Golpear los libros: Elon Musk y la búsqueda para construir un mejor motor de cohete


Poner a las personas en órbita de manera segura no es una hazaña pequeña, especialmente sin los presupuestos aparentemente ilimitados de I + D concedidos a los programas espaciales nacionales. Sin embargo, eso ha hecho poco para disuadir a una nueva generación de compañías privadas de vuelos espaciales de mirar al cielo y pensar, «sí, puedo subir allí, sin sudar». En Despegue: Elon Musk y los primeros días desesperados que lanzaron SpaceX, mayor Ars Technica El editor espacial, Eric Berger, narra el tumultuoso esfuerzo de 20 años de la compañía para desplegar tecnologías de cohetes confiables y reutilizables, que culminó en una embriagadora carrera de una década a la vanguardia de los vuelos espaciales privados.

Despegue de Eric Berger

HarperCollins

Del libro LIFTOFF: ELON MUSK Y LOS DESESPERADOS PRIMEROS DÍAS QUE LANZARON SPACEX por Eric Berger. Copyright © 2021 por Eric Berger. Publicado el 2/3/2021 por William Morrow, un sello editorial de HarperCollins Publishers. Reimpreso con permiso.

En la primavera de 2016, el fundador de Amazon, Jeff Bezos, invitó a un puñado de periodistas a su fábrica de cohetes en Kent, Washington. No se había permitido la entrada a ningún medio antes, pero la compañía espacial secreta de Bezos, de quince años, llamada Blue Origin, finalmente estaba comenzando a revelar el alcance completo de sus planes. Al igual que Musk, Bezos había identificado el acceso de bajo costo al espacio como el obstáculo clave que se interpone entre los humanos y el paso al Sistema Solar. Él también había comenzado a construir cohetes reutilizables.

En el transcurso de tres horas, Bezos realizó un recorrido por su brillante fábrica, mostrando por turnos la nave espacial turística de Blue Origin, los grandes motores de cohetes y las grandes impresoras 3D. También compartió su filosofía básica de Gradatim ferociter, latín para «Paso a paso, ferozmente». El desarrollo del cohete comienza con el motor, explicó Bezos, quien entonces estaba trabajando en su motor de cuarta generación, conocido como BE-4. «Es el artículo de plomo largo», dijo, paseando casualmente por la fábrica, vestido con una camisa a cuadros azules y blancos y jeans de diseñador. “Cuando miras a construir un vehículo, el desarrollo del motor es el elemento que marca el ritmo. Se necesitan seis o siete años. Si eres optimista, crees que puedes hacerlo en cuatro años, pero aún así te lleva al menos seis «.

En el otoño de 2019, mientras hablábamos a bordo de su jet privado Gulfstream, le conté esta historia a Musk. Era un sábado por la tarde y estábamos volando de Los Ángeles a Brownsville, Texas. Esta entrevista había sido programada originalmente para la tarde del día anterior, en la fábrica de SpaceX en Hawthorne, California. Una hora después de la hora programada el viernes, su asistente de disculpas envió un mensaje de texto que había surgido una crisis. Musk se sintió terrible, dijo, pero tendríamos que hacer la entrevista en una fecha posterior. Regresé a mi hotel, preparándome para volar de regreso a Houston, cuando el asistente volvió a llamar esa noche. Musk había decidido visitar el sitio de construcción Starship de la compañía en el sur de Texas ese fin de semana y quería saber si me importaría acompañarlo. Podríamos hacer la entrevista durante el vuelo.

Tres de los hijos de Musk se unieron a su padre para el viaje, junto con su perro Marvin (como en Marvin el marciano). Un Bullmastiff bien arreglado y educado, adoraba a su amo. Con Marvin a los pies de Musk, nos habíamos reunido alrededor de una mesa en la parte trasera del avión para la entrevista. Vestido con una camiseta negra de «Nuke Mars» y jeans negros, Musk quería que los niños escucharan las historias de papá sobre los viejos tiempos.

Musk se rió cuando le contaron sobre el cronograma de Jeff Bezos para el desarrollo de motores. «Bezos no es muy bueno en ingeniería, para ser franco», dijo. “La cuestión es que mi capacidad para saber si alguien es un buen ingeniero o no es muy buena. Y luego soy muy bueno optimizando la eficiencia de ingeniería de un equipo. En general, soy muy bueno en ingeniería, personalmente. La mayoría de las decisiones de diseño son mías, buenas o malas «. ¿Jactancioso? Quizás.

Pero SpaceX construyó y probó su primer motor cohete en menos de tres años con Musk a la cabeza. Musk y Bezos, al menos, estarían de acuerdo en esto: el proceso de construcción de un cohete comienza con el motor. Después de todo, motor es la raíz de la palabra ingeniero. En principio, el sistema de propulsión de un cohete es simple: un oxidante y un combustible fluyen desde sus respectivos tanques hacia un inyector, que los mezcla cuando ingresan a la cámara de combustión. Dentro de esta cámara, los combustibles se encienden y arden, produciendo un gas de escape supercaliente.

La boquilla del motor canaliza el flujo de este escape en la dirección opuesta a la que debe ir un cohete. La Tercera Ley del Movimiento de Newton – para cada acción, hay una reacción igual y opuesta – hace el resto.

Por desgracia, la realidad de construir una máquina para gestionar el flujo de estos combustibles, controlar su combustión y canalizar una explosión para elevar algo hacia el cielo es asombrosamente compleja. Y eso sin mencionar la eficiencia del combustible. El empuje de un motor cohete depende de la cantidad de combustible que se quema, su velocidad de salida y la presión. Cuanto mayor sea cada una de estas variables, más empuje produce un motor y mayor carga útil puede poner en órbita. Por el contrario, si se necesita demasiado combustible para producir un empuje lo suficientemente grande, o el motor es demasiado pesado, un cohete nunca abandonará el suelo.

Musk reconoció desde el principio que cuando se trataba de propulsión,[[miembro fundador de SpaceX e ingeniero aeroespacial estadounidense Tomás]Mueller no era un buen ingeniero, era un gran ingeniero. Para el cohete Falcon 1, Musk quería un motor liviano y eficiente que produjera alrededor de setenta mil libras de empuje. Esto, razonó, debería ser suficiente para poner en órbita un pequeño satélite. Mueller había ayudado a diseñar y construir varios motores en TRW, algunos más potentes que este y otros menos. El motor Merlin se basaría en algunos de estos conceptos e ideas, pero Mueller dijo que él y Musk comenzaron con un diseño de «hoja limpia».

Pocos de los amigos de Mueller en la industria creían que era posible construir un motor cohete de combustible líquido nuevo sin el respaldo del gobierno. «Todos estos tipos me dijeron que una empresa privada no puede construir un motor de refuerzo, eso requiere el gobierno», dijo Mueller. SpaceX no inventó el motor Merlin por completo. Como ocurre con casi todos los motores de cohetes, el Merlin se basó en trabajos anteriores. Por ejemplo, aunque Mueller había desarrollado muchos motores diferentes, carecía de experiencia con turbobombas. Los cohetes usan una cantidad asombrosa de combustible, y una turbobomba es la máquina que alimenta el propulsor al motor de un cohete lo más rápido posible. Dentro del cohete Falcon 1, el oxígeno líquido y los combustibles de queroseno fluirían desde sus tanques hacia una bomba que giraba rápidamente, que escupiría este propulsor a alta presión, entregando combustible a la cámara de combustión preparada para producir la máxima cantidad de empuje. Uno de los primeros problemas que tuvo que abordar Mueller fue cómo construir una turbobomba.

A fines de la década de 1990, la NASA había desarrollado un motor de cohete casi tan poderoso como el motor Merlin propuesto llamado Fastrac. Hubo otras similitudes. Fastrac usó la misma mezcla de combustibles, oxígeno líquido y queroseno, un inyector similar, y tenía potencial para su reutilización. A pesar de una serie de pruebas exitosas, la NASA canceló el programa en 2001. Dados estos puntos en común, Mueller pensó que SpaceX podría usar las turbobombas que la NASA construyó para el motor Fastrac. Él y Musk visitaron el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Alabama poco después de la desaparición de Fastrac en 2002 y preguntaron si podían tenerlos. Sí, les dijeron, pero SpaceX tendría que pasar por el programa de adquisiciones de la NASA, que podría llevar uno o dos años. Esto fue demasiado lento para SpaceX, por lo que Musk y Mueller pasaron a Barber-Nichols, el contratista que había construido las turbobombas.

Resultó que Barber-Nichols se había divertido muchísimo construyendo la turbobomba Fastrac. Para trabajar con el motor Merlin más grande, Barber-Nichols necesitaría hacer mucho trabajo de rediseño. Ellos iban y venían con los ingenieros de SpaceX. Durante una visita a la empresa con sede en Colorado, un diseñador sugirió un nombre para el motor a Mueller. Musk había elegido el nombre Falcon para el cohete, pero dijo que Mueller podía nombrar el motor, estipulando solo que no debería ser algo como FR-15. Debería tener un nombre real. Un empleado de Barber-Nichols, que también era cetrero, dijo que Mueller debería nombrar el motor como un halcón. Luego, comenzó a enumerar varias especies del ave. Mueller eligió el Merlin, un Falcon de tamaño mediano, para el motor de la primera etapa. Llamó al motor de la segunda etapa en honor al más pequeño de los halcones, el cernícalo.

Cuando Barber-Nichols finalmente entregó la turbobomba rediseñada a SpaceX en 2003, todavía tenía problemas importantes. Esto obligó a Mueller y su pequeño equipo a comenzar un curso intensivo en tecnología de turbobomba. «La mala noticia es que tuvimos que cambiar todo», dijo Mueller. «La buena noticia es que aprendí todo lo que puede salir mal con las turbobombas y realmente cómo solucionarlas». Debido a que la presurización del combustible para cohetes permite que un motor exprima una cantidad máxima de empuje, las buenas turbobombas son esenciales. Esto se convertiría en un secreto para el eventual dominio de SpaceX en el mercado global de lanzamientos. Mueller dijo que la bomba original de Barber-Nichols pesaba 150 libras, con una potencia de aproximadamente 3,000 caballos de fuerza. Durante los siguientes quince años, los ingenieros de SpaceX continuaron iterando, cambiando el diseño y mejorando sus partes.

La turbobomba del motor Merlin del moderno cohete Falcon 9 todavía pesa 150 libras, pero produce 12.000 caballos de fuerza.



Fuente: engadget.com

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