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04/12/2024

Starship, un paso crucial hacia la Luna y Marte frente a Starliner y SLS

Fermín Romero / Viernes, 14 Junio 2024 - 01:00

El exitoso cuarto vuelo de prueba de la nave Starship (V1), realizado el 6 de junio de 2024 (apenas tres meses después de la tercera prueba, el 14 de marzo), representa un logro importante en el desarrollo del ambicioso sistema de transporte espacial de SpaceX, que deja importantes lecciones aprendidas. La prueba, denominada IFT-4 (Integrated Flight Test 4), marcó la primera ocasión que la Starship logró amarizar con éxito, tanto la etapa superior Ship 29 (S29) como el propulsor Booster 11 (B11), después de un vuelo orbital completo. Este logro acerca cada vez más a SpaceX a su objetivo de crear un sistema de transporte espacial totalmente reutilizable y económico, capaz de llevar humanos a la Luna (en septiembre 2026 con el Programa Artemis), Marte y a otros destinos más allá en el espacio profundo.

La compleja misión Artemis III, que marcará el regreso de los EE. UU. a la Luna después de Apolo 17 (1972), prevé lanzar a cuatro astronautas a bordo de la cápsula Orion y llevarlos a una órbita alrededor de la Luna, utilizando el Sistema de Lanzamiento Espacial / Space Launch System (SLS), con el fin de ahorrar combustible. La mitad de la tripulación (dos astronautas) tendrían que cambiar de nave a la Starship de SpaceX para alunizar, lo que, según Elon Musk, requerirá mínimo diez lanzamientos para suministrar provisiones y combustible directamente en la órbita terrestre. Luego de unos días en la Luna, utilizarían a la Starship para reunirse nuevamente en la nave Orion y poder volver a la Tierra. Esta misión depende del éxito de la Starship, y la NASA aún no cuenta con un plan B; lo que pone en duda la posibilidad de alcanzar Artemis III en 2026. Por lo que las opciones para la NASA plantean que Artemis III sea una misión sin alunizaje o bien que lleve a cabo otras actividades, como el acoplamiento entre la nave Orion y la Starship en la órbita terrestre.

El objetivo central de la prueba fue demostrar la capacidad del mega cohete para que sus dos etapas llevaran a cabo un reingreso controlado, la tercera prueba (Ship 28) se centró en alcanzar la órbita. Considerando que Marte, después de la Luna, es el objetivo de la nueva carrera espacial (NCE), la Starship es la punta de lanza para convertirlo en realidad, luego de más de 20 años como proyecto de SpaceX, que se perfila para volverse realidad.

El mega cohete (120 metros de altura y 5.000 de peso) se elevó y separó correctamente en tiempo y forma: el B11, encendió y apagó sus motores tras estabilizarse, realizó un giro de retorno y expulsó -por primera vez- el anillo de separación en caliente, como estaba programado para aligerar el peso de la nave antes del amarizaje. La etapa superior S29 encendió sus motores, se separó del cohete y continuó el vuelo en trayectoria parabólica por una hora más, para amarizar de manera controlada en el océano Índico; y la etapa inferior, base del cohete SuperHeavy, propulsada por 33 motores Raptor (sólo uno se apagó prematuramente), siete minutos después del despegue -se estabilizó y sin problemas en el suministro de oxígeno de los motores, como en ocasiones anteriores por bloqueos en los filtros- amarizó de forma controlada en el Golfo de México.

Durante todo el vuelo, la S29 transmitió telemetría a través de los satélites Starlink, aun cuando la conexión con las cámaras externas se perdió temporalmente, a diferencia de la tercera prueba, en general la S29 registró un vuelo estable. La S29 -en su nueva configuración- sobrevivió al máximo calentamiento y presión máxima aerodinámica, es importante destacar que, al estar fabricada con acero, la Starship fue capaz de soportar temperaturas mayores que las naves de aluminio y, el escudo térmico pudo resistir a posibles daños más severos.

En el análisis de los aspectos relevantes del vuelo destacan los siguientes: 1. El ascenso y separación. El propulsor B11, equipado con 33 motores Raptor, encendió sus motores y despegó con éxito desde la Starbase en Boca Chica, Texas, luego de alcanzar la altitud prevista, la etapa superior S29 se separó nítidamente del propulsor. 2. El vuelo orbital. La S29 continuó su ascenso hasta alcanzar una órbita terrestre baja a una altitud de aproximadamente 500 kilómetros. Durante esta fase, se realizaron diversas pruebas de los sistemas de la nave, incluyendo la navegación, el control de actitud y la comunicación. 3. El reingreso y amarizaje. Tras completar la órbita, la S29 reentró en la atmósfera terrestre a una velocidad de aproximadamente 27.000 kilómetros por hora. La nave resistió las intensas temperaturas y fuerzas G, y logró amarizar con éxito, y 4. El amarizaje del propulsor. El B11, luego de la separación, realizó un descenso controlado y amarizó con éxito en una plataforma marítima autónoma, sin que se tenga prevista su recuperación.

El éxito del IFT-4 significa un avance crucial para las ambiciones de SpaceX de realizar viajes espaciales a gran escala a la Luna y Marte, demuestra la viabilidad de un sistema de transporte espacial totalmente reutilizable, lo que reduce significativamente los costos y aumenta la flexibilidad operativa, además de su potencial para las misiones de reabastecimiento en órbita, son elementos cruciales para hacer realidad esta ambiciosa visión. En la hoja de ruta hacia la Luna, la Starship está siendo desarrollada en diferentes y mejoradas versiones para transportar astronautas y grandes cantidades de carga, como parte del programa Artemis de la NASA. Su capacidad de alunizaje y despegue lunar convierte a la nave Starship en candidata ideal para esta misión, el siguiente objetivo de SpaceX, luego de alcanzar la Luna, es establecer una colonia humana en Marte. 

En la hoja de ruta delineada por SpaceX, en el contexto de la NCE, se planea continuar con las pruebas de la Starship con versiones cada vez más potentes y complejas, incluyendo misiones de mayor altitud y pruebas de reabastecimiento en órbita. El objetivo es tener un sistema Starship completamente operativo a finales de la presente década, con miras a llevar a los humanos a la Luna, Marte y sentar las bases para la exploración espacial a largo plazo en el espacio profundo.

En suma, el cuarto vuelo de prueba de Starship ha sido un éxito rotundo y representa un gran paso adelante en el desarrollo de un sistema de transporte espacial reutilizable y económico. Este logro allana el camino para futuras misiones a la Luna, Marte y más allá, acercando la humanidad a un futuro donde los viajes espaciales sean más accesibles y habituales. De esta forma, queda claro que mientras otros (Blue Origin, Boeing e incluso la NASA) apenas van a la Luna, SpaceX y sus exitosas pruebas ya se encuentran en el siguiente nivel. Elon Musk reveló recientemente cómo serán las próximas versiones (V2 y V3) de Starship, que hacen lucir a la V1 como si esta fuese un juguete.

Previamente, el 5 de junio de 2024, los astronautas de la NASA Barry Wilmore y Sunita Williams se convirtieron en las primeras personas en lanzarse a órbita en la nave Boeing Starliner, despegando en un cohete Atlas V de United Launch Alliance (ULA), desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 41 de la estación de la Fuerza Espacial estadunidense de Cabo Cañaveral, Florida, para embarcarse en un vuelo de aproximadamente 25 horas a la Estación Espacial Internacional (EEI). Este lanzamiento de prueba de vuelo con tripulación / Crew Flight Test (CFT) de Boeing Starliner y la NASA, luego de varios años de desafíos técnicos y retrasos (originalmente planeado para 2017), significa el inicio de una nueva etapa en la exploración espacial, en el marco de la NCE, en la que los astronautas Wilmore y Williams pusieron a prueba al Starliner de Boeing en su camino hacia la EEI; a pesar de una pequeña fuga de helio en la nave que, según los ingenieros de la NASA y Boeing, no implicó un peligro crítico.

El objetivo principal de la misión CFT Starliner de Boeing y la NASA fue demostrar las capacidades de la nave Starliner, que puede transportar astronautas de forma segura y confiable a la EEI y regresar a la Tierra. En ese sentido, el éxito de la misión es fundamental para que Boeing obtenga la certificación de la NASA y poder transportar astronautas en misiones espaciales regulares. Por lo que esta misión representa un paso importante hacia el objetivo de la NASA, contar con dos proveedores comerciales de servicios de transporte espacial a la EEI. SpaceX y Boeing, han suscrito contratos millonarios con la NASA. En caso de completar el proceso de certificación avalado por la NASA, hacia fines de este año, Boeing prevé realizar su primer viaje operacional a la EEI en febrero de 2025. Por su parte, SpaceX ha realizado trece viajes espaciales tripulados en su cápsula Dragon -desde mayo de 2020-, incluidos cuatro para clientes comerciales, de los cuales doce fueron a la EEI. En total SpaceX ha transportado a 50 astronautas y ciudadanos privados. Con esta misión los Estados Unidos poseen ya dos vehículos operativos capaces de llevar tripulantes al espacio. La Starliner se convierte así en la sexta nave espacial de EE.UU. que lleva astronautas al espacio además de las Mercury, Gemini, Apolo, el transbordador espacial y la Crew Dragon, y el cohete Atlas V en el sexto cohete orbital estadounidense que transporta astronautas además de los Atlas LV-3B, Titán II, Saturno IB, Saturno V, transbordador espacial y Falcon 9 v1.2 Block 5.

Entre los aspectos relevantes de la misión CFT destacan: 1. El lanzamiento y acoplamiento.  La nave Starliner Calypso, con dos astronautas a bordo, despegó con éxito en un cohete Atlas y se acopló con éxito al puerto frontal PMA-2/IDA-F del módulo Harmony de la EEI, 2. Durante su estancia en la EEI, los astronautas realizaron diversas operaciones, incluyendo experimentos científicos y participaron en actividades de la estación antes de regresar a la Tierra. Además de los dos tripulantes, Starliner transportó alrededor de 345 kilogramos de carga. Luego de lo que ya se considera una exitosa misión CFT para Boeing, la NASA y la industria espacial en general, la firma Boeing y la NASA continuarán trabajando para certificar a la nave Starliner para misiones operativas de larga duración a la EEI. 3. Desacople y amarizaje. La nave Starliner está prevista a desacoplarse de la EEI y regresar a la Tierra el 14 de junio, amerizando en el Océano Pacífico.

En suma, la misión CFT Boeing Starliner Calypso se considera un rotundo éxito, al cumplir con todos sus objetivos principales. La nave Starliner demostró ser segura y confiable, y la NASA está a un paso de tener dos proveedores comerciales de transporte espacial a la EEI. La misión -hay que decirlo- no estuvo exenta de desafíos, el problema con las válvulas de la nave espacial obligó a un retraso en el lanzamiento original, la fuga de helio y un pequeño error de software durante el acoplamiento a la EEI que -afortunadamente- se resolvió sin complicaciones.

Con el éxito de la misión CFT Boeing Starliner se allana el camino para el uso regular de la nave espacial Starliner para transportar astronautas a la EEI y se esperan futuras misiones con tripulaciones más grandes y estancias más largas en la EEI. El programa Starliner de Boeing representa un paso importante en la creciente competencia espacial comercial. SpaceX ya ha estado transportando astronautas a la EEI con su cápsula Crew Dragon, y otras empresas como Blue Origin también están desarrollando sus propios sistemas de transporte espacial. La tecnología desarrollada para la nave espacial Starliner podrá utilizarse en futuras misiones de exploración espacial más allá de la órbita terrestre baja, así como en viajes a la Luna, Marte y al espacio profundo.

El SLS desarrollado por la NASA, es un cohete superpesado diseñado para transportar astronautas y cargas útiles a la Luna y -en el futuro- a Marte. El SLS es parte de la columna vertebral de la NASA y Artemis -que combina potencia y capacidad- para la exploración del espacio profundo. El SLS puede enviar a través de la nave Orion, astronautas y carga directamente a la Luna en el mismo lanzamiento. A continuación, les comparto un resumen de su estado actual.

Lanzamientos recientes. El 16 de noviembre de 2022, el SLS realizó su vuelo inaugural sin tripulación (Misión Artemis I), enviando la nave espacial Orion a una órbita lunar. La misión fue considerada un éxito, demostrando la capacidad del cohete para realizar un viaje espacial de larga duración.Próximos lanzamientos. La Misión Artemis II, planeada en principio para agosto de 2025, llevará a la primera tripulación de astronautas alrededor de la Luna, mientras que la misión Artemis III, con un calendario de lanzamiento aplazado por la NASA hacia 2028 (originalmente 2026), tiene como objetivo alunizar una tripulación de astronautas, incluida la primera mujer y la primera persona de color, en el polo sur lunar.

Entre los múltiples desafíos técnicos que han generado demoras en la hoja de ruta original, destacan que el desarrollo del SLS ha sido un proceso complejo y prolongado, con aplazamientos y sobrecostos significativos. Luego del lanzamiento de Artemis I, se han realizado pruebas adicionales y modificaciones en el cohete y la nave espacial Orion para preparar las siguientes misiones.

El escenario de la NCE plantea una abierta competencia entre SpaceX, con su cohete Falcon Heavy y su nave espacial Crew Dragon, que se ha convertido en un importante actor en el sector de los lanzamientos espaciales. Los otros competidores relevantes son empresas como Blue Origin y United Launch Alliance que también se encuentran desarrollando sus propios cohetes y sistemas de transporte espacial.

En este competitivo escenario futuro -con miras a la exploración lunar y la colonización de Marte-, el SLS representa un componente crucial del Programa Artemis de la NASA, que tiene como objetivo volver a la Luna y establecer una presencia humana sostenible allí. A largo plazo, dependiendo de la evolución de sus capacidades, el SLS está previsto utilizarlo en las misiones tripuladas a Marte.

En suma, el SLS -un poderoso cohete que desempeña un papel importante en los ambiciosos planes de exploración espacial de la NASA-, a pesar de los desafíos y retrasos, el programa sigue avanzando, con el objetivo de llevar a los humanos a nuevos destinos en el espacio y convertir a la raza humana en una especie interestelar o multiplanetaria. No obstante, su excesivo costo, los retrasos en su desarrollo y la competencia por parte de SpaceX y Boeing plantean aún un panorama incierto para el SLS.

Luego de este recuento, no hay duda de que el desarrollo alcanzado por SpaceX coloca a esta empresa privada a la delantera como contratista para colaborar cercanamente con la NASA en su programa espacial. Tal como hemos revisado sus capacidades reales -a pesar de los grandes retos técnicos que aún enfrenta- y las cifras de sus misiones respectos de sus competidores, es previsible que -a pesar de que los recortes presupuestales al programa espacial estadounidense impactarán a su relación con la industria espacial-, SpaceX continúe consolidándose como el principal actor privado en apoyo al Programa Artemis de la NASA y el futuro de la exploración espacial estadunidense. Lo anterior, sin considerar el contexto geopolítico -analizado en colaboraciones previas- que incluye la amenaza en ciernes, que representa China, como un competidor que puede adelantarse a los EE.UU. en su intención de establecer presencia humana en la Luna, traer las muestras de Marte (Misión Retorno de Muestras de Marte / Mars Samples Return - MSR), entre otros objetivos en la exploración espacial. Como puede advertirse SpaceX jugará un rol relevante como contrapeso al avance que han alcanzado las empresas chinas en la exploración espacial en la NCE y el New Space. 

 

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