Falcon 9 Block 5, la última versión del cohete de SpaceX que reducirá todavía más los costes de acceso al espacio

por Daniel Marín

Después de varios años de espera, la empresa SpaceX está lista para introducir la última versión de su lanzador Falcon 9. La versión, conocida como Block 5, debutará el próximo mes y promete facilitar todavía más la reutilización de las primeras etapas, lo que permitirá a su vez aumentar el ritmo de vuelos y consolidar el modelo de negocio de la empresa, basado como todos sabemos en la reducción de costes de lanzamiento gracias a la reutilización. El Block 5 debe ser además la versión definitiva del Falcon 9. Según Elon Musk ya no se introducirán más modificaciones importantes de este lanzador hasta la entrada en servicio del cohete gigante BFR, que debe sustituir al Falcon 9 y al Falcon Heavy en la próxima década.

Cohetes Falcon 9 v1.2 (izquierda), Falcon Heavy y Falcon 9 Block 5 (derecha) (Buzz Space Models/@Oli_Braun).

Antes de nada conviene aclarar la confusa nomenclatura que emplea SpaceX con el Falcon 9. Musk es enemigo de complicarse la vida e intenta reducir el número de acrónimos y siglas lo máximo posible, de ahí que oficialmente el nombre del lanzador sea simplemente Falcon 9 a secas. Pero, como ya vimos en una entrada anterior, hasta la fecha se han construido tres versiones principales del Falcon 9, denominadas v1.0, v1.1 y v1.2. La v1.0, en servicio entre 2010 y 2013, era realmente un cohete distinto, bastante más pequeño y menos potente. La versión actual, la v1.2, lleva en servicio desde 2015 y también se denomina FT (Full Thrust). Esta es la versión con la que SpaceX ha logrado recuperar y reutilizar sus etapas. Además de estas versiones principales existen variantes menores denominadas Blocks cuyas características precisas son secretas.

Falcon 9 v.12 o FT (SpaceX).

La versión v1.2 ha visto la introducción de las Block 1, Block 2, Block 3 y Block 4. Hoy en día solo están en servicio la versión Block 3, que debutó en enero de 2017, y la Block 4, cuya primera misión tuvo lugar en agosto de 2017. Por este motivo el nombre de la nueva versión Falcon 9 v1.2 Block 5 puede dar lugar a confusión, ya que no se trata de una variante más a la que se le han añadido ligeros cambios, sino de una modificación fundamental del Falcon 9. De hecho, se podría decir que hay más diferencias entre un Block 5 y un Block 4 que las existentes entre un Falcon 9 v1.2 y un v1.1. De acuerdo con Gwynne Shotwell, presidenta y jefa de operaciones de SpaceX, el Block 5 incorpora más de cien cambios con respecto al Block 4. Evidentemente lo lógico habría sido denominar al Block 5 como Falcon v1.3, v1.5 o Fuller Thrust, pero se ve que Musk no estaba por la labor.

¿Y cuáles son los cambios más importantes? La mayoría de ellos son secretos, pero sin duda el más llamativo será el estético. El nuevo Falcon incorporará una sección interetapa (interstage) y las patas del tren de aterrizaje de color negro, una característica cromática que permitirá una fácil identificación del Block 5. De esta forma las secuelas de cada lanzamiento no serán tan visibles en esas partes (la elección también se debe a los materiales elegidos). Las patas del tren de aterrizaje se podrán plegar, lo que facilitará su reutilización. Actualmente las patas deben ser desmontadas y vueltas a instalar antes de cada misión, una maniobra que alarga el proceso de preparación para el lanzamiento.

Recreación de una etapa Block 5 aterrizando (https://brickmack.deviantart.com/art/Falcon-9-Block-5-717356467).

Y es que todo en el Block 5 ha sido diseñado para facilitar la reutilización. Según SpaceX cada primera etapa Block 5 podrá volar hasta diez veces sin operaciones de mantenimiento importantes y hasta cien con revisiones a fondo. Evidentemente, está por ver cómo de complicadas serán estas operaciones de mantenimiento, pero en cualquier caso son cifras impresionantes. Más si cabe si tenemos en cuenta que el Block 5 ha sido diseñado para permitir la reutilización de la misma etapa en tan solo 24 horas (Musk quería que fueran 12 horas). Eso sí, conviene recalcar que estas cifras tan espectaculares no se alcanzarán inmediatamente con los primeros ejemplares de etapas Block 5, sino que se trata del objetivo de la empresa a medio plazo. Por este motivo en un primer momento se fabricarán bastantes etapas Block 5 —el número preciso es desconocido—, a pesar de que con solo tres o cuatro se podría cubrir teóricamente toda la demanda anual de lanzamientos de SpaceX. También conviene recordar que no sabemos cuántas veces se pueden reutilizar las actuales etapas de tipo Block 4. Hasta la fecha las Block 3 solo se han usado un máximo de dos veces, así que el salto de prestaciones hasta el Block 5 parece ser muy significativo.

La versión Block 5 usará gridfins de titanio en vez de aluminio (SpaceX).

Los bloques laterales del primer Falcon Heavy usaban rejillas de titanio y el central de aluminio (SpaceX).

Pero sigamos con los cambios. Otra característica visible será el uso de las rejillas aerodinámicas de control (gridfins) de titanio, más grandes y caras, en vez de las tradicionales de aluminio. Estas rejillas soportan mucho mejor el calor de la reentrada, proporcionan un mejor control aerodinámico (gracias a su tamaño) y no hace falta pintarlas. Ya se han usado previamente en tres etapas —una del Falcon 9 y dos correspondientes a los bloques laterales del Falcon Heavy—, pero es de esperar que todas las etapas Block 5 las incorporen de serie. Por otro lado, el Block 5 llevará nuevos motores Merlin 1D más potentes y dotados de mejoras destinadas a permitir que el Falcon 9 pueda efectuar vuelos tripulados con la nave Dragon 2. El sistema de propulsión del Falcon 9 ha sido uno de los puntos en los que la NASA ha presionado a SpaceX con el objetivo de aumentar la seguridad (recordemos que en 2012 un Falcon 9 v1.0 sufrió un problema en uno de sus motores y algunos Merlin han mostrado grietas en las turbinas). Los nuevos motores Merlin, apodados Merlin 1D++, son aproximadamente un 8% más potentes.

Motor Merlin durante una prueba en McGregor (SpaceX).

También se han introducido nuevas palas en las turbinas y válvulas más resistentes. En noviembre de 2017 uno de estos nuevos motores se incendió por culpa de una fuga antes de una prueba de ignición en las instalaciones de SpaceX en McGregor, pero parece que este hecho no ha afectado a los plazos de introducción del Block 5. La NASA también ha seguido de cerca las mejoras que ha realizado SpaceX en los tanques de helio (COPVs) para presurizar la segunda etapa, tanques que han sido los causantes de los dos fallos catastróficos que ha sufrido el Falcon 9. Como resultado el Block 5 podrá llevar astronautas siguiendo las estrictas normas de seguridad de la NASA. Las repercusiones del empleo de motores más potentes no están claras. Algunas fuentes señalan que la capacidad en órbita baja se verá incrementada con respecto al máximo teórico de 22,8 toneladas en órbita baja (u 8,3 toneladas en una órbita de transferencia geoestacionaria) sin reutilizar la etapa, mientras que otras —la mayoría— apuntan a que será con el Block 5 cuando se alcance esta cifra y que ahora la capacidad del Falcon 9 es realmente de unas 18 o 20 toneladas en órbita baja. En cualquier caso los nueve motores Merlin 1D de la primera etapa que forman la estructura octaweb irán atornillados en el Block 5 en vez de estar soldados, lo que se traduce en una mayor facilidad a la hora de sustituirlos en caso necesario. La estructura de la octaweb también ha sufrido ligeros cambios y el escudo térmico de la misma será más resistente y duradero gracias al uso de la aleación Inconel.

Primer lanzamiento del Falcon Heavy desde la rampa 39A del KSC (Ryan Chylinski).

Según Musk las etapas Block 5 podrán ser usadas como bloques laterales del Falcon Heavy sin cambios drásticos (en la primera misión del Falcon Heavy fue necesario realizar numerosas modificaciones a las etapas laterales). La primera etapa Block 5, denominada B1046, salió hace unos días de la planta de SpaceX en Hawthorne (California) y todo indica a que se usará para lanzar el satélite Bangabandhu 1 el mes que viene. SpaceX necesita realizar varios lanzamientos comerciales del Block 5 con el fin de certificar esta versión para que pueda ser usada en lanzamientos militares y de la NASA. Para los vuelos tripulados las condiciones son más exigentes y la NASA exige que el Block 5 vuele en siete ocasiones antes de lanzar una nave Dragon 2 con astronautas. No obstante, puesto que la primera misión de esta nave se ha retrasado hasta 2019 como muy pronto no habrá problemas para cumplir este requisito.

La primera etapa Block 5 sale de la factoría de SpaceX en California (https://www.reddit.com/r/spacex/comments/7xzydu/friend_saw_this_on_i8_in_yuma_an_hour_ago_she/).

Con la etapa B1046 en camino SpaceX solo dispone de dos etapas antiguas que no han sido usadas todavía, la B1044 y la B1045, ambas de tipo Block 4. A partir de ahora todas las etapas que fabrique SpaceX deberían ser Block 5. Este año SpaceX planea lanzar unas treinta misiones orbitales. Dado el incremento en el ritmo de vuelos la empresa quiere introducir una tercera barcaza autónoma denominada A shortfall of gravitas en la costa este, que es donde se llevan a cabo más lanzamientos (desde las rampas SLC-40 y 39A). Esta barcaza se unirá a las dos ya existentes, Of course I still love you, en la costa este, y Just read the instructions, en la costa oeste (para los lanzamientos desde Vandenberg). Las dos barcazas de la costa este también podrían emplearse simultáneamente para recuperar los bloques laterales del Falcon Heavy. Elon Musk ha declarado que si se recuperan los bloques laterales en alta mar y se desecha el central se puede alcanzar el 90% de la capacidad de carga (¿en LEO o GTO?) de un Falcon Heavy totalmente desechable por solo un ligero incremento en el coste (95 millones de dólares en vez de 90). Conviene recordar que el Falcon Heavy es el lanzador más potente en servicio, con una capacidad teórica en órbita baja de 63,8 toneladas en la versión desechable. Tampoco podemos olvidarnos del nuevo centro de lanzamiento que SpaceX está construyendo en Boca Chica (Texas), y que permitirá llevar a cabo hasta doce lanzamientos anuales del Falcon 9 y dos del Falcon Heavy.

Las dos etapas laterales del Falcon Heavy aterrizando al mismo tiempo en la zona LZ-1 y LZ-2 de Cabo Cañaveral (SpaceX).

Futuras instalaciones de SpaceX en Boca Chica, Texas (reddit.com).

El Block 5 será la última versión importante del Falcon 9 y la única de este vector destinada a llevar astronautas a la órbita baja. Con el Block 5 SpaceX se juega su estrategia de negocio basada en la reutilización. La nueva versión será más fácil de volver a usar, pero el coste de fabricación por unidad también es mayor (¿cuánto?), así que será más difícil de rentabilizar. Teniendo en cuenta la larga lista de misiones pendientes de SpaceX no parece que la demanda vaya a ser un problema, aunque otra cosa es si se generarán los beneficios suficientes para hacer realidad —aunque sea en parte— el enorme y ambicioso BFR. Gracias al Block 5 la esperanza de disponer de un sistema de lanzamiento muy barato, reutilizable y flexible está mucho más cerca de hacerse realidad.

Fuente:  danielmarin.naukas.com