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28/11/2024

La trascendencia de la prueba IFT-5 de Starship para la exploración espacial

Fermín Romero / Viernes, 18 Octubre 2024 - 01:00

El lanzamiento de la quinta prueba de vuelo integrado / Integrated Flight Test 5 (IFT-5) de la Starship de SpaceX, realizado el pasado domingo 13 de octubre a las 7:25 hrs -una vez recibida la licencia de la FAA- en la Starbase de Boca Chica, Texas, cuyo objetivo fue avanzar en la reutilización completa y rápida, sin duda alguna, marcó un hito crucial en la historia de la exploración espacial. 

El quinto conjunto Starship, estuvo integrado por la nave S30 (Ship 30 de 50 mts) y el Super Heavy B12 (Booster 12 de 70 mts) con sus 33 motores Raptor que funcionaron a la perfección, poco más de 120 metros de altura en total. Este acontecimiento, que culminó con un exitoso aterrizaje de la primera etapa, la increíble captura en pleno vuelo del B12 por la torre de 140 metros con brazos mecánicos “Mechazilla” que se asemejan a “palillos” chinos y que operan con precisión milimétrica en apenas siete minutos después del despegue, y una reentrada controlada de la segunda etapa (nave Starship), a más de 100 km de altitud hacia el otro lado del mundo, donde SpaceX probó exitosamente la maniobrabilidad del vehículo con su amarizaje en el océano Índico, demostrando la viabilidad de un sistema de transporte espacial completamente reutilizable y de gran capacidad; que se perfila para trasladar a tripulantes a la Luna y a Marte en un futuro no muy lejano.

SpaceX, empresa líder en la nueva carrera espacial (NCE) y el NewSpace, busca con el sistema de reutilización completa y rápida lograr un retorno más eficiente del cohete, reducir al mínimo posible los daños a la plataforma y facilitar su reabastecimiento para futuros lanzamientos, por lo que con Mechazilla, podrá reducir el tiempo entre lanzamientos a tan solo una hora, proeza que modificará drásticamente la exploración espacial actual. Los objetivos principales fueron lograr el primer regreso al sitio de lanzamiento (torre de lanzamiento en la Starbase) y la captura del propulsor B12, un cohete de más de 200 toneladas, además del encendido de reentrada y amerizaje de la Starship al otro lado del mundo en el océano Índico. Una vez concluida la primera fase, a una altitud aproximada de 1 km, a más de 3 000 km/h, el cohete se hizo visible para los miles de espectadores que presenciamos el lanzamiento in situ en ambos lados de la frontera México – Estados Unidos; en mi caso, desde un sitio privilegiado, gracias a la generosa invitación del presidente municipal de Matamoros, Beto Granados. En ese momento, 13 de los 33 motores Raptor volvieron a encenderse para la maniobra de aproximación final a la plataforma en la que los tres motores principales direccionaron el B12 hacia la plataforma para la captura controlada; el estruendo sónico previo a la captura fue una experiencia indescriptible. 

Personalmente, además de la experiencia de atestiguar este importante acontecimiento histórico para el desarrollo espacial en la NCE y el NewSpace, en la cobertura local coincidí con dos grandes divulgadores mexicanos de la actividad espacial, David Guajardo, del podcast Mexanauta, oriundo de Matamoros, pero con actividad global y Emanuel Hernández del medio digital de noticias Frontera Espacial basado en Monterrey, a quienes en breve invitaré a conversar en mi programa de TV satelital Café Espacial Series. 

El sistema de aterrizaje del booster B12 es una pieza de ingeniería de alta precisión que ha permitido a SpaceX alcanzar este nivel de reutilización de cohetes. Este sistema complejo involucra una combinación de hardware y software que trabajan en conjunto para garantizar un aterrizaje suave y controlado. Desde 2019 hasta la fecha SpaceX se ha centrado en la Starship en una serie de vuelos de prueba cada vez más complejos. La IFT-5 de Starship cumplió los objetivos de las fases 1 y 2 al dar otro paso hacia la reutilización completa y rápida, innovación que tiene el potencial de reducir drásticamente los tiempos entre misiones además de los altos costos de operación. La expedita reutilización de las piezas de los cohetes es fundamental para el objetivo de SpaceX de reducir drásticamente el tiempo y el costo de llevar tripulantes o carga a la órbita terrestre, a la Luna, Marte o a otros cuerpos celestes en el espacio profundo. De acuerdo con los planes de SpaceX, Starship, a través de la misión Artemis III, transportará a los astronautas de la NASA a la Luna en 2026, y se espera que también ponga en Marte a partir de 2028 a los primeros seres humanos.

La reentrada atmosférica es una de las fases más críticas y peligrosas de cualquier misión espacial. Al regresar a la Tierra, la Starship debe soportar temperaturas extremadamente altas y fuerzas aerodinámicas intensas. Los principales desafíos de la reentrada atmosférica de la Starship son: 

Calentamiento aerodinámico. Al entrar en la atmósfera, la Starship experimenta un calentamiento intenso debido a la fricción con el aire. Los materiales de la nave deben ser capaces de resistir estas altas temperaturas sin degradarse.

Fuerzas aerodinámicas. Las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre la Starship durante la reentrada pueden ser muy grandes y pueden causar una pérdida de control si no se gestionan adecuadamente.

Precisión de la trayectoria. La Starship debe seguir una trayectoria de reentrada precisa para garantizar un aterrizaje seguro. Cualquier desviación de la trayectoria planificada puede poner en riesgo la misión.

La solución implementada por SpaceX. La Starship está equipada con un escudo térmico con materiales altamente efectivos que protege la nave del calor extremo generado durante la reentrada.

Pero analicemos porqué es tan importante este logro. En primera instancia como ya se señaló el objetivo principal de SpaceX con Starship es crear un sistema de transporte espacial totalmente reutilizable y rápido. Esto significa que tanto la primera etapa (B12) como la segunda (Starship) pueden ser recuperadas y reutilizadas múltiples veces, reduciendo drásticamente los costos de lanzamiento y abriendo las puertas a una exploración espacial más frecuente y sostenible. 

En segundo lugar, Starship es el cohete más grande y potente jamás construido, capaz de llevar cargas útiles significativamente mayores al espacio que cualquier otro vehículo existente. Esta gran capacidad de carga la convierte en una herramienta ideal para misiones de exploración a la Luna, Marte y más allá. 

En tercer lugar, la capacidad de aterrizar la primera etapa de forma precisa y controlada es un logro técnico impresionante. El sistema de aterrizaje, conocido como "Mechazilla", permitirá a SpaceX recuperar y reutilizar rápidamente las primeras etapas, lo cual es fundamental para reducir los costos. 

En cuarto lugar, la reentrada controlada de la segunda etapa a través de la atmósfera terrestre es una de las fases más críticas y peligrosas de cualquier misión espacial. El éxito de la reentrada controlada de Starship demuestra que SpaceX ha desarrollado las tecnologías necesarias para garantizar la seguridad de las futuras misiones al espacio. 

En quinto lugar, la comunicación en tiempo real, durante la misión IFT-5, SpaceX utilizó la constelación de satélites Starlink para mantener una comunicación en tiempo real con la Starship durante la reentrada. Lo que permitió a los ingenieros monitorear el vehículo en tiempo real y recopilar datos valiosos para futuras mejoras.

Entre las implicaciones inmediatas para el futuro de la exploración espacial destacan la significativa reducción de costos de lanzamiento, la reutilización total de Starship tiene el potencial de reducir drásticamente los costos de acceso al espacio, lo que conducirá a la NCE y el NewSpace hacia una nueva etapa en la exploración espacial comercial y científica. La Starship está diseñada para transportar grandes misiones tripuladas y cargas útiles a la Luna y Marte. 

El éxito de la misión IFT-5 acerca a la humanidad a la posibilidad de establecer bases permanentes (asentamientos humanos) en estos cuerpos celestes. Ambos factores, reducción de costos y el envío de grandes misiones tripuladas, como ya lo hemos adelantado, impulsarán el desarrollo de una economía espacial, con empresas y agencias espaciales construyendo y operando satélites, estaciones espaciales y otras infraestructuras en órbita. El éxito de esta misión muestra el gran trabajo de todo el equipo de ingenieros de SpaceX, cuyos resultados explican porqué de estar liderando el camino hacia un futuro en el que el espacio sea más accesible, por ahora se encuentran sin rivales en la NCE entre las empresas. Sin descontar los logros alcanzados en China, hoy el futuro de la exploración espacial se escribe con “S” de “Starship”, “SpaceX”, “Sin rivales” y de “Sí se puede”.

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