Cómo adaptar la Starship para un viaje tripulado a la Luna o a Marte

Por Daniel Marín, el 24 abril, 2024. Categoría(s): Astronáutica • Luna • Marte • NASA • SpaceX • Starship ✎ 132

Como es bien sabido, Elon Musk quiere colonizar Marte mediante el sistema de lanzamiento Starship. Sin entrar en los detalles técnicos o filosóficos de esta afirmación —spoiler: todavía queda mucho trabajo por delante, por decirlo suavemente—, lo cierto es que SpaceX no ha dado muchos detalles de la distribución real de una Starship tripulada (bueno, por no dar detalles, casi no sabemos cómo será la Moonship del programa Artemisa por dentro). Por eso no es de extrañar que en los últimos días se haya hecho viral un documento de la NASA de 2023 en el que se detalla cómo podría una Starship tripulada. Es importante destacar que el documento —aprovecho para agradecer a varios de los lectores de Eureka que me lo han hecho llegar por varios cauces— no es oficial y es una simple prueba de concepto concebida por Robert L. Howard, un investigador del centro Johnson de la NASA y dos diseñadores de la RISD (Rhode Island School of Design).

Etapa de ascenso de la propuesta de Starship tripulada (Robert L. Howard et al.).

El estudio es heredero de la iniciativa Arquitectura de Hábitat Común o CHA (Common Habitat Architecture) —que tampoco es oficial—, propuesta hace ya varios años para usar el tanque de hidrógeno de la enorme etapa central del cohete SLS de la NASA como hábitat para misiones a la Luna, a Marte o al espacio profundo (al igual que el ET del transbordador espacial, la etapa central del SLS se queda cerca de alcanzar la velocidad orbital y no sería excesivamente complejo colocarla en LEO). El documento en cuestión intenta crear un CHA a partir de una Starship para misiones tripuladas a la Luna y a Marte, eso sí, un poco a ciegas, pues los autores no tienen acceso a información detallada del vehículo que solo conoce SpaceX.

Detalle de uno de los puestos de la tripulación en la etapa de ascenso (Robert L. Howard et al.).
Distribución interna de la Starship tripulada con la etapa de ascenso y un hábitat (Robert L. Howard et al.).

El estudio supone que esta versión de la Starship no lleva suficiente combustible para regresar a la órbita lunar o marciana y que tampoco habrá disponibles tecnologías ISRU como las planeadas por SpaceX en Marte para fabricar los propelentes. La solución de los autores es tradicional: dividir la Starship en una etapa de ascenso para que la ecuación de Tsiolkovsky haga su magia y la tripulación, de hasta ocho personas, pueda volver a la órbita lunar o marciana. La etapa de ascenso iría dentro del cono aerodinámico de la Starship, pero esta es una solución que no tiene mucho sentido porque si la nave no va a volver a la Tierra no tiene sentido que el vehículo lleve un escudo térmico.

Detalle del módulo presurizado bajando a la superficie en ascensor (Robert L. Howard et al.).
La etapa de ascenso tripulada estaría, de forma extraña, dentro del cono frontal (Robert L. Howard et al.).

Curiosamente, la tapa de ascenso recuerda al diseño del Módulo de Excursión Marciano (MEM) planteado en los años 60 para una misión tripulada a Marte de la NASA. En todo caso, esta Starship incluye un módulo presurizado o PCTM (Pressurized Crew Transfer Module) para que la tripulación pueda bajar a la superficie en el ascensor. Este esquema sí es interesante porque los astronautas no descenderían solamente con las escafandras, sino dentro de un módulo que les permitiría sobrevivir hasta 14 días y que funcionaría como base de operaciones, sin necesidad de estar subiendo y bajando por el ascensor continuamente.

Recreación del MEM de los años 60 (Mack Crawford / https://www.deviantart.com/brickmack/art/Mars-Excursion-Module-on-the-surface-of-Mars-967319126).

En realidad, aunque este documento se haya hecho viral, hay muchos otros estudios no oficiales similares que intentan adaptar vehículos existentes a posibles misiones tripuladas más allá de LEO, aunque bien es cierto que la mayoría se centran en naves y lanzadores de la NASA por existir mucha documentación pública sobre sus características, mientras que la mayor parte de los parámetros de la Starship siguen siendo secretos (hasta hace poco no supimos que la capacidad de la Starship actual a LEO no supera las 50 toneladas). Pero eso no es óbice para que se hayan publicado y continúen publicándose estudios parecidos, la mayoría centrados en cómo puede la Starship llevar carga a Marte. Por ejemplo, en el estudio Pale Red Dot del MIT de 2023 podemos ver un sistema de grúas para bajar la carga desde el compartimento de carga de la Starship a la superficie con el objetivo de crear una colonia marciana:

Sistema de grúas en una Starship para dejar carga en la superficie (Madelyn Hoying et al.).

En otro de estos estudios de la NASA, también obra de Robert L. Howard, se buscan todas las opciones posibles para usar la Starship como nave de transporte de un hábitat de 90 toneladas a la superficie de Marte, siendo la versión más loca la que plantea el empleo de la nave de SpaceX como una sky crane:

Descargando un hábitat marciano desde una Starship de carga (Robert L. Howard et al. / NASA).
Starship con un hábitat marciano (izquierda) y versión con cofia larga, curiosamente parecida a la Starship v3 que ahora plantea SpaceX (Robert L. Howard et al. / NASA).
Starship-base marciana (Robert L. Howard et al. / NASA).
La Starship más loca: ¡la Starship-sky crane! (Robert L. Howard et al. / NASA).

Aquí vemos otro concepto igual de extraño —otra vez obra de Robert L. Howard— en el que se usan tres Starship y un hábitat derivado del tanque de oxígeno de la etapa central del SLS como nave interplanetaria hacia Marte:

Nave marciana con un hábitat y tres Starship (Robert L. Howard / NASA).

Pero hay muchos más. A continuación se muestra una adaptación de la Starship para transportar hábitats desplegables a Marte:

Starship con hábitats marcianos diseñados por Rudolf Walther Erdem Neumerkel, Miruna Vecerdi y Sandra Häuplik-Meusburger (50th International Conference on Environmental Systems ICES-2021-398).

A continuación, tenemos el trabajo de unos estudiantes universitarios suecos en el que diseñaron una versión de la Starship denominada Hephaestus capaz de transportar seis astronautas a la cumbre del Olympus Mons:

Concepto de Starship marciana denominada Hephaestus (Connor Cruickshank, Joel Lundahl, Birgir Steinn Hermannsson, Greta Tartaglia / KTH Royal Institute of Technology).
Distribución de las cubiertas de vuelo de la Starship Hephaestus (Connor Cruickshank, Joel Lundahl, Birgir Steinn Hermannsson, Greta Tartaglia / KTH Royal Institute of Technology).

Por último, en este otra presentación de la NASA no se detalla el interior de la Starship, pero sí se usa la nave de SpaceX, junto con el Falcon Heavy, para llevar a cabo una misión tripulada a un asteroide cercano (NEA). La misión, de 152 días de duración, llevaría tres astronautas a un asteroide a partir de 2039:

Misión tripulada a un asteroide usando Starship y Falcon Heavy (Brent W. Barbee et al. / NASA).

Y esto es solo una mínima muestra de estudios y conceptos más o menos serios y más o menos oficiosos. En definitiva, no será por ideas de cómo aprovechar la Starship para misiones por el Sistema Solar. Ahora habrá que ver cómo termina siendo el vehículo de verdad.

Referencias:

  • https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20230013972/downloads/CrewLogistics%20Lander%20for%20Common%20Hab%20Architecture.pdf
  • https://ttu-ir.tdl.org/server/api/core/bitstreams/9d53d8fa-b999-41e3-9f40-f2e908f96a16/content
  • https://www.kth.se/polopoly_fs/1.1070809.1619975777!/BLUE_TEAM_Space_Vehicle_Design.pdf
  • https://spaceresources.mit.edu/sites/default/files/documents/2023_RASCAL_Technical_Paper_MIT_Updated.pdf
  • https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20220013154/downloads/IAC-22-C2.1.12_Metallic_vs_Inflatable_Primary_Structure_Rev6.pdf
  • https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20230003852/downloads/NEA_HSF_2023_PDC.pdf
  • https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20220010430/downloads/Offloading%20a%2090-Ton%20Hab%20from%20its%20Lander%20on%20Mars.pdf
  • https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20210021084/downloads/A%20Common%20Habitat%20Deep%20Space%20Exploration%20Vehicle%20for%20Transit%20and%20Orbital%20Operations.pdf


132 Comentarios

  1. Este Howard se ve que le sobra el tiempo y es un hacha del powepoint, los dos compas de los renders ni tanto, ni se molestaron en hacer una mugrosa skin. Pero eso si, le metieron losetas al Moonship, jhejejeejejjeje
    Solo con eso ya me reí un montón y me quedó claro que ninguno de los 3 tienen idea de nada.

    En fin, sueldos públicos y mucho tiempo libre, dan estas cosas.

  2. Me da mucha pena ver una posible arquitectura de misión con una Dragon lanzada por un Falcon Heavy.
    Ya han pasado 6 años desde el lanzamiento inaugural del FH. Qué lástima que Musk se enrocara con no intentar lanzar naves Dragon con el FH, cuánto habríamos ganado los aficionados y la NASA, si Musk se hubiera puesto a ello.

    1. No creas:

      – El fuselaje de la nave está hecho para soportar fuerzas verticales, pero no horizontales (como su propio peso contra el suelo). Una vez los depósitos vacíos, si se acostase de lado en el suelo, se aplastaría como una manga de tela (incluso con la baja gravedad lunar). Se le podrían añadir refuerzos al efecto… pero también implicaría aumentar el peso y, con ello, rebajar la masa útil puesta en la superficie lunar.

      – Aún en caso de soportar el «acostamiento», el interior de la nave está distribuido en cubiertas apiladas a lo largo, en posición vertical… en el suelo eso implicaría dejar de poder utilizar las dos terceras partes del volumen. Y, aunque se instalasen cubiertas horizontales, al ser un cilindro, solo serían habitables con comodidad las dos intermedias, quedando la superior y la inferior, con las paredes muy inclinadas ya, apenas utilizables como almacén o similar. A ver, que tampoco es mala idea, pero creo que la mejor manera de aprovechar todo el volumen habitable de la nave es en vertical.

  3. ! Pedazo de Brain storm !

    No solo de PowerPoint vive el autentico ET (espacio transformado por sus siglas en español intraterrestre) sino también de los proyectos , ocurrencias, posibilidades, ideas espacio científico ficción que tanto nos mueven.

    Pero nada de esto parece viable si la StarShip en cuestión no es capaz de demostrar que podrá con esos 120-150 Tn augurados en sus presentaciones.

    Una de metano y otra de oxígeno. (¿Cuál es la buena?)

    Gracias Daniel y blog inspirador.

    1. El tema, supongo yo como buen vendedor con mucha experiencia y libros leídos de ventas, es «inspirar». Esa es la palabra clave, puede sonar a Csi Fi, pero como se hace en muchas empresas, una lluvia de ideas cuando se quiere salir de un atolladero o dar soluciones a situaciones difíciles, es la que suele permitir encontrar soluciones creativas y superadoras.

      Ese es el valor real de este artículo de Daniel y de las propuestas en circulación.

      Cuento una anécdota muy entretenida.
      Una empresa líder de dentríficos el siglo pasado veía como peligraba su liderazgo cada vez con mayor riesgo. Después de varias de estas reuniones creativas, a alguien se le ocurrió agrandar la boca del pomo y así lograr que se gaste más y que por ende la gente compre más(🤯😂😆).
      La idea dio mucho resultado… y sí, es a día de hoy que acaban de ponerse al día de por qué la boca de los dentríficos es tan grande. Hemos sido conejillos de indias y recién ahora nos enteramos jajaja.

        1. ¿Te acordás cuando de chiquitos jugábamos a las bolitas (canicas)?

          E s t e m e n s a j e s e a u t o e l i m i n a r á e n 5 m i n u t o s.

          Que no lo lean los de las nuevas generaciones…
          Van a pensar que venimos de las cavernas🤣.

  4. Madre mía qué trabajazo RobertSmith!! Te lo has currao genial tocayo, mis felicitaciones.

    Respecto de las diferentes adaptaciones y arquitecturas para llevar personas a Marte, yo ya leí algo en
    un dossier de 1980. (sí, soy viejoven, que pasa?😁) eran mis primeros contactos con las ciencias del espacio.

    https://www.todocoleccion.net/libros-segunda-mano-astronomia/el-libro-naves-espaciales-plesa-sm-anos-70-joven-cientifico-ciencias-astronomia-vuelos-cohete~x319997973

    Ya por entonces se especulaba sobre las diferentes arquitecturas posibles de una misión así (aunque no era todo lo riguroso que se podía esperar).

    (Creo que aún lo tengo) ¡Que tiempos aquellos!
    .

  5. Fuera del tema (más o menos):
    Una comunidad microbiana vive a 4 metros de profundidad en el suelo del desierto de Atacama, un entorno muy parecido al del suelo de Marte por su sequedad.
    https://www.livescience.com/planet-earth/microbiology/hidden-biosphere-of-extreme-microbes-discovered-13-feet-below-atacama-desert-is-deepest-found-there-to-date

    Pienso que es un argumento más para que la exploración de Marte sea robótica, con equipos esterilizados, para no alterar la investigación con vida terrestre ante la posibilidad de vida marciana protegida bajo el suelo de las durísimas condiciones del exterior.

    1. ¿Y no temen contaminar y acabar con el rico medio biológico encontrado? Lo digo por lo exquisitos que nos ponemos con “no tocar nada” “esterilizarse a tope” antes de explorar nuevos mundos.

      Aquí , entre la foto del artículo y las exigencias inalcanzables a veces que se solicitan como precauciones veo una falta de paralelismo.

      ¿No?

      1. Hay una diferencia inmensa entre tocar un entorno en el que no sabemos si hay vida y en tocar unos pocos microbios de donde se sabe qué hay innumerables en muchos km2

        1. Un buen catálogo para comparar solucionaría el problema. ¿Sabemos si un meteorito es una piedra o procede de algún lugar por sus características? Pues imagina.

          Siempre hay diferencias en moléculas complejas.

          1. LuiGal, para cuando tengamos ese catálogo tan bueno, quizá ya podremos visitar a vecinos de otro sistema solar. Demasiadas especies en la Tierra, cada una con su genoma🙂

          2. ¿Te diste cuenta de una extraña secuencia?

            Configuración es distinta a confifiguración. Aunque no te aseguro que sea no-humano.
            Pero es distinta.

          3. LuiGal, ni me doy cuenta ni quiero, ya tengo bastante diversión con intentar entender la neolengua de Fernando Generale, o la de Chiquito de la Calzada😁

  6. Disculpen mi ignorancia por favor, pero… qué pasó con las estaciones inflables? (Bigelow Aerospace)
    Finalmente no son viables? seguras?
    Viendo todos estos esfuerzos, suena tan fácil solo llevar unas cuantas estaciones inflables por lazamiento y tendríamos km2 habitables en muy poco tiempo… O me estoy perdiendo de algo?

    1. Bigelow Aerospace ya no existe, despidió a sus empleados y cerro sus puertas en el año 2020. Un poco de historia: construyo los módulos inflables Genesis I y II, que fueron dos prototipos de vuelo libre lanzados en 2006 y 2007, y un modulo adjunto a la ISS. En 2008 alcanzo a construir el modulo Galaxy pero por costos no lo lanzo; el único modulo inflable real funcional que construyo Bigelow Aerospace fue el BEAM que se conecto a la ISS en 2016 y se utiliza para almacenar carga extra.

      Bigelow Aerospace no existe pero hay otra empresas, el desarrollo de los módulos inflables es importante, va en serio, y hay empresas desarrollando sus propias versiones de módulos inflables, un ejemplo de ello es la empresa Max Space que dice que puede hacer modulo inflables mucho mas grandes (empaquetados en menos espacio) y menos costosos, tiene programado lanzar el primer prototipo en el 2025 en un cohete de SpaceX.
      https://spacenews.com/max-space-announces-plans-for-inflatable-space-station-modules/

    1. ¿cual estafa? ¿por que es “piramidal”?

      El Super Heavy, en su versión desechable, es ya un gran y poderoso cohete;
      el IFT-3 paso el umbral de éxito.
      2024 es el año de poner a punto la Starship y 2025 sera el año para lo del repostaje en órbita.

      1. Se refiere a las pirámides de (Carlo) Ponzi. Y si hay fallo, no hay éxito. Eso del «umbral de éxito» es una justificación a posteriori del fracaso.

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