SpaceX finaliza con éxito una prueba criogénica muy particular

Esta prueba criogénica de SpaceX estuvo compuesta por un nuevo protocolo de llenado de los tanques de propelente y el uso de un escudo térmico.

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Hipertextual- Azucena Martín

SpaceX acaba de completar una prueba criogénica muy inusual en su prototipo Starship20 (S20). Los resultados, según ha confirmado el propio Elon Muskhan sido un éxito. ¿Pero en qué ha consistido la prueba? Y, más importante aún, ¿qué ha tenido de especial?

El uso de nitrógeno líquido y la combinación de oxígeno y metano líquido como propelentes para impulsar naves espaciales ha supuesto un antes y un después en la era espacial. Suponen una gran alternativa al hidrógeno, pero también plantean problemas derivados de los cambios bruscos de temperatura que sufre la nave desde el momento que toma impulso.

Por eso son tan importantes este tipo de test. De hecho, no es la primera vez que la compañía lleva a cabo una de estas pruebas. Sin embargo, las que se han hecho en el pasado resultaban un tanto impredecibles, mientras que esta vez se han podido controlar mejor las variables que entran en juego.

¿Por qué son necesarios estos ensayos que hace SpaceX?

Antes de empezar, vale la pena recordar qué es un propelente. Los propelentes constan de una sustancia o la combinación de dos de ellas, que al introducirse en la cámara de empuje de los cohetes dan lugar a gases a alta presión y temperatura, que salen a gran velocidad por una zona habilitada para ello, dando lugar al empuje que lanza la nave hacia arriba.

Los cambios bruscos de temperatura generan también cambios de presión difíciles de manejar

SpaceX usa habitualmente nitrógeno líquido (LN2) o la combinación de oxígeno y metano líquidos (LOx/LCH4). En ambos casos, son sustancias muy frías, con temperaturas que se pueden ubicar entre los -200ºC y los -160ºC. Por eso, al introducirlas en los tanques de acero, el metal se sobreenfría y, posteriormente, congela el vapor de agua presente en el aire. Esto da lugar a una fina capa de escarcha sobre algunas piezas del cohete.

A su vez, los líquidos criogénicos entran en contacto con los tanques y las tuberías de la nave, que se encuentran a temperatura ambiente, por lo que se calientan y se convierten en gas. Todo esto genera cambios de presión difíciles de manejar, que pueden dar al traste con el lanzamiento. Por eso, es importante hacer ensayos, como la prueba criogénica que se acaba de llevar a cabo, intentando modificar las diferentes variables hasta dar con una situación más fácil de controlar. 

Una prueba criogénica diferente

Normalmente, para realizar una prueba criogénica se conecta el vehículo a un sistema de almohadillas cargado parcial o totalmente con los fluidos criogénicos. Después, una vez que se cumple el objetivo deseado, se desacopla y se drena el nitrógeno. 

También se empleó un escudo térmico

Esta vez, los científicos de SpaceX han optado por usar tanto LN2 como LOx/LCH4, pero de un modo muy concreto.

Procedieron primero a cargar solo el tanque de nitrógeno. Después, pasaron una hora llenando lentamente los tanques de oxígeno y metano, pero solo hasta una capacidad del 30-50%. Llegados a este punto, en vez de desacoplarse, se drenó parcialmente el tanque de metano, mientras que se iba llenando el de oxígeno, casi hasta el total de su capacidad. Este proceso duró unas dos horas, durante las que se fue añadiendo ocasionalmente algo de nitrógeno líquido fresco.

En definitiva, se usaron los propelentes habituales, pero los tanques no se llenaron de una vez, sino poco a poco, siguiendo unos pasos específicos. Cuatro horas más tarde, abrieron varios respiraderos, que normalmente habrían coincidido con la despresurización a medida que se drenan los líquidos. No obstante, esta vez se aprovechó para añadir de nuevo nitrógeno líquido, hasta tener varios cientos de toneladas. 

Ya solo quedaría cerrar las rejillas de ventilación, para que la presión aumente poco a poco hasta alcanzar niveles de vuelo. 

Pero esto no fue todo. Por primera vez, se incluyó en la prueba criogénica un escudo térmico completo. 

Y la combinación de ambos factores fue un éxito. Se formó escarcha, pero no produjo daños aparentes y las presiones resultantes fueron más fáciles de manejar. Será necesario que los científicos de SpaceX analicen minuciosamente los resultados de la prueba criogénica; pero, si todo ha ido tan bien como parece, estas modificaciones podrían ir más allá de un simple ensayo.