluso si se puede recuperar con éxito cada vez, si el costo de mantenimiento sigue siendo alto y el período de preparación aún es largo, será difícil para la nave espacial lograr realmente una operación de alta frecuencia.
Reciclaje de naves espaciales
No son sólo los lanzamientos espaciales los que han cambiado
SpaceX ha estado intentando cambiar una lógica básica de la industria aeroespacial: si un avión tiene que ser desechado cada vez que vuela, ¿qué tan caro será el transporte aéreo hoy?
Los Rockets han estado enfrentando problemas similares durante mucho tiempo.
Falcon 9 ha transformado la economía de los vuelos espaciales comerciales mediante la reutilización de primer nivel. Starship espera dar un paso más y hacer que todo el sistema de entrega sea reutilizable.
Si las futuras naves espaciales pueden completar la inspección, el reabastecimiento de combustible y el relanzamiento en un período de tiempo más corto, los costos de fabricación de cohetes se pueden distribuir entre más tareas, y también se espera que el costo de un solo transporte orbital se reduzca aún más.
El beneficio más directo puede ser la propia red Starlink de SpaceX.
Además de completar la recuperación, este vuelo de prueba también desplegó con éxito 26 satélites Starlink V3. Según datos publicados por SpaceX, la capacidad de red proporcionada por estos satélites es aproximadamente equivalente a las 10 misiones de lanzamiento de satélites Starlink V2 Mini del Falcon 9.
Una vez que las naves espaciales logren operaciones de alta frecuencia en el futuro, SpaceX podrá poner en órbita satélites de mayor escala y mayor rendimiento a menores costos de transporte.
Más allá de Starlink, conceptos como los centros de datos espaciales, la infraestructura orbital a gran escala y el transporte al espacio profundo también requieren sólidas capacidades de transporte de bajo costo.
Los otros objetivos son la Luna y Marte.
La NASA ha seleccionado Starship como una de las soluciones de sistemas de aterrizaje lunar tripulados para el programa Artemis. Pero antes de llevar a cabo la misión de alunizaje, SpaceX también debe resolver problemas técnicos como la transferencia de propulsor en órbita, el almacenamiento criogénico de propulsor a gran escala y los vuelos al espacio profundo.
Esto significa que la nave espacial fue recogida por un brazo robótico por primera vez, lo cual está lejos del final.
Desde el primer vuelo de prueba general en 2023, hasta la primera captura del propulsor superpesado en 2024, y la exitosa recogida de la nave estelar que regresa hoy de su órbita, SpaceX está convirtiendo gradualmente en realidad esas ideas de ingeniería aparentemente locas.
Pero para el futuro que Musk espera, el verdadero hito puede estar aún por llegar.
Cuando la misma nave espacial pueda volar al espacio por segunda, tercera o incluso más veces, y cuando la recuperación de cohetes ya no sea una noticia mundial de ciencia y tecnología, sino que se convierta en una operación diaria de lanzamientos espaciales, SpaceX estará verdaderamente cerca del futuro que quiere alcanzar.
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