Nuevos planes y nuevos problemas con el cohete SLS de la NASA

Por Daniel Marín, el 15 octubre, 2018. Categoría(s): Astronáutica • Cohetes • NASA • Orión ✎ 143

Todos los proyectos espaciales tripulados de la NASA para las próximas décadas tienen un elemento en común: el cohete SLS y la nave Orión. De estos dos elementos depende la futura estación lunar Gateway y la nebulosa propuesta de viaje tripulado a Marte a partir de 2030. Impuesto por el Congreso a la administración Obama tras la cancelación del Ares V del Programa Constelación, el SLS (Space Launch System) no había acumulado demasiados retrasos en su, por otro lado, lento y costoso desarrollo. Pero en los últimos años el término SLS se ha convertido en sinónimo de retrasos y sobrecostes. Primero se barajó 2017 como fecha para el primer lanzamiento, pero poco después se retrasó a 2018 y luego a finales de 2019. Actualmente nadie espera que despegue antes de comienzos de 2021, aunque la NASA sigue manteniendo oficialmente la fecha de junio de 2020 de cara al público.

El SLS Block 1 (NASA).

A mediados de este año la NASA también decidió confirmar el cambio en las fechas de introducción de las diferentes versiones del SLS. Recordemos que este cohete viene en tres variantes: la Block 1, capaz de situar un mínimo de 70 toneladas en órbita baja, la Block 1B, con capacidad para 105 toneladas, y la Block 2, que podrá situar hasta 130 toneladas en LEO. La diferencia entre la Block 1 y la Block 1B es que la primera usa como segunda etapa la ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage), mientras que el Block 1B debe hacer uso de la EUS (Exploration Upper Stage). En principio la versión Block 1 solo debía emplearse en la primera misión del SLS, la EM-1 (Exploration Mission 1), que lanzará a la Orión alrededor de la Luna. No obstante, la NASA ha cambiado de opinión y la usará en al menos dos misiones más, incluyendo la primera misión tripulada del sistema, la EM-2.

Variantes del SLS (NASA OIG).
Cohete SLS Block 1 (NASA).
Cohete SLS Block 1 (NASA).

Esta decisión tiene como objetivo dar más tiempo a mejorar y aligerar la EUS, que ya estaba empezando a acumular retrasos de forma peligrosa, y, de paso, también le da más tiempo a la agencia para construir una segunda torre de servicio. La torre que está actualmente en construcción causó un pequeño terremoto político el pasado febrero cuando se supo que costaría más de 900 millones de dólares y que las obras para hacerla compatible con la versión Block 1B obligarían a retrasar el lanzamiento de la segunda misión del SLS varios años. El gobierno autorizó la pasada primavera la construcción de la segunda torre que permitirá lanzar el SLS Block 1B desde la rampa 39B del Centro Espacial Kennedy, por lo que ya no será necesario modificar la torre actual para las misiones de esta versión. El problema es que ahora hay que certificar la etapa ICPS para vuelos tripulados de cara a la misión EM-2, lo que va a suponer más quebraderos de cabeza.

Etapa Cryogenic Propulsion Stage (ICPS) para el SLS basada en la segunda etapa del Delta IV Heavy (NASA).
Modificaciones de la torre para la versión Block 1B (derecha) (NASA).
Modificaciones de la torre para la versión Block 1B (derecha) (NASA).

Sea como sea, la NASA planea llevar a cabo la segunda misión del SLS Block 1 en 2022. En esta misión se lanzará la sonda Europa Clipper a Júpiter, mientras que en 2023 despegará el tercer Block 1 en la misión EM-2, que llevará a cuatro astronautas alrededor de la Luna a bordo de la nave Orión. La versión Block 1B dotada de la etapa EUS debutará en 2024 en la misión EM-3, que lanzará una Orión tripulada junto con dos módulos de la estación lunar Gateway. Estos módulos (el módulo de utilización de la NASA y el módulo europeo SPRIT) se acoplarán al módulo de propulsión PPE que habrá sido previamente lanzado en 2022 mediante un vector convencional. El nuevo calendario de la NASA permite desarrollar una EUS más ligera que será capaz de aumentar la carga útil de una trayectoria lunar en una dos toneladas aproximadamente. A cambio, este nuevo esquema obliga a lanzar la EUS en una misión tripulada sin que haya sido probada antes.

Misión EM-1 (NASA).
Emblema de la EM-1 (NASA).

Pero si la NASA pensaba que con este nuevo plan iban a desaparecer los problemas del programa se equivocaba. En una reciente auditoría se critica muy duramente la gestión de la NASA y el papel del contratista principal del SLS, que no es otro que Boeing. El informe culpa a la multinacional de los principales retrasos y sobrecostes, incluyendo episodios bochornosos como la instalación defectuosa de la mayor máquina de soldadura del mundo —para la etapa central del SLS— en la que no se tuvieron en cuenta las características del suelo donde se colocó. La auditoría es demoledora con Boeing en cuanto a su papel en la construcción de la etapa central («We found Boeing’s poor performance is the main reason for the significant cost increases and schedule delays to developing the SLS Core Stage»), pero también critica otros aspectos que son responsabilidad de la NASA.

Este es por ahora el único elemento terminado de la etapa central del SLS de la misión EM-1 (NASA).

El caso es que la NASA lleva gastados 11.900 millones de dólares en el SLS. Y Boeing deberá gastar un total de 8.900 millones hasta 2021 para que el sistema sea operativo. Es decir, el doble de la cifra inicialmente prevista. Y eso sin contar los retrasos y problemas asociados a la nave Orión, que no son precisamente pocos. La gestión del SLS parece estar fuera de control, pero nadie se plantea la cancelación del proyecto, que ya es demasiado importante como para dejarlo caer. Sin embargo, la NASA deberá tomar medidas drásticas sino quiere que la primera misión del SLS esté por siempre a tres años en el futuro.

Misiones previstas del SLS:

  • Principios de 2022 (oficialmente junio de 2021): misión EM-1 del SLS Block 1 con una nave Orión sin tripulación alrededor de la Luna.
  • 2022: misión de carga del SLS Block 1 con la sonda Europa Clipper.
  • 2023: misión EM-2 en un SLS Block 1. Primera misión tripulada del sistema.
  • 2024: misión tripulada EM-3 con elementos de la estación Gateway. Primer vuelo de la versión Block 1B con la etapa EUS.

Referencias:

  • https://oig.nasa.gov/docs/IG-19-001.pdf


143 Comentarios

  1. Relación entre la financiación BFR y Starlink:

    -Starlink es el auténtico «Business Case» para el BFR. Necesita lanzar más de 1000 satélites anualmente, y no sólo durante el despliegue de la súper-constelación, sino durante toda su vida: una vez completado el despliegue de los miles de satélites, hay que empezar a reponer los que llegan al final de su vida (unos 6 años) al mismo ritmo de 1000+ por año.
    Es decir, Starlink supone un montón de lanzamientos anuales para el BFR durante el tiempo que la constelación siga funcionando (podría ser una década o más).

    -SpX cobrará estos lanzamientos a Starlink a precio de mercado, puede que con algún descuento por volumen de lanzamientos. Pero no a precio de coste, como parecen creer algunos.
    Es decir, una empresa que quiere poner una constelación en órbita, como OneWeb, debe pagar los lanzamientos a precio de mercado, y su modelo de negocio debe ser rentable una vez pagados los gastos de lanzamiento.
    Lo mismo vale para Starlink. SpX no puede cobrarle a precio de coste y arruinarse efectuando 40 lanzamientos gratis (a precio de coste) al año.

    Starlink debe reunir fondos para el desarrollo de sus satélites, para la fabricación de los primeros lotes, y para contratar un lanzador que los ponga en órbita a precio de mercado. Igual que cualquier otra empresa.

    -A Starlink le interesa tener a punto el BFR en 2021/2022 para poder lanzar el grueso de su constelación de forma económica. Supone una gran diferencia (bastantes miles de millones) respecto a lanzarlo en un Falcon9.

    Por tanto, si a Starlink le conviene que el BFR esté a punto lo antes posible, los inversores de Starlink podrían financiar parte del desarrollo inicial del BFR con sus propios fondos (porque eso les ahorraría miles de millones).
    Y SpX ha dejado claro que prefiere la inversión privada a la gubernamental.

    Una vez que el BFR pueda poner cargas en órbita, Starlink puede contratarlo. Deberá pagar el precio de mercado de SpaceX, pero ese precio siempre será más barato que el que paga la competencia por el mismo servicio (por ejemplo, OneWeb contratando Soyuz para sus lanzamientos).

    -Sinergia: Starlink le da al BFR un flujo constante de docenas de lanzamientos anuales que suponen un Business Case para el cohete. El BFR le da a Starlink una ventaja competitiva en costes de lanzamiento.

    -Cuando (si) Starlink empiece a generar beneficios, podrá financiar la base marciana Mars Base Alpha.

    1. Starlink es algo que no comprendo. ¿Cómo puede una constelación de satélites competir en precio y servicio con las redes de banda ancha que ya están desarrolladas y desplegadas en tierra? No tiene ningún sentido. Solo sería útiles para llegar dónde no llegan las redes terrestres, desiertos, océanos, etc, pero es que esos lugares no son rentables, ahí no está el negocio. Y dónde hay negocio, que es en grandes acumulaciones de población, es imposible que puedan competir en capacidad y ancho de banda con las redes existentes. Simplemente por reutilización del espectro radioeléctrico, por ejemplo. Y, repito, llevar cobertura a zonas dónde ahora no llega no es fuente de financiación de nada.

      No tiene sentido. Eso es lo que me viene a la cabeza cada vez que leo Starlink. Si SpaceX depende de ese proyecto para continuar… ya pueden ir buscando un plan B.

      1. Starlink tiene una concepción de funcionamiento totalmente diferente a los servicios de Internet por satélite que se ofrecen actualmente.

        Los sistemas actuales utilizan satélites geoestacionarios que tienen el inconveniente de estar muy lejos (36.000 km), lo que se traduce en una alta latencia y en cubrir con un mismo ancho de banda una gran superficie de la tierra, pocas comunicaciones simultáneas para una gran superficie.

        Mientras, el sistema Starlink se compone de muchos satélites en una órbita baja(menos de 1000km) con lo que obtenemos una baja latencia y cubriendo una superficie pequeñ, muchas comunicaciones simultáneas para una superficie equivalente..

        Esto equivaldría en un sistema terreste similar al geoestacionario:
        Cubrir desde un monte alto con una sola antena toda una ciudad que con un sistema de 1.000 canales nos dejaría 1.000 comunicaciones simultáneas para toda la ciudad.

        En un sistema terrestre similar a Starlink:
        Cubrir desde el tejado de 500 edificios con 500 antenas toda la ciudad, con 1.000 canales por antena nos permitiría 500.000 comunicaciones simultáneas, (sistema Celular utilizado actualmente).

        En el caso terrestre, la necesaria interconexión entre antenas (células) se hace con fibra óptica en los casos mas avanzados.

        En Starlink la interconexión entre los satélites se hace con enlaces ópticos, por medio de láseres.

        Además de estas ventajas tiene otras:
        El enlace entre dos puntos de acceso podrá ser directo (similar al Per to Per) sin pasar por tierra, mas seguridad en las comunicaciones (difícil de piratear) e imposible de censurar externamente al sistema.

        Y pienso que en un futuro (próximo) habrá teléfonos móviles que podrán operar directamente con estos satélites.

        Starlink hay que imaginárselo no como unos satélites que giran alrededor de la tierra, sino como una red de satélites estática enlazada mediante comunicaciones laser entre satélites y la superficie de la tierra girando debajo de ella.

        Las antenas de los satélites son de Apertura Sintética (tienen una patente sobre el sistema concreto que van a utilizar), esto es que pueden dirigir el haz de radio electrónicamente sin mover la antena, (para mantenerlo fijo sobre un punto de la tierra).

        No creo que tenga ningún problema para conseguir inversores para Starlink.
        La época de las comunicaciones no ha hecho mas que empezar.

        1. Se me olvidó añadir que la velocidad de trasmisión de los datos en la fibra óptica es del 50-60% de la velocidad de la luz y de los láseres en el vacío del espacio del 100%.

          Y a tener en cuenta la oposición que hay a la colocación de nuevas antenas de telefonía móvil por una parte de la población en los edificios.

          En la zona por donde transito, hace mas de 10 años que no veo una nueva, y no es que no sean necesarias, porque sigue habiendo las mismas zonas sin cobertura o con muy mala.

          1. El problema no es de transmisión de datos. Es uso del espectro radioeléctrico. Interferencias y ancho de banda.

            (sé de los problemas de cobertura que hablas… ahí estamos 🙂

        2. Evidentemente que tendrán menos latencia que las comunicaciones a través de satélites geoestacionarios. Eso es claro.
          La ventaja de la división celular, ya la entiendo. Pero ese sistema satelital es incapaz de competir en eso con las redes terrestres: en entornos urbanos la densidad celular es bestial, de pocos cientos de metros. Esa resolución se me antoja imposible desde órbita, incluso utilizando antenas con haz direccional dirigido como comentas (que por cierto también se usan en tierra, en tecnología de 4G y 5G, además de la diversidad en tx y rx, sistemas MIMO, etc). No, no veo que puedan ser competitivas en capacidad en entornos urbanos y suburbanos, claro, que es dónde está el grueso del tráfico y del negocio.

          Y en cuanto al ancho de banda, también tengo mis dudas, igualmente en entornos densos. El problema es cuando hay 10, 20 o 50 móviles intentando conectarse simultáneamente….Otra cosa es proporcionar buena cobertura y calidad en una tribu remota dónde no llega nada y la comunicación geoestacionaria es más lenta. Ahí, sí, y en alta mar, en los polos… pero con lo que recauden ahí no creo que paguen un cohete.

          Y de la batería del móvil, ya no hablamos. Para alcanzar el satélite creo que gastará un poco más energía que para conectar a la estación base que tengo al lado de casa. A qué altura estarán? ¿100, 200 km, 300? ¿Qué móvil llega tan lejos?

          Supongo que la gestión entre satélites de las comunicaciones, el roaming, los traspasos, etc tendrán solución tecnológica, pero no será fácil. Pero sí que veo que se pueda hacer, por muy complejo que sea y también por eso difícil de mantener.

          Sinceramente, no veo que sea un negocio. Yo no pondría ni un céntimo.

          1. En las grandes ciudades vive menos de la mitad de la población mundial así es queda la otra mitad para hacer el negocio no los desprecies.

            Esta red es a la telefonía móvil como la telefonía móvil al wifi.
            Por mucho que en las ciudades se instalen redes de wifi a las que puedas acceder libremente, la móvil te da la posibilidad de desplazarte entre ellas conservando siempre (casi) la cobertura.

            Otra cosa a tener en cuenta es que en un momento dado hay millones de personas viajando o desplazadas de su lugar de residencia que si tuvieran acceso a una red como esta, tendrían la cobertura asegurada desde cualquier punto de la tierra de la que se vea el cielo.

            Un ejemplo: Ahora mismo tengo a mi hija de viaje fuera de España y a pesar de haberle activado el Roaming para todos los países que visita, solo logramos estar en contacto con ella en momentos contados del día.
            Habría pagado por un terminal de Starlink sin dudarlo.

            En un momento dado hay 70.000 aviones volando sobre la tierra, y miles de barcos, trenes, camiones de larga distancia, coches, etc.

            Si, ya se que podría haber contratado un teléfono Iridium, pero a que precio y que patata para llevar.

            Lo que pretende Starlink es vender acceso de datos y voz a nivel mundial, al precio que pagamos a nivel de ciudad.

            ¡Yo tampoco habría invertido un céntimo en un buscador de Internet gratuito! ¿y tu?

            Y resulta que Google ha invertido en Starlink 100.000 millones de céntimos.

          2. Muy interesante esta discusión. Yo le veo cierta salida a internet en aviones y barcos. En Europa en tierra muy poca, pero el resto de continentes tienen grandes extensiones de baja densidad de población donde también tendrá algo de salida.

            De todas formas, yo no veo que Starlink vaya a pagar viajes a Marte. Si algún día y hace dinero, va a pagar a los inversores. Ya llevan 1500 millones invertidos y aunque no tienen prisa, tarde o temprano van a pedir retorno.

          3. No te creas, en Europa también hay cantidad de poblaciones pequeñas sin fibra óptica, y casas un poco separadas de las poblaciones que tampoco tienen.

            Basta con que le paguen los lanzamientos a SpaceX ?.

          4. Reconozco que si hay gente invirtiendo en este proyecto será porque habrán hecho números y lo verán viable tecnológica y económicamente. Tontos de remate no creo que sean, supongo que esperan rentabilidades.

            Pero yo no lo veo, no entiendo cómo. Por lo que he dicho. Veremos.

            Lo único que me preocupa es que esto afecte a los planes de ir a Marte.

            (¿por qué son caros los Iridium? Ya comenté que un teléfono que tiene que alcanzar un satélite en órbita no es un pequeñin)

            (cuando un producto te lo den gratis, es que el producto eres tú)

          5. Lo mas parecido a lo que pretende Starlink, es la red Iridium Next que está poniendo en órbita actualmente SpaceX . Son 72 satélites que han costado incluidos los lanzamientos y las estaciones de tierra unos 2.700 millones de dólares.

            Un terminal portátil cuesta unos 1.500 $ y uno fijo para un barco unos 5.500 $.
            Tasa de datos por enlace 1,5 Mb/S.
            Tienen unos 360.000 abonados, y cobran el minuto voz a 1,30$ y el Mb como a 0,60$.

            Starlink pretende una tasa de datos por contrato de 1Gb/S con tarifa plana del mismo precio que la fibra óptica. De ahí que necesite tanto satélite.

            Hay que tener en cuenta, que una vez tienes la red otro negocio es la venta de contenidos, TV de pago por ejemplo.

            En muchos países la red de Internet cableada está censurada (China por ejemplo). Si un extranjero se instala en uno de estos países y se lleva su terminal de datos, podrá acceder a Internet sin esta limitación. (Empresas con filiales en estos países por ejemplo).

      2. ¿Un sistema de comunicaciones que permitiría un ancho de banda como la fibra actual y movil en todo el mundo? … ¡yo tampoco veo el negocio por ningún lado!, pero acciones de compañias de telefonía tradicionales no tengo (en general no tengo acciones).

    2. Un ejemplo de la exigencia de Musk respecto a la tecnología de Starlink:

      https://www.teslarati.com/spacex-starlink-satellite-prototypes-unique-solar-arrays/

      «…optical (laser) interlinks, multiple phased array antennae, electric ion propulsion, two 1-2 kW solar arrays, and bandwidth on the order of 20 Gbps…

      Fundamentally, SpaceX will need to revolutionize design and mass-production of all of the above subcomponents…»

      Y encima tiene que hacer todo eso reduciendo los costes en un factor de 10 ó más.

      Just another day in Elonworld.

  2. ¡Uf! Topic:

    El contrato de la FA con SpX acerca del Raptor concluye a finales de año. ¿Qué saldrá de ello?
    La FA puso 66 millones a cambio de que SpX pusiera 133 de su bolsillo. Total, 200 M$, de los que SpX ha pagado dos tercios.
    El resto del desarrollo desde 2012 ha corrido a cargo de SpX.

    En cambio, Aerojet Rocketdyne presupuestó el coste de desarrollo de su AR-1 en 800-1000 M$. La FA se hacía cargo de dos tercios del coste.
    Ahora que el AR-1 ha sido relegado por el BE-4 como motor para el Vulcan, Aerojet ha perdido interés en el motor. El contrato ha reducido su importe y además, la FA debe hacerse cargo de cinco sextos de los costes.

    ¿Tiene futuro el AR-1? Comercialmente no, pero… ¿Y si Aerojet convence a la NASA de que el AR-1 es el motor idóneo para los futuros boosters de propelente líquido del SLS? A la NASA podría interesarle con tal de mantener la tecnología kerolox oxigen-rich en funcionamiento.

    1. Un apunte, esa inversión era para usar el Raptor en la segunda etapa del Falcon 9. Yo había leído que eran 100 millones … Yo también estoy esperando a ver que sale, porque es algo que está hay y de lo que nadie habla. Como comento debajo, creo que al F9 no le aportará nada y sería complicar un diseño que está maduro y funcionando a la perfección.

      Sobre el futuro del AR-1 en el SLS, no creo creo que del Block 1 no se va a pasar. Y ya puestos pues usar aceleradores basado en H-O y el RS-25, por no duplicar líneas de combustible diferente.

      1. 100 millones (33 FA, 66 SpX) en una primera fase.
        Después doblaron la inversión en una segunda fase.

        Coincido en que SpX no necesita un Raptor en la segunda etapa del FH. Creo que el FH desechable ya es capaz de llegar a cualquier órbita con buenas prestaciones. No hay cargas que justifiquen la inversión de tiempo y dinero.
        Sería bonito, pero no.

        En cuanto al SLS y los boosters, se supone que no pueden ser Hidrolox, ya que eso obligaría a hacerlos enormes (no digo que sea imposible).
        Se supone que, si no son de combustible sólido, serán de algún líquido con cierta densidad, como Keroseno.

        Y aunque el SLS no pase del Block1, eso no impide gastar una millonada en unos boosters que luego nunca se utilicen. Recuerda que estamos hablando de Aerojet Rocketdyne.
        No subestimes el poder del Lado Oscuro.

  3. La necesidad de cohetes grandes, entiendo que, más que al volumen de la carga, se debe a la altura de la órbita.
    ¿Se podría construir la Gateway en órbita baja con los cohetes actualmente probados, sin recurrir a cohetes gigantes como el SLS, y propulsarla hasta su destino final una vez construida?
    Si además se pudiera transportar allí, sin tripulación y mediante motores iónicos, aunque haya que tomárseselo con calma, ya sería ideal para ahorrar combustible y masa que lanzar.

    1. Además, si los módulos de la Gateway se ensamblasen junto a la ISS, se podrían probar en condiciones similares a su destino por ingenieros de la ISS antes de poner la Gateway camino de la Luna.

  4. Aquí escribe mucho ingeniero con título de tómbola de feria.
    Cuando leo que la tecnologia se ha perdido…….¡la tecnologia no se pierde! se va evolucionando sòbre lo anterior.
    Ahora hay materiales que ni se soñaban a mediados del pasado siglo.
    Tenemos máquinas robotizadas que solo hay que introducir los planos digitalizados de lo que queremos mecanizar, darlas un tocho de material y solitas , mecanizan piezas imposibles de construir en los años 60 del siglo pasado
    Tenemos procedimientos de soldadura, que eran ficción hace 60 años.
    La electronica está a años luz de la del programa Apolo. Un solo microprocesador actual tiene mas capacidad que toda la electronica de aquel y con un consumo de energía ridiculo.
    ¿Es que ahora no se puede construir un cohete mas ligero que el saturno V. ?
    ¿los motores actuales tienen menos rendimiento que los del Saturno V?
    Si tenemos materiales más ligeros y con mejores caracteristicas mecanicas, si tenemos máquinas y médios para construir cualquier cosa que imaginen los ingenieros, ¿por que no se hace?

    1. La tecnologia se pierde Jose Luis, tener la tecnologia para ir a la Luna, por ejemplo, significa ser capaces de mandar astronautas y regresarlos a casa sanos y salvos, ahora por mucho que te pese esa tecnologia no existe.

      Tecnologia no es tener microprocesadores mejores o mas rapidos, ni tener planos antiguos ni tener powerpoints diciendo que van a construir una nave que hace tal o cual, tener tecnologia de algo es ser capaces de hacer ese algo

      E incluso dentro de la rama tecnologia se podria considerar ese cluster de empresas, zonas o personas que tuvieron como objetivo construir y desarrollar una nave para llegar a la Luna, y todas esas personas, herramientas, zonas o cluster de empresas ahora ni siquiera existen

  5. SpaceX solo ha dado un bonito dibujo de algo parecido al cohete de Tintin.
    Primero dijo que 500Tm. de pay load a L.E.O. Más tarde lo dejó en 250, en la última que serán 100Tm.
    y con la «coletilla» de ….es posible que nunca se construya…….

    1. Yo me refería a que SpaceX ya ha aplicado ese conocimiento y esas tecnologías de las que hablas en lo que ha fabricado hasta ahora.

      Y no sufras que el BFR se construirá.

  6. Lo mas vergonzoso es que la NASA utiliza un sistema de puntaje y premios para evaluar el desempeño de sus contratistas. Boeing obtuvo premios por 700 millones extra siguiendo este sistema.

    Lamentablemente estos negociados son los que retrasan el avance en la exploración y la conquista del espacio. A los actores les es demasiado rentable el sistema actual como para querer cambiar algo.

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