La resaca del cuarto vuelo de la Starship: mejorando el escudo térmico, una nueva torre en Florida y una misión a Marte en tres años

Por Daniel Marín, el 13 junio, 2024. Categoría(s): Astronáutica • Comercial • Lanzamientos • SpaceX • Starship ✎ 175

No hace ni una semana que fuimos testigos del cuarto vuelo de la Starship (IFT-4) con el Super Heavy B11 y la Starship S29 y no han parado de sucederse novedades en el siempre excitante, cambiante y a veces controvertido mundo de SpaceX. La misión IFT-4 fue la primera del sistema Starship que podemos llamar éxito en tanto en cuanto se cumplieron todos los objetivos de la misión: el B11 amerizó suavemente en el golfo de México y la Starship S29 hizo lo propio en el océano Índico, tras sobrevivir a la reentrada y llevar a cabo una maniobra de puesta en vertical y reencendido de los motores Raptor. Por primera vez en la historia, las dos etapas de un cohete orbital regresaban a la Tierra de una pieza. Tras la falta de control de posición que experimentó la S28 en la tercera misión, SpaceX introdujo varias mejoras en la S29 para evitar esta situación, incluyendo un nuevo par de propulsores para el control de giro situados bajo la compuerta de carga. En este sentido, y a pesar de un venteo muy llamativo que se pudo observar durante la trayectoria suborbital, está claro que se logró controlar la actitud de la Starship.

32 de los 33 Raptor encendidos en el despegue de la IFT-4 (SpaceX).

En cuanto al escudo térmico, los resultados son un poco contradictorios. Por un lado, la S29 sobrevivió a la reentrada —y eso a pesar de no tener instaladas tres losetas en la parte inferior a propósito para recabar datos sobre el comportamiento de la nave—, dejando en mal lugar a los críticos que habían pronosticado que un escudo térmico tan poco sofisticado estaba condenado al fracaso. Por otro lado, quedó claro que el escudo sufre de puntos débiles, especialmente, y de forma predecible, en las juntas entre los flaps y el fuselaje. La mayoría de losetas hexagonales de la Starship se fijan mecánicamente mediante tres puntos de sujeción, pero hay zonas, como el morro y dos bandas de segmentos con refuerzos de la estructura cilíndrica, donde se fijan con pegamento, como en el transbordador espacial. Y, al igual que le sucedió al shuttle, estas zonas están dando quebraderos de cabeza a los técnicos. En la S29 SpaceX experimentó con un nuevo material adhesivo de color rojo diferente del azul que habíamos visto hasta ahora, además de raspar la superficie de acero para ayudar al agarre, pero no está claro hasta qué punto estas medidas han sido un éxito.

El alerón delantero derecho de la S29 se desintegra parcialmente en la reentrada (SpaceX).

El caso es que el flap delantero derecho cumplió su función a pesar de la brecha en la junta y la posterior desintegración de la parte trasera. El flap fue incluso capaz de abrirse en la maniobra de back flip antes del amerizaje, aunque fue su último estertor y en la maniobra la unión delantera falló y el flap se separó parcialmente. Pese a todo, el flap seguía unido a la S29 cuando se perdió la imagen. La clave es saber cómo quedó el resto de la estructura de la S29 tras la aventura. La S29 solo llevaba dos cámaras externas para ver el fuselaje: la cámara que nos dio las vistas del flap delantero derecho, situada dentro de una loseta especial, y otra cámara en el extremo del flap izquierdo que tenía como campo de visión el fuselaje de babor y el flap trasero izquierdo. Sin embargo, aparentemente, la cámara del flap izquierdo no transmitió imágenes de la reentrada en la fase final.

La S29 durante la reentrada (SpaceX).

En todo caso, Elon Musk ha declarado que el flap izquierdo sufrió daños menos severos que el derecho, aunque también resultó afectado por la reentrada (la S29 también llevaba cámaras en el compartimento de motores y otra para la vista exterior lateral, pero no se han publicado imágenes de las mismas en la reentrada). La S29 amerizó en el océano Índico en medio de la noche y es posible que se activase el FTS para que los pedazos se hundiesen más rápidamente. Sea como sea, una de las mejoras que SpaceX va a introducir en la siguiente nave, la S30, es cambiar las losetas actuales por unas más resistentes («dos veces más resistentes al calor», signifique lo que signifique eso exactamente), un proceso que ya ha comenzado (por cierto, la S30 no lleva una cámara para ver el flap derecho delantero, aunque tras el éxito de la cámara de la S29 no sería de extrañar que se añadiese una similar). Un material ablativo bajo las losetas protegerá el fuselaje si estas fallan (no está claro si este material se usó en la S29).

Lanzamiento de la IFT-4 (SpaceX).

En cuanto al Super Heavy B11, recordemos que expulsó el anillo de separación en caliente a 108 kilómetros de altitud y sufrió la pérdida de un Raptor del anillo exterior (los que están fijos y solo se encienden una vez) y luego falló uno de los trece Raptor móviles del segundo anillo durante el encendido de frenado (estos Raptor se encienden tres veces: despegue, encendido de regreso y encendido de frenado para el amerizaje). En el vídeo del día de lanzamiento pudimos ver fragmentos que se desprendían de la base del B11 durante el encendido de frenado, probablemente partes del motor que falló. SpaceX publicó unos días después un espectacular vídeo del amerizaje del enorme B11 filmado desde una boya. El hecho de que la boya estuviese en el lugar adecuado corrobora las declaraciones de Musk señalando que el descenso del B11 fue muy preciso (no especificó cuánto). Tanto, que Musk ha confirmado que en el siguiente vuelo se intentará capturar el Super Heavy con los brazos de la torre de lanzamiento (por contra, la S29 amerizó bastante lejos de lo previsto —un par de kilómetros— por el fallo estructural en el flap; una vez más, no se han dado cifras precisas del error).

El B11 se aproxima al agua visto desde una boya (SpaceX).

Eso sí, en el mismo vídeo se puede ver que el B11 sufre un incendio casi hasta el contacto con el agua, seguramente por una fuga de combustible causada por el fallo del Raptor del segundo anillo. Ciertamente, el anuncio de capturar el Super Heavy con la torre en el siguiente vuelo ha sorprendido a muchos, entre los que me incluyo, a pesar de que la maniobra es relativamente segura. Primero, porque, al igual que se hace con los regresos a tierra firme de las etapas del Falcon 9, la trayectoria de descenso se elige de tal forma que si algo va mal, la etapa acaba en el agua. Segundo, porque durante el encendido de frenado el Super Heavy solo lleva una fracción de los propelentes iniciales, por lo que una posible explosión no sería apocalíptica. Recordemos que para la maniobra de aterrizaje el Super Heavy lleva propelentes en un relativamente pequeño tanque de oxígeno líquido de 3 metros de diámetro situado dentro en la base del tanque principal de oxígeno (el inferior), mientras que usa el metano acumulado en la tubería de transferencia desde el tanque de metano (el superior) al compartimento de motores (del mismo modo, la Starship usa para el aterrizaje los propelentes de los dos pequeños tanques frontales, situados en el cono del vehículo).

Starship (FAA).

Sin embargo, el Super Heavy puede sufrir un fallo en los Raptor o el sistema de guiado en el último momento y provocar que se estrelle contra la torre, la rampa de lanzamiento u otras instalaciones. A pesar de que el daño no debería ser enorme, sí puede obligar a retrasar misiones posteriores, por no hablar del posible impacto medioambiental. En cualquier caso, muchos rumores apuntan a que SpaceX planea demoler total o parcialmente la torre de lanzamiento orbital y la plataforma por defectos en la construcción y con el fin de optimizarla de cara a la siguiente versión de la Starship, la Starship 2, un lanzador más grande y potente que permitirá recuperar la capacidad de carga original del sistema (100 toneladas en la versión reutilizable) ahora que sabemos que la versión actual solo puede colocar unas 50 toneladas en órbita baja (es posible que la capacidad haya aumentado en la última misión o en las próximas si los Raptor generaron el empuje máximo). En ese caso, un choque del Super Heavy contra la torre no sería tan dramático… desde el punto de vista de Elon Musk, claro. Musk calcula en un 50% las probabilidades de éxito de la maniobra en la próxima misión.

Las futuras Starship 2 y 3 comparadas con el sistema actual. Atención a los cambios de tamaño, de las superficies aerodinámicas delanteras, el segmento de separación en caliente y las rejillas de control del Super Heavy (SpaceX).
Starship 1, 2 y 3 (SpaceX).

Mientras, las obras de la segunda torre de lanzamiento orbital prosiguen a poca distancia de la primera, una torre que incorporará varias mejoras y empleará brazos más cortos de captura en el sistema Mechazilla para permitir que se muevan más rápido (los segmentos de la segunda torre se han llevado hasta Texas en barcaza desde las instalaciones de SpaceX en Florida). A pesar de los rumores, esta segunda torre se usará para lanzamientos y no solo para recoger etapas. Curiosamente, hace apenas un día hemos sabido por un informe de impacto medioambiental que SpaceX sí que planea construir una torre solo para recogida de etapas en la rampa 39A del KSC en Florida. En ese mismo informe se da más información sobre las características de la Starship 2: llevará 35 Raptor en el Super Heavy en vez de 33 y, como ya sabíamos, 9 Raptor en la Starship en vez de los 6 actuales. La Starship 3, la versión «definitiva» que podrá colocar hasta 200 toneladas en LEO y tendrá 150 metros de altura, llevará 4100 toneladas de propelentes en el Super Heavy y 2600 toneladas en la Starship. El primer lanzamiento de una Starship desde la 39A está previsto para finales de 2025. SpaceX planea llevar a cabo en el futuro hasta 44 lanzamientos anuales de la Starship desde estas instalaciones.

Futuras instalaciones de SpaceX en la rampa 39A (FAA).
Starship V3 (FAA).

¿Cuándo entrará en servicio la Starship 2? Pues hay Starships de la versión 1 (V1) hasta la S32, así que lo lógico es que a partir de la séptima misión, pero podría haber cambios. También puede que las primeras Starship V2 sean lanzadas por Super Heavy V1. Pronto lo sabremos. Además de la recuperación, la prioridad para SpaceX ahora mismo es demostrar que puede efectuar un encendido de frenado antes de alcanzar la órbita, algo que debería llevar a cabo en la IFT-5, que, según Musk, tendrá lugar en un mes (yo apuesto por agosto). Por otro lado, Musk se ha venido arriba y ha dicho que podría lanzar una Starship a Marte dentro de tres años. Esta sorprendente declaración se produjo a raíz del amerizaje de S29. Puesto que para aterrizar en Marte solo se usarán los tanques frontales, bien aislados y a salvo de pérdidas, nada impide intentarlo. Obviamente, se trataría de una misión no tripulada y su duración sería de dos a cuatro meses (Musk no entró en la pesadilla que supondrá certificar una Starship según los protocolos actuales de protección planetaria).

Detalles de la misión de prueba de transferencia de propelentes en órbita para 2025 (NASA).

Pero la prioridad para la NASA no es Marte, sino la Luna. La Starship debe lanzar el módulo lunar HLS para las misiones Artemisa III y IV y para ello debe demostrar que es capaz de transferir combustible en órbita (recordemos que en estas misiones se lanzará el HLS, un depósito orbital y varias —¿diez?— Starship de carga para llevar propelentes al depósito, que, a su vez, finalmente transferirá los propelentes al HLS). En 2025 SpaceX tiene que demostrar esta capacidad por primera vez mediante dos lanzamientos de Starships seguidos. Primero se lanzará una Starship a la órbita equipada con un sistema de acoplamiento activo y luego se lanzará otra, equipada con un sistema pasivo, que se acoplará a la primera y transferirá combustible. Para la NASA esta capacidad de recarga es una prioridad absoluta por delante de la reutilización. Al fin y al cabo, se puede lanzar un HLS a la Luna con un conjunto de Starship desechables. De esta misión y las siguientes depende el que SpaceX pueda tener listo el HLS antes de que China ponga dos seres humanos sobre la Luna antes del fin de 2030.

Referencias:

  • https://www.faa.gov/media/80626


175 Comentarios

  1. A mí, me parece hilarante que Elon se dedique a soltar perlas sobre el desarrollo de Starship en mitad de una partida de Diablo IV online.

    Entonces otra capa para la cebolla de Starship. Acero, capa ablativa, losetas térmicas. La cosa se complica y gana peso.

    Gracias Daniel por esta actualización.

  2. – Los saltos de 10 km de los primeros prototipos SNx para probar la maniobra “loco Elon” en 2020/2021 han demostrado ser pertinentes, y han permitido a la S29 realizar la maniobra viniendo de órbita. En su momento hubo un poco de cachondeo acerca de la utilidad de dichas pruebas.

    – A medida que se perfecciona el sistema de propulsión (plumbing, filtros, etc.) van fallando menos motores. Resulta que los Raptor funcionan bastante bien (incluso con varios reencendidos), y muchos de los fallos anteriores probablemente puedan atribuirse a mala alimentación de combustible por válvulas y filtros obturados, etc.

    – «BREAKING: FAA will not require mishap investigation for IFT-4 of Starship»

    La FAA no requiere investigación por el IFT-4. Otro paso adelante. El programa va quemando etapas (física y metafóricamente).

    1. Entonces depende sólo, ahora de lo rápido que vayan en Starbase? Sería genial, porque ayudaría mucho para conseguir hitos del HLS (los cumpla finalmente o no en el plazo previsto). Aunque para mí, lo importante es que lance Starlinks cuanto antes, para que los inversores vayan empezando a recuperar la inversión.

      1. Starlink es propiedad de SpaceX y musk, no hay una recuperacion real de dinero por lanzarlos con la starship, la unica ventaja es que en un solo vuelo de starship se lanzaria el equivalente a varios vuelos de falcon 9 juntos, PERO la ventaja de esto solo vendra si se pueden recuperar y volver a lanzar el SH y SS usados en la mision, gastar todo un conjunto starship por un solo lanzamiento de starlinks no creo que lo haga mas rentable a lanzarlos con los falcon 9 aunque sea en multiples vuelos

      2. Que el sistema sea operacional y empieze a pagar algunas de las facturas es realmente importante. Tanto el HLS como Starlink sirven. Supongo que irán avanzando en paralelo.
        Un par de naves para lanzar Starlinks y una flotilla para el refueling.
        Si la recuperación llega en breve, me callarán la boca con un sistema tremendamente eficiente.

      1. El verdadero éxito de una misión cuyo objetivo es la reutilización es precisamente la reutilización. No dudo del éxito de está misión pero no ha sido un éxito total. Los técnicos tendrán la oportunidad de analizar tanto la S29 como el B11 y mejorar para la próxima, que como digo ya es un éxito, pero ni el B11 ni la S29 volverán a volar.

        1. el objetivo de la mision era un aterrizaje suave en el mar de ambas etapas, ni mas ni menos, nunca tuvieron la intencion de poder recuperarlos, la mision es exitosa en cuanto completaron los objetivos establecidos por SPX en el cronograma de vuelo

          recien en el IFT 5 se intentara capturar y recuperar al superheavy

  3. No creo que en 3 años lancen una Starship prototipo a Marte, peeeeeeero…

    Creo que luego de que SpaceX con el fuerte apoyo de la NASA, logren demostrar el sistema StarShip con la MoonShip Demo-1 NO-Tripulada y SIN Retorno (que incluye refueling en LEO y descenso en la Luna, pero no retorno a la tierra), digamos como temprano en ~2026…
    Musk creo que intentará repetir algo similar EN LA SIGUIENTE VENTANA A MARTE con una MarsShip Demo-1 NO-Tripulada y SIN Retorno… que si mal no recuerdo sería hacia el 2028…

    A menos que la NASA lo obligue a esperar a la 1° ventana posterior al alunizaje tripulado del MoonShip Crew-1 (ej 2028 ó 2030 dependiendo cuando caminen en la Luna), si consideran que lo de Marte le restaría atención o brillo al retorno tripulado de la NASA a Luna.

    1. no creo que puedan mandar una starship prototipo a ningún sitio hasta el 2027, y el primer alunizaje tripulado no será hasta 2029 como pronto

      enviar una starship prototipo a marte en 2028 parece viable

  4. Quizás habría que redefinir el concepto de carga útil. En un cohete desechable sólo lo que va dentro de la cofia es útil pero en un cohete reutilizable todo es útil. Cuando lanzaban el STS todo el orbitador era útil, útil para traer de vuelta a los astronautas y para poder preparar el siguiente vuelo. Redefiniendo útil la Starship sí lleva a órbita baja mucho más de 50 toneladas. Lo inútil si acaso son las losetas térmicas que supongo que habrá que volver a fabricarlas todas.

  5. «Musk no entró en la pesadilla que supondrá certificar una Starship según los protocolos actuales de protección planetaria»

    Ni digamos entonces lo de la Vida Multiplanetaria 🙂

    Siempre me han parecido muy exagerado esos protocolos de protección. Especialmente en Marte dado que durante la historia de la Vida en la Tierra habrán llegado allí miles de toneladas de meteoritos terrestres de grandes impactos, una parte de los cuales pueden transportar esporas y bacterias en su interior.

    1. A mí me parece exagerado el protocolo de protección, cuando se han enviado tantas sondas sin encontrar indicios de vida. Que sí, que sí … bajo tierra … o quizás invisible.

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