Cuando la nave Starship de SpaceX despegue de la costa de Texas en el verano de 2023, marcará un hito que los ingenieros espaciales han discutido durante décadas pero que pocos esperaban presenciar pronto. El enorme cohete de acero inoxidable, más alto que un edificio de 30 pisos, encendió sus 33 motores y despegó. La misión no salió perfectamente, pero demostró que la idea podía funcionar.
La importancia se hizo aún más evidente durante la quinta prueba de vuelo coordinado de la nave espacial, cuando el propulsor súper pesado que regresaba fue interceptado con éxito en el aire por la enorme arma mecánica de la torre de lanzamiento. Esa demostración sugirió que había comenzado una nueva era de naves espaciales reutilizables.
La nave espacial está destinada a transportar más de 100 toneladas a la órbita terrestre baja y, en última instancia, ser totalmente reutilizable. Si SpaceX logra ese objetivo, podría convertirse en el vehículo de lanzamiento más potente y rentable jamás construido. Como resultado, las agencias espaciales y las empresas aeroespaciales ahora se centran menos en si las naves espaciales remodelarán la industria y más en cómo deberían responder.
Un análisis independiente confirma las capacidades de las naves espaciales
Investigadores del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) completaron recientemente la evaluación independiente más completa de Starship. En lugar de confiar en las especificaciones publicadas por SpaceX, el equipo reconstruyó el rendimiento del cohete extrayendo telemetría de un vídeo disponible públicamente de sus primeras cuatro pruebas de vuelo coordinadas. Analizaron datos segundo a segundo para construir y validar sus propios modelos de rendimiento.
Sus hallazgos sugieren que las capacidades de la nave espacial son realistas e impresionantes.
Según el análisis, la versión actual totalmente reutilizable de la nave espacial podría transportar alrededor de 59 toneladas a la órbita terrestre baja. Esto es más o menos comparable a lo que el Falcon Heavy puede lanzar cuando no se recupera ninguno de sus propulsores.
Los investigadores también evaluaron el Starship de próxima generación planeado por SpaceX, que se espera que cuente con tanques de propulsor más grandes y motores Raptor 3 más potentes. Sus modelos proyectan alrededor de 115 toneladas de carga útil reutilizable en la órbita terrestre baja, siendo posibles 188 toneladas en una configuración prescindible. Superará la capacidad de elevación del legendario cohete Saturn V de la NASA.
El RLV C5 europeo adopta un enfoque diferente
El estudio también presentó un concepto europeo para un vehículo de lanzamiento superpesado llamado RLV C5. En lugar de intentar la reutilización total desde el principio, el diseño se centra en la reutilización parcial para aumentar la eficiencia.
El concepto combina los propulsores alados reutilizables del programa Spaceliner de larga duración de DLR con una etapa superior prescindible. Utiliza hidrógeno líquido y oxígeno líquido, una combinación de propulsor más eficiente que el metano y el oxígeno utilizados por los motores Raptor de la nave estelar.
A diferencia de las naves espaciales, el propulsor RLV C5 no realizará un aterrizaje vertical motorizado. Después de volver a entrar en la atmósfera, viaja sobre el ala antes de ser capturado en el aire por un gran avión subsónico. Aunque el método de recuperación parece futurista, los investigadores sostienen que ofrece importantes beneficios. Debido a que el propulsor no necesita almacenar propulsor para el aterrizaje, se puede dedicar una mayor parte de su combustible a alcanzar la órbita.
Eficiencia versus carga útil máxima
La investigación destaca las diferentes prioridades de ingeniería detrás de los dos coches.
La nave espacial pesa tres veces más que el RLV C5 propuesto. Gran parte de esa masa adicional proviene del hardware necesario para una reutilización total, incluidas las placas de protección térmica, el propulsor de aterrizaje, el refuerzo estructural y otros sistemas de recuperación.
Como resultado, sólo el 40% de la masa de las naves estelares colocadas en órbita es carga útil útil. En comparación, el RLV C5 parcialmente reutilizable dedicaría alrededor del 74% de su masa a la carga útil. Aunque no puede igualar la enorme capacidad de elevación de las naves espaciales, logra una eficiencia mucho mayor.
Diferentes misiones, diferentes soluciones.
Los investigadores del DLR destacan que los dos cohetes no son competidores directos sino soluciones diferentes a problemas diferentes.
La gran capacidad de carga útil de Starship y su rápida reutilización planificada lo hacen adecuado para proyectos ambiciosos como bases lunares, misiones a Marte y grandes constelaciones de satélites.
El RLV C5, por otro lado, está destinado a proporcionar a Europa una capacidad de lanzamiento independiente de vehículos superpesados sin el enorme coste de desarrollar inmediatamente un sistema totalmente reutilizable. Debido a que se basa en tecnologías que ya se están estudiando a través del programa Spaceliner, los investigadores creen que podría servir como un paso intermedio antes de que Europa desarrolle finalmente un lanzador totalmente reutilizable.
Una idea versus un cohete volador
El estudio también reconoce un hecho importante.
Starship ya está realizando pruebas de vuelo, a pesar de los continuos desafíos técnicos. El RLV C5 sigue siendo un concepto en papel y requerirá años de desarrollo adicional para transformarlo en un vehículo de lanzamiento operativo.
La propia nave espacial todavía enfrenta importantes obstáculos de ingeniería. Durante su cuarta prueba de vuelo integrada, el daño a su sistema de protección térmica fue tan grave que el diseño tuvo que ser sustancialmente refinado. Lograr operaciones rápidas, confiables y totalmente reutilizables es uno de los mayores desafíos sin resolver detrás del modelo económico a largo plazo de los cohetes.
Sin embargo, el autor principal Moritz Herberhold y sus colegas concluyeron que “el RLV C5 ofrece un camino viable para que Europa desarrolle una capacidad de lanzamiento superpesada parcialmente reutilizable de forma independiente”.
Ya sea que el futuro pertenezca a gigantes totalmente reutilizables como Starships o a sistemas parcialmente reutilizables más eficientes, la investigación sugiere que puede haber más de un camino exitoso para la próxima generación de naves espaciales.
