Nadie ha visitado la Luna desde 1972. Pero con la llegada de vuelo espacial humano comercial, las ganas de volver resurgen y generan una nueva carrera espacial. La NASA ha seleccionado a la empresa privada SpaceX para que forme parte de sus operaciones comerciales de vuelos espaciales, pero la empresa también está siguiendo su propia agenda de exploración espacial.
Para permitir vuelos a la Luna y más allá, tanto la NASA como SpaceX están desarrollando nuevos cohetes de carga pesada: SpaceX’s Nave estelar y de la NASA Sistema de lanzamiento espacial.
Pero, ¿en qué se diferencian y cuál es más poderoso?
Nave estelar
Los cohetes pasan por múltiples etapas para entrar en órbita. Al descartar los tanques de combustible gastado durante el vuelo, el cohete se vuelve más liviano y, por lo tanto, más fácil de acelerar. Una vez en funcionamiento, el sistema de lanzamiento de SpaceX estará compuesto por dos etapas: el vehículo de lanzamiento conocido como Super Heavy y Starship.
Super Heavy funciona con Motor cohete Raptor, quemando una combinación de metano líquido y oxígeno líquido. El principio básico de un motor de cohete de combustible líquido es que dos propulsores, un combustible como el queroseno y un oxidante como el oxígeno líquido, se juntan en una cámara de combustión y se encienden. La llama produce gas caliente a alta presión que se expulsa a alta velocidad a través de la boquilla del motor para producir empuje.
El cohete proporcionará 15 millones de libras de empuje en el lanzamiento, que es aproximadamente el doble como los cohetes de la era Apolo. Encima del lanzador se encuentra el Starship, impulsado por otros seis motores Raptor y equipado con una gran bahía de misión para acomodar satélites, compartimentos para hasta 100 tripulantes e incluso tanques de combustible adicionales para repostar en el espacio, lo cual es fundamental para Larga duración Vuelo espacial humano interplanetario.
La nave espacial está diseñada para operar tanto en el vacío del espacio como dentro de las atmósferas de la Tierra y Marte, utilizando pequeñas alas móviles para planear hasta la zona de aterrizaje deseada.
Una vez sobre el área de aterrizaje, el Starship se voltea a una posición vertical y usa sus motores Raptor a bordo para realizar un descenso y aterrizaje motorizados. Tendrá el empuje suficiente para despegar de la superficie de Marte o de la Luna, superando la gravedad más débil de estos mundos y regresar a la Tierra, haciendo de nuevo un aterrizaje suave. El Starship y el Super Heavy son totalmente reutilizables y todo el sistema está diseñado para elevar más de 100 toneladas de carga útil a la superficie de la Luna o Marte.
La nave espacial está madurando rápidamente. Un vuelo de prueba reciente del prototipo Starship, el SN8, demostrado con éxito varias de las maniobras necesarias para que esto funcione. Desafortunadamente, hubo una falla en uno de los motores Raptor y el SN8 se estrelló al aterrizar. Se espera otro vuelo de prueba en los próximos días.
Sistema de lanzamiento espacial de la NASA
El Space Launch System (SLS) de la NASA tomará la corona del descontinuado Saturno V como el cohete más poderoso que la agencia haya usado. La encarnación actual (bloque SLS 1) tiene casi 100 metros de altura.
La etapa central del SLS, que contiene más de 3,3 millones de litros de hidrógeno líquido y oxígeno líquido (equivalente a una piscina y media olímpica), está propulsada por cuatro motores RS-25, tres de los cuales se utilizaron en el anterior. Transbordador espacial. Su principal diferencia con los Raptors es que queman hidrógeno líquido en lugar de metano.
La etapa central del cohete se ve aumentada por dos propulsores de cohetes sólidos, unidos a sus lados, que proporcionan un empuje combinado total de 8.2 millones de libras en el lanzamiento, aproximadamente un 5% más que el Saturn V en el lanzamiento. Esto elevará la nave espacial a la órbita terrestre baja. La etapa superior está destinada a levantar la carga útil adjunta, la cápsula del astronauta, fuera de la órbita de la Tierra y es un etapa de combustible líquido más pequeña impulsado por un solo motor RL-10 (ya en uso por los cohetes ATLAS y DELTA) que es más pequeño y liviano que el RS-25.
El Space Launch System enviará la cápsula de la tripulación Orion, que puede soportar hasta seis tripulantes durante 21 días, a la Luna como parte del Misión Artemis-1 – una tarea que los actuales cohetes de la NASA no son capaces de realizar.
Es destinado a tener grandes ventanas acrílicas para que los astronautas puedan ver el viaje. También tendrá su propio motor y suministro de combustible, así como sistemas de propulsión secundarios para regresar a la Tierra. Futuras estaciones espaciales, como la Puerta lunar, servirá como un centro logístico, que puede incluir el reabastecimiento de combustible.
Es poco probable que la etapa central y los cohetes propulsores sean reutilizables (en lugar de aterrizar, caerán al océano), por lo que el sistema SLS tiene un costo más alto, tanto en materiales como ambientalmente. Está diseñado para evolucionar a escenarios más grandes capaces de transportar tripulación o carga que pesa hasta 120 toneladas, que es potencialmente más que Starship.
Gran parte de la tecnología que se utiliza en SLS se denomina «equipo heredado», ya que se adapta de misiones anteriores, lo que reduce el tiempo de investigación y desarrollo. Sin embargo, a principios de este mes, un prueba de fuego de la etapa central SLS se detuvo un minuto después de la prueba de ocho minutos debido a una sospecha de falla de un componente. No se produjeron daños significativos y el director del programa SLS, John Honeycutt, fijado: «No creo que estemos ante un cambio de diseño significativo».
Y el ganador es…
Entonces, ¿qué nave espacial es probable que lleve a una tripulación a la Luna primero? Artemis 2 está planeada como la primera misión tripulada que utiliza SLS para realizar un sobrevuelo de la Luna y se espera que se lance en agosto de 2023. Mientras que SpaceX no tiene una fecha específica planeada para el lanzamiento tripulado, están ejecutando #dearMoon – un proyecto relacionado con el turismo espacial lunar previsto para 2023. Musk también ha declarado que una misión marciana tripulada podría tener lugar ya en 2024, también usando Starship.
En última instancia, es una competencia entre una agencia que ha tenido años de pruebas y experiencia, pero está limitada por un presupuesto de los contribuyentes fluctuante y cambios en la política de administración, y una empresa relativamente nueva en el juego pero que ya ha lanzado 109 cohetes Falcon 9 con un 98%. tasa de éxito y tiene un flujo de caja dedicado a largo plazo.
Quien llegue primero a la Luna inaugurará una nueva era de exploración de un mundo que aún tiene mucho valor científico.
Este artículo de Gareth Dorrian, Investigador postdoctoral en ciencias espaciales, Universidad de Birmingham y Ian Whittaker, Profesor Titular de Física, Universidad de Nottingham Trent se vuelve a publicar desde La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.