La gran barrera para convertirnos en una civilización interplanetaria

Estamos en un momento crítico para el futuro de la humanidad en el espacio. Más allá de un desastre de colisiones en cadena que pueden inutilizar la salida de la órbita terrestre o los incontables retrasos del programa espacial norteamericano, existe un obstáculo clave para lograr crear un patrón tecnológico repetible para la expansión por el sistema solar. Algo que parece absurdamente simple pero que se ha convertido en uno de los talones de Aquiles del plan para ir a la Luna y Marta: la transferencia de combustible en el espacio.

Según Amit Kshatriya —Administrador asociado adjunto del Programa de la Luna a Marte en la Dirección de la Misión de Desarrollo de Sistemas de Exploración— éste es el gran reto que nos queda por resolver para poder realizar misiones interplanetarias tripuladas. Según Kshatriya, la producción de naves y motores no es un problema. El problema que hay que superar es la transferencia de combustible en el espacio. Es la gran barrera que debemos resolver para construir un plan para la exploración del espacio profundo, apunta.

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Encontrar la solución a este reto permitirá misiones más largas a sitios más lejanos. La transferencia de combustible en el espacio es vital para extender el alcance de las naves espaciales más allá de la órbita baja de la Tierra. Conseguirlo reduciría la necesidad de transportar todo el combustible desde la Tierra, algo que añade un gran peso al cohete que no se puede utilizar para las naves y la carga útil. También hará posible la carga de combustible en otros puntos, como la órbita lunar u otras ‘gasolineras’ extraterrestres en el camino a otros lugares del sistema solar.

La transferencia de combustible entre naves espaciales ampliará las capacidades de las misiones, con actividades de exploración más extensas y complejas. Ahora mismo, todavía estamos lejos de desarrollar una tecnología estándar y segura, sobre todo con masas tan enormes como la de la nave Starship. Aunque la nave estelar está diseñada pensando en múltiples misiones lunares y marcianas de larga duración —que necesitan obligatoriamente la capacidad de reabastecimiento de combustible en el espacio— no hay ninguna solución probada y fiable.

Complejo desafío técnico

Kshatriya afirma que, en un entorno de microgravedad, la transferencia de líquidos criogénicos como el oxígeno líquido y el metano presenta numerosos desafíos técnicos.

Estos incluyen el mantenimiento de la estabilidad de los fluidos de estos líquidos extremadamente fríos. Esto incluye la comprensión del comportamiento de los fluidos en microgravedad, la gestión de las tasas de ebullición de los combustibles criogénicos y la prueba de los sistemas mecánicos necesarios para el acoplamiento y la transferencia de combustible.

SpaceX completó con éxito una transferencia de combustible criogénico entre dos tanques interiores dentro de una nave pero esta muestra es una prueba diminuta y todavía queda mucho por resolver, apunta Kshatriya. Las buenas noticias, afirma el ingeniero, es que ese experimento indica que SpaceX está lista para realizar pruebas y demostraciones más complejas.

Futuras demostraciones

La hoja de ruta de SpaceX, afirma la compañía, llevará a la primera demostración de transferencia de propulsor a gran escala de nave a nave supuestamente en 2025. Pero esto es un escenario muy difícil de cumplir observando los problemas del Starship actual. De hecho, es uno de los grandes motivos por los que la NASA está pensando en cancelar su misión Artemis III para poner astronautas en la Luna en 2026. Todas estas fechas no son extremadamente optimistas sino que, en estos momentos, parecen totalmente imposibles de cumplir.

La prueba que SpaceX tiene en mente incluye el lanzamiento de un Starship ‘objetivo’ —el tanque de combustible en órbita— que será perseguida por un Starship ‘cazador’, que se encontrará en órbita con el anterior para atracar de forma autónoma y transferir combustible. Lo malo es que, a mediados de 2024, SpaceX todavía no ha sido capaz de poner un Starship en órbita ni devolverlo a la Tierra.

Otra cosa que también deben probar es el reinicio en órbita de los motores Raptor, en el vacío del espacio. Obviamente, por mucho que se transfiera combustible con éxito, si los Raptor no pueden reiniciarse en el espacio, no vamos a ninguna parte.

El gran impacto de la ‘gasolinera’ espacial

Resolver el desafío de la transferencia de combustible en el espacio y en la gravedad lunar es fundamental para permitir la actividad humana sostenida más allá de la Tierra. El desarrollo de esta tecnología permitirá a las futuras misiones utilizar estaciones de reabastecimiento en órbita. La capacidad es fundamental también para volver de las misiones a la Luna y Marte a un precio muy barato, algo fundamental para su colonización. Para conseguirlo, uno de los grandes objetivos de SpaceX es establecer fábricas que utilicen materiales extraídos en esos cuerpos celestes para crear combustible, reduciendo la dependencia de los recursos terrestres y el alto coste de ponerlos en órbita producto de la alta gravedad de nuestro planeta.

La introducción del reabastecimiento de combustible en el espacio también creará nuevas eficiencias en el diseño de naves espaciales y la planificación de misiones. Los vehículos podrían optimizarse para el rendimiento y el espacio disponible sin la necesidad de una capacidad excesiva de almacenamiento de combustible, lo que alteraría significativamente los parámetros económicos que ahora mismo limitan los viajes espaciales.

Sin estas gasolineras espaciales, nunca podremos cumplir nuestros sueños de expansión interplanetaria. Afortunadamente, no es un problema imposible y tendremos una solución estable en un futuro próximo.