Cuando Elon Musk de SpaceX tuitea algo interesante, genera una ola de emoción. Entonces, cuando tuiteó recientemente que SpaceX podría estar trabajando en una forma de recuperar las etapas superiores de sus cohetes, desencadenó una cadena de respuestas intrigadas.
SpaceX intentará recuperar la etapa superior del cohete desde la velocidad orbital usando un globo gigante
- Elon Musk (@elonmusk) 15 de abril de 2018
SpaceX ha estado recuperando y reutilizando sus etapas inferiores durante algún tiempo, y ha reducido el costo de lanzar cargas útiles al espacio. Pero esta es la primera pista de que pueden intentar hacer lo mismo con las etapas superiores.
Los respondedores de Twitter querían saber exactamente qué tiene en mente SpaceX, y qué podría ser un "globo de fiesta gigante". Musk aún no ha dado detalles, pero uno de sus seguidores de Twitter tenía algo interesante que agregar.
Quinn Kupec, estudiante de la Escuela de Ingeniería James Clark de la Universidad de Maryland, tuiteó a Musk:
Si está proponiendo lo que creo que es, un desacelerador de coeficiente de entrada balístico ultra bajo, entonces usted y @SpaceX deberían venir a ver lo que tenemos en @UofMaryland. Hemos estado trabajando en esto por un tiempo y acabamos de terminar algunas pruebas pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Quinn Kupec (@QuinnKupec) 16 de abril de 2018
La revista Space contactó al Sr. Kupec para ver si podía ayudarnos a entender a lo que Musk podría haber estado llegando. Pero primero, un poco de historia.
Un "desacelerador de coeficiente de entrada balística ultra bajo" es un poco bocado. El coeficiente balístico mide qué tan bien un vehículo puede vencer la resistencia del aire en vuelo. Un alto coeficiente balístico significa que un vehículo de reentrada no perdería velocidad rápidamente y alcanzaría la Tierra a altas velocidades. Un desacelerador de coeficiente de entrada balístico ultra bajo perdería velocidad rápidamente, lo que significa que un vehículo viajaría a velocidades subsónicas bajas antes de llegar al suelo.
Para recuperar un refuerzo de la etapa superior, son deseables bajas velocidades, ya que generan menos calor. Pero según Kupec, hay otro problema que debe superarse.
“¿Qué sucede cuando estas cosas disminuyen a velocidades de aterrizaje? Si su centro de gravedad se desplaza significativamente detrás de su centro de arrastre, como sería el caso con una etapa superior de retorno, puede volverse inestable. Si el centro de gravedad del vehículo de reentrada es demasiado alto, puede invertirse, lo que obviamente no es deseable ".
Entonces, el truco es reducir la velocidad del vehículo de reingreso hasta el punto en que el calor generado por el reingreso no dañe el refuerzo, y hacerlo sin hacer que el vehículo se invierta o se vuelva inestable. Esto no es un problema para los impulsores del escenario principal que SpaceX ahora recupera rutinariamente; tienen sus propios retrocohetes para guiar su descenso y aterrizaje. Pero para los impulsores de la etapa superior, que alcanzan velocidades orbitales, es un obstáculo que hay que superar.
"Mi investigación se centra específicamente en qué tan alto puede empujar el centro de gravedad y aún mantener la configuración de vuelo adecuada", dijo Kupec.
Pero, ¿qué pasa con el "globo de fiesta gigante" sobre el que Musk tuiteó?
Musk podría referirse, en términos coloridos, a lo que se llama un ballute. La palabra es una combinación de las palabras globo y paracaídas. Fueron inventados en la década de 1950 por Goodyear Aerospace. Pueden detener el descenso de vehículos de entrada y proporcionar estabilidad durante el descenso.
"... el globo tendría que tener 120 pies de diámetro y estar hecho de una tela de alta temperatura ..." - Profesor Dave Akin, Universidad de Maryland
La revista Space contactó al profesor Dave Akin de la Universidad de Maryland para obtener información sobre el tweet de Musk. El profesor Akin ha estado trabajando en sistemas de reentrada durante más de 2 décadas.
En un intercambio de correo electrónico, el profesor Akin nos dijo: “Se han propuesto conceptos para desplegar un globo grande en un cable que se remolca detrás de usted al entrar. El globo reduce su coeficiente balístico, lo que significa que desacelera más en la atmósfera y la carga de calor es menor ". Entonces, la clave es fregar su velocidad antes de acercarse a la Tierra, donde la atmósfera es más espesa y genera más calor.
Pero según el profesor Akin, esto no será necesariamente fácil de hacer. "Para obtener los dos órdenes de reducción de magnitud en el coeficiente balístico de los que Elon ha estado hablando, el globo tendría que tener 120 pies de diámetro y estar hecho de una tela de alta temperatura, por lo que no será tan fácil".
Pero el historial de Musk muestra que no rehuye las cosas que no son fáciles.
La recuperación de las etapas superiores del cohete no se trata solo de reducir los costos de lanzamiento, sino también de la basura espacial. La Agencia Espacial Europea estima que hay más de 29,000 piezas de basura espacial en órbita alrededor de la Tierra, y parte de esa basura se gasta en los impulsores de la etapa superior. Ya ha habido algunas colisiones y accidentes, y algunos satélites han sido empujados a diferentes órbitas. En 2009, el satélite de comunicaciones Iridium 33 y el extinto satélite de comunicaciones ruso Cosmos 2251 colisionaron entre sí, destruyendo ambos. Si SpaceX puede desarrollar una forma de recuperar sus impulsores de la etapa superior, eso significa menos basura espacial y menos posibles colisiones.
Hay un precedente claro para usar globos para gestionar el reingreso. Con personas como el profesor Akin y Quinn Kupec trabajando en ello, SpaceX no tendrá que reinventar la rueda. Pero todavía tendrán mucho trabajo por hacer.
Musk tuiteó otra cosa poco después de su tuit "globo de fiesta gigante":
Y luego aterrizar en una casa hinchable
- Elon Musk (@elonmusk) 16 de abril de 2018
No se sabe aún qué significa eso.
El tuit de "globo gigante de la fiesta" de Elon Musk: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
El tweet de Quinn Kupec: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
