El sue\u00f1o de la NASA de ver a cuatro astronautas orbitando la Luna esta semana se ha topado con un viejo y conocido enemigo: el combustible. Mientras el cronograma original marcaba el regreso triunfal de la misi\u00f3n Artemis II, los ingenieros en tierra libran una batalla t\u00e9cnica contra las persistentes fugas en el cohete que debe devolvernos al espacio profundo.<\/p>\n
A solo unas horas de comenzar una prueba previa al lanzamiento llamada \u201censayo completo con combustible\u201d a principios de febrero, los controladores de lanzamiento encontraron que se estaba fugando suficiente hidr\u00f3geno l\u00edquido s\u00faper enfriado en la plataforma de lanzamiento como para generar preocupaciones de seguridad. Las fugas de hidr\u00f3geno siguieron apareciendo, lo que oblig\u00f3 a la NASA a detener el flujo de combustible al cohete en varias ocasiones.<\/p>\n
El problema finalmente dej\u00f3 a la agencia espacial incapaz de completar la prueba completa <\/a>y llev\u00f3 a m\u00e1s de una semana de investigaciones y reparaciones.<\/p>\n Si las molestas fugas de hidr\u00f3geno y una misi\u00f3n lunar retrasada evocan una sensaci\u00f3n de d\u00e9j\u00e0 vu, puede deberse a que la NASA ya pas\u00f3 por esto antes.<\/p>\n El despegue de un vuelo de prueba no tripulado alrededor de la Luna en 2022, llamado Artemis I, se retras\u00f3 varias veces y casi fue frustrado por un escape de hidr\u00f3geno similar antes de que un equipo de trabajadores de la NASA vestidos con monos llegara en el \u00faltimo momento y arreglara manualmente una v\u00e1lvula con fugas. Tambi\u00e9n hay registros de ingenieros que lucharon con problemas similares <\/a>a lo largo del programa del Transbordador Espacial<\/a>, que se desarroll\u00f3 entre 1981 y 2011.<\/p>\n Las fugas son una gran preocupaci\u00f3n en tierra: el hidr\u00f3geno es muy f\u00e1cil de encender y energ\u00e9tico, lo que significa que demasiado de \u00e9l en un \u00e1rea conlleva el riesgo de una explosi\u00f3n catastr\u00f3fica.<\/p>\n As\u00ed que, mientras los controladores de lanzamiento navegan otro ensayo \u201cmojado\u201d este jueves, la pregunta sigue siendo: \u00bfpor qu\u00e9 la NASA sigue usando este combustible notoriamente impredecible?<\/p>\n Los ingenieros pioneros en el uso del hidr\u00f3geno como combustible para cohetes a mediados del siglo XX<\/a>, antes de que se empleara en los cohetes lunares Apolo \u2014y la mayor\u00eda de los veh\u00edculos de lanzamiento que han optado por este combustible desde entonces tambi\u00e9n han lidiado con fugas.<\/p>\n Por ejemplo, el cohete Vulcan Centaur, producido por el contratista militar estadounidense United Launch Alliance y basado en d\u00e9cadas de tecnolog\u00eda heredada, utiliza hidr\u00f3geno para impulsar la parte superior de su cohete. Y en 2023, una fuga de combustible caus\u00f3 una explosi\u00f3n<\/a> en forma de bola de fuego durante una prueba del Vulcan Centaur en Alabama, da\u00f1ando la infraestructura cercana y retrasando el lanzamiento inaugural del cohete.<\/p>\n Las tendencias de fuga del hidr\u00f3geno pueden atribuirse al hecho de que es el elemento m\u00e1s ligero del universo. \u201cTiende a encontrar la manera de salir de cualquier cosa en la que intentes contenerlo\u201d, dijo Adam Swanger, investigador principal s\u00e9nior e ingeniero de investigaci\u00f3n en criogenia en el Centro Espacial Kennedy de la NASA. \u201cY tiene una densidad muy baja\u201d.<\/p>\n Para ponerlo en perspectiva, el hidr\u00f3geno es aproximadamente 14 veces m\u00e1s liviano<\/a> que el aire en la Tierra. Pero las mismas propiedades que hacen tan dif\u00edcil contener el hidr\u00f3geno tambi\u00e9n lo convierten en un combustible ideal para cohetes.<\/p>\n \u201cLa baja densidad es buena para el rendimiento\u201d, dijo Swanger a CNN. \u201cAs\u00ed que ah\u00ed hay una especie de compensaci\u00f3n\u201d.<\/p>\n Al seleccionar el combustible para un cohete, la consideraci\u00f3n m\u00e1s importante es un concepto llamado \u201cimpulso espec\u00edfico\u201d, a menudo abreviado como Isp. Es una medida de cuanta fuerza de empuje \u2014o fuerza\u2014 puede generar un motor cohete con una cantidad determinada de combustible.<\/p>\n Para calcular el Isp, el empuje previsto de un motor de cohete se divide por la velocidad a la que expulsa el peso de un propulsor. Y el peso es crucial en los vuelos espaciales: cuanto m\u00e1s poder debe usar un cohete para levantar su propio peso, menos capacidad tiene el veh\u00edculo para transportar carga valiosa o personas a la \u00f3rbita.<\/p>\n El hidr\u00f3geno es conocido por tener un impulso espec\u00edfico muy favorable debido a que es muy ligero, y proporciona una potencia considerable en el despegue. De hecho, es el mejor en el negocio, ostentando la mayor eficiencia de todas las opciones de combustible para cohetes, \u201cpor eso terminamos us\u00e1ndolo mucho\u201d, dijo Swanger.<\/p>\n Aun as\u00ed, en el caso de Artemisa, la elecci\u00f3n de combustible de la NASA va m\u00e1s all\u00e1 del simple rendimiento.<\/p>\n A veces se considera que el hidr\u00f3geno causa m\u00e1s problemas de los que vale, dado su propensi\u00f3n a provocar retrasos en los lanzamientos.<\/p>\n Sin embargo, el combustible tambi\u00e9n ofrece la mejor ventaja de eficiencia cuando se utiliza en el vac\u00edo del espacio. Por eso, algunos fabricantes de cohetes optan por utilizar hidr\u00f3geno para las etapas superiores de los veh\u00edculos de lanzamiento, pero emplean un combustible m\u00e1s manejable para la primera etapa de un cohete, que alberga todos los motores que proporcionan el empuje inicial desde la plataforma de lanzamiento.<\/p>\n Los cohetes orbitales construidos por Blue Origin de Jeff Bezos o SpaceX de Elon Musk, por ejemplo, utilizan combustibles alternativos \u2014como el metano o el RP-1, un tipo de queroseno\u2014 para las primeras etapas de sus cohetes.<\/p>\n Pero el cohete lunar Artemisa de la NASA, llamado Sistema de Lanzamiento Espacial o SLS, utiliza hidr\u00f3geno tanto en las porciones superiores como en las de la primera etapa del veh\u00edculo.<\/p>\n Y hay una raz\u00f3n no tan obvia para esto: \u201cEn \u00faltima instancia fue una decisi\u00f3n del Congreso que se estableci\u00f3 mediante una ley que obligaba a la NASA a utilizar el hardware y las plantillas laborales y contratistas del Transbordador Espacial para construir el SLS\u201d, dijo Casey Dreier, jefe de pol\u00edtica espacial de la organizaci\u00f3n sin fines de lucro Planetary Society.<\/p>\n En otras palabras, el SLS utiliza hidr\u00f3geno en parte porque el Transbordador Espacial tambi\u00e9n lo usaba, y los legisladores quer\u00edan que el programa SLS preservara en gran medida las plantillas laborales y las cadenas de suministro de la era del Transbordador.<\/p>\n Las fugas de hidr\u00f3geno con las que la NASA est\u00e1 lidiando hoy son un s\u00edntoma de esa decisi\u00f3n, a\u00f1adi\u00f3 Dreier. Intentar ensamblar piezas de un programa antiguo para construir nuevos cohetes \u2014en lugar de empezar desde cero\u2014 \u201cen realidad desplaz\u00f3 muchas consecuencias y costos a la hora de operar el cohete\u201d.<\/p>\n Y aunque todos los cohetes que usan hidr\u00f3geno son susceptibles a frustrantes fugas, los problemas de la NASA con el SLS pueden verse agravados por sus peculiaridades pol\u00edticas.<\/p>\n \u201cNunca operar\u00e1 tan bien como si hubieran dise\u00f1ado un cohete nuevo,\u201d dijo Dreier. \u201cTendr\u00e1 grandes costos fijos. Y tendr\u00e1s cohetes quisquillosos.\u201d<\/p>\n La NASA ha reconocido que el SLS puede ser quisquilloso. Pero el veh\u00edculo todav\u00eda se encuentra en los primeros d\u00edas de uso, despu\u00e9s de dos d\u00e9cadas de desarrollo.<\/p>\n \u201cEs un veh\u00edculo experimental\u201d, dijo Amit Kshatriya, administrador asociado de la NASA, durante una conferencia de prensa el 3 de febrero <\/a>junto a varios otros funcionarios de la agencia. \u201cNadie sentado en una de estas sillas debe llamar a ninguno de estos veh\u00edculos operacional\u201d.<\/p>\n Cabe destacar que la NASA normalmente no considera que un cohete est\u00e9 completamente \u201coperacional\u201d hasta que entra en servicio rutinario, un hito que el SLS podr\u00eda tardar bastante tiempo en alcanzar considerando la baja frecuencia de sus vuelos. Los funcionarios de la agencia espacial solo consideraron operacional al Transbordador Espacial, por ejemplo, despu\u00e9s de que complet\u00f3 sus primeras cuatro misiones, todas ellas tripuladas.<\/p>\n Kshatriya agreg\u00f3 que a la NASA le ha sido dif\u00edcil anticipar las fugas del SLS y determinar c\u00f3mo prevenirlas. Es posible que el proceso de llevar el cohete hasta la plataforma de lanzamiento haya contribuido al problema de sellado con fugas que los ingenieros est\u00e1n resolviendo actualmente, pero la agencia a\u00fan no ha confirmado la causa.<\/p>\n \u201cEs bastante complicado desde el punto de vista del estr\u00e9s y la tensi\u00f3n. No es una excusa\u201d, se\u00f1al\u00f3 Kshatriya, pero los ingenieros reci\u00e9n han comenzado a desglosar c\u00f3mo estos problemas pueden desarrollarse.<\/p>\n Durante Artemis I y tambi\u00e9n en el primer ensayo general h\u00famedo de Artemis II a principios de febrero, las fugas se localizaron en la misma zona: la Torre de Servicio de Cola Umbilical (TSMU), una estructura de tres pisos de altura que conecta el cohete SLS con el equipo en tierra.<\/p>\n Para abordar los problemas m\u00e1s recientes detectados en la TSMU, la NASA dijo que los t\u00e9cnicos reemplazaron recientemente las juntas alrededor de dos de las l\u00edneas de propelente en esa \u00e1rea.<\/p>\n Para realizar una prueba exitosa de \u201cwet dress\u201d y mantener el cohete seguro el d\u00eda del lanzamiento, la NASA debe mantener la tasa de fuga durante el llenado por debajo del 16 %<\/a>, seg\u00fan la directora de lanzamiento de la NASA, Charlie Blackwell-Thompson.<\/p>\n Y la NASA est\u00e1 empleando varios m\u00e9todos para intentar mantenerse dentro de los l\u00edmites aceptables. Adem\u00e1s de trabajar para detectar y solucionar la fuente de fugas antes del llenado, la agencia tambi\u00e9n puede utilizar una t\u00e9cnica durante el proceso de carga de hidr\u00f3geno que implica calentar brevemente las l\u00edneas de combustible, con la esperanza de que los sellos puedan volver a asentarse en una posici\u00f3n deseable antes de volver a ser sometidos a temperaturas extremadamente fr\u00edas.<\/p>\n Algunos de los esfuerzos de soluci\u00f3n de problemas pueden estar dando resultado, ya que el administrador de la NASA, Jared Isaacman, anunci\u00f3 a principios de este mes que una prueba en la que los ingenieros llenaron parcialmente los tanques de hidr\u00f3geno del SLS mostr\u00f3 mejoras. Bas\u00e1ndose en las primeras revisiones de los datos, la agencia no observ\u00f3 algunas de las fugas que preocuparon en el ensayo anterior de \u201cwet dress\u201d, dijo Isaacman<\/a>.<\/p>\n El constante esfuerzo de la NASA por contener su combustible preferido dentro del cohete plantea la pregunta de si el cohete SLS siempre tendr\u00e1 que lidiar con fugas de hidr\u00f3geno, o si se podr\u00e1 encontrar una soluci\u00f3n permanente.<\/p>\n Kshatriya se\u00f1al\u00f3 que aunque un cohete SLS ya ha volado antes, el veh\u00edculo no es reutilizable. Eso significa que el SLS en la plataforma de lanzamiento hoy es completamente nuevo, y puede tener sus propios caprichos y peculiaridades.<\/p>\n El ensayo de \u201cwet dress\u201d de principios de febrero fue \u201cla primera vez que esta m\u00e1quina en particular ha estado en contacto con cri\u00f3genos\u201d, dijo Kshatriya, refiri\u00e9ndose a los combustibles superenfriados. \u201cY c\u00f3mo respira, c\u00f3mo ventila \u2014y c\u00f3mo tiende a fugarse\u2014 es algo que tenemos que caracterizar.\u201d<\/p>\n Pero evitar completamente las fugas de hidr\u00f3geno puede requerir avances en la ciencia de materiales.<\/p>\n \u201cEn lugar de preguntar por qu\u00e9 el hidr\u00f3geno es dif\u00edcil de manejar, desde el punto de vista de la ciencia de materiales, la pregunta es: \u2018\u00bfExiste alg\u00fan material actual que tenga suficiente tenacidad a la fractura?\u2019\u201d explic\u00f3 Jihua Gou, profesor del departamento de ingenier\u00eda mec\u00e1nica y aeroespacial de la Universidad de Florida Central.<\/p>\n El hidr\u00f3geno l\u00edquido debe mantenerse a la inimaginablemente g\u00e9lida temperatura de menos 423 grados Fahrenheit. Y la infraestructura que lo contiene debe ser capaz de soportar enfriamientos frecuentes hasta esa temperatura.<\/p>\n \u201cEl mayor problema es el cambio de temperatura. Y los sellos son una cosa, pero lo que sostiene los sellos tambi\u00e9n cambia de forma,\u201d indic\u00f3 Swanger, ingeniero investigador de la NASA.<\/p>\n Actualmente, la NASA est\u00e1 utilizando pol\u00edmeros de tefl\u00f3n llamados PTFE, se\u00f1al\u00f3, para esos sellos.<\/p>\n \u201cEl tefl\u00f3n se usa t\u00edpicamente porque hist\u00f3ricamente ha sido el que mejor funciona. Simplemente no hay muchas opciones,\u201d dijo Swanger. Y \u201cse convierte en un problema realmente desafiante con interfaces muy grandes.\u201d<\/p>\n El cohete SLS, se\u00f1al\u00f3, tiene limitaciones de dise\u00f1o espec\u00edficas. Su enorme tama\u00f1o, por ejemplo, complica la b\u00fasqueda de una soluci\u00f3n permanente para las fugas de hidr\u00f3geno porque un cohete tan grande requiere una tasa de flujo significativa para el combustible, lo que aumenta el riesgo de filtraciones.<\/p>\n \u201cCuando sumas todos estos requisitos tan especiales, est\u00e1s realmente limitado en lo que puedes hacer,\u201d dijo Swanger. \u201cCreo que si hubiera un conjunto diferente de requisitos, o si se empezara desde cero \u2014descubriendo c\u00f3mo hacer algo que absolutamente no pueda tener fugas\u2014 probablemente ser\u00eda posible.\u201d<\/p>\n Pero no se puede volver a la mesa de dise\u00f1o para el SLS, se\u00f1al\u00f3, \u201cy simplemente no es muy pr\u00e1ctico intentar hacerlo.\u201d<\/p>\n