Starship: adonde vamos, la rampa de lanzamiento no es un problema

Por Daniel Marín, el 30 abril, 2023. Categoría(s): Artemisa • Astronáutica • Cohetes • Comercial • Lanzamientos • SpaceX • Starship ✎ 192

Diez días después del primer lanzamiento del cohete más potente y pesado de la historia, siguen lloviendo los análisis y críticas como si fueran bloques de hormigón arrancados por el escape de 33 30 Raptors. ¿Fue un éxito? ¿Fue un fracaso? Aunque se trataba de un vuelo de prueba dentro de un programa de desarrollo en el que las explosiones son parte integral del mismo, algo muy diferente a la forma de trabajar de la NASA u otras empresas aeroespaciales, para el gran público fue difícil entender tanto júbilo por un resultado, digamos, tan «explosivo». A falta de datos precisos y de un informe técnico oficial de la misión, la impresión general es que la prueba no fue todo lo bien que se esperaba. Fallaron nada más y nada menos que nueve motores del Super Heavy B7 y no se pudo probar ninguna de las fases de la misión más allá del despegue y el paso por Max Q: ni la separación de etapas, ni el funcionamiento de la Starship en el vacío, ni la reentrada de la Starship, ni las maniobras de regreso y aterrizaje del Super Heavy. ¿Qué pudo haber sido peor? Claro, pero también mucho mejor.

Starship despega por primera vez el 20 de abril de 2023 (SpaceX).

Y así podrían estar debatiendo por los siglos de los siglos los fanboys de Musk, que ven absolutamente cualquier cosa que haga su profeta como un éxito, con los críticos más acérrimos y los haters de SpaceX… si no fuera por un elemento diferenciador que ha marcado todas las discusiones sobre el primer lanzamiento de Starship: los efectos del despegue sobre la infraestructura de lanzamiento y, en concreto, la rampa OLM (Orbital Launch Mount). Aunque tanto la enorme torre como la propia rampa y el resto de tanques de nitrógeno, agua, oxígeno y metano quedaron de una pieza y aguantaron el embate de 30 motores Raptor al 90% de potencia, las dimensiones del cráter creado bajo la OLM superó cualquier expectativa negativa. Las imágenes de los trozos de hormigón gigantescos levantados por los motores son espectaculares y provocaron que muchos se preguntasen hasta qué punto los motores fallaron por causas internas o por culpa del impacto de fragmentos (FOD) u ondas de choque. La ironía es obvia: el que está destinado a ser el primer lanzador orbital totalmente reutilizable del mundo debutó con una rampa de lanzamiento desechable. Como resultado, la FAA ha suspendido los lanzamientos del sistema Starship hasta que se aclaren los efectos nocivos de este lanzador sobre las zonas habitadas cercanas, como Port Isabel. Al mismo tiempo, muchas organizaciones ecologistas han pedido que se vuelva a evaluar el impacto medioambiental de Starship en el parque natural de Boca Chica.

Así quedó la rampa OLM tras el lanzamiento (SpaceX).
Otra vista de la OLM (RGV Aerial Photography / https://twitter.com/RGVaerialphotos/).

La rampa OLM se ha convertido en un serio problema de relaciones públicas para SpaceX porque eran muchas las voces que llevaban meses insistiendo en que la rampa era ridículamente pequeña para el mayor cohete de la historia y que era necesario introducir un sistema de amortiguación de las ondas de choque mediante agua (deluge system) o un conjunto de fosos para canalizar los gases de escape (flame trench), como los que usan prácticamente todos los cohetes del mundo (la OLM de Boca Chica solo cuenta con sistema relativamente modesto a base de nitrógeno y agua pulverizada para evitar explosiones por la acumulación de combustible bajo los motores). Musk había declarado que el hormigón Fondag reforzado instalado bajo la rampa OLM era más que suficiente, pero el lanzamiento de Starship ha demostrado que los críticos llevaban razón. El bochorno es aún mayor porque las limitaciones estructurales de la rampa se podían haber demostrado fácilmente con un encendido estático al 90% de potencia del B7, un encendido que Musk rechazó para ir directamente al lanzamiento. Para aquellos que creen que este encendido no tenía sentido porque habría dañado la rampa igualmente y, además, no habríamos tenido lanzamiento, señalar que el encendido al 90% hubiera podido durar unos pocos segundos, suficiente para ver que el hormigón no aguantaba sin necesidad de destrozar catastróficamente la rampa y, sobre todo, sin tener un «lanzamiento sucio» contaminado por los efectos de las rocas y ondas de choque, por no hablar de la vergüenza de mostrar al mundo unas instalaciones destrozadas más propias de una zona de guerra que de un complejo espacial.

El B7/S24 despegan en la primera misión Starship SpaceX).
El cohete más potente de la historia despega (SpaceX).

¿Y qué dice oficialmente SpaceX de todo esto? Pues en una entrevista en Twitter Spaces, Elon Musk ha hecho públicos una serie de detalles muy interesantes sobre el primer vuelo de la Starship. Es lo más parecido a un informe oficial que se haya publicado hasta el momento. Con respecto al lanzamiento, Musk confirma que el movimiento lateral de Starship al despegue se debió principalmente al fallo de tres motores más que una maniobra de evasión de la torre. Efectivamente, los tres Raptor no completaron, por algún motivo, el proceso de ignición, pero SpaceX, optó por lanzar el cohete sin estos motores operativos al ser el mínimo con el que podía completar la misión (así que ya sabemos que no podían fallar cuatro o más Raptor). Estos Raptor no explotaron y simplemente no estaban lo suficientemente bien como para llevarlos al 90% de empuje, por lo que se prefirió apagarlos. Musk afirma que no hay pruebas de que las rocas y el hormigón levantados al lanzamiento —lo llama el «tornado de rocas»— dañasen alguno de los 33 motores, aunque no ha dicho nada sobre las ondas de choque. A los 27 segundos del lanzamiento se produjo una o más explosiones —«suceso energético» según Musk— que dejó fuera de servicio el Raptor 19 y afectó a los motores  17, 18 y 20. A los 62 segundos falló —¿explotó?— el Raptor 30. A los 85 segundos falló otro motor —el noveno— y se perdió el control de empuje —el TVC, a cargo de los 13 Raptor interiores— y el cohete comenzó a girar sin control. Por otro lado, las fases no se separaron porque el vector nunca alcanzó la altura ni la velocidad adecuadas y no porque hubiese ningún impedimento físico que frustrase la separación (se habló de que la estructura de Starship pudo haberse comprimido al lanzamiento, un efecto, que, como comentamos en este blog, es común en muchos lanzadores). También mencionó que el sistema de destrucción automático FTS tardó más de lo esperado en actuar. Esta demora sí es un fallo que habrá llamado la atención de la FAA, que sin duda se asegurará de que no vuelva a producirse.

Imagen del Super Heavy B7 en la que se aprecia la posible ausencia de las toberas de algunos Raptor que no funcionaron (Everyday Astronaut / Landru79 / https://twitter.com/landru79).
El escape de 30 Raptors (SpaceX).

Con respecto al asunto crítico de la rampa OLM, Musk reitera su optimismo de completar los trabajos de reparación en menos dos meses —inicialmente llegó a decir tres meses, pero se ve que su entusiasmo, contra todo pronóstico, ha aumentado— y que el «daño ha sido pequeño». Eso sí, Starship no despegará hasta después de instalar el nuevo sistema de protección en la base de la rampa a base de planchas de acero refrigeradas por agua. Aunque, obviamente, no se esperaban ni deseaban «destruir el hormigón bajo la rampa», Musk cree que la arena bajo el hormigón se comprimió de tal forma que el este se deformó y se agrietó, facilitando que volase por los aires al hacer ignición los Raptor, algo que no se volverá a repetir. De acuerdo con Musk, no hará falta construir fosos para el escape de los motores en Boca Chica. En cuanto al posible daño ambiental, el CEO de SpaceX le quita importancia y dice que la mayor parte fue solo una «tormenta de arena y algunas rocas». Para Musk, el principal problema de las ondas de choque son sus efectos en la carga útil, que en este caso son despreciables al estar la carga situada a 120 metros de altura en la cima del cohete. Tampoco piensa que vaya a haber ningún retraso significativo con respecto al desarrollo del módulo lunar HLS para las misiones Artemisa III y IV.

Starship en vuelo (SpaceX).
Planchas de acero para el nuevo sistema de protección de la rampa (RGV Aerial Photography / https://twitter.com/RGVaerialphotos/).

Musk confirma que la próxima misión repetirá el perfil de esta —¿quiere esto decir que en vez de la S26 lanzarán la S25?—, aunque intentarán que despegue en menos de cinco segundos para evitar más daños a la rampa. Calcula que las probabilidades de alcanzar la órbita en 2023 son de un 80% y de un 100% en un año y, de paso, opina que este año se gastarán al menos dos mil millones de dólares en Starship. La torre no ha sufrido daños importantes y algunos tanques de agua, nitrógeno y propelentes van a tener que ser sustituidos —en principio los tanques verticales serán reemplazados por horizontales—, pero Musk afirma que planeaban hacerlo de todas formas. Lo que pase con la OLM es de vital importancia para el programa porque con respecto a este punto SpaceX no tiene un plan B. Modificar de forma extensiva la rampa de Boca Chica significaría volver a llevar a cabo un informe medioambiental, y sin garantías de que fuese aprobado. Y reformar la OLM de la rampa 39A en Florida, aunque posible, es complicado si no se quiere interferir en las operaciones de lanzamiento de la rampa ya operativa. Del mismo modo, la construcción de las instalaciones en el futuro complejo 49A, con hasta dos rampas para Starship, dependen de un informe medioambiental que será muy diferente si hay que realizar obras de gran calado. Sea como sea, Musk se muestra confiado en reparar la rampa en cuestión de pocos meses. ¿Estamos ante una muestra de su legendario optimismo o simplemente los estragos causados por el primer lanzamiento de Starship no fueron tan brutales como parecían? En dos meses saldremos de dudas.

Esperemos que la próxima vez que veamos esto no vuelen tantas rocas y pedazos de hormigón (SpaceX).


192 Comentarios

  1. Si hacer todo esto fuera fácil, sería otro quien lo estaría haciendo, y no Elon y SpX. Elon nunca se fija metas fáciles, y desarrollar un cohete clase nova 100% reutilizable no es una tarea trivial.
    Nadie más podía haber imaginado un proyecto como este, y mucho menos llevarlo a cabo.

    Como otros problemas anteriores que hemos visto en estos años, toda esta problemática pasará a ser una nota a pie de página en la historia del proyecto.

    1. Como las otras notas al pie de los últimos 5 años, efectivamente:

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      La fase constructiva del proyecto Starship fue iniciada en Boca Chica (TX) a finales de 2018, fecha en la que se comenzaron a construir los primeros vehículos [1] continuando la estela del desarrollo del motor Raptor [2] [3]. Los ambiciosos plazos iniciales prometían pruebas suborbitales exoatmosféricas o incluso orbitales para el período 2019-20 [4], apenas unos meses tras iniciar la integración de equipos [5], y con una mínima infraestructura de tierra [6] tras grandes ampliaciones de personal [7]. Un prototipo de Starship[8] consiguió efectuar un despegue y aterrizaje[9] en un vuelo endoatmosférico subsónico en 2021 [10]. La infraestructura de tierra y los estándares de fabricación se potenciaron [11] en 2021 tras asegurar un contrato milmillonario con la NASA, parando las pruebas de vuelo durante dos años [12]. En abril de 2023, el primer SuperHeavy [13] despegó con un prototipo de Starship [14], aunque sin llegar cerca de prestaciones espaciales u orbitales [15].

      [1] En realidad carteles anunciadores en poco similares a lo que sería un SS mínimamente operativo.
      [2] En realidad los primeros Raptor no volaron hasta bien entrado 2019, y con una versión más tarde descartada por la poca fiabilidad, reemplazada por el llamado «Raptor 2», una versión radicalmente rediseñada.
      [3] En realidad se puede considerar el primer estadio de desarrollos en Boca Chica como un continuación del programa de pruebas de Raptor en bancos móviles, dada la mínima comonalidad con un vehículo real.
      [4] Ninguna prueba exoatmosférica de prototipos de Starship fue realizada, alcanzándose una altitud máxima de algunos kilómetros en 2019, y velocidades subsónicas. A mediados de 2023 y a pesar de haberse probado un vehículo SuperHeavy alcanzando velocidades ligeramente supersónicas, la línea Kármán aún quedaba lejos.
      [5] Varios fallos estructurales marcaron los primeros prototipos mínimamente realistas, que nunca llegaron a volar. (*)
      [6] El déficit en infraestructuras aún era visible en 2023, con el sonado caso de la destrucción de la rampa de lanzamiento durante el despegue inaugural del primer prototipo volante del SuperHeavy, después de haber pretendido hacer volar casi todos los prototipos precedentes, que nunca llegaron a tal punto (*).
      [7] Personal que sufrió numerosos incidentes y falta de seguridad en el trabajo como documentado en el período 2020-22.
      [8] Los prototipos SN1-SN14 resultaron, de una manera u otra, destruidos antes de completar su misión (*), en modos variados incluyendo fallos técnicos de propulsión, presurización, estructurales, procedimentales, e incluso de demolición planeada debido a fallos evidentes.
      [9] Posteriormente se informó de que diversos problemas graves (*), si bien no inmediatamente visibles, afectaron al vuelo, junto con un incendio que se consiguió controlar antes de que destruyera el vehículo. El aterrizaje también se efectuó en el borde del terreno preparado para tal objetivo, arriesgando un vuelco por unos centímetros de distancia.
      [10] Ninguna otra prueba de este tipo se volvió a repetir, a pesar de los resultados marginalmente adecuados obtenidos en el vuelo del SN15.
      [11] Aún así, las partes más «iterativamente innovadoras» de la infraestructura de tierra (Fase 0) resultaron destruidas o descualificadas para uso futuro poco después (*): la minimalista montura de despegue, el sistema de protección termoacústica, los tanques verticales de almacenaje de fluidos basados en técnicas de construcción de los tanques de Starship…
      [12] Previamente, y posteriormente en otros contextos, se adjudicó la responsabilidad de frenar la velocidad del desarrollo en Boca Chica a problemas de burocracia, aunque tales nociones quedaron desacreditadas para la mayoría de los casos en los que se esgrimieron tras los resultados obtenidos en pruebas subsiguientes. Aún así, el proyecto siempre operó al límite de (o superó) la normativa vigente para el emplazamiento.
      [13] El 7º prototipo de SH, que despegó con el mínimo de motores posible (30 de 33), sufrió varios fallos catastróficos en los primeros segundos de vuelo (incendios internos, explosiones energéticas en la base, fallos de TVC, 6 motores más fallidos…), alcanzando por poco velocidades supersónicas aunque a regímenes muy diferentes de los esperados. (*)
      [14] Del 24º prototipo de SS montado encima, sólo se logró la supervivencia a tal régimen, aunque su estructura estaba tremendamente reforzada con márgenes muy por encima de lo posible en un vehículo operativo.
      [15] El sistema de destrucción del vehículo completo falló también, manteniéndolo estructuralmente intacto y bajo propulsión durante 40s tras su activación hasta que cayó a zonas aerodinámicamente notables.
      [15] La prueba también dañó severamente la base de lanzamiento (*), y dispersó restos más allá de la zona teóricamente estudiada para el caso de una explosión total con todo el combustible en la rampa, ilustrando (*) lo inadecuado de los estudios de seguridad supuestamente demasiado conservadores.

      (*) A pesar del absoluto convencimiento por parte de ciertos sectores de lo apropiado de las técnicas y filosofías muskianas de Boca Chica, la perplejidad de que se mencionara siquiera la posibilidad de fallo, costes más altos de lo publicitado, o tiempos significativamente más dilatados, y la inamovible confianza a-posteriori de que los fallos proporcionaban imprescindible información preciosa no obtenible por otros medios, estos resultados y sus razones fueron esotéricamente predichos por observadores imparciales mucho antes de que sucedieran.
      »

      Al final va a haber más caligrafía fina que texto principal en esa historia. Claro que éso es una especialidad de los monjes de clausura tonsurados, así que puede que no esté tan mal 😉

  2. Musk afirma que «no hay pruebas de que las rocas y el hormigón levantados al lanzamiento —lo llama el «tornado de rocas»— dañasen alguno de los 33 motores», aunque no ha dicho nada sobre las ondas de choque. A los 27 segundos del lanzamiento se produjo una o más explosiones —«suceso energético» según Musk.

    Según la RAE:
    eufemismo
    Del lat. euphemismus, y este del gr. εὐφημισμός euphēmismós.
    1. m. Manifestación suave o decorosa de ideas cuya recta y franca expresión sería dura o malsonante.
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  3. Elon tiene mucho dinero, y puede quemarlo como le plazca. El trasto de Flash Gordon nunca llegará a órbita pero nos asegura entretenimiento.

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