Máquinas intuitivas‘primer módulo de aterrizaje lunar oficialmente perdió el poder hoy después de pasar siete días en la luna. El módulo de aterrizaje hizo historia por ser el primer equipo estadounidense en llegar a la superficie lunar desde 1972 y la primera nave espacial de construcción privada en aterrizar en la Luna. Pero el módulo de aterrizaje, llamado Odysseus, será recordado por otra razón: su sistema de propulsión.
Ese sistema de propulsión, que utiliza una combinación de oxígeno líquido criogénico y metano líquido, podría desbloquear nuevas capacidades en el espacio y eliminar el riesgo de futuras misiones de otros proveedores comerciales.
Antes de la misión IM-1 de Intuitive Machines, ningún módulo de aterrizaje había utilizado esta combinación de propulsores. Si te suenan familiares, es porque se utilizan en motores de cohetes de alto rendimiento, como el Raptor de SpaceX, el BE-4 de Blue Origin y el Aeon R de Relativity Space.
Pero los módulos de aterrizaje (y la mayoría de las naves espaciales actuales) utilizan propulsores hipergólicos o “almacenables en el espacio”, como la hidracina o el tetróxido de nitrógeno, que pueden almacenarse pasivamente pero son altamente tóxicos. Por el contrario, los “criógenos” son más eficientes, tienen mayor energía y considerablemente menos peligrosos, pero deben enfriarse activamente a temperaturas muy, muy bajas.
Esto presenta algunos desafíos únicos. Debido a que los combustibles deben mantenerse tan fríos, sólo pueden almacenarse antes del despegue durante un período de tiempo muy corto. Para solucionar este problema, Intuitive Machines y SpaceX comenzaron a alimentar el motor VR900 del módulo de aterrizaje de clase Nova-C (que fue construido por IM) apenas tres horas antes del despegue, cuando el cohete estaba en la plataforma de lanzamiento y la nave espacial ya estaba dentro del carenado de carga útil. Esto es todo menos típico.
Es tan fuera de lo común que SpaceX tuvo que desarrollar capacidades completamente nuevas para alimentar el módulo de aterrizaje, dijo Bill Gerstenmaier, vicepresidente de construcción y confiabilidad de vuelo de SpaceX, durante una conferencia de prensa el 13 de febrero. Eso incluyó modificar la plataforma de lanzamiento. la segunda etapa del cohete Falcon 9 y agregar un adaptador para acceder al carenado de carga útil cuando ya estaba acoplado al vehículo.
Las dos compañías realizaron dos ensayos generales mojados antes del lanzamiento; Los problemas con la carga de propulsor provocaron que el primer intento de lanzamiento se retrasara un día, hasta el 15 de febrero. Después del exitoso lanzamiento, Intuitive Machines también tuvo un breve problema al enfriar la línea de alimentación de oxígeno líquido, lo que tomó más tiempo de lo previsto. Una vez que el propulsor se enfrió lo suficiente, los controladores de vuelo encendieron con éxito el motor en el espacio por primera vez al día siguiente.
Como la empresa utilizaba oxígeno líquido y metano líquido, que son muy eficientes, pudieron tomar una trayectoria más directa hacia la Luna. La nave espacial solo tuvo que transitar una vez por el cinturón de Van Allen, una zona de alta radiación alrededor de la Tierra, lo que redujo la exposición de la nave a partículas dañinas de alta energía.
También se utilizarán dos motores VR900 en la nave espacial “Nova-D”, mucho más grande de Intuitive Machines, para entregar entre 500 y 750 kilogramos de carga útil a la Luna. (El módulo de aterrizaje Nova-C tiene una capacidad de carga útil de 100 kilogramos).
Los módulos de aterrizaje Nova-C y Nova-D estarán lejos de ser las últimas naves espaciales en utilizar propulsores criogénicos en el espacio. Espacio de impulso etapa de patada de alta energía, Helios, utilizará criógenos para entregar cargas útiles directamente a la órbita geoestacionaria, explicó el director ejecutivo Tom Mueller en una entrevista de enero.
«La gente ha hablado antes de hacer grandes etapas con hipergoles, y creo que estás hablando de toneladas de propulsor y el precio y el costo de la seguridad son simplemente exorbitantes», dijo. «Por lo tanto, utilizar propulsores de muy bajo costo y muy alta energía, como oxígeno líquido y metano líquido, es una obviedad».
Una de las seis cargas útiles de ciencia e investigación de la NASA que Odiseo llevó a la superficie también aprovechó directamente el sistema de propulsión criogénica. La declaración del medidor de masa por radiofrecuencia del Centro de Investigación Glenn de la agencia utiliza ondas de radio y antenas para medir cuánto propulsor está disponible en los tanques del motor. Es una tecnología que podría ser vital para medir los niveles de combustible de las naves espaciales durante misiones espaciales de larga duración, especialmente porque el «chapoteo» puede hacer que la medición de líquidos en microgravedad sea un desafío.
Esta cuestión es de especial importancia para la NASA porque las misiones Artemis de la agencia para devolver humanos a la superficie lunar dependen de naves espaciales que utilizan propulsores criogénicos, principalmente el Starship Human Landing System de SpaceX y el Blue Moon de Blue Origins. Estas misiones requerirán transferir grandes cantidades de fluidos criogénicos desde los depósitos en órbita a la nave espacial; Si bien estos fluidos necesitarán estar en órbita durante mucho más tiempo del que Odiseo estuvo en tránsito hacia la luna, la misión IM-1 todavía está derribando la puerta al uso criogénico en el espacio.
