Starship y Super Heavy: el sistema de transporte colonizador de Marte de SpaceX

octubre 11, 2019

Starship y Super Heavy son las piezas más grandes e importantes de Elon Musk's gran plan para SpaceX, su compañía privada de vuelos espaciales.

Musk ha enfatizado repetidamente que fundó SpaceX en 2002 principalmente para ayudar a la humanidad a colonizar Marte. Es vital que nos convirtamos en una especie multiplaneta, ha dicho el empresario multimillonario, citando tanto una probabilidad muy reducida de extinción como la emoción que la exploración espacial significativa brindará a miles de millones de personas en todo el mundo.

SpaceX ahora está intentando activamente convertir este sueño de ciencia ficción en realidad. La compañía está desarrollando una nave espacial de 100 pasajeros llamada Starship y un cohete gigante conocido como Super Heavy, que en conjunto constituyen el sistema de transporte que Musk cree que traerá Marte asentamiento al alcance por fin.

"Este es el camino más rápido hacia un ciudad autosuficiente en Marte", Dijo Musk en septiembre de 2019, durante una actualización por webcast sobre la arquitectura Starship-Super Heavy.

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La vision original

Estas actualizaciones se han convertido en una tradición anual muy esperada; Musk ha dado uno cada septiembre desde 2016.

Durante esa primera presentación, expuso la idea básica: una gran nave espacial y un enorme cohete, los cuales serán completamente y rápidamente reutilizables. El cohete lanzará la nave espacial a la órbita de la Tierra, luego regresará a la Tierra para un aterrizaje vertical y propulsivo.

Mientras tanto, la nave espacial se abrirá camino desde la órbita de la Tierra a Marte (o la luna, o cualquier otro destino deseado). La nave aterrizará en esos mundos alienígenas y despegará de ellos también, sin la necesidad de ninguna nave de aterrizaje adicional o vehículos de ascenso. (El cohete separado es necesario solo para salir del pozo de gravedad sustancial de la Tierra).

El reabastecimiento de combustible de la nave fuera de la Tierra es, por lo tanto, clave para la visión de Musk. Por ejemplo, las naves espaciales que regresen a casa desde Marte o la luna deberán recargarse en esos mundos, utilizando propulsores producidos localmente.

En 2016, Musk llamó a esta arquitectura el sistema de transporte interplanetario (SUS). El nombre era nuevo, ya que el multimillonario se había referido previamente a su concepto imaginado (aunque mucho más vagamente) como el Transportador Colonial de Marte.

No se supone que la arquitectura ITS sea específica de Marte; El sistema podría ayudar a establecer una base en la luna, dijo Musk.

(Crédito de la imagen: SpaceX)

El ITS tendrá una altura de 400 pies (122 metros) cuando esté apilado, dijo Musk en ese entonces. El cohete contribuirá la mayor parte de esa altura, midiendo 254 pies (77 m) de altura a los 162 pies (49 m) del barco. Habrá cierta superposición de los dos vehículos durante el apilamiento, lo que explica por qué la altura total no es de 416 pies.

Ambos vehículos estarán propulsados ​​por el motor Raptor de próxima generación de SpaceX, que es más poderoso que el Merlin que impulsa la compañía. Halcón 9 y Halcón pesado cohetes El barco ITS tendrá nueve Raptors y el propulsor de 40 pies de ancho (12 m) contará con la friolera de 42, permitiendo que el cohete produzca 13.033 toneladas de empuje en el despegue, 3.6 veces más que Cohete lunar Saturno V de la NASA fue capaz de generar, dijo Musk. (En comparación, el Falcon 9 tiene nueve motores de primera etapa y el Falcon Heavy tiene 27).

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Y no solo habrá una nave y un refuerzo. El plan final consiste en enviar 1,000 o más naves espaciales llenas de personas a Marte cada 26 meses, ayudando a establecer una ciudad de un millón de personas en el Planeta Rojo dentro de 50 a 100 años, dijo Musk. (La Tierra y Marte se alinean favorablemente para misiones interplanetarias solo una vez cada 26 meses).

Musk no trazó planes para construir esta ciudad. Eso sucederá orgánicamente a medida que más y más personas lleguen a Marte, dijo, comparando el ITS con el ferrocarril transcontinental que ayudó a abrir el oeste americano a asentamientos del este y el medio oeste en el siglo XIX.

Y estos pioneros no solo serán los súper ricos, si todo va de acuerdo al plan. La reutilización del ITS podría eventualmente reducir el precio de un viaje a Marte lo suficiente como para que sea asequible para un gran número de personas, dijo Musk.

"La arquitectura permite un costo por boleto de menos de $ 200,000", dijo Musk durante la presentación de 2016. "Creemos que el costo de mudarse a Marte en última instancia podría caer por debajo de los $ 100,000".

Ajustes de diseño

Esta visión general se ha mantenido firme en los últimos tres años, pero Musk ha modificado repetidamente el diseño y el nombre del sistema.

En 2017, por ejemplo, anunció que SU ahora el BFR, que significaba "Big Falcon Rocket" (o "Big F *** ing Rocket;" los representantes de SpaceX han invocado ambas variantes). El BFR era más corto, más delgado y menos potente que su predecesor de diseño, medía 348 pies (106 m) de alto por 30 pies (9 m) de ancho cuando estaba apilado y presentaba "solo" 31 motores Raptor en el propulsor y seis en la nave espacial.

Pero el mayor cambio se refería al uso del dúo de cohetes de naves espaciales. Musk anunció que SpaceX eventualmente planeó emplear el BFR para todas sus necesidades de vuelo espacial, desde el lanzamiento de satélites hasta el transporte de personas hacia y desde Marte para limpiar la basura espacial en la órbita de la Tierra. El Falcon 9 y el Falcon Heavy, por lo tanto, se eliminarán gradualmente a largo plazo, al igual que las variantes de tripulación y carga de Cápsula del dragón de SpaceX.

La expansión del rol del BFR de esta manera hará que el sistema sea mucho más asequible para que SpaceX lo desarrolle y fabrique, dijo Musk en ese momento.

"Si podemos hacer eso, entonces todos los recursos que se usan para Falcon 9, Heavy y Dragon se pueden aplicar a este sistema. Eso es realmente fundamental", dijo en septiembre de 2017. "Creemos que podemos hacer esto con los ingresos recibimos por lanzar satélites y por dar servicio a la estación espacial ".

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El diseño BFR experimentó un crecimiento acelerado que casi llevó al sistema a su altura original. En septiembre de 2018, Musk nos dijo que el dúo de naves espaciales con cohetes ahora se mantendrá 387 pies (118 m) de altura cuando se apilan. El barco BFR también tendrá siete Raptors en lugar de seis, agregó Musk, y el vehículo ahora tendrá cuatro aletas móviles: dos cerca de su nariz y dos más grandes cerca de la cola.

Estas aletas ayudarán a la nave a maniobrar hacia aterrizajes seguros en mundos con atmósferas significativas, como Marte y la Tierra. Las dos aletas traseras también servirán como plataformas de aterrizaje, al igual que una pierna que está estilizada para parecerse a una aleta, dijo Musk.

Por lo tanto, la estética general de la nave se asemejará a la del cohete utilizado por el personaje de dibujos animados Tintín en la aventura de 1954 "Exploradores en la Luna". Y ese dato le agrada a Musk.

"Me encanta el diseño del cohete Tintín, así que quería sesgarlo hacia eso", dijo en ese momento. "En caso de duda, ve con Tintín".

También surgieron otras noticias importantes de la actualización de septiembre de 2018: SpaceX había firmado a su primer cliente de BFR. El multimillonario japonés Yusaku Maezawa reservó un viaje alrededor de la luna en el BFR, con una fecha de lanzamiento prevista para 2023. Maezawa dijo que planeaba llevar a un puñado de artistas con él a la misión, a la que llama DearMoon. Ni SpaceX ni Maezawa han revelado cuánto costará el vuelo.

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Dos meses después, el BFR ya no existía: Musk nos dijo que el sistema ahora se llamará Starship. Ese también será el nombre de la nave espacial, mientras que el enorme cohete se llamará Super Heavy.

En ese punto, SpaceX aún planeaba construir el vehículo Starship con fibra de carbono. Pero en enero de 2019, Musk anunció que estaba cambiando a acero inoxidable. El acero es un poco más pesado que la fibra de carbono, pero tiene excelentes propiedades térmicas y es mucho, mucho más barato, dijo Musk. Desde entonces, ha llamado al cambio de material la mejor decisión de diseño tomada hasta el momento en el proyecto ITS / BFR / Starship.

En mayo de 2019, Musk dijo que el plan actual requiere seis Raptors en el vehículo Starship en lugar de siete. Y unos meses después, tuiteó que Super Heavy ahora deporte 35 rapaces en lugar de 31.

Eso nos lleva a la última actualización de diseño, que Musk presentó el 28 de septiembre de 2019, desde las instalaciones de SpaceX en el sur de Texas, cerca del pequeño pueblo de Boca Chica. El multimillonario no anunció grandes cambios, aunque hubo algunas novedades sobre el motor: Super Heavy will ahora tiene espacio para 37 rapaces, aunque no todos esos espacios se llenarán en cada vuelo. Es probable que cada misión requiera al menos 24 Raptors en el refuerzo, dijo Musk.

Musk había estimado previamente que el costo total de desarrollo del proyecto Starship era de entre $ 2 mil millones y $ 10 mil millones. El 28 de septiembre, dijo que ahora cree que el precio de SpaceX será hacia el extremo inferior de ese rango, "probablemente más cerca de dos o tres [billion] de lo que es a 10 " Musk le dijo a CNN Business durante una entrevista poco después de la actualización del diseño.

El cohete cohete Super Heavy de SpaceX lanza la nave espacial interplanetaria Starship en esta imagen fija de una animación de SpaceX.

(Crédito de la imagen: SpaceX)

Vuelos de prueba en curso

La actualización de septiembre de 2019 fue más dramática que las de años anteriores, porque Musk tenía una ayuda visual llamativa cerca: un prototipo de nave espacial de 50 metros de altura llamado Mk1.

SpaceX ya había construido y volado un prototipo de nave espacial: un vehículo robusto y monomotor llamado Starhopper que superó dos vuelos de prueba breves y sin ataduras en Boca Chica antes de ser retirado a finales de agosto.

Pero el Mk1 es un gran paso adelante. Es el primer vehículo de prueba Starship de tamaño completo, y está programado para volar alto pronto. Durante su presentación, Musk dijo que SpaceX apunta a volar el Mk1 de tres motores en una misión de prueba sin tripulación en octubre o noviembre que llevará el vehículo a una altitud de aproximadamente 12 millas (20 km).

SpaceX está construyendo un vehículo similar llamado Mk2 en sus instalaciones de Florida, razonando que cierta competencia dentro de la compañía mejorará el diseño del vehículo final de la nave espacial. Y más iteraciones de la nave espacial también deberían golpear los cielos en poco tiempo.

Durante la presentación de septiembre de 2019, Musk dijo que SpaceX quiere lanzar un vuelo de prueba orbital con Starship en menos de seis meses – entonces, a principios de la primavera de 2020. El vehículo que vuela esa misión sin tripulación histórica probablemente sea el Starship Mk4 o Mk5, dijo.

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Si las campañas de desarrollo y pruebas continúan yendo bien, agregó Musk, la gente podría comenzar a volar a bordo de Starship por primera vez el próximo año. (Las primeras misiones operativas de la nave espacial, por cierto, podrían suceder tan pronto como 2021, dijeron representantes de la compañía. Esos primeros vuelos comerciales serán desatornillados y probablemente satélites de comunicaciones).

Hay mucho trabajo por hacer en el ínterin, por supuesto, y no se trata solo de optimizar el diseño de las aletas. Por ejemplo, existe el problema no insignificante de mantener a los pasajeros de Starship felices y saludables durante sus vuelos a la luna, Marte y más allá.

Sabemos poco sobre el sistema de soporte vital de Starship. Pero Musk dijo durante la actualización de septiembre de 2019 que imagina un sistema "regenerativo", que recicla el vapor de agua y el dióxido de carbono, procesando este último gas para proporcionar oxígeno. Y no cree que implementar esta tecnología sea tan difícil.

"No creo que sea realmente duro hacer eso", dijo. "En relación con la nave espacial en sí, el sistema de soporte vital es bastante sencillo".

Musk es famoso por sus líneas de tiempo "aspiracionales", por lo que las fechas objetivo anteriores están lejos de estar escritas en piedra. Pero definitivamente están sucediendo grandes cosas en el proyecto Starship; ¡Manténganse al tanto!

Recursos adicionales:

El libro de Mike Wall sobre la búsqueda de vida extraterrestre "Allí afuera"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrado por Karl Tate), ya está disponible. Siguelo en Twitter @michaeldwall.

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