Los planes para lanzar el cohete lunar gigante de la NASA se retrasaron hasta fines de septiembre, como muy pronto, para permitir más tiempo para las pruebas.
El segundo intento de despegue a principios de este mes fue cancelado debido a una gran fuga de combustible del cohete Space Launch System (SLS).
Desde entonces, las tripulaciones de Artemis 1 han reparado la fuga, pero el misil aún debe someterse a pruebas finales la próxima semana para ver cómo funcionarán las nuevas piezas cuando se reabastezca de combustible.
Si todo sale según lo planeado, el misil puede despegar. miércoles, 28 de septiembre a las 1:37 a. m. AEST (A pesar de La NASA también está analizando el lunes 3 de octubre, hora de Australia).
Si pierde esa ventana, la próxima oportunidad de volar no será hasta mediados de octubre.
«Iremos cuando estemos listos», dijo el administrador de la NASA, Bill Nelson, después del último intento.
«Esto es parte de un programa espacial. Prepárate para ser fregado».
El senador Nelson experimentó cuatro problemas antes de volar en el transbordador espacial Columbia en 1986.
hidrógeno Fue el combustible elegido para la era de los transbordadores y, en ese momento, Las fugas eran comunes. En 1990, la NASA pasó seis meses persiguiendo las fugas en lo que se conoció como el «Verano del Hidrógeno».
El cohete gigante SLS de la NASA utiliza el mismo tipo de combustible y motores que funcionan con el programa del transbordador.
Entonces, ¿por qué los cohetes de hidrógeno líquido son tan difíciles y cómo se comparan con otras tecnologías?
Los peligros de usar hidrógeno
En el lado positivo, el hidrógeno es muy efectivo como combustible. Hayden Scott Kelsby, ingeniero de propulsión en Gilmore Space Technology, que planea lanzar un cohete desde Australia el próximo año.
“El hidrógeno y el oxígeno líquido producen un mejor rendimiento que cualquier combustible convencional que conocemos hoy”, dijo Scott Kelsby.
«Estás recibiendo el mayor impulso por la masa que tienes».
El SLS es el cohete más poderoso jamás construido, capaz de enviar más de 27 toneladas a la órbita lunar.
Pero también hay algunos grandes inconvenientes en el uso de hidrógeno como combustible.
Es muy ligero, incluso cuando se enfría a -258 ° C y en forma líquida.
Por ejemplo, un litro de hidrógeno líquido pesa poco más de 70 gramos.
Esto significa que necesita tanques más grandes para transportarlos.
El núcleo naranja de 65 metros de altura del cohete contiene dos tanques: uno para hidrógeno y otro para oxígeno.
«Mira lo grande que es el SLS; ese núcleo es tan grande», dijo el Sr. Scott Kelsby.
«El tanque de hidrógeno es el doble del tamaño del tanque de oxígeno. Pero hay el doble de oxígeno en peso en el tanque».
Cuanto más grande sea el tanque, mayor será el peso de despegue.
Pero el problema más desafiante es trabajar en condiciones de frío extremo.
El hidrógeno puede deslizarse a través de las grietas más pequeñas, especialmente cuando se enfría bajo presión, y las temperaturas extremadamente bajas pueden hacer que los materiales, incluso los metales, se vuelvan quebradizos.
«Si golpea acero a esta temperatura, se rompería», dijo el Sr. Scott Kelsby.
«Es una de las razones por las que SpaceX y muchas empresas nuevas se han alejado del hidrógeno, porque mientras obtienes el máximo rendimiento, estos desafíos adicionales compensan los beneficios».
¿Cuáles son las alternativas?
Las organizaciones espaciales comerciales y otras nacionales utilizan una variedad de elementos combustibles según el tipo de cohete y motor.
“Mucha gente usa queroseno líquido y oxígeno líquido”, dijo Scott Kelsby.
Estos incluyen cohetes reutilizables para misiones en la Tierra baja como Falcon 9 y Falcon Heavy de SpaceX, así como el caballo de batalla del espacio profundo Atlas V, utilizado para levantar las misiones a Marte de la NASA.
los queroseno líquido y oxígeno La fórmula existe desde hace más de 50 años.
Es más denso que el hidrógeno, por lo que no necesita un tanque grande, es más económico de usar, estable a temperatura ambiente y permite que las empresas llenen más.
Pero viene con un gran inconveniente. El misil debe ser reabastecido despues, despues Está cargado de tripulación y mercancías.
También produce un recubrimiento de la pistola en el interior de los motores, por lo que debe limpiarse antes de volver a utilizarla.
Space X también está desarrollando Starship, un enorme cohete que utiliza metano líquido y oxígeno.
El metano ofrece un mejor rendimiento que el queroseno y es más limpio (al menos para el motor).
China también está considerando usar metano en su enorme cohete Gran Marcha 9.
Entonces, ¿Kiro o el metano tienen suficiente gravedad para poner una gran carga útil en la órbita del espacio profundo?
El Sr. Scott Kelsby dijo que todo es posible con el motor y el diseño de cohete correctos.
“Si haces que tu motor de cohete sea más grande”, dijo, “puedes hacer todo el empuje que quieras con cualquier combustible dado”.
Además de los cohetes líquidos, el SLS utiliza propulsores duales que proporcionan el 75 por ciento de la sustentación en el lanzamiento.
usar refuerzo combustible sólidoque combina el combustible y el comburente en un tanque.
«Son como fuegos artificiales gigantes», dijo Scott Kilsby.
Los combustibles sólidos son fáciles de fabricar y almacenar.
Pero puede ser peligroso: «Una vez que enciendes esa vela, está encendida. No hay nada que puedas hacer».
Dijo que la mayoría de las compañías aeroespaciales más nuevas están desarrollando cohetes de múltiples etapas y tanques más pequeños sin impulsores.
Las empresas también están desarrollando motores híbridos que combinan las ventajas de los combustibles sólidos con la capacidad de encender y apagar motores de combustible líquido mediante un interruptor.
Entonces, ¿por qué la NASA usa hidrógeno?
El hidrógeno se ha utilizado en las misiones tripuladas de la NASA desde que Saturno 5 transportó a los astronautas del Apolo a la Luna.
La NASA no está sola. El misil pesado ruso Yenisei también usa hidrógeno, al igual que el New Shepard de Blue Origin (lo que indica otra desventaja).
En 2010, el Congreso ordenó que la NASA trabajara con los mismos contratistas que había utilizado en el programa del transbordador.
El SLS renovado usa cuatro motores R25, tres de los cuales han sido reacondicionados del programa Shuttle. Sus impulsores también son un legado de Shuttle.
A pesar de la reutilización frugal de las piezas, se espera que toda la misión Artemis cueste 93.000 millones de dólares.
A principios de este año, el inspector general de la NASA, Paul Martin, anunció el costo estimado de 4100 millones de dólares por lanzamiento.
“Desde nuestro punto de vista, confiar en un sistema de misiles de un solo uso pesado y costoso desalentará, si no impedirá, la capacidad de la NASA para mantener sus objetivos a largo plazo de exploración humana de la Luna y Marte”, dijo en su informe sobre la Luna y Marte. . un programa.
A diferencia de muchos de los cohetes de elevación más grandes que se están desarrollando actualmente, ninguno de los componentes se puede reutilizar.
Es genial que el SLS tenga tantas opciones de capacidad, dijo David Flannery, quien trabaja en el desarrollo de tecnología para misiones a la Luna y Marte en la Universidad Tecnológica de Queensland.
«Pero tengo la sensación de que es poco probable que se use para muchas tareas, simplemente por su costo».
«Podrías poner algo en órbita con cohetes más pequeños, por ejemplo. Además, si un competidor viniera con un cohete reutilizable, ¿por qué usaríamos SLS?»
En este momento, no hay otros cohetes listos para el lanzamiento lo suficientemente poderosos como para levantar una cápsula de Orión, que es al menos 10 veces más pesada en el lanzamiento que la última sonda de Marte, hasta la luna.
«Cuando envías a un ser humano, hay mucha masa para enviar, como sistemas de soporte vital», dijo el Dr. Flannery.
Un competidor futurista, el cohete superpesado y reutilizable Starship de SpaceX, se está preparando para su primer lanzamiento orbital.
Pero no puede llevar una carga pesada a la luna a la vez.
«Sabemos que su modelo requiere recarga de combustible en la órbita terrestre baja para llevar tripulación y carga a la Luna», dijo Mike Sarafin de la NASA.
Starship también desarrollará el cohete de etapa superior y la nave de aterrizaje para la misión Artemis 3.
Bueno, ¿qué pasará después?
La NASA continúa trabajando en la plataforma de lanzamiento, probando los sellos alrededor de los tubos de reabastecimiento de combustible que se retiraron en el último segundo antes del lanzamiento.
Las fugas solo se pueden detectar a temperatura ambiente, por lo que la NASA realizará una inspección completa del tanque cuando esté completamente cargado la próxima semana.
El sistema no se pudo atornillar para evitar el 100 por ciento de fugas, pero los problemas que ocurrieron durante el último intento fueron mucho mayores de lo que esperaba la NASA.
Otro factor a considerar es el sistema de terminación de vuelo: una bomba a batería a bordo del SLS que detona si el misil se descarrila después del lanzamiento.
La batería está certificada para 20 días, pero funcionará al menos el doble de ese tiempo antes del 27 de septiembre.
Si a la NASA no se le da permiso para volar sin recargar la batería, el cohete regresará al edificio de ensamblaje de vehículos, retrasando aún más el lanzamiento.
Scott Kelsby dijo que si bien eso puede parecer decepcionante, es normal para el curso.
«Hay muchas partes individuales que pueden fallar, y cuando arrancas por primera vez, encontrarás algo hasta que llegas a la cuenta regresiva y enciendes el motor».
Hasta entonces, como lo demuestra el lanzamiento anticipado de Starship, las cosas no siempre salen según lo planeado.
“Hay muchas cosas que deben funcionar en perfecta armonía para tener un lanzamiento exitoso”, dijo Scott Kelsby.
Hay mucho en juego en esta misión para lanzar en el suelo.
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