Por qué usamos motores de hace 60 años en la carrera espacial
En esta sección es recurrente mencionar que un motor, u otro componente ha sido empleado en anteriores ocasiones. Pero, ¿por qué existen casos como el RL-10 que se lleva empleando desde hace 60 años?
La principal, innovar. Diseñar un motor cohete de las más altas prestaciones es un proceso extremadamente caro. Lleva mucho tiempo, los sobre costes y retrasos son norma. Además, a veces es complicado mejorar unos diseños que pese a ser muy antiguos son muy buenos.
A todo esto se le suma que a un buen diseño original se le han acumulado las mejoras que aún llegan a día de hoy.
Esto hace que superar a un diseño de hace 60 años sea aún más complicado.
Sin embargo, todo esto es una aproximación muy simple.
La respuesta larga involucra la termodinámica entre otras ramas de la ciencia. Esta nos indica el comportamiento de los compuestos químicos que reaccionan entre sí, y esta no ha cambiado desde que se inició la carrera espacial. Es cierto que ahora tenemos máquinas más potentes que nos ayudan a hacer mejor las cosas.
Pero si quieres hacer un motor mejor que el RL-10 tiene que cumplir estas características:
- Tiene que usar hidrolox como propelente.
- Deberá tener una masa en vacío lo más ligera posible.
- Un ratio de expansión entre el cuello de la cámara de combustión y la apertura final de la tobera lo más grande posible. De hecho para hacer esto posible algunas versiones del RL-10 hacen uso de una tobera extensible.
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En ingeniería mismos problemas llevan a soluciones similares. No puedes reinventar la rueda porque ya es el mejor diseño posible. Pero si que se puede y se hace, mejorar los materiales empleados. Y los detalles del diseño también son pulidos empleando computación de alto nivel y maquinas cada vez más precisas en la fabricación.
Entonces, ¿no existe la innovación en la construcción de cohetes?
Si que existe. Con el new space se ha visto una autentica revolución. Por primera vez en la historia motores de methalox, que queman metano y oxígeno líquido. Van a propulsar algo más que bancos de pruebas.
Además se están viendo soluciones innovadoras a problemas de siempre como salvar a una tripulación de un cohete fuera de control.
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Aunque en mi opinión una de las mayores innovaciones de los últimos años ha sido la introducción de turbobombas alimentadas eléctricamente.
Esta pieza fundamental de cualquier motor cohete es la encargada de inyectar combustible a la cámara de combustión. Tradicionalmente se ha empleado una parte del combustible en acelerarla para mantener una reacción estable pero ahora ha surgido esta nueva solución. Gracias al avance de los motores eléctricos y las baterías ahora es posible emplear la electricidad para hacer girar a muy alta velocidad la turbo bomba. Esto permite mejorar el rendimiento del motor a la par que mejorar su eficiencia al no desperdiciar combustible en alimentar la turbo bomba.
La evolución en los sistemas de aborto al lanzamiento es más visual. El sistema impulsor, contrario al tractor empleado hasta ahora se usa por ejemplo en la Crew Dragon, en la CST-100 Starliner y en la New Sephard. Y sustituye la torre de escape de por ejemplo la Soyuz o la Orion por motores en la parte inferior de la cápsula.
Con sus ventajas e inconvenientes se trata de una nueva innovación del New Space.
Uno de los mayores problemas que tenía el sector espacial era que el mercado no permitía innovar. ¿Por qué construir un nuevo cohete cuyo desarrollo costará decenas de millones de euros si nadie lo quiere?
Pues la respuesta es que no se hacía. El primer Delta fue únicamente dado de baja cuando la fuerza aérea de Estados Unidos solicitó un nuevo cohete para cargas mayores de las que podían los cohetes de la época. Ahí aprovechó McDonnell Douglas para construir un nuevo cohete, que aún así compartía muchas similitudes con sus antecesores.
Un ejemplo muy visual
Sobre este párrafo tenemos una de las imágenes más particularidades de la exploración espacial reciente. En ella se ven varios paneles solares de la Estación Espacial Internacional, específicamente del segmento estadounidense. Pero se aprecian dos tipos.
Los más próximos a la pantalla son los nuevos iROSA. Siglas de ISS Roll Out Solar Array. Estos paneles solares desenrollables mejorarán casi un 30% la generación eléctrica. Y eso que son la mitad de grandes que los paneles que los preceden.
La evolución está ahí, las innovaciones en el ámbito espacial muchas veces están ocultas bajo el mismo nombre. Pero eso no nos damos cuenta, pero el RL-10 de 1970 poco tiene que ver con el de 2022. Menos aún tendrá que ver cuando entre en servicio la nueva versión que incluye partes impresas en 3D. Todo esto es complicado de explicar sin dedicar todo un artículo desarrollando la cuestión. Pero el avance en el espacio está ahí. Por eso la NASA realiza decenas de patentes anuales que mejoran la vida de los que vivimos en la Tierra.