Así regresa un cohete del espacio

A estas alturas quien más quien menos ya sabe que la empresa SpaceX tiene como objetivo reutilizar la primera etapa de sus cohetes Falcon 9 para reducir costes. Aunque todavía no han recuperado una etapa intacta, ya han probado el descenso y aterrizaje de la misma durante varios lanzamientos. El caso es que hasta ahora solamente habíamos podido ver un par de vídeos borrosos, algunos filmados desde el propio lanzador (que ya tiene mérito). Pero ahora podemos contemplar la secuencia del descenso casi completa gracias a cámaras de infrarrojos situada en aviones. Y el vídeo resultante es realmente espectacular:

Pero, ¿qué estamos viendo? En el primer tramo se observa la separación de la primera etapa tres minutos después del despegue, que queda sumergida en el escape del motor Merlin 1D Vacuum. Poco después vemos cómo la etapa realiza una serie de maniobras propulsivas (¿con un sistema de gas?) para escapar de las altas temperaturas de los gases de escape. Ya sin propulsión la etapa sigue ascendiendo en su trayectoria parabólica hasta alcanzar los 140 kilómetros de altitud. En ese momento la etapa se prepara para regresar a la costa de Florida. En las imágenes en infrarrojo podemos ver claramente la onda de choque que forman los gases de escape al interactuar con el tenue aire que le rodea.

Separación de la primera etapa (el punto brillante bajo el escape de la segunda fase) del Falcon 9 durante el lanzamiento de la Dragon SpX-4 (NASA).

Entre 70 y 40 kilómetros de altura el motor Merlin 1D central se enciende con toda su potencia para frenar la etapa y permitir un descenso en la zona prevista. Se aprecia el flujo turbulento del escape y como los gases incandescentes rodean la etapa durante el descenso. La secuencia final no se puede ver en la grabación, pero para compensar te dejo con este otro vídeo en el que se ve una animación del amerizaje combinada con imágenes reales:

El vídeo fue obtenido durante el lanzamiento de la nave Dragon SpX-4 del pasado 21 de septiembre desde dos aviones (un WB-57 de la NASA y un NP-3D de la armada de EEUU). ¿Pero qué interés tiene la NASA en filmar los logros de una compañía privada? Pues sí que tiene, y mucho, y aunque parezca difícil de creer, tiene que ver con los vuelos tripulados a Marte.

Para hacer aterrizar una nave tripulada de gran tamaño en el planeta rojo la tecnología más prometedora pasa por usar retrocohetes en régimen supersónico o hipersónico. El problema es que todavía no se entiende muy bien cómo se comporta el escape de un motor cohete a estas velocidades. La turbulencia del escape y las ondas de choque asociadas podrían causar inestabilidades en la combustión y, en casos extremos, el fallo del motor. De ahí que la NASA tenga tanto interés en estudiar de primera mano las aventuras de SpaceX, ya que el encendido de frenado de la primera etapa del Falcon 9 coincide más o menos con el régimen de velocidades y presiones que se encontraría una nave en Marte. Y decimos más o menos porque ni la NASA ni SpaceX han hecho público el rango de velocidades a las que se mueve la etapa en cada fase. No obstante, los resultados servirán para allanar el camino a la primera misión tripulada al planeta rojo, que como todos sabemos, siempre estará a veinte años vista.

Vídeo sobre el descenso de una nave tripulada en Marte con retropropulsión supersónica: