El desafío de SpaceX o cuánto cuesta lanzar un cohete al espacio

Cuando lancen el Falcon 9, entonces hablaremos… Cuando pongan en órbita un satélite de comunicaciones geoestacionario ya hablaremos… Cuando recuperen la primera etapa del Falcon 9 en tierra, entonces sí que hablaremos… Bueno, cuando recuperen la primera etapa de Falcon 9 en una barcaza situada en alta mar, ahí sí que hablaremos… Vale, lo han logrado, pero cuando reutilicen con éxito una primera etapa y logren recuperarla, entonces hablaremos en serio…

Bien, ya lo han hecho. ¿Y ahora qué?¿Será capaz SpaceX de reducir de forma drástica los costes de acceso al espacio? La introducción a esta entrada podría ser el resumen de la actitud del resto de la industria espacial hacia SpaceX durante los últimos diez años. Y es normal, porque afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias. La empresa de Elon Musk irrumpió con fuerza en el sector prometiendo reducir drásticamente los costes de acceso al espacio, pero, a diferencia de muchas otras compañías recién llegadas, SpaceX apuntó muy rápido al jugoso corazón comercial del mercado de lanzamientos: los grandes satélites de comunicaciones geoestacionarios. La estrategia de la compañía de Musk era una combinación novedosa: diseñar un lanzador muy sencillo y barato al mismo tiempo que se optaba por la reutilización de la primera etapa para reducir costes. Hasta ese momento la industria había flirteado con las dos ideas por separado, pero nunca al mismo tiempo, al menos no para lanzadores de gran tamaño.

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Espectacular aterrizaje en la barcaza ASDS de la primera etapa de un Falcon 9 durante la misión Iridium Next 1 de enero de 2017 (SpaceX).

La reutilización es una vieja conocida de la exploración espacial, pero todos los estudios que han manejado las compañías aeroespaciales hasta ahora apuntan a que solo es rentable con una altísima tasa de lanzamientos anuales (cerca del medio centenar por año como mínimo). Ergo, como el mercado comercial de satélites es muy limitado, la reutilización es un callejón sin salida. Además el fantasma del transbordador espacial —un sistema en el cual la reutilización parcial de sus componentes no solo no abarató los costes, sino que los disparó— era un espectro que sobrevolaba cualquier iniciativa relacionada con la reutilización. Pese a todo SpaceX apostó por ella y decidió implementar la tecnología de aterrizaje vertical para la recuperación completa de la primera etapa. Esta tecnología llevaba décadas en desarrollo, pero no sería hasta el siglo XXI cuando maduraría lo suficiente como para que pudiera ponerse en práctica.

Todo esto hace que nos preguntemos: ¿tanto esfuerzo para qué?¿Cuánto cuesta lanzar un cohete al espacio? Aunque el Falcon 9 de SpaceX se presentó inicialmente como un lanzador de tamaño medio comparable al Soyuz ruso en prestaciones, pronto la versión v1.0 dio paso a la v1.1 y a la v1.2, esta última teóricamente capaz de situar más de veinte toneladas en órbita baja (LEO). Esto sitúa al Falcon 9 en la liga de los lanzadores pesados, compitiendo directamente con el Atlas V y el Delta IV Heavy de la empresa norteamericana ULA, el Ariane 5 europeo y el Protón-M ruso. Y aquí viene la sorpresa: SpaceX oferta cada lanzamiento del Falcon 9 v1.2 por 61 millones de dólares, una cifra muy cercana a la del Protón-M. Y no por casualidad, ya que este era hasta hace poco el lanzador pesado más barato del mercado.

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Precio por lanzamiento de los cohetes pesados presentes y futuros en millones de dólares (en verde el coste variable de lanzadores según la versión).

Y para que nos hagamos una idea del coste del resto de lanzadores, vale la pena echar un vistazo a las siguientes tablas con el precio de algunos cohetes medianos y ligeros:

Precio por lanzamiento de algunos cohetes medianos.
Precio por lanzamiento de algunos cohetes medianos en millones de dólares.
Precio por lanzamiento de algunos cohetes ligeros.
Precio por lanzamiento de algunos cohetes ligeros en millones de dólares.

Evidentemente, estas cifras son orientativas y no hay que tomárselas al pie de la letra. Los lanzadores rusos, por ejemplo, pueden sufrir importantes variaciones de precio en función de la cotización del rublo. Además, las cifras de los cohetes rusos hacen referencia a su precio en el mercado internacional, pero su coste para el gobierno ruso es significativamente menor. Y eso por no hablar de las ofertas, acuerdos bajo la mesa y otras prácticas de venta habituales de este mundillo. Desde un punto de vista comercial puede resultar más adecuado comparar los distintos lanzadores según el coste de poner un kilogramo en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). En este caso el Falcon 9 sigue siendo el lanzador pesado más barato.

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Precio en dólares por cada kg situado en órbita GTO (se ha escogido el valor menor para cada lanzador en caso de que existan varias versiones).

Pero el primer lanzamiento a GTO de un Falcon 9 no tuvo lugar hasta 2013 (el satélite SES 8). ¿Cómo consiguió SpaceX sobrevivir económicamente hasta entonces? Pues gracias a la NASA. La agencia espacial estadounidense ha sido con diferencia el principal cliente de SpaceX y sigue siéndolo. La compañía de Elon Musk ha recibido un total de 7200 millones de dólares —se dice pronto— en diferentes contratos relacionados con la nave de carga Dragon y la nave tripulada Dragon V2. El primer contrato de la NASA que ganó SpaceX fue COTS (Commercial Orbital Transportation Services) en 2006. El objetivo de este contrato era desarrollar la nave de carga Dragon y el lanzador Falcon 9, para lo cual SpaceX recibió 396 millones de dólares.

Evidentemente se trataba de una cifra relativamente modesta y, de hecho, se sabe que SpaceX invirtió una cantidad de dinero superior en el desarrollo del Falcon 9 y la Dragon. Pero en su momento sí que fue un apoyo más que necesario para una empresa que se enfrentaba a serias dificultades económicas y de credibilidad después del fracaso del Falcon 1. Las cosas cambiarían radicalmente en 2008, cuando SpaceX se hizo con el contrato CRS (Commercial Resupply Services) para lanzar doce naves Dragon a la ISS por 1600 millones de dólares. En 2015 y 2016 SpaceX recibió 1200 y 900 millones respectivamente para lanzar más naves Dragon a la ISS hasta 2024. Estos contratos fueron todo un éxito para la NASA. Por una inversión relativamente modesta consiguió dos nuevos lanzadores de tamaño medio (el Falcon 9 y el Antares) y dos naves de carga (Dragon y Cygnus) que le permitieron reducir su dependencia de Rusia. No obstante, el contrato más jugoso fue el CCtCAP (Commercial Crew Transportation Capability) de 2014, por el que recibió 2400 millones para el desarrollo de la nave tripulada Dragon 2.

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Dinero ganado por varias empresas según contratos de la NASA para la creación de naves de carga y tripuladas.
Los contratos más suculentos de Boeing y SpaceX tienen que
Los contratos más suculentos de Boeing y SpaceX tienen que ver con el desarrollo de las naves tripuladas Starliner (Boeing) y Dragon V2 (SpaceX).

Por supuesto, SpaceX no ha sido la única empresa que se ha hecho con suculentos contratos de la NASA. Boeing ha ganado un total de 4800 millones de dólares en el mismo periodo, mientras que Orbital ATK ya lleva 4100 millones. Es mucho dinero —aunque sigue siendo menos del recibido por SpaceX—, pero se podría argumentar que antes de estos contratos Orbital ATK y Boeing ya eran dos grandes compañías aeroespaciales, algo que no se puede decir de la empresa de Musk. ¿Qué habría sido de SpaceX sin este subsidio gubernamental? Nunca lo sabremos.

Dinero recibido por

El reto de SpaceX es ahora hacerse con una buena parte del mercado de satélites geoestacionarios a la vez que se consolida como una alternativa a ULA para los lanzamientos satélites militares y de la NASA. La reutilización sigue jugando un papel clave en los planes de la empresa, pero su impacto real dependerá de cuánto le costará realmente la preparación de una etapa recuperada de cara a una nueva misión y, especialmente, qué impacto tendrá en la fiabilidad del lanzador el uso de estas etapas. Después de conseguir reutilizar con éxito una etapa, Musk ha declarado que la primera etapa del Falcon 9 supone el 75% del coste del lanzador, así que será posible reducir todavía más los precios.

Según Musk cada etapa puede volar hasta diez veces sin reparaciones importantes —no ha dado detalles de qué entiende por ‘importante’— y hasta cien veces con reparaciones significativas. Para reducir los gastos todavía más SpaceX quiere fabricar en titanio las actuales rejillas hipersónicas de aluminio y reutilizar la cofia, que cuesta unos seis millones, mediante paracaídas y retrocohetes (parece ser que en la última misión se ensayó la recuperación de la mitad de una cofia). A medio plazo se ha resucitado la posibilidad de recuperar la segunda etapa en algunas misiones. El impacto de SpaceX es a estas alturas más que evidente y la industria de lanzadores al completo está decidiendo cómo adaptarse al nuevo panorama.

Una vez que SpaceX ha dejado claro que la tecnología no es un problema y que es capaz de hacer lo que prometió en su día, queda por determinar si podrá acaparar la cuota de mercado adecuada para que la reutilización sea rentable. Y, aunque los precios sean muy bajos, todavía tiene que seguir mejorando la fiabilidad del Falcon 9 para que alcance los niveles del Ariane 5 o el Atlas V (no olvidemos la reciente explosión de un Falcon 9 en la rampa el pasado septiembre). Solo entonces podrá SpaceX comenzar a hacer realidad los sueños de viajes tripulados alrededor de la Luna o misiones a Marte.

Cuando la reutilización sea rentable, entonces, ¿hablaremos?

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Referencias:

  • Annual Compendium of Commercial Space Transportation: 2017 (FAA).
  • NASA Commercial Crew Program: Schedule Pressure Increases as Contractors Delay Key Events, GAO Report 17-137.

199 Comentarios

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Carlos MatemáticoCarlos Matemático

Tanto en el artículo como en la mayoría de los comentarios, se habla de los costos de los lanzamientos y también se especula sobre un hipotético viaje a Marte. Para tener una perspectiva, pregunto a los que saben, ¿Cuánto sería el costo actualizado de los 6 viajes tripulados a la luna?

LucLuc

“…después del fracaso del Falcon1.” Esta afirmación me sorprende enormemente, saliendo de alguien que dispone de tanta información.

El Falcon1 fue un demostrador de tecnología creado por personal prácticamente sin experiencia ni inversión salvo la del propio Musk. Aún así de esa experiencia salió la razón del éxito inicial de Spacex: el motor de Kerolox Merlin. Lograron agrupar sencillez (ciclo abierto), alto rendimiento, capacidad de modular la potencia, y lo mas importante, la capacidad de realizar varios encendidos (único en su categoría) permitiendo probarlos justo antes del lanzamiento, además de ser imprescindible para la recuperación/reutilización. En cada lanzamiento han depurado las capacidades del motor hasta lograrlo. Sin citar el (pequeño) motor Kestrel de la segunda etapa.

Eso en solo cinco lanzamientos: tres fallidos (de los que salió mucha información), uno exitoso y el quinto pasó directamente a ser comercial, y ha sido tal el éxito que han pasado esa tecnología directamente al Falcon9, una vez logrados los contratos que les permitía seguir.
Es como decir que el Grasshopper fue un fracaso porque terminó autodestruyéndose, tras llevarlo al límite una y otra vez.

Desde mi punto de vista fue un éxito rotundo, y el camino natural de los que empiezan en esto.

FobosFobos

Un éxito rotundo , lo de fracaso comercial no deja de ser una opinión SESGADA, porque despues vino todo lo demás..

LucLuc

Como experiencia comercial no puede tener éxito con un solo lanzamiento, que de todas formas cumplió=100% de supuesto éxito comercial teórico. El resto fue desarrollo partiendo de cero.
Tampoco fue la intención, que ya entonces hablaban de sus intenciones con el Falcon9.
En esto creo que estas siendo algo injusto con ellos, y no entiendo bien porqué, no veo razón a esa cierta animadversión hacia ciertos grupos, que se lee desde los inicios.
Imagínate que nos ponemos a valorar de igual modo el desarrollo de la buena gente de PLD Space (los Spacex españoles se hacen llamar) con su Arion , o a los de Cero2Infinity y su BlooStar, aunque logren lo que se proponen… no sé, no lo veo.
Modo crítico off…
Te mando mi enhorabuena Daniel por tu trabajo, por la regularidad y profundidad de los temas, adecuada para hacerse amena a todos.
Las pequeñas diferencias son la sal de la vida…

Daniel Marín

Gracias por el mensaje, Luc. El Falcon 1 se ofertó como un vehículo comercial que debía seguir volando junto con el Falcon 9, no era un simple prototipo para sacar adelante las tecnologías del F9 (aunque nadie pone en duda de que fue un paso necesario para desarrollar el F9). Y no lo digo, yo, lo dice el manual de usuario del lanzador (y si hay manual de usuario es porque se ofertó en el mercado internacional): “Falcon 1 Launch Vehicles are designed to provide breakthrough advances in reliability, cost, and time to launch. The primary design driver is and will remain reliability. SpaceX recognizes that nothing is more important than getting our customer’s spacecraft safely to its intended destination. […] Falcon has the highest predicted launch availability of any current vehicle. As evidenced by our manifest, there is a strong market for Falcon 1 Launch Vehicles. This allows for vehicle production operations rather than building one at a time on a per order basis. SpaceX production supports many launches per year including spare hardware.”

En 2006 SpaceX todavía tenía muchas esperanzas en el F1, esperanzas que no se hicieron realidad. Tras el éxito del Falcon 9 SpaceX decidió centrarse en él y la nave Dragon y dejar de lado el Falcon 1. Una decisión lógica, sensata e inteligente, pero no podemos decir que el Falcon 1 fue un éxito comercial porque no lo fue.

For the record. Lo he dicho mil veces, pero lo diré una más: no tengo ninguna animadversión contra SpaceX, todo lo contrario. Aunque me imagino que lo que diga da igual porque hay gente que ya me ha juzgado y sentenciado hace años. Lo que sí he hecho, y seguiré haciéndolo si lo creo conveniente, es criticar su política de relaciones públicas y su opacidad informativa en misiones gubernamentales (a día de hoy seguimos sin saber la masa exacta, no estimada, de una nave Dragon, por ejemplo). Además a ciertos sectores les molesta que recuerde, como por ejemplo en este artículo, que el principal cliente de SpaceX es la NASA y que ha recibido ingentes cantidades de dinero del gobierno ($7200 millones). Y, cuidado, a mí me parece maravilloso, pero se ve que hay algunos a los que este hecho —que no opinión— entra en conflicto con las fantasías que se han montado en su cabeza. Resumiendo: no tengo nada contra SpaceX y les deseo lo mejor, pero eso no quiere decir que tenga que estar siempre de acuerdo con algunos fanboys para los cuales “SpaceX = EEUU”, “Elon Musk = Dios” o “crítico de SpaceX = bolchevique amigo de Putin”.

LucLuc

Lo del manifiesto comercial en 2006 es bastante lógico ya que aún no estaban atados los contratos con con la NASA. De lo contrario deberían seguir tirando del F1 para permitirse el desarrollo del F9.
Y no se puede esperar la misma transparencia en una empresa privada que en una pública, claro que como es la primera vez nos falta costumbre. A mi también me fastidia pero habrá que asumirlo, porque no va a cambiar, al contrario. Su opacidad puede ser muuuucho mayor si les viene en gana y poco se podrá hacer, están es su derecho.
No he podido evitar sonreír con tu última línea…

Guillermo Rodolfo KleinGuillermo Rodolfo Klein

Queridos Luc y Fobos:

Hola! Están en el blog de Daniel Marín, les recuerdo! Son nuevos por aquí? Creo que no. Recién conocen al susodicho? Creo que no. Entonces porqué tanta “piel fina” (hipersensibilidad) ante una simple descripción?(“…después del fracaso del Falcon1…” )

Hemos compartido y disfrutado de innumerables entradas del Sr. Daniel Marín las cuales nos han ilustrado sobre una diversidad de tecnologías provenientes de los sectores público y privado de todas las nacionalidades que participan de la actividad espacial. Si estoy en lo cierto me parece injusto y superficial acusar al autor de tantos riquísimos textos de “partidario” o “sectario” (la acusación no fue explicita pero se lo sugiere)

Creo por el contrario que sin abandonar nuestras funciones críticas deberíamos ser siempre corteses con el autor en cuestión y no etiquetarlo “alegremente” (livianamente). No me parece una buena práctica para ninguno de los participantes del foro.
En mi entender deberíamos siempre cuidarnos bien entre los que participamos de la conversación: las agresiones innecesarias sólo alejan al temperamento nuestro de la razón que eventualmente nos acercará a alguna verdad aunque la misma sea provisoria.

Ya se!: qué pretende este tipo (Klein) con tanta “paz y amor”? Bueno, simplemente que la pasemos bien aprendiendo uno de los otros con respeto mutuo aunque estemos viviendo tiempos de malos tratos para dónde miremos en el mundo y el maltrato esté de moda (especialmente en le ciberespacio)…

Cuídense todos y que tengan un buen día!

Willy Klein.

LucLuc

Mamma mía, esto no hay por dónde cojerlo.
Hablo en lo que a mí respecta:
Para empezar te recuerdo que donde estamos es en la sección de comentarios públicos del blog. La función de dicha sección es ni más ni menos que posibilitar al público lector del blog que exprese su opinión, sea cual sea, tanto si es a favor o en contra + complemetar/ corregir/ confirmar/ interactuar/ agradecer, etc. Cualquier redactor de artículos/ libros/ noticias/ blogs etc tiene sumo interés en conocer la opinión de sus lectores. Esto NO son las sagradas escrituras para cantar la alabanzas de… lo que sea, quien sea.
Te aseguro que no encontrarás en mis palabras etiquetas “alegres” o “superficiales” y menos “agresivas” sino opiniones sinceras, y respuestas claras y argumentadas, pero sobre todo respetuosas, y créeme que eso lo cuido mucho.
Contrariamente a lo que indicas, considero que el sentido crítico es la base del diálogo y del debate cordial -no estoy de acuerdo por X o por Y- pero tendemos a confundirlo con la terulia o el enfrentamiento (justo lo contrario). La hipersensililidad la vamos a reservar para quien se ofenda facilmente con las opiniones ajenas.
Si quieres cuidar a los tuyos infórmalos de lo que opinas de forma sincera, no les dés la razón por ser “cortés” y menos en público. Es mi actitud hacia el creador del blog.

Aunque de forma poco acertada entiendo que has pretendido ser conciliador, lo cual es de agradecer.

Un cordial saludo
Luc

LucLuc

Volviendo al tema de la entrada, los que crean que estos se van a comer rápidamente el mercado con el F9 gracias a la recuperación han de saber que aún están en un estadio “intermedio” y me explico. Los motores actuales de kerolox son demasiado “sucios” con lo que es cara y laboriosa su reutilización, además del resto de componentes de la etapa. Muchas horas de mantenimiento para mantener una fiabilidad que está por confirmar. Cuentan que 50% de reducción de costes, bueno, eso se sabrá con el tiempo.
Su meta son los motores de metano, supuestamente más limpios facilitando mucho los checklist. Es el famoso Raptor el que se supone que les va a abrir las puertas de la reutilización. Pero lo han dimensionado para su mega pepino futurista/marciano y eso lo veo un problema. Si antes logran hacer un motor tamaño Merlin para un F9 versión metano con buenas prestaciones para los lanzamientos de satelites comerciales entonces si, entonces hablaremos. (Daniel, ¿que me has contagiado? )
Supongo que se conformarán con el formato actual del F9 dependiendo de los beneficios que obtengan pero el salto estoy deseando verlo, sea Spacex o cualquier otro quien lo logre.

LucLuc

No sé a qué te refieres. El raptor está previsto para un empuje de más del triple que el actual merlin y no me consta que haya una versión “mini”.
Para usarlo en un cohete tamaño F9 habría que rediseñarlo completamente, tres motores en línea, tanques para metano/oxígeno líquidos, vamos todo nuevo.
Ojalá.

HilkHilk

Perdón. Sí que es un pedazo más grande que los merlin

LucLuc

Cierto Hilk, el Raptor es bastante mas grande. Pero siendo estrictos resulta que es lo de menos ya que curiosamente el tamaño (dimensiones) de un motor cohete es una de sus características menos relevantes, salvo extremos. Mucho menos que el ISP, empuje, peso y un largo etc.

LucLuc

Hay un concepto que creo relevante en cuanto a los precios y no se cita en la entrada, el coste ingeniero-hora. Por ejemplo entre EEUU Y Rusia la relación esta en 5 a 1 , y si, ya sé que es muy variable según las circunstancias y hay otros factores, pero es una referencia. Estamos hablando de una industria muy dependiente de la mano obra especializada en metalurgia, control de calidad, ingeniería industrial, comunicaciones, telegestión etc. Los 61M$ del F9 en EEUU no cunden lo que en otros paises, con lo cual el mérito se multiplica. En India con 7,2giga$ y un plano te montan una estrella de la muerte.

GinésGinés

Gwynne Shotwell dijo poco después de la recuperación exitosa de la primera etapa reutilizada que los costes son aproximadamente la mitad respecto a un falcon nuevo, asi que probablemente estemos ante algo realmente importante para recortar costes de acceso al espacio. También dijo:

“Toda idea revolucionaria parece evocar tres etapas de reacción. Pueden resumirse en las frases:
(1) Es completamente imposible.
(2) Es posible, pero no vale la pena hacerlo.
(3) Dije que era una buena idea todo el tiempo.”

¿Os suena de algo en este foro? 😛

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