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Jun 15, 2023

Una publicación de nave estelar

El jueves, SpaceX lanzó su primera versión completa del cohete “Starship” desde una plataforma en la costa cerca de South Padre Island, Texas. A los cuatro minutos de vuelo el cohete fue destruido deliberadamente.

El jueves, SpaceX lanzó su primera versión completa del cohete “Starship” desde una plataforma en la costa cerca de South Padre Island, Texas. A los cuatro minutos de vuelo, el cohete fue destruido deliberadamente a una altitud de unos 35 kilómetros, y los escombros cayeron a una docena de kilómetros hacia el Golfo.

En muchos sentidos, el vuelo fue un triunfo. Fue el cohete más grande jamás construido. Tenía más motores que cualquier otro propulsor en la historia, superando al fallido cohete lunar N-1 de Rusia. Se construyó en gran parte al aire libre, a la vista de los fascinados fanáticos del espacio, en lugar de hacerlo a puerta cerrada en condiciones cercanas a las de una "sala limpia". Los observadores observaron cómo el Starship se soldaba con rollos de acero inoxidable, en lugar de construirse con fibra de carbono, aluminio u otros materiales de cohetes más tradicionales. Los motores del Starship se desarrollaron desde cero junto con el cohete, sustituyendo combustibles más habituales por metano y alcanzando niveles extremos de eficiencia.

Todo lo relacionado con Starship fue el resultado de una serie de decisiones diseñadas para abaratar los vuelos espaciales. El combustible metano. La estructura de acero. El método de construcción. Incluso el enorme tamaño del cohete. Todo fue una apuesta para crear un sistema que fuera completamente reutilizable, reduciendo el costo de ponerse en órbita a una pequeña fracción de lo que es hoy y haciendo que el espacio sea casi infinitamente más accesible.

Sin embargo, una decisión en el proceso no solo resultó en la destrucción del cohete, sino que generó una cascada de fallas, una decisión que probablemente retrasará el programa al menos un año, borrando la posibilidad del regreso programado de la NASA a la Luna. en el proceso. Esa decisión depende 100% de Elon Musk.

Tanto en Tesla como en SpaceX, Musk ha repetido con frecuencia su filosofía básica de diseño.

“La mejor parte es no participar. El mejor proceso es ningún proceso. No pesa nada. No cuesta nada. No te puedes equivocar”. - Elon Musk

Sin duda, es un enfoque que parece dar importantes frutos. Puede verlo en los autos de Tesla, donde una sola pantalla táctil ha reemplazado todos los botones que normalmente operarían la radio, el aire acondicionado y todo lo demás que está amontonado en el tablero de otros autos. Hacerlo de esa manera simplifica enormemente la construcción de un Tesla, aunque frustra a algunos propietarios potenciales, y es parte de la razón por la que ahora esa compañía puede participar en una guerra de precios con otros fabricantes de automóviles mientras mantiene un margen de ganancias relativamente alto.

Ford pierde dinero con su Mustang EV. Tesla gana dinero con el Model Y. Y el Model Y es más barato. También tiene mucho más éxito. En este momento, el Modelo Y es el automóvil más vendido en casi todos los países donde se vende, incluido Estados Unidos, superando en ventas a incondicionales de toda la vida como el Toyota Corolla. (Aunque todavía se vende más que la F-150 y la Chevy Silverado. Porque esto es Estados Unidos, donde todo el mundo necesita una camioneta).

Sin embargo, también se puede ver la desventaja de la filosofía de Musk de que “la mejor parte es ninguna parte” en Tesla. En sus constantes esfuerzos por simplificar la construcción, Tesla eliminó el radar que formaba parte del control de crucero consciente del tráfico en modelos anteriores, haciéndolos completamente dependientes de cómo su software interpreta las imágenes de las cámaras. ¿Puedes decir "romper fantasmas"? Si conduces un Tesla, puedes hacerlo. Siguieron eliminando incluso los sensores ultrasónicos que se utilizaban para ayudar a detectar obstáculos cercanos.

Como resultado de esto, durante algunos meses los compradores de nuevos Teslas se encontraron sin advertencias de asistencia de estacionamiento, e incluso aquellos que pagaron los ridículos $15,000 que Musk pide por “conducción totalmente autónoma” descubrieron que sus autos no podían hacer tanto como el estacionamiento automático. que está disponible en muchos coches. Parte de esto se ha solucionado desde entonces, pero aún quedan restricciones en comparación con los coches más antiguos con radar y sensores.

De hecho, la conducción totalmente autónoma, que aún está lejos de estar completa años después de que Musk dijera por primera vez que faltaban “dos semanas”, es probablemente una víctima de esta filosofía. Otras empresas automotrices que persiguen este objetivo han empleado radar y lidar láser para caracterizar el mundo que rodea al automóvil. Musk ha insistido desde el principio en que las cámaras eran suficientes y se resistió a cualquier intento de añadir otros sistemas al coche (aunque ahora parece que los radares pueden regresar). Teniendo en cuenta el esfuerzo y los dólares que Tesla ha aplicado a sus esfuerzos de vehículos autónomos, es difícil decir dónde estarían si Musk no hubiera paralizado el esfuerzo en el lado del hardware.

Y fue precisamente una negativa tan obstinada a agregar el hardware necesario lo que no sólo condenó al fracaso el lanzamiento inicial de Starship, sino que probablemente descarrilará todo el proyecto durante meses. Si no más.

A poco más de dos minutos de vuelo, Starship estaba llegando al punto en el que la enorme etapa propulsora de 33 motores debería haberse apagado y pasado a la etapa superior de 6 motores (también, de manera confusa, conocida como Starship). En la mayoría de los cohetes, se utiliza un sistema hidráulico o mecánico para separar las dos etapas. No en Starship. En cambio, el cohete simplemente se inclina ligeramente. Se supone que esto permitirá que las dos partes se separen suavemente, después de lo cual la segunda etapa enciende sus motores y se dirige a la órbita mientras el propulsor vuela de regreso a la Tierra.

Eso no sucedió. En cambio, todo Starship permaneció en una sola pieza, girando de un extremo a otro, hasta que la nave comenzó a doblarse en el medio y los controladores de SpaceX en tierra se vieron obligados a presionar el botón de finalización de vuelo en el cohete que caía.

Entonces ¿fue eso todo? ¿El problema fue la falta del sistema para separar las dos etapas?

Puede resultar un problema en futuros vuelos. Pero no fue eso lo que salió mal el jueves. Para comprender el problema es necesario remontarse a los primeros segundos del vuelo y a decisiones que se tomaron meses atrás.

SpaceX se ha referido a su elaborada mesa y torre de lanzamiento como “etapa cero” para sus cohetes, y en realidad es más compleja y más costosa que los propios cohetes. Tiene algunas características especiales, porque tiene que tenerlas.

Si lo ponemos todo junto, la construcción de la “Etapa Cero” es más costosa y lleva mucho más tiempo que incluso media docena de Starships. Después de todo, el cohete está diseñado para ser súper barato. Parte de ese bajo costo individual proviene de trasladar la funcionalidad al pad. El propulsor que voló fue en realidad el propulsor 7. La etapa superior fue la nave 24. SpaceX ha desarrollado tantos prototipos hasta llegar a este punto. La mayoría de ellos simplemente han sido cortados como chatarra. Pero sólo ha construido una torre de lanzamiento.

Ahora, repasemos el vuelo real.

Después de una espera de T-40 segundos, SpaceX pareció satisfecho de que se habían solucionado todos los problemas y se dirigió al lanzamiento. Sin embargo, desde el principio hubo un poco de rareza. Los motores deberían haberse encendido alrededor de T -6. No lo hicieron. En cambio, no fue hasta aproximadamente un segundo antes de que el reloj llegara a cero que aparecieron las primeras llamas. Luego, el reloj dudó por un momento antes de moverse en dirección contraria. Cinco segundos después, Starship todavía estaba sentado en la plataforma. Pasarían 15 segundos antes de que saliera de la torre.

Lo que también es visible al observar de cerca estas imágenes son algunos fragmentos de escombros absolutamente enormes. No es solo hielo que cae de los lados del tanque, sus enormes trozos de concreto salen volando hacia el cielo, algunos de ellos llegan justo al lado de Starship. Las imágenes desde otros ángulos muestran grandes trozos de hormigón volando hacia el agua por todos lados de la torre. De hecho, la razón por la que la nube aquí es marrón en lugar del blanco que suele verse en los lanzamientos de Cabo Kennedy es porque no es humo. La mayor parte es arena, rocas y cemento destrozado que se arroja desde el suelo.

Gran parte de la Etapa Cero sufrió terribles daños en este punto.

Dieciséis segundos después, justo después de despejar la torre, SpaceX mostró un gráfico que proporciona mucha información interesante sobre el progreso del vuelo. Pero una de las primeras cosas que se ve es que tres de los motores Raptor 2 del vuelo ya están apagados. Probablemente se deba a que fueron dañados por rocas o trozos de concreto arrojados hacia arriba mientras Starship todavía estaba en la plataforma.

¿Recuerdas esas abrazaderas? En un cohete como el Saturn V, en realidad mantendrían el cohete en su lugar durante un par de segundos mientras el cohete alcanzaba su máxima potencia. Entonces las abrazaderas se soltaron.

SpaceX lo hizo de otra manera. Abrieron las pinzas antes de que comenzara la cuenta atrás. Luego aceleraron lentamente el cohete en la plataforma. Por eso, Starship, con el doble de potencia que un Saturn V, tardó casi el doble en superar la torre. Simplemente permaneció allí por mucho más tiempo, disparando hacia el suelo. Todo eso era parte del plan, pero también era parte de lo que condenó el vuelo.

Un minuto después del vuelo, Starship se acercaba a "Max Q", el punto de máxima tensión en la estructura del avión. El locutor ciertamente suena feliz en el video del vuelo en este punto, pero lo cierto es que Starship está ganando velocidad más lentamente de lo esperado y está varios segundos por detrás en alcanzar este punto crítico. Al mirar la infografía, no es difícil ver por qué.

Ese gráfico muestra cuatro motores, pero a estas alturas hay buenas razones para no creer en la infografía. Aquí hay un primer plano de la parte trasera de Starship solo unos segundos después.

No le faltan cuatro motores. Faltan seis.

Starship sigue en marcha, pero se eleva más lentamente y gana velocidad con más dificultad de la que debería. Lo cual no es sorprendente, ya que le falta el 18% de la potencia del motor. No sólo ha habido una serie de fallos en el motor, sino que las primeras imágenes del cohete muestran que gira y cambia repetidamente de actitud. El primero probablemente representa una pérdida de control de vuelo, posiblemente daño a una aleta de la segunda etapa o la capacidad del propulsor para estabilizar sus motores. El segundo probablemente sea que el software tenga dificultades para colocar el cohete en la trayectoria de vuelo diseñada, pero falle debido a que le falta el motor.

Además, el escape del motor hasta este momento ha sido muy amarillo, no el color esperado para un cohete de metano. Es probable que la nave espacial no obtenga el equilibrio correcto de combustible y oxígeno, posiblemente debido a daños en las líneas o válvulas mientras aún estaba en tierra. En términos de cohetes, parece como si estuviera quemando “rico en motores”, devorando el metal de sus propios sistemas a medida que avanza.

Dos minutos y medio de vuelo, Starship se acerca a lo que debería ser el corte del motor principal y la separación de etapas. Sólo que aquí es donde las cosas van finalmente y de forma terminal. Porque los motores principales no se apagan.

En este punto, la infografía muestra cinco refuerzos, pero como ya hemos visto, ese gráfico no es exacto. Una mirada al patrón de llamas sugiere que Starship ahora tiene ocho motores menos: ha perdido casi una cuarta parte de su empuje.

Aun así, Starship comienza la maniobra de cabeceo que debería separar las dos etapas. Esa vista de cámara a la izquierda debería mostrar la primera etapa desapareciendo y la segunda etapa funcionando. Pero no es así.

Esto se debe a que, incluso cuando Starship cabecea, cabecea y cabecea, y finalmente pasa por un bucle completo de 360 ​​grados, el motor principal sigue funcionando. Con ocho motores menos, el cohete no ha alcanzado la velocidad o altitud que se suponía debía alcanzar. Tampoco ha quemado la cantidad de combustible que debería haber consumido. Una parte del software del propulsor parece insistir en que tiene que continuar, incluso cuando otra parte ha señalado el momento de la separación.

Ese empuje continuo desde la primera etapa mantiene las dos partes del barco unidas. No pueden separarse, porque la primera etapa sigue empujando y no para. La primera etapa sigue cabeceando y empujando, y ahora Starship está en una caída total. También dejó de ganar altitud, alrededor de 37 km, y comenzó a retroceder. La primera etapa todavía está ardiendo.

SpaceX lo deja caer hasta que cae aproximadamente un kilómetro, luego finalmente abre la cubierta de plástico que nadie quiere abrir y presiona el gran botón rojo.

Starship es el trabajo de cientos de ingenieros talentosos y miles de empleados que hicieron todo lo posible para que esto funcionara. El diseño es extremadamente atrevido y una maravilla. Los motores son sorprendentes, aunque han demostrado que actualmente falta fiabilidad. Todo el sistema de construcción promete revolucionar la industria espacial.

Pero hay dos partes que quedaron fuera de Starship que condenaron absolutamente este vuelo y la decisión de no incluirlas recae directamente en el tipo al final de la primera fila en "Star Command".

Esas piezas no eran piezas del cohete. Eran piezas de la plataforma de lanzamiento.

Por alguna razón, Musk se convenció desde el principio de que no quería que la torre de lanzamiento tuviera:

Las instalaciones de lanzamiento en Kennedy tienen ambas cosas. Incluso las plataformas de lanzamiento utilizadas para el Falcon 9, mucho más pequeño, tienen tanto una trinchera de llamas como un diluvio de agua. Ayudan a proteger no sólo la plataforma de lanzamiento y el área circundante, sino que también ayudan a reducir el ruido. Lo cual suena trivial, pero ese ruido es energía. Eso fue lo que rompió el concreto debajo del Starship Stage Zero, no el fuego. Eso es lo que hizo que trozos del tamaño de un automóvil volaran en todas direcciones.

Un desviador de llama y un diluvio de agua habrían reducido en gran medida, o incluso eliminado, el daño al área alrededor de la plataforma. Habrían evitado el retroceso de los escombros que dañaron a Starship incluso antes de que despegara del suelo. Podría haber evitado toda la cascada de eventos que resultaron en que se presionara ese botón a los 4 minutos de vuelo.

No tenemos que adivinar de quién fue la decisión de no implementar estos sistemas, porque Musk ya dijo que decidió saltarse estos sistemas por recomendación de sus ingenieros. Musk incluso tuvo una vista previa de lo que iba a suceder, ya que los vuelos de prueba anteriores de la etapa superior también resultaron en importantes desprendimientos de estructuras de concreto y daños en al menos uno de los barcos. Simplemente les hizo probar diferentes tipos de hormigón.

Las piezas para un diluvio de agua estaban en el lugar, listas para instalarse, pero Musk decidió renunciar a esa instalación, probablemente para poder disfrutar del juego de palabras de lanzar su súper porro el 20/4. Algo sobre lo que Musk había bromeado hace meses.

Esperemos que haya disfrutado la broma, porque la EPA y la FAA van a pensar mucho antes de autorizar otro vuelo desde Boca Chica. Todos esos ingenieros, todos esos trabajadores y todo su buen trabajo son rehenes de los caprichos de Musk.

¿También es víctima de la decisión de Musk de dejar estas piezas vitales fuera de la mesa? El Programa Artemisa de la NASA. A Musk ya se le ha adjudicado el contrato para crear el primer módulo de aterrizaje lunar para el nuevo programa, pero ese módulo de aterrizaje depende absolutamente de Starship. Es una apuesta segura que Musk no tendrá su parte del programa lista a tiempo. Pasará algún tiempo antes de que realicemos otro vuelo de prueba.

Mientras tanto, SpaceX puede reparar el daño, construir un desviador de llama, instalar ese sistema de diluvio, limpiar el software y deshacerse de todos los medios de separación de etapas por algo más simple, como usar los motores de la segunda etapa para empujar el etapas con una inyección de metano sin encender.

Nos vemos en 2024, Starship. Tal vez.

Un hilo de imágenes que muestran parte de la destrucción en el terreno.

Entonces, la buena noticia es que una de las cámaras remotas sobrevivió al lanzamiento de @SpaceX #Starship para @AFPphoto @AFP; muchas otras sufrieron daños catastróficos. La plataforma de lanzamiento aún es inaccesible para ver si las tarjetas de memoria de esas cámaras sobrevivieron. Aquí puedes ver enormes trozos de escombros volando pic.twitter.com/h3HsX6f8D4

En el impresionante vídeo de 8k de Everyday Astronaut, se observó que los seis Raptors que fallaron estaban completamente desprovistos de sus boquillas. pic.twitter.com/QeVnKdp9oK