La reentrada y recuperación de la cofia de un Falcon Heavy

A veces la realidad supera ampliamente la ficción. Y el reciente vídeo de la reentrada en la atmósfera de la cofia de un Falcon Heavy es un buen ejemplo de ello. Disfruten:

La secuencia fue filmada mediante una cámara de ojo de pez (GoPro) situada en la cofia de la misión STP-2 (Space Test Program 2) que despegó el pasado 25 de junio con 24 pequeños satélites a bordo. Se trató del tercer lanzamiento del Falcon Heavy, el cohete más potente en servicio. La cofia se separó cuatro minutos y diez segundos tras el despegue. En el vídeo se aprecia claramente la estela de plasma ionizado que deja tras de sí al entrar en la atmósfera, con un llamativo color azul. Por si fuera poco, la cofia no se limitó a caer a plomo, sino que desplegó un parapente y guió su trayectoria para poder ser capturada por la red del barco Ms. Tree, situado en altamar, aproximadamente una hora tras el lanzamiento. Es la primera vez que SpaceX logra recuperar una cofia de esta forma después de varios años de intentos fallidos. Por cierto: la cofia parece vacía por efecto de la lente de gran angular y porque la carga útil de la STP-2 ocupaba poco volumen en la parte inferior de la misma.

La carga útil en la cofia antes del lanzamiento (SpaceX).

En el vídeo se aprecian los dos orificios que se abren en la cofia y dejan pasar el plasma para estabilizar la estructura durante la fase de máxima deceleración y que durante el lanzamiento permiten que el aire del interior salga hacia fuera para igualar las presiones. La cofia del Falcon Heavy es básicamente similar a la del Falcon 9. Ambas tienen 13 metros de longitud y cinco de diámetro, con una masa de cerca de dos toneladas (una tonelada por cada mitad), mientras que su coste es de seis millones de dólares (o sea, tres millones cada mitad). Esto es peccata minuta comparado con los precios que se manejan en un lanzamiento espacial, pero es el 10% del precio de una misión de un Falcon 9. Recordemos que SpaceX quiere lanzar decenas de cohetes al año, así que la reutilización le sale rentable. El diseño original del sistema de recuperación de cada mitad de la cofia consistía 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.

El amerizaje de la mitad de una cofia de la misión Iridium 6 en mayo de 2018 (SpaceX).
Ms. Tree (antes Mr. Steven) y su red cazacofias (SpaceX).
La cofia del lanzador flotando en el Pacífico (SpaceX).
La cofia del Falcon 9 flotando en el Pacífico tras el lanzamiento de PAZ en febrero de 2018 (SpaceX).

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. Esto explica además que la estela que deja tras de sí no es roja como cuando reentra una cápsula espacial, sino azul. A unos 8 kilómetros de altura se despliega el paracaídas principal con forma de parapente (parafoil). De este modo la cofia puede controlar parcialmente su descenso hasta un área determinada, que en este caso es la red de Ms. Tree —antes Mr. Steven—, de unos 3700 metros cuadrados de superficie. Inicialmente el paracaídas se desplegaba de forma perpendicular al eje principal de la cofia, pero después de repetidos fracasos SpaceX ha decidido cambiar el sistema y, como vemos en el primer vídeo, el paracaídas se abre paralelamente. En este lanzamiento solo se recuperó una de las dos mitades de la cofia. Más adelante, y una vez perfeccionado el sistema de captura, SpaceX probablemente usará un segundo barco para recoger la otra mita.

La mitad de la cofia de la misión Iridium 6 (SpaceX).
Casi (SpaceX).
La cofia de la misión Iridium NEXT 5 en el agua (SpaceX).
La cofia de la misión Iridium NEXT 5 en el agua en marzo de 2018 (SpaceX).

Vídeo de la separación de una cofia del Falcon 9 en 2015 (en este caso no se intentó su recuperación):

En el siguiente vídeo de una prueba podemos ver cómo se despliega el paracaídas:



36 Comentarios

  1. Impresionante! Me ha dejado sin palabras! Esperemos que SpaceX siga mejorando en sus técnicas y abarate aún más el acceso al espacio!!!

    1. No, creo que la idea era, una vez recuperada esta, sin bañarse, hacer una comparación entre las recuperadas del mar, esta y una nueva para asegurarse de que no hay problema. En principio estaban bastante convencidos de que re pueden reutilizar pero tienen que estar MUY seguros, porque si un componente nuevo te falla, bueno, «this is rocket science…» pero si un componente relativamente simple y barato te falla por intentar reutilizarlo… a parte de la imagen, te va a impedir volver a intentarlo en mucho tiempo o dar al traste con los intentos, así que de momento van poco a poco.

    2. Si mal no recuerdo, para la misión experimental del Starlink anunciaron que las cofias eran reutilizadas, de las que habían estado flotando un rato. Al ser ellos el cliente, imagino que no se pusieron muchas trabas.

  2. Otro gran logro de Spacex.

    Aunque desde mi punto de vista, profano en la materia, no entiendo tanto esfuerzo logístico y de inversion para recuperar una cofia sin que toque el agua de mar ¿tan perjudicial es ésta como para que merezca la pena montar todo este dispositivo de recuperación? ¿No sería mejor prepararla para que los efectos del agua de mar sean los menos nocivos posibles? A ver si hay alguien que entienda algo del tema y nos pueda sacar de dudas, gracias

    1. Yo me pregunto lo mismo: una cosa es que se queden horas, o días, en el mar, pero ahí vemos que una cae literalmente al lado, y pueden retirarla en un momento. ¿Tanto le afecta?

    2. Por lo que he podido leer, las principales preocupaciones son los sistemas neumáticos metálicos (recordemos que SpaceX tiene la política de reducir el número de sistemas pirotécnicos en sus lanzadores en lo posible, para evitar la incertidumbre en la no-reproducibilidad de sistemas de un solo uso, así como posibilidad de contaminación y tensiones extra), los bordes también metálicos y posibles intrusiones de agua en zonas delaminadas de la fibra de carbono, que cristalizando pueden romper la unión entre fibras y resina o incluso con zonas de sustrato en panal de abeja. Además, hay que tener en cuenta el golpe que se lleva al amerizar, que en una estructura ligera, cóncava y flexible de tal tamaño puede dar lugar a roturas o, al menos, exceder los límites de diseño. Esto también es un problema al tenerla flotando, si el mar está un poco picado. Por último, a la corrosión por salitre no estaría sólo expuesta la superficie exterior en contacto directo con el agua: también hay rocío marino en forma de gotitas en suspensión (u ocasionales salpicaduras, dependiendo del estado de la mar) cerca de la superficie que, para tiempos de exposición medios, puede dar problemas en zonas en principio secas. Todo esto se evita con la red, que evita impactos y deformaciones súbitas y mantiene la pieza lejos del agua y su ambiente inmediato.

    3. Pequeños cristales salinos se introducen en la fibra. Con las variaciones de humedad, dichos cristales pueden crecer en volumen, causando microrroturas.

  3. Sencillamente alucinantes, a cual mejor. Además cae como una tabla de surf (lógico por otra parte). Me pregunto a qué temperatura se pondrá la parte interior, para aprovechar un viaje ;-P Yupi!

  4. Probablemente el problema sea el choque térmico en contacto con el mar. Otra puede ser la corrosión del salitre que no perdona a los metales…

    1. Si el descenso dura 45 minutos (texto habla de «aterrizaje» una hora después del lanzamiento) pienso que un objeto con tanta superficie y tan poco volumen tiene tiempo de sobra para disipar el calor. Más aún si consideramos las bajas temperaturas de la troposfera y estratosfera, allí donde el aire ya es más denso y por ello funciona mejor la transferencia de calor por convección.

  5. La imagen alucinante, parecen efectos especiales, muy atinado Daniel al apuntar el cambio de color en el plasma. Sobre la reutilización de estas cofias, siempre me surgido la duda. Cada cofia tiene elementos adicionales que aumentan el peso y coste. El tener ese barco disponible, junto a una tripulación siempre dispuesta, tiene un coste, que en suelo estadounidense no es barato precisamente. Hay que añadir los trabajos necesarios con la propia cofia para ponerla operativa. A lo que se añade el coste de cada cofia que no se acaba recuperando (análisis de costo-efectividad), respecto a un sistema de cofias no reutilizables.

    1. – El aumento de peso en la cofia, de unos pocos cientos de kg como mucho, es fácilmente asumible para el F9, e insignificante para el FH.

      – Desconozco el coste de modificar las cofias, pero lo supongo muy bajo: parapentes, botellas de nitrógeno gaseoso y electrónica de control.
      La diferencia con una cofia no recuperable debe ser poca.

      – El coste anual de los barcos se calculó en NSF y bastaba con una recuperación o dos para cubrirlo.

      – Ahora el dato clave es saber si pueden ser reutilizadas y el coste de puesta a punto de cada cofia, para hacer números y ver si todo el sistema se sostiene por sí mismo.
      Es de suponer que SpX ya dispone de una primera aproximación de esas cifras y deben de ser favorables para que estén continuando con el programa de reutilización de cofias.

  6. ¿Pero eso no está grabado con colores reales no? Me refiero vistos como con el ojo humano. Al separarse se ve la pluma del motor de color morado, además de que antes de que se abra la cofia, se puede observar el interior, lo que lleva a pensar que está grabando con una especie de infrarrojo o algo así.

    SpaceX nos está acostumbrando a imágenes y secuencias cada vez más impresionantes y nuevas.

  7. ¿Y no sería factible recuperarla en el aire con un helicóptero de carga?
    Se va con un barco portahelicóptero hasta la zona de amerizaje, antes de que la cofia descienda mucho despega el helicóptero y la captura digamos a 500m o 1 km de altura…
    el descenso se ve que es muy controlado.
    Un saludo !

    1. Factible sí, pero bastante más caro, supongo.
      Además, los helicópteros implican un factor de riesgo humano (de vez en cuando se estrella alguno).

  8. En el minuto 1:30 se puede vislumbrar lo que parece ser una estela de humo ( o a mi me lo parece) mirando entre el borde de la tierra y el fondo de la cofia

  9. El barco con la red parece sacado de «Los inventos del Profesor Franz de Copenhague», del TBO.

    – Recuperar las cofias puede parecer poca cosa; no se necesita un gran alarde técnico como en el caso de aterrizar un booster en una minúscula barcaza-dron en medio del océano.

    Pero me parece importante porque demuestra la voluntad de SpX de seguir avanzando en la reducción de costes.
    (Y la falta de voluntad del resto de fabricantes)

    – En este caso, la cofia se separó a más de 3 km/s. ¡No está mal!

    Algunas cuestiones:
    – ¿A qué coste puede reutilizarse?
    – ¿Qué porcentaje de aciertos tendrá la recuperación «con red»?
    – ¿Habrá un segundo barco cazacofias o intentarán cazarlas las dos con el mismo?
    – ¿Cuántas veces puede reutilizarse una cofia?

    – El año pasado, cuando SpX lanzaba un cohete cada dos o tres semanas, la fabricación de cofias se convirtió en un cuello de botella: el departamento de materiales compuestos no daba abasto. En ese momento, reutilizar las cofias tenía más importancia operativa que de ahorro de costes.
    Ahora el ritmo de lanzamientos ha bajado un poco. Si además consiguen reutilizar las cofias los problemas de suministro pasarán a la historia (sin tener que ampliar instalaciones).

    – El tema de Starlink:
    12.000 sats a 60 sats por lanzamiento serían 200 lanzamientos (en la práctica serán muchos menos debido a la entrada de Starship en el juego).
    200 cofias a 6 millones serían 1.200 millones. SpX puede ahorrarse una buena fracción de dicho coste reutilizando cofias.

    – Todo esto será innecesario cuando Starship tome el relevo de la familia Falcon: SpX podrá prescindir de toda la flota de recuperación en general (barcazas-dron, remolcadores, cazacofias, recuperación de cápsulas Dragon…)

  10. Me dejó muy impresionado lo del plasma de la remtrada nunca pensé que eso ocurriera en una pieza de la cofia sobre todo a que no se ve afectada por una remtrada a velocidad orbital 🤩

    1. Tiene una elevada relación superficie/masa, lo cual hace que empiece a frenar bastante alto y, por tanto, la temperatura que se alcanza sea «suave». A pesar de eso, no deja de sorprenderme. Saludos

    2. A mi también me sorprende que se forme plasma. Se me ocurre que podría ser porque se cargue la cofia con electrostática, quizá porque haya diferencia de potencial entre las distintas capas de atmósfera que atraviesa. ¿Sería posible?

      1. El plasma no es mas que gas ionizado. La alta temperatura alcanzada por la cofia debido a la friccion con el aire calienta tambien el aire alrededor, a tal punto que lo ioniza y alli ya tenemos plasma

  11. Y si una GoPro funciona en el espacio y durante una reentrada atmosférica. ¿Por qué no la usan en más misiones? Que la pongan en el dron del Mars 2020 que quiero ver vídeos 4k 60fps de Marte….

    1. Un nuevo deporte de riesgo: Piragüismo espacial.

      Cuando la cofia del Falcon se separa en dos mitades hay un astronauta sentado en cada una.

      Se puede usar un remo de doble pala para controlar la actitud de la cofia durante la reentrada.

      Sería la modalidad más barata de turismo espacial:
      – No se necesita cápsula o astronave.
      – No se necesita un lanzamiento en exclusiva: se aprovecha un lanzamiento comercial que necesite cofia y se le añaden dos asientos.
      – No se necesita montar un dispositivo de recuperación en alta mar: aterrizas cerca de la costa, y remas hasta el chiringuito más cercano para tomarte una cerveza.

      También he pensado en carreras de cuádrigas (tipo Ben-Hur) pero con cofias.

      *****

      Starhopper:
      – Los documentos municipales apuntan al día 14 como inicio de las operaciones de vuelo.
      – Se ha solucionado un problema de vibraciones del Raptor. El SN6 viajará a Boca Chica esta semana.

      Aquí se puede comparar en las fotos la pluma del Raptor SN6 con la del SN1:

      https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=47506.msg1963494#msg1963494

      Se puede apreciar diferencia en la nitidez de los «Mach Diamonds».

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 5 julio, 2019
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Cohetes • Comercial • SpaceX