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Retropopulsión supersónica: la tecnología con la que SpaceX ha seducido a la NASA

El Confidencial El Confidencial 04/08/2016 J. Esteve

La cápsula Red Dragon que SpaceX pretende a enviar a Marte en 2018 tiene un especial interés estratégico para la NASA. La agencia espacial estadounidense va a colaborar en un proyecto en el que tiene poco que perder (va a invertir 30 millones de dólares) y sí mucho que ganar: si la misión es satisfactoria, la agencia podrá probar, con una década de adelanto, las técnicas que empleará en la futura colonización del planeta rojo. Una de ellas, la retropopulsión supersónica, es vital para que las naves tripuladas aterricen sanas y salvas en el planeta.

¿Qué significa exactamente la retropopulsión supersónica? La atmósfera marciana es muy fina, en comparación con la terrestre, lo que supone un problema a la hora de frenar en la maniobra EDL (entrada, descenso y aterrizaje, por sus siglas en inglés), crucial para posar una nave en el planeta. Para hacerlo, SpaceX encenderá unos motores en pleno vuelo, mientras la nave supera la velocidad del sonido, para frenar hasta una velocidad aceptable. La misión de SpaceX es "una tremenda oportunidad de recolectar datos para la agencia", declaró Bill Gerstenmaier, responsable de exploración humana, en una reunión del Consejo Asesor de la NASA la semana pasada.

La atmósfera de Marte es diferente de la terrestre. En la Tierra, la propia atmósfera y un buen número de paracaídas son suficientes para aterrizar naves. Pero en el planeta rojo no se cuenta con el primer elemento. Prueba de la dificultad de aterrizar allí es el número de naves que lo han conseguido, que no llega a la decena, desde que se iniciara la carrera espacial en los años cincuenta.

(SpaceX) © Proporcionado por El Confidencial (SpaceX)

Hasta la fecha, el método más popular es el llamado 'sky crane'. Esta técnica mezcla diferentes maniobras para frenar en la minúscula atmósfera, gracias a un escudo térmico y un paracaídas, a los que une a una especie de grúa que realiza un descenso controlado casi hasta la superficie. Ahí es donde enciende unos motores para frenar casi por completo, abandonar la carga de manera suave en el suelo, y alejarse antes de estrellarse en un punto lejano. En este vídeo se puede apreciar la maniobra.

El método es más que válido para cargas como la reciente Curiosity, de una tonelada, pero la NASA es consciente de que necesita una alternativa para cuando envíe un futuro hábitat o una nave tripulada. La Red Dragon, que pesará entre ocho y diez toneladas cuando aterrice, ofrecerá un campo de pruebas inigualable gracias a la citada retropropulsión supersónica: con los ocho motores que están situados alrededor de la cápsula, la nave será capaz de posarse de manera suave como lo demuestra el vídeo bajo estas líneas.

La tecnología la está probando SpaceX en su cápsula Dragon 2 para que cumpla con varios objetivos. El primero tiene poco de marciano y mucho de terrenal. Esos motores son el sistema de escape de emergencia que la nave pondrá en marcha si, durante un lanzamiento, existe algún problema con el cohete y es necesario que la tripulación salga despedida, de manera controlada, para evitar males mayores.

En un futuro, no sabemos si cercano o lejano, SpaceX quiere que los propulsores le permitan aterrizar las cápsulas Dragon 2 en tierra firme. La maniobra hoy parece de ciencia ficción, pero también lo era el aterrizaje de un Falcon 9 hasta que la compañía lo logró por primera vez el pasado diciembre y lo ha convertido en un hábito a lo largo de 2016.

Esa misma maniobra, pero en suelo marciano, es la que SpaceX quiere ejecutar con la cápsula Red Dragon. A diferencia de otras sondas que se han posado en el planeta rojo, la nave encendería los ocho motores a la vez en lugar de emplear un paracaídas y el 'sky crane'. 

"Hemos descartado el uso de paracaídas u otros elementos inflables", ha asegurado Robert Manning, jefe de ingenieros del Jet Propulsion Laboratory, a la web Spaceflight Now. "La atmósfera es útil para frenar de miles de kilómetros por hora a cientos de kilómetros por hora pero no es muy útil para decelerar hasta velocidades muy bajas. Para lograrlo, hemos tenido que inventar métodos extraños que mezclan paracaídas, escudos y motores".

Elon Musk ante un prototipo de la Dragon 2, presentado en 2014. (Reuters) © Proporcionado por El Confidencial Elon Musk ante un prototipo de la Dragon 2, presentado en 2014. (Reuters)

SpaceX ya ha compartido con la NASA los datos que ha recolectado de los diferentes aterrizajes del Falcon 9. Esas maniobras, que se inician a unas velocidades que, en ocasiones, superan los 6.000 kilómetros por hora (de ahí el 'supersónico' de la tecnología), han demostrado que pueden posar una gran masa en Tierra sin la necesidad de otros elementos para el frenado.

Manning ha reconocido que tanto la NASA como SpaceX trabajan sobre tres o cuatro escenarios para afrontar la maniobra EDL pero que todos ellos tienen un elemento común: la retropopulsión supersónica. Que la NASA y SpaceX hayan descartado el uso de paracaídas lo explica el fracaso de experimentos como el del paracaídas de última generación pensado para frenar naves que viajan más rápido que la velocidad del sonido.

"Hemos hecho dos pruebas con grandes paracaídas y las dos han fracasado. Algo me dice que contar con uno no es una mala opción, pero puede que sea mejor prescindir de él", ha señalado Manning. 

Un capricho de 300 millones de dólares

Aunque SpaceX no ha detallado los costes de la misión, algunos responsables de la NASA sí que han explicado la participación de la agencia en ese viaje. "Vamos a contribuir con unos 30 millones de dólares, a lo largo de cuatro años, en personal que preste apoyo técnico", señaló Jim Reuter, administrador asistente, en la reunión del Consejo Asesor de la NASA.

Reuter también dejó clara en esa vista que la contribución de la NASA era "una décima parte" del coste total del proyecto. Esa asunción ha llevado a varios medios especializados a cifrar en 300 millones el coste definitivo de una misión que todavía tiene grandes interrogantes por delante.

Quedan dos años para que se abra la próxima ventana para enviar naves a Marte y SpaceX todavía no ha sido capaz de volar con éxito la Dragon 2. El cohete encargado de lanzar la misión, el Falcon Heavy, tampoco ha despegado y se espera que su viaje inaugural tenga lugar el próximo otoño. La NASA cree que el calendario de SpaceX es "optimista" aunque no descarta que la firma llegue a tiempo. De no lograrlo, la siguiente oportunidad para ejecutar la misión llegaría en 2020.

En 2018 o 2020 SpaceX ya debería haber enviado algún astronauta al espacio gracias a su cápsula. Pero la Red Dragon que viaje a Marte poco tendrá que ver con la que utilicen los futuros tripulantes de la Estación Espacial Internacional. SpaceX ha adelantado que el vehículo no contará con gran parte de los sistemas de control que lleva en su interior así como los que regulan la atmósfera interior. La nave sí que incluirá paneles solares que le permitan afrontar el largo viaje con garantías sin que sus equipos se queden sin energía.

Adelantarse diez años

Además del soporte técnico, la NASA también ha ayudado a la compañía liderada por Elon Musk en tareas como la selección de la zona de aterrizaje así como otras tecnologías. La red de comunicación en el espacio exterior, que la agencia ya posee, es una de ellas. Para SpaceX, contar con una supondría un alto desembolso tanto económico como de tiempo.

¿Qué beneficio obtiene la NASA de una misión en la que SpaceX parece llevarse todas las palmaditas en la espalda? Para la agencia, todavía centrada en las operaciones de la Estación Espacial Internacional, supone un avance de, aproximadamente, una década en la investigación de esa tecnología necesaria para aterrizar en Marte.

El Falcon Heavy volará por primera vez antes de que finalice 2016. En dos años, debería estar listo para llevar cargas hasta Marte. (SpaceX) © Proporcionado por El Confidencial El Falcon Heavy volará por primera vez antes de que finalice 2016. En dos años, debería estar listo para llevar cargas hasta Marte. (SpaceX)

El apoyo de Estados Unidos a la Estación Espacial Internacional está comprometido hasta 2024 y es probable que se extienda hasta 2028. Esas fechas garantizan que, hasta mediada la próxima década, la agencia no estará centrada al cien por cien en la exploración de Marte. Sería en esa época cuando debería comenzar a probar tecnologías como la retropopulsión supersónica. Con la misión de SpaceX, la NASA es capaz de adelantar trabajo y recopilar datos vitales de cara a su tan cacareado viaje al planeta vecino.

Para ello, será necesario que SpaceX supere con éxito varios obstáculos en el camino. Pero Elon Musk, dueño de la compañía, quiere adelantar a la NASA por la derecha y llevar a los primeros humanos al planeta vecino a mediados de la próxima década. Que sus planes vayan en serio dependerá, en gran medida, del buen funcionamiento de la Red Dragon y de su retropopulsión supersónica.

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