Si por algo se ha hecho famosa SpaceX es por la recuperación espectacular de la primera etapa del cohete Falcon 9. Todavía es pronto para saber si esta técnica le permitirá a la empresa de Elon Musk reducir los costes de lanzamiento de forma radical como promete, pero sin duda la estampa del Falcon 9 aterrizando verticalmente se ha convertido en un icono de la astronáutica actual. Menos conocido es el intento de SpaceX por recuperar y reutilizar la cofia del Falcon 9 tras cada lanzamiento. Esta iniciativa llama la atención porque precisamente la cofia, también conocida como carenado o fairing, es la parte más barata de un cohete. Pero puesto que SpaceX aspira a llevar a cabo un gran número de lanzamientos anuales la recuperación podría suponer un ahorro significativo a largo plazo, especialmente teniendo en cuenta que, por ahora, solo existe un modelo de cofia para el Falcon 9 independientemente del tamaño de la carga útil.
La masa de la cofia del Falcon 9 es de 1.900 kg y su coste es de unos 6 millones de dólares, lo que es poco comparado con los 62 millones de dólares que cuesta cada lanzamiento. Sin embargo, SpaceX pretende llevar a cabo 240 lanzamientos (!) de vectores Falcon 9 con cofia entre 2018 y 2024, lo que supone unos 1.400 millones de dólares de ahorro, una cifra que es de todo menos despreciable (por supuesto a este dinero hay que restarle los costes de los sistemas de recuperación y tenemos que tener en cuenta que se fabricará más de una cofia). Hasta ahora los detalles de los sistemas de recuperación eran escasos y confusos, pero en un reciente documento de la FAA estadounidense hemos podido ver más detalles.
El sistema de recuperación de la cofia consiste en un conjunto de paracaídas y de propulsores de nitrógeno gaseoso. Los propulsores de gas se ponen en acción para controlar la rotación de la cofia tras la separación del lanzador y garantizar que entre en la atmósfera de forma estable con la parte exterior en la dirección de avance. La cofia no se calienta excesivamente gracias a que tiene poco peso y una gran superficie, lo que se traduce en un coeficiente balístico muy bajo. A 15 kilómetros de altura se despliega el sistema de paracaídas, formado por un paracaídas piloto y un paracaídas principal con forma de parapente (parafoil). De este modo la cofia puede controlar parcialmente su descenso hasta un área determinada.
Según la información que ha suministrado a la FAA SpaceX está estudiando dos tipos de parapente de tamaños distintos. El primero tiene 166 metros cuadrados, mientras que el segundo alcanza los 279 metros cuadrados. En ambos casos el paracaídas piloto es similar. En principio SpaceX tenía la intención de hacer amerizar la cofia, que sería rescatada del agua posteriormente por un barco. El buque localizaría la cofia gracias a las coordenadas GPS transmitidas al control de tierra y a las luces estroboscópicas localizadas en los grabadores de vuelo. Posteriormente una tripulación se subiría en un bote para acercarse a la cofia y unirla al barco de tal forma que pudiera remolcarla. También se recuperaría el parapente, pero no así el paracaídas piloto. Una vez en el puerto la cofia volvería a las instalaciones de SpaceX en camión.
No obstante, sabemos que SpaceX ha cambiado de sistema porque en los últimos meses ha intentado recuperar en varias ocasiones una mitad de la cofia empleando un buque, Mr. Steven, dotado de una red de captura. De esta forma se evita el contacto con el agua salada, una ventaja importante de cara a la reutilización a pesar de que la ‘cofia 2.0’ de SpaceX está fabricada principalmente con materiales compuestos. En su momento también se habló de emplear una especie de ‘castillo hinchable’ gigante en alta mar para capturar la cofia, pero la opción del buque con la red parece haber sido la ganadora, aunque en vista de los resultados está siendo más difícil de lo esperado. Es de suponer que en el futuro SpaceX desplegará dos barcos para recuperar las dos mitades de la cofia tras cada misión.
Vídeo del lanzamiento de la misión Iridium 4 desde Vandenberg en diciembre de 2017 en el que se aprecia el sistema de maniobra de la cofia (detrás del escape del motor de la segunda etapa) para orientar una de las dos mitades. En esa ocasión no se intentó recuperar la cofia en el mar:
Por otro lado, en un reciente tweet Musk ha vuelto a sugerir que SpaceX intentará recuperar la segunda etapa del Falcon 9, algo que se ha propuesto en numerosas ocasiones en el pasado y que se ha rechazado por ser demasiado complejo. En esta ocasión Musk ha dejado caer que podría usarse un sistema de paracaídas para frenar el descenso de la etapa, además de algún tipo de escudo térmico. Eso sí, no sería un paracaídas normal sino un ballute, o sea, una combinación de paracaídas y globo. El ballute, propuesto en multitud de proyectos espaciales a lo largo de estas últimas décadas, permite frenar un objeto a alta velocidad, como es el caso de una segunda etapa, sin crear tantas tensiones estructurales que con el uso de un paracaídas. Por otro lado, es posible que Elon se refiriese a un escudo térmico hinchable de tipo IRDT (Inflatable Re-entry and Descent Technology) como el prototipo usado en varios vuelos de prueba de la etapa Fregat entre 2000 y 2005. En otro enigmático tweet posterior Elon dejó caer que la segunda etapa sería recuperada en alta mar usando una estructura hinchable, es decir, la misma solución propuesta inicialmente para capturar la cofia.
SpaceX will try to bring rocket upper stage back from orbital velocity using a giant party balloon
— Elon Musk (@elonmusk) April 15, 2018
Lo que más llama la atención de los planes de SpaceX para recuperar la cofia es que nadie lo haya intentado antes. Sí, como decíamos la cofia es la parte más barata de un lanzador, pero también es cierto que cae relativamente intacta a tierra, especialmente en muchas de las misiones de cohetes rusos y chinos. Aunque sea un porcentaje muy pequeño del coste de un lanzador, estamos hablando de millones de dólares. En cuanto a la recuperación de la segunda etapa, si lo consigue SpaceX habrá logrado una proeza tecnológica que superará con creces el aterrizaje automático de la primera etapa del Falcon 9.
Referencias:
- https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ast/environmental/nepa_docs/review/launch/media/draft-EA_SpaceX-Dragon-Gulf-Landing.pdf
Lo que me llama la atención es el desparpajo con el que SpaceX afronta la cosas, ahora recuperar la segunda etapa. Esto en cualquier otra empresa les llevaría solo el estudio años.
No tengo claro que las ganancias sean tan importantes y solo aplicables a los lanzamientos en los que el F9 va sobrado. Pero puestos a ello, intentarlo con escudo inflable y de paso se puede usar en Marte.
Muchas gracias Daniel.
La NASA estudió algo similar en los años 60 (Gemini?), pero se descarto a favor de los paracaídas más convencionales .Es una buena idea, pero hay que ver cuanto cuesta llevarlo a la práctica.
«Rogallo wing»
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/Gemini_paraglider.JPG
Porque no un fuselaje sustentador como segunda etapa? Deberia ser muy muy liviano, resistente y hueco (para llenar las alas de combustible) y asi aterrizaria como el SpaceShuttle o el Dream Chaser. Supongo que algun buen motivo debe haber para que no se haga. Sera que con la tecnologia actual resultaria muy pesado.
Musk, debes hablar con Scaled Composites !
Sin embargo, eso planea hacer con la 2da etapa del BFR
Parece que SpaceX hace sus propias investigaciones de materiales ablativos:
«When the Dragon reenters Earth’s atmosphere at around 15,660 mph (25,200 kmh), heating the shield’s exterior to 1850°C/3362°F, the capsule’s interior will be kept at room temperature by a few inches of PICA-X heat-shield ablator, a rigid, lightweight epoxy-impregnated carbon foam developed by SpaceX’s propulsion group with the assistance of NASA, the originator of the phenolic-impregnated carbon ablator (PICA). The material also is used as a heat shield on the Falcon 9 second stage, on its return from orbit for recovery and reuse.»
https://www.compositesworld.com/articles/the-private-space-race
Bueno lo importante es que elon se esta planteando la recuperacion de la segunda etapa
Espero ver en breve un cohete completamente reutilizado
No. La segunda etapa no se reutiliza. La quieren para estudiarla, de cara al BFR.
Sigo este tema con curiosidad… Esta claro que es importante que la cofia no se moje, de lo contrario ya lo tendrían hecho, han conseguido amerizar dos sin que hayan sufrido daños estructurales al menos aparentes. La verdad es que el tema de la red y el parapente computerizado parece realmente complicado. Supongo que habrán estudiado todas las posibilidades, pero me pregunto si no habrían podido ponerle un paracaídas normal, ahorrarse el sistema de control, y con la diferencia de peso instalar una o varias balsas auto-inflables en la parte externa para evitar el contacto directo con el agua… Ahora que lo pienso… Igual es porque alteraría la aerodinámica de forma inaceptable durante el ascenso…
¿Se puede mover un planeta? Podríamos dirigir la tierra hacia otra estrella como si fuera una nave… Nuestra estrella de la muerte… ¿podrán hacer esto los humanos? Sobrevivir lejos del Sol sustituyendo su energía y todo lo que ello conlleva… La razón por la que no hemos encontrado otra vida inteligente semejante a la nuestra es porque es porque no parece que sea muy habitual en nuestro medio cósmico. Como especie no somos capaces de comprender la importancia de nuestra civilización universal. Ninguna civilización podrá presumir de serlo si no sobrevive a su propio planeta, porque todos los planetas, estrellas, galaxias y lo que quieras tienen un fin. ¿nos extinguiremos? Creo que sí.
Daniel.- Antes que te alarmes por la transformación del Sol en Nova y su desaparición, para lo cual falta muchísimo tiempo, te contaré otros hechos que sucederán (a menos que ocurran sucesos catastróficos impredecibles con nuestros conocimientos actuales), muchísimo antes (al menos en un orden de magnitud), pero para los cuales también falta muchísimo tiempo. La corona del Sol se irá expandiendo, calcinará a los planetas interiores y evaporará la atmósfera terrestre. Además de los planetas interiores, la Tierra, la Luna y tambíén Marte serán calcinados. Sin embargo, no superará el cinturón de asteroides que se ubica entre Marte y Júpiter. La luna de Júpiter Europa y las de Saturno Titán y Encelado tienen muchísima más agua líquida que la tierra. En el caso de Europa, está bajo una corteza de más de 100 kilómetros de hielo H2O de espesor. ¡¡Imagina qué tremenda cantidad!! La fosa oceánica más profunda de la Tierra, es la de las Marianas, que apenas supera los 13km. Más aún, son muy pocas las fosas oceánicas de la Tierra que superan los 8 km de profundidad. Ahora bien, tanto en el caso de Europa como en el de Encelado, los violentos tirones gravitatorios ocasionados por Júpiter y Saturno respectivamente, producen un gran calor interno. Entonces se forman grietas en la superficie de hielo por las cuales géiseres incomparablemente mayores a los de la Tierra disparan agua líquida (que debido a las bajas temperaturas al escapar de la corteza vuelven a congelarse) al espacio. En el caso de Europa, he leído que llegan hasta los 100km de altura antes de ser nuevamente capturados por su gravedad. En el caso de Encelado, que es mucho más pequeño, ese agua ya transformada en hielo no vuelve y es la constituyente principal del 5º anillo de Saturno. Algunos cálculos indican que a este ritmo, en menos de 10 millones de años se habrá agotado. Ahora bien, no es imposible poder establecer en menos de 2 siglos una base humana en Encelado. Sería pegada a alguno de estos géiseres, que proveerían energía de sobra para su funcionamientol y para recargar a los cohetes que allí lleguen. Obviamente agua no faltaría. No sólo para el consumo de quienes estén allí, sino para las huertas hidropónicas que allí se instalen, calefaccionadas por energía «encelado-térmica» (no sería correcto decir geotérmica, pues no sería de nuestro planeta). Y mediante electrólisis de agua líquida, se obtendría oxígeno de sobra para su funcionamiento. Como ves, hay tres sitios maravillosos en el Sistema Solar que deben ser investigados. Si estos tópicos te interesan, además del club de espacio-trastornados que supongo ya integras, ¡¡¡únete a los partidarios de la exploración de Europa, Titán y Encelado-trastornados!!!
Perdón, era Manuel, no Daniel
Perdón, quise decir Manuel, no Daniel
Gracias Carlos! Sí, soy un espacio-trastornado 🙂 a mucha honra y me uno a los partidarios de la exploración de Europa, Titán y Encelado trastornados 😉 Además, me interesa mucho la terraformación de satélites o planetas dentro o fuera de nuestro sistema solar. Creo que no me expliqué bien, estaba divagando, pero la idea principal es que si en nuestro planeta Tierra lo tenemos todo para la vida ¿por qué no intentar llevarla a otro sitio para impedir que muera? Actualmente es una locura pero no sabemos qué nos deparará el futuro y por otro lado, ¿qué mejor nave para surcar el espacio que nuestra maravillosa canica azul? Muchas veces se ha demostrado que lo que es imposible deja de serlo. Tenemos pocas probabilidades, sí, pero mientras hay vida hay esperanza y yo confío en la humanidad. Hemos logrado como especie cosas increíbles y nos quedan muchas más por esperar. Si los desastres que podrían extinguirnos nos dan una tregua lo suficientemente larga, en el futuro se verán cosas que hoy no podemos ni imaginar. Saludos!
No va a leer ni dios mi comentario anterior, Que sepan los que lo lean que podremos elegir como mucho el tiempo, que no sabemos todavía muy bien lo que es… ¿existe el tiempo fuera del universo? tiempo espacio parece una ecuación indivisible ¿lo es?. Me encanta este blog, gracias Daniel.
Ese divague me recuerda quella novela de Verne donde se pretende enderezar el eje de la Tierra… con un supercañon varios ordenes de magnitud superior al Columbiard (el de De la Tierra a la Luna)… y su gracioso final 😀 O tambien la Roseta de Klemperer de los Titerotes de Pierson, una construccion artificial de un sol con seis planetas en la misma orbia formando un hexagono, con la que los Titerotes huian de la Galaxia 😀 😀
Qué bueno! 🙂
Yo lo he leído, pero juntas sin ton ni son tantas referencias que no tienen que ver entre sí, que no hay por donde cogerlo. ¿Mover un planeta? No sin destruirlo, al menos en una escala de tiempo humana. ¿Extinguirnos? Seguro, todas las especies lo hacen, eventualmente. ¿Preocuparnos de que el sol se extinga algún día? No tiene sentido ninguno, la vida en la tierra, así en general, lleva mucho menos tiempo existiendo del que le queda al sol.
Te recomiendo tragarte un documental tipo Cosmos, apuntar los numeritos en un papel, y tratar de hacerte una idea de las escalas que maneja el universo. Si no, seguirás comparando centímetros con años luz como si fueran escalas similares.
Gracias Rune, no me tragué Cosmos, lo devoré y aún de vez en cuando repaso algún capitulo. Te lo recomiendo es un programa icono. Por otro lado, es una constante, ahí está la historia, cosas sin sentido como cruzar los océanos, dar la vuelta al mundo, el viaje a la Luna, 20000 leguas de viaje submarino… 😉 Sin sentido para una época y una realidad para otra. Yo no pierdo la esperanza. Disculpa si mi militancia en el grupo de espacio-trastornados ha trastocado tu brillante intelecto. Saludos!