Vehículo de lanzamiento desechable de carga superpesada de la NASA
El Space Launch System ( SLS ) es un vehículo de lanzamiento superpesado desechable estadounidense utilizado por la NASA . Como vehículo de lanzamiento principal del programa de aterrizaje lunar Artemis , el SLS está diseñado para lanzar la nave espacial tripulada Orion en una trayectoria translunar. El primer lanzamiento del SLS fue el de la Artemisa 1 sin tripulación , que tuvo lugar el 16 de noviembre de 2022.
El desarrollo del SLS comenzó en 2011 como reemplazo del transbordador espacial retirado , así como de los vehículos de lanzamiento Ares I y Ares V , que fueron cancelados . El SLS se construyó utilizando la tecnología existente del transbordador, incluidos los cohetes propulsores sólidos y los motores RS-25 . El cohete ha sido criticado por sus motivaciones políticas, consideradas como una forma de preservar los puestos de trabajo y los contratos de las empresas aeroespaciales involucradas en el programa del transbordador, con un gran coste para la NASA. El proyecto ha enfrentado desafíos importantes, que incluyen mala gestión, sobrecostos sustanciales y retrasos significativos. El primer lanzamiento ordenado por el Congreso a fines de 2016 se retrasó casi seis años.
Todos los vuelos del Sistema de Lanzamiento Espacial se realizan desde el Complejo de Lanzamiento 39B en el Centro Espacial Kennedy en Florida. Los tres primeros vuelos del SLS utilizan la configuración del Bloque 1 , que comprende una etapa central , propulsores ampliados del transbordador espacial desarrollados para Ares I y la etapa superior de la Etapa de Propulsión Criogénica Interina (ICPS). Se planea una configuración mejorada del Bloque 1B , con la Etapa Superior de Exploración , para el cuarto vuelo; se planea una configuración mejorada del Bloque 2 con nuevos propulsores de cohetes sólidos para el noveno vuelo. Después del lanzamiento de Artemis 4 , la NASA planea transferir las operaciones de producción y lanzamiento del SLS a Deep Space Transport LLC , una empresa conjunta entre Boeing y Northrop Grumman.
Junto con los cohetes propulsores sólidos, la etapa central es responsable de impulsar la etapa superior y la carga útil fuera de la atmósfera a una velocidad cercana a la orbital. Contiene los tanques de hidrógeno líquido y oxígeno líquido para la fase de ascenso, los puntos de acoplamiento de los cohetes propulsores sólidos delanteros y traseros, la aviónica y el sistema de propulsión principal (MPS), un conjunto de los cuatro motores RS-25 , [21] la plomería asociada y los actuadores hidráulicos de cardán , y el equipo para la presurización autógena de los tanques del vehículo. La etapa central proporciona aproximadamente el 25% del empuje del vehículo en el despegue, el resto proviene de los cohetes propulsores sólidos. [25] [26]
El escenario mide 213 pies (65 m) de largo por 28 pies (8,4 m) de diámetro y es visualmente similar al tanque externo del transbordador espacial . [27] [28] Está hecho principalmente de aleación de aluminio 2219 , [29] y contiene numerosas mejoras en los procesos de fabricación, incluida la soldadura por fricción y agitación para las secciones del cañón y el fresado integrado para los largueros . [30] [31] Los primeros cuatro vuelos utilizarán y gastarán cada uno cuatro de los dieciséis motores RS-25D restantes previamente volados en misiones del transbordador espacial. [32] [33] [34] Aerojet Rocketdyne reacondiciona estos motores con controladores de motor modernizados, límites de aceleración más altos, así como aislamiento para las altas temperaturas que experimentará la sección del motor debido a su posición adyacente a los propulsores de cohetes sólidos. [35] Los vuelos posteriores cambiarán a una variante RS-25 optimizada para uso expandido, el RS-25E, que reducirá los costos por motor en más del 30%. [36] [37] El empuje de cada motor RS-25D se ha incrementado de 492.000 lbf (2.188 kN), como en el transbordador espacial, a 513.000 lbf (2.281 kN) en los dieciséis motores modernizados. El RS-25E aumentará aún más el empuje por motor a 522.000 lbf (2.321 kN). [38] [39]
Cohetes propulsores sólidos
Derivado del transbordador
Los bloques 1 y 1B del SLS utilizarán dos cohetes propulsores sólidos de cinco segmentos . Utilizan segmentos de carcasa que volaron en misiones del transbordador como partes de los cohetes propulsores sólidos de cuatro segmentos del transbordador espacial . Poseen un segmento central adicional, nueva aviónica y un aislamiento más ligero, pero carecen de un sistema de recuperación de paracaídas, ya que no se recuperarán después del lanzamiento. [40] Los propulsores para los cohetes propulsores sólidos son polvo de aluminio, que es muy reactivo, y perclorato de amonio, un oxidante potente. Se mantienen unidos por un aglutinante, polibutadieno acrilonitrilo (PBAN). La mezcla tiene la consistencia de una goma de borrar y se empaqueta en cada segmento. [41] Los cohetes propulsores sólidos de cinco segmentos proporcionan aproximadamente un 25% más de impulso total que los cohetes propulsores sólidos del transbordador. [42] [43]
TRONCO
El stock de propulsores SLS Block 1 a 1B está limitado por la cantidad de carcasas que quedan del programa Shuttle, que permite ocho vuelos del SLS. [44] El 2 de marzo de 2019, se anunció el programa Booster Obsolescence and Life Extension, con el objetivo de desarrollar nuevos propulsores de cohetes sólidos para el SLS Block 2. Estos propulsores serán construidos por Northrop Grumman Space Systems , y se derivarán de los propulsores de cohetes sólidos con carcasa compuesta que se estaban desarrollando para el vehículo de lanzamiento OmegA cancelado , y se proyecta que aumenten la carga útil del Bloque 2 a 290.000 lb (130 t) a la órbita terrestre baja (LEO) y al menos 101.000 lb (46 t) a la inyección translunar . [45] [46] [47] A julio de 2021 [actualizar], el programa BOLE está en desarrollo, y se espera que el primer disparo se realice en 2024. [45]
La etapa de propulsión criogénica provisional (ICPS) es una etapa superior temporal para las versiones del Bloque 1 del SLS, construida por United Launch Alliance , una empresa conjunta de Boeing y Lockheed Martin . La ICPS es esencialmente una segunda etapa criogénica Delta "lista para usar" , con modificaciones mínimas para la integración del SLS. La ICPS está pensada como una solución temporal y está previsto que sea reemplazada en la versión del Bloque 1B del SLS por la etapa superior de exploración de próxima generación, que está siendo diseñada por Boeing.
El ICPS utilizado en la misión Artemis 1 estaba propulsado por un único motor RL10B-2, mientras que el ICPS para Artemis 2 y Artemis 3 utilizará la variante RL10 C-2. [48] [49] [50] El bloque 1 está diseñado para ser capaz de elevar 209.000 lb (95 t) a la órbita baja terrestre (LEO) en esta configuración, incluido el peso del ICPS como parte de la carga útil. [51] En el momento de la separación de la etapa central del SLS, Artemis 1 viajaba en una trayectoria orbital transatmosférica inicial de 1.806 por 30 km (1.122 por 19 mi) . Esta trayectoria aseguró la eliminación segura de la etapa central. [52] El ICPS realizó luego la inserción orbital y una posterior quema de inyección translunar para enviar a Orión hacia la Luna. [53] El ICPS estará calificado para humanos para los vuelos tripulados de Artemis 2 y 3. [54]
El bloque 1 del SLS tiene una interfase cónica en forma de tronco llamada adaptador de etapa del vehículo de lanzamiento entre la etapa central y el ICPS. Consta de dieciséis paneles de aluminio y litio hechos de aleación de aluminio 2195. Teledyne Brown Engineering es su constructor. [55] El primero costó 60 millones de dólares y los dos siguientes costaron 85 millones de dólares en conjunto. [56]
Exploración Etapa Superior
Está previsto que la etapa superior de exploración (EUS) vuele primero en Artemis 4. La EUS completará la fase de ascenso del SLS y luego se volverá a encender para enviar su carga útil a destinos más allá de LEO. [57] Se espera que sea utilizada por el Bloque 1B y el Bloque 2. La EUS comparte el diámetro de la etapa central de 8,4 metros y estará propulsada por cuatro motores RL10 C-3. [58] Con el tiempo se actualizará para utilizar cuatro motores RL10 C-X mejorados. [59] A partir de marzo de 2022 [actualizar], Boeing está desarrollando un nuevo tanque de combustible basado en compuestos para la EUS que aumentaría la capacidad de masa de carga útil general del Bloque 1B a TLI en un 40 por ciento. [60] La etapa superior mejorada se denominó originalmente Etapa Superior de Uso Dual (DUUS, pronunciado "duce"), [57] pero luego pasó a llamarse Etapa Superior de Exploración (EUS). [61]
Variantes de bloques
Evolución del SLS desde la configuración del Bloque 1 a varias configuraciones
Desarrollo
Fondos
Durante la presentación conjunta del Senado y la NASA en septiembre de 2011, se afirmó que el programa SLS tenía un costo de desarrollo proyectado de 18 mil millones de dólares hasta 2017, con 10 mil millones de dólares para el cohete SLS, 6 mil millones de dólares para la nave espacial Orion y 2 mil millones de dólares para mejoras en la plataforma de lanzamiento y otras instalaciones en el Centro Espacial Kennedy . [64] [65] Estos costos y cronogramas fueron considerados optimistas en un informe de evaluación de costos independiente de 2011 realizado por Booz Allen Hamilton para la NASA. [66] Un documento interno de la NASA de 2011 estimó que el costo del programa hasta 2025 ascendería a un total de al menos 41 mil millones de dólares para cuatro lanzamientos de 209 000 lb (95 t) (1 sin tripulación, 3 tripulados), [67] [68] con la versión de 290 000 lb (130 t) lista no antes de 2030. [69] El Equipo del Marco de Exploración Humana estimó los costos unitarios para el "Bloque 0" en 1600 millones de dólares y el Bloque 1 en 1860 millones de dólares en 2010. [70] Sin embargo, desde que se hicieron estas estimaciones, el vehículo SLS Bloque 0 se abandonó a fines de 2011 y el diseño no se completó. [21]
En septiembre de 2012, un subdirector del proyecto SLS declaró que 500 millones de dólares es un coste medio razonable por vuelo para el programa SLS. [71] En 2013, la Space Review estimó el coste por lanzamiento en 5.000 millones de dólares, dependiendo de la tasa de lanzamientos. [72] [73] La NASA anunció en 2013 que la Agencia Espacial Europea construirá el módulo de servicio Orión . [74] En agosto de 2014, cuando el programa SLS pasó su revisión del Punto de decisión clave C y se consideró que estaba listo para entrar en pleno desarrollo, los costes desde febrero de 2014 hasta su lanzamiento planificado en septiembre de 2018 se estimaron en 7.021 millones de dólares. [75] Las modificaciones y la construcción de los sistemas terrestres requerirían 1.800 millones de dólares adicionales durante el mismo tiempo. [76]
En octubre de 2018, el Inspector General de la NASA informó que el contrato de la etapa central de Boeing había representado el 40% de los 11.900 millones de dólares gastados en el SLS hasta agosto de 2018. Para 2021, se esperaba que el desarrollo de la etapa central hubiera costado 8.900 millones de dólares, el doble de la cantidad inicialmente planificada. [77] En diciembre de 2018, la NASA estimó que los presupuestos anuales para el SLS oscilarán entre 2.100 y 2.300 millones de dólares entre 2019 y 2023. [78]
En marzo de 2019, la administración Trump publicó su solicitud de presupuesto para el año fiscal 2020 para la NASA, que en particular proponía eliminar la financiación para las variantes Bloque 1B y Bloque 2 del SLS. La acción del Congreso finalmente incluyó la financiación en el presupuesto aprobado. [79] Se espera que un componente de Gateway que se había planeado previamente para el Bloque 1B del SLS vuele en el cohete Falcon Heavy de SpaceX. [80] [ necesita actualización ]
El 1 de mayo de 2020, la NASA otorgó una extensión de contrato a Aerojet Rocketdyne para fabricar 18 motores RS-25 adicionales con servicios asociados por 1.790 millones de dólares, lo que eleva el valor total del contrato RS-25 a casi 3.500 millones de dólares. [81] [37]
Presupuesto
Durante los años fiscales 2011 a 2023, el programa SLS había gastado fondos por un total de 26.400 millones de dólares en dólares nominales. Esto equivale a 32.000 millones de dólares en dólares de 2024 utilizando los índices de inflación New Start de la NASA. [82]
En 2024, el Congreso de Estados Unidos aprobó “hasta” 2.600 millones de dólares para el Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA. [96]
En enero de 2024, la NASA anunció planes para un primer vuelo tripulado de la nave espacial Orión en el SLS, la misión Artemisa II , no antes de septiembre de 2025. [97]
Se excluyen del costo del SLS anterior los costos de ensamblar, integrar, preparar y lanzar el SLS y sus cargas útiles, financiados por separado en los Sistemas Terrestres de Exploración de la NASA , actualmente en alrededor de $600 millones por año, [99] [100] y se anticipa que se mantendrán allí durante al menos los primeros cuatro lanzamientos del SLS. [3] También se excluyen las cargas útiles que se lanzan en el SLS, como la cápsula de tripulación Orion , los programas predecesores que contribuyeron al desarrollo del SLS, como el proyecto del Vehículo de Lanzamiento de Carga Ares V , financiado de 2008 a 2010 por un total de $70 millones, [101] y el Vehículo de Lanzamiento de Tripulación Ares I , financiado de 2006 a 2010 por un total de $4.8 mil millones [101] [102] en desarrollo, incluidos los Propulsores de Cohetes Sólidos de 5 segmentos utilizados en el SLS. [103]
Primeros planes
Prueba del SLS Booster en las instalaciones de Orbital ATK en el desierto al noroeste de Ogden, Utah , marzo de 2015Exploration Ground Systems y Jacobs se preparan para levantar y colocar la etapa central del cohete SLS, junio de 2021
El SLS fue creado por una ley del Congreso de los Estados Unidos en la Ley de Autorización de la NASA de 2010 , Ley Pública 111-267, en la que se ordenó a la NASA crear un sistema para lanzar cargas útiles y tripulación al espacio que reemplazaría las capacidades perdidas con el retiro del Transbordador Espacial . [112] La ley estableció ciertos objetivos, como poder elevar entre 70 y 100 toneladas a la órbita terrestre baja con capacidad de evolución a 130 toneladas, una fecha límite del 31 de diciembre de 2016 para que el sistema esté completamente operativo y una directiva para utilizar "en la medida de lo posible" los componentes, el hardware y la mano de obra existentes del Transbordador Espacial y del Ares I. [ 112] : 12
El 14 de septiembre de 2011, la NASA anunció su plan para cumplir con estos requisitos: el diseño del SLS, con la nave espacial Orion como carga útil. [113] [114] [115] [116]
El SLS ha considerado varias rutas de desarrollo futuras de posibles configuraciones de lanzamiento, y la evolución planificada de los bloques del cohete ha sido modificada muchas veces. [103] Se consideraron muchas opciones, todas las cuales solo necesitaban cumplir con los mínimos de carga útil exigidos por el Congreso, [103] incluida una variante del Bloque 0 con tres motores principales, [21] una variante con cinco motores principales, [103] una variante del Bloque 1A con propulsores mejorados en lugar de la segunda etapa mejorada, [21] y un Bloque 2 con cinco motores principales más la Etapa de Salida de la Tierra , con hasta tres motores J-2X . [24]
En el anuncio inicial del diseño del SLS, la NASA también anunció una "Competencia de Propulsores Avanzados", para seleccionar qué propulsores se utilizarían en el Bloque 2 del SLS. [113] [117] [26] [118] Varias empresas propusieron propulsores para esta competencia, todos los cuales fueron indicados como viables: [119] Aerojet y Teledyne Brown propusieron tres motores propulsores cada uno con cámaras de combustión duales, [120] Alliant Techsystems propuso un propulsor de cohete sólido modificado con una carcasa más ligera, propulsor más energético y cuatro segmentos en lugar de cinco, [121] y Pratt & Whitney Rocketdyne y Dynetics propusieron un propulsor de combustible líquido llamado Pyrios . [122] Sin embargo, esta competencia fue planeada para un plan de desarrollo en el que el Bloque 1A sería seguido por el Bloque 2A, con propulsores mejorados. La NASA canceló el Bloque 1A y la competencia planeada en abril de 2014, a favor de simplemente permanecer con los cohetes impulsores sólidos de cinco segmentos del Ares I , modificados a partir de los cohetes impulsores sólidos del Transbordador Espacial , hasta al menos fines de la década de 2020. [103] [123] El propulsor avanzado excesivamente poderoso habría resultado en una aceleración inadecuadamente alta y necesitaría modificaciones en el Complejo de Lanzamiento 39B , su foso de llamas y el Lanzador Móvil . [124] [103]
El 31 de julio de 2013, el SLS aprobó la revisión preliminar del diseño, que abarcó no sólo el cohete y los propulsores, sino también el apoyo terrestre y los preparativos logísticos. [125]
El 7 de agosto de 2014, el Bloque 1 del SLS superó un hito conocido como Punto de Decisión Clave C y entró en desarrollo a gran escala, con una fecha de lanzamiento estimada para noviembre de 2018. [75] [126]
Opciones de EUS
En 2013, la NASA y Boeing analizaron el rendimiento de varias opciones de motores de la Etapa Superior de Exploración (EUS). El análisis se basó en una carga de combustible utilizable de segunda etapa de 105 toneladas métricas y comparó etapas con cuatro motores RL10 , dos motores MARC-60 o un motor J-2X . [127] [128] En 2014, la NASA también consideró utilizar el Vinci europeo en lugar del RL10 , que ofrecía el mismo impulso específico pero con un empuje un 64% mayor, lo que permitiría el mismo rendimiento a un menor costo. [129]
En 2018, Blue Origin presentó una propuesta para reemplazar el EUS con una alternativa más económica que sería diseñada y fabricada por la compañía, pero fue rechazada por la NASA en noviembre de 2019 por múltiples motivos; estos incluían un menor rendimiento en comparación con el diseño existente del EUS, la incompatibilidad de la propuesta con la altura de la puerta del Edificio de Ensamblaje de Vehículos de solo 390 pies (120 m) y la aceleración inaceptable de los componentes de Orion, como sus paneles solares, debido al mayor empuje de los motores que se utilizan para el tanque de combustible. [130] [131] : 7–8
Pruebas SRB
Entre 2009 y 2011 se llevaron a cabo tres pruebas de fuego estático de duración completa de cohetes propulsores sólidos de cinco segmentos en el marco del Programa Constelación , incluidas pruebas a temperaturas de núcleo bajas y altas, para validar el rendimiento a temperaturas extremas. [132] [133] [134] El cohete propulsor sólido de cinco segmentos se trasladaría al SLS. [103] Northrop Grumman Innovation Systems ha completado pruebas de fuego estático de duración completa de los cohetes propulsores sólidos de cinco segmentos. El motor de calificación 1 se probó el 10 de marzo de 2015. [135] El motor de calificación 2 se probó con éxito el 28 de junio de 2016. [136]
Costos de lanzamiento
Las estimaciones de los costos por lanzamiento del SLS han variado ampliamente, en parte debido a la incertidumbre sobre cuánto gastará el programa durante el desarrollo y las pruebas antes de que comiencen los lanzamientos operativos, y en parte debido a que los distintos organismos utilizan diferentes medidas de costos; pero también en función de los diferentes propósitos para los que se desarrollaron las estimaciones de costos. Por ejemplo, un costo marginal por un lanzamiento adicional ignora el desarrollo y los costos fijos recurrentes anuales, mientras que un costo total por lanzamiento incluye los costos recurrentes pero excluye el desarrollo.
No existen estimaciones oficiales de la NASA sobre cuánto costará cada lanzamiento del SLS, ni sobre los costos recurrentes anuales del programa SLS una vez que esté operativo. El costo por lanzamiento no es una cifra fácil de estimar, ya que depende en gran medida de cuántos lanzamientos se realicen por año. [1] Por ejemplo, de manera similar, se estimó que el transbordador espacial , en dólares de 2012, costaría $576 millones por lanzamiento si hubiera podido lograr 7 lanzamientos por año, mientras que el costo marginal de agregar un solo lanzamiento adicional en un año determinado se estimó en menos de la mitad de eso, a solo $252 millones de costo marginal. Sin embargo, al ritmo al que voló, el costo final fue de $1.64 mil millones por lanzamiento del transbordador espacial, incluido el desarrollo. [137] : III−490
El administrador asociado de la NASA, William H. Gerstenmaier, dijo en 2017 que la NASA no proporcionaría estimaciones oficiales de costos por vuelo de ningún tipo para el SLS. [138] Sin embargo, otros organismos, como la Oficina de Responsabilidad Gubernamental (GAO), la Oficina del Inspector General de la NASA , el Comité de Asignaciones del Senado y la Oficina de Administración y Presupuesto de la Casa Blanca han proporcionado cifras de costos por lanzamiento. Varios programas internos de la NASA e informes de estudios de concepto de proyectos han publicado presupuestos propuestos que incluyen futuros lanzamientos del SLS. Por ejemplo, un informe de estudio de concepto para un telescopio espacial declaró que la sede de la NASA le recomendó en 2019 presupuestar $ 500 millones para un lanzamiento del SLS en 2035. [139] Otro estudio en 2019, que también proponía un telescopio espacial, asumió un presupuesto para su lanzamiento de $ 650 millones en dólares actuales, o $ 925 millones para cuando se produciría el lanzamiento, también a "mediados de la década de 2030". [140]
Coste del lanzamiento del Europa Clipper
Europa Clipper es una misión científica de la NASA que el Congreso exigió inicialmente que se lanzara en el SLS. Los organismos de supervisión, tanto internos como externos a la NASA, no estuvieron de acuerdo con este requisito. En primer lugar, la oficina del Inspector General de la NASA publicó un informe en mayo de 2019 [141] [142] que afirmaba que Europa Clipper tendría que renunciar a 876 millones de dólares por el "costo marginal" de su lanzamiento en el SLS. Un anexo a la carta publicado en agosto de 2019 aumentó la estimación y afirmó que cambiar a un cohete comercial ahorraría más de mil millones de dólares.
Un análisis conjunto de costos y niveles de confianza del cronograma citado en esa carta estimó el ahorro de costos en $700 millones, con el SLS en $1.05 mil millones por lanzamiento y la alternativa comercial en $350 millones. [143] [144] Finalmente, una carta de la Oficina de Administración y Presupuesto de la Casa Blanca (OMB) al Comité de Asignaciones del Senado en octubre de 2019 reveló que el costo total del SLS para el contribuyente se estimó en "más de $2 mil millones" por lanzamiento una vez que se complete el desarrollo; dicho desarrollo ha costado $23 mil millones en dólares de 2021. [2] [nota 3] La carta sugería que el Congreso de los EE. UU. eliminara este requisito, de acuerdo con el Inspector General de la NASA, y agregó que el uso de un vehículo de lanzamiento comercial para Europa Clipper en lugar del SLS ahorraría $1.5 mil millones en total. La NASA no negó este costo de lanzamiento de 2 mil millones de dólares y un portavoz de la agencia declaró que "está trabajando para reducir el costo de un solo lanzamiento del SLS en un año determinado mientras la agencia continúa las negociaciones con Boeing sobre el contrato de producción a largo plazo y los esfuerzos para finalizar los contratos y los costos de otros elementos del cohete". [1]
Finalmente, Europa Clipper fue reprogramado en 2021 para su lanzamiento en un Falcon Heavy por un precio contractual de 178 millones de dólares, lo que ahorró 2 mil millones de dólares en costos de lanzamiento en comparación con el SLS. [145] [146] La medida se realizó no solo por razones de costo, sino también debido a cargas de vibración inaceptablemente altas en el SLS y preocupaciones sobre la disponibilidad de vehículos SLS de repuesto del programa Artemis. [147] [148]
Costo de lanzamiento, generalmente
La cifra de la OMB de 2019 que se muestra arriba depende del ritmo de construcción, por lo que construir más cohetes SLS más rápido podría reducir el costo por unidad. [1] Por ejemplo, Exploration Ground Systems , cuyo único papel es dar soporte, ensamblar, integrar y lanzar SLS, ha presupuestado por separado costos fijos de 600 millones de dólares por año en instalaciones, distribuidos entre la cantidad de cohetes que se lancen ese año. [99] Luego, en diciembre de 2019, el administrador de la NASA, Jim Bridenstine, compartió informalmente que no está de acuerdo con la cifra de 2 mil millones de dólares, ya que el costo marginal de un lanzamiento de SLS debería disminuir después de los primeros, y se espera que termine en alrededor de 800 millones a 900 millones de dólares, aunque las negociaciones contractuales apenas estaban comenzando para esos núcleos posteriores. [149]
En noviembre de 2021, una auditoría de la Oficina del Inspector General de la NASA estimó que, al menos para los primeros cuatro lanzamientos del SLS, los costos de producción y operación por lanzamiento serían de 2.200 millones de dólares para el SLS, más 568 millones de dólares para los sistemas terrestres de exploración . Además, dado que las primeras cuatro misiones están bajo el programa Artemis, la carga útil costaría 1.000 millones de dólares para Orion y 300 millones de dólares para el módulo de servicio de la ESA . [3] : 23
En octubre de 2023, el Inspector General de la NASA señaló que los costos de producción recurrentes del Sistema de Lanzamiento Espacial, una vez completado el desarrollo no recurrente, "costarían al menos 2.500 millones de dólares para producirlo, sin incluir los costos de ingeniería e integración de sistemas" y que "el objetivo aspiracional de la NASA de lograr un ahorro de costos del 50 por ciento es altamente irrealista". [150] (Este costo sería una continuación de los presupuestos anuales).
Operación
Construcción
Tanque de hidrógeno líquido para Artemis 2 en construcción, agosto de 2020Carenado de motor tipo "cola de barco" para Artemis 2 en construcción, junio de 2021Estructura de la cubierta de la sección del motor del Artemis 3 en construcción, abril de 2021
A partir de 2020 [actualizar], se planean tres versiones del SLS: Bloque 1, Bloque 1B y Bloque 2. Cada una utilizará la misma etapa central con sus cuatro motores principales, pero el Bloque 1B contará con la Etapa Superior de Exploración (EUS), y el Bloque 2 combinará la EUS con propulsores mejorados. [151] [63] [152]
El ICPS para Artemis 1 fue entregado por ULA a la NASA aproximadamente en julio de 2017 [153] y estuvo alojado en el Centro Espacial Kennedy a partir de noviembre de 2018. [154]
Construcción del escenario central
A mediados de noviembre de 2014, comenzó la construcción del hardware de la primera etapa central utilizando un nuevo sistema de soldadura por fricción y agitación en el Edificio de Ensamblaje Vertical Sur en la Instalación de Ensamblaje Michoud de la NASA . [31] [29] [30] Entre 2015 y 2017, la NASA probó los motores RS-25 en preparación para su uso en SLS. [36]
La etapa central del primer SLS, construido en la planta de ensamblaje de Michoud por Boeing, [155] tenía los cuatro motores instalados en noviembre de 2019, [156] y la NASA lo declaró terminado en diciembre de 2019. [157]
La primera etapa central salió de la instalación de ensamblaje de Michoud para realizar pruebas exhaustivas en el Centro Espacial Stennis en enero de 2020. [158] El programa de prueba de disparo estático en el Centro Espacial Stennis, conocido como Green Run, hizo funcionar todos los sistemas de la etapa central simultáneamente por primera vez. [159] [160] La prueba 7 (de 8), el ensayo general húmedo, se llevó a cabo en diciembre de 2020 y el incendio (prueba 8) tuvo lugar el 16 de enero de 2021, pero se apagó antes de lo esperado, [161] unos 67 segundos en total en lugar de los ocho minutos deseados. Más tarde se informó que el motivo del apagado temprano se debió a los criterios conservadores de compromiso de prueba en el sistema de control del vector de empuje, específicos solo para pruebas en tierra y no para vuelo. Si este escenario hubiera ocurrido durante un vuelo, el cohete habría seguido volando normalmente. No hubo señales de daño en la etapa central ni en los motores, contrariamente a las preocupaciones iniciales. [162]
La segunda prueba de fuego se completó el 18 de marzo de 2021, con los cuatro motores encendiéndose, reduciendo la velocidad como se esperaba para simular las condiciones de vuelo y los perfiles de cardán. La etapa central se envió al Centro Espacial Kennedy para acoplarse con el resto del cohete para Artemis 1. Salió de Stennis el 24 de abril y llegó a Kennedy el 27 de abril. [163] Allí fue reacondicionado en preparación para el apilamiento. [164] El 12 de junio de 2021, la NASA anunció que se completó el ensamblaje del primer cohete SLS en el Centro Espacial Kennedy. El SLS ensamblado se utilizó para la misión Artemis 1 sin tripulación en 2022. [165]
El primer SLS, para Artemis 1, lanzó una nave espacial Orion a una órbita lunar en un vuelo de prueba en el otoño de 2022, [166] y la NASA y Boeing están construyendo los próximos tres cohetes para Artemis 2 , Artemis 3 y Artemis 4. [167] Boeing declaró en julio de 2021 que, si bien la pandemia de COVID-19 había afectado a sus proveedores y cronogramas, como retrasar las piezas necesarias para el sistema hidráulico, aún podrían proporcionar la etapa central del SLS de Artemis 2 según el cronograma de la NASA, con meses de sobra. [167] El proceso de aislamiento de espuma en aerosol para Artemis 2 se automatizó para la mayoría de las secciones de la etapa central, lo que ahorró 12 días en el cronograma. [168] [167] El faldón delantero de Artemis 2, el componente más importante de la etapa central, se fijó en el tanque de oxígeno líquido a fines de mayo de 2021. [167] Para el 25 de septiembre de 2023, la etapa central estaba funcionalmente completa, ya que se ensamblaron todas las secciones y se instalaron los cuatro motores RS-25. [169] En mayo de 2023 [actualizar], se programó que la etapa central completa se enviara a la NASA a fines del otoño de 2023, [170] [171] ocho meses más tarde de lo previsto originalmente. [172] En junio de 2024, esto todavía no había sucedido. Para Artemis 3, el ensamblaje de elementos de la estructura de empuje comenzó en la Instalación de ensamblaje de Michoud a principios de 2021. [167] El tanque de hidrógeno líquido para Artemis 3 se planeó originalmente que fuera el tanque Artemis 1, pero se dejó de lado porque se descubrió que las soldaduras eran defectuosas. [173] : 2 Se desarrollaron técnicas de reparación y el tanque volvió a entrar en producción y se probará su resistencia para su uso en Artemis 3. [173] : 2
Construcción de EUS para el Bloque 1B
A partir de julio de 2021, Boeing también se está preparando para comenzar la construcción de la etapa superior de exploración (EUS), que se planea utilizar en Artemis 4. [ 167]
Lanzamientos
Originalmente planeado para finales de 2016, el primer vuelo sin tripulación del SLS se deslizó más de veintiséis veces y casi seis años. [nota 4] A principios de ese mes, el primer lanzamiento estaba originalmente programado para las 8:30 am EDT, el 29 de agosto de 2022. [212] Se pospuso a las 2:17 pm EDT (18:17 UTC), el 3 de septiembre de 2022, después de que el director de lanzamiento solicitara una cancelación debido a que un sensor de temperatura indicaba falsamente que la entrada de purga de hidrógeno de un motor RS-25 estaba demasiado caliente. [202] [203] El intento del 3 de septiembre se canceló debido a una fuga de hidrógeno en el brazo de desconexión rápida del mástil de servicio de cola, que se reparó; la siguiente opción de lanzamiento fue al principio un período a fines de [208] [209] octubre y luego un lanzamiento a mediados de noviembre, debido al clima desfavorable durante el huracán Ian . [207] [213] [205] Se lanzó el 16 de noviembre. [214] [215]
La NASA originalmente limitó la cantidad de tiempo que los propulsores de combustible sólido pueden permanecer apilados a "aproximadamente un año" desde el momento en que se unen dos segmentos. [216] El primer y segundo segmento de los propulsores Artemis 1 se unieron el 7 de enero de 2021. [217] La NASA podría optar por extender el límite de tiempo basándose en una revisión de ingeniería. [218] El 29 de septiembre de 2021, Northrop Grumman indicó que el límite podría extenderse a dieciocho meses para Artemis 1, basándose en un análisis de los datos recopilados cuando se estaban apilando los propulsores; [165] un análisis semanas antes de la fecha de lanzamiento real extendió posteriormente eso hasta diciembre de 2022 para los propulsores de Artemis 1, casi dos años después del apilamiento. [219]
A finales de 2015, se afirmó que el programa SLS tenía un nivel de confianza del 70% para el primer vuelo de Orión con tripulación , el segundo vuelo SLS en general, que se realizaría en 2023; [220] [221] [222] a partir de noviembre de 2021 [actualizar], la NASA retrasó Artemis 2 de 2023 [223] a mayo de 2024. [224] En marzo de 2023, la NASA anunció que había retrasado Artemis 2 hasta noviembre de 2024 [225] y en enero de 2024 la misión se retrasó aún más hasta septiembre de 2025. [226]
Usos más allá de Artemis
Aunque el SLS solo está confirmado para su uso en las primeras misiones Artemis , varios estudios de concepto de misión de la NASA para misiones robóticas consideraron el lanzamiento en el SLS. Estos incluyen: Neptune Odyssey , [239] [240] Europa Lander , [241] [242] [243] Enceladus Orbilander , Persephone, [244] HabEx , [140] Origins Space Telescope , [139] LUVOIR , [245] Lynx , [246] y la sonda Interstellar . [247] Estos estudios de concepto se prepararon para su posible recomendación por parte de las encuestas decenales de la Academia Nacional . La Encuesta Decenal de Astronomía y Astrofísica de 2021 recomendó una versión fusionada más pequeña de HabEx y LUVOIR precedida por un programa de maduración tecnológica para reducir el riesgo de costos y cronograma, aunque la misión final puede o no utilizar SLS. En 2022, el estudio decenal de ciencias planetarias recomendó que Enceladus Orbilander fuera la tercera misión planetaria de mayor prioridad para la década de 2020. El estudio decenal de heliofísica, cuya finalización está prevista para 2024, está considerando el concepto de la misión Interstellar Probe.
Después del lanzamiento de Artemis 4 , la NASA planea transferir las operaciones de producción y lanzamiento del SLS a Deep Space Transport LLC , una empresa conjunta entre Boeing y Northrop Grumman. [248] La agencia espera que las empresas puedan encontrar más compradores para los vuelos en el cohete para reducir los costos por vuelo a $ 1 mil millones. [249] Sin embargo, encontrar un mercado para un cohete grande y costoso es difícil, informó Reuters . [249] El Departamento de Defensa de los Estados Unidos , visto como un cliente potencial, declaró en 2023 que no está interesado en una asociación con la NASA o el SLS, ya que otros cohetes ya les ofrecen la capacidad que necesitan a un precio asequible. [249]
Crítica
El SLS ha sido criticado por el costo del programa, la falta de participación comercial y la falta de competitividad de la legislación que requiere el uso de componentes del transbordador espacial. [250]
Fondos
Imagen del informe del Inspector General de marzo de 2020 , que muestra cómo la NASA utilizó la contabilidad para "enmascarar" un aumento de costos al trasladar los propulsores (que cuestan $889 millones) del SLS a otro centro de costos, sin actualizar el presupuesto del SLS para que coincida [251] : iv, 22
En 2009, cuando el programa del transbordador espacial se acercaba a su fin, la administración Obama convocó a la Comisión Augustine para evaluar los futuros proyectos de vuelos espaciales tripulados de la NASA. Las conclusiones de la comisión fueron contundentes: el cohete Ares V propuesto por la NASA, destinado a misiones lunares y marcianas, era insostenible y debía cancelarse. La administración también abogó por una asociación público-privada, en la que las empresas privadas desarrollarían y operarían las naves espaciales, y la NASA compraría los servicios de lanzamiento a un costo fijo. [252]
Las recomendaciones se enfrentaron a una feroz oposición por parte de los senadores que representaban a estados con importantes industrias aeroespaciales. En respuesta, en 2011, el Congreso ordenó el desarrollo del SLS. El programa se caracterizó por una compleja red de compromisos políticos, asegurando que varias regiones e intereses se beneficiaran, manteniendo los puestos de trabajo y los contratos de los contratistas existentes del transbordador espacial. [253] [254] El senador de Utah Orrin Hatch se aseguró de que el nuevo cohete utilizara los propulsores sólidos del transbordador, que se fabricaron en su estado. El senador de Alabama Richard Shelby insistió en que el Centro Marshall de Vuelos Espaciales diseñara y probara el cohete. El senador de Florida Bill Nelson trajo a casa miles de millones de dólares al Centro Espacial Kennedy para modernizar sus instalaciones de lanzamiento. [255] [256]
Casi inmediatamente, el representante Tom McClintock pidió a la Oficina de Responsabilidad Gubernamental que investigara posibles violaciones de la Ley de Competencia en la Contratación , argumentando que el requisito de que se utilizaran componentes del transbordador en el SLS no era competitivo y aseguraba contratos a los proveedores existentes. [257] [258] [259]
El presupuesto de 2014 de la administración Obama exigía la cancelación del SLS y la entrega del transporte espacial a empresas comerciales. La Casa Blanca envió a Lori Garver , administradora adjunta de la NASA, junto con la astronauta Sally Ride y otros expertos para defender la propuesta, diciendo que el programa SLS era demasiado lento y derrochador. Sin embargo, los senadores Shelby y Nelson se apresuraron a luchar contra los esfuerzos por recortar el programa y finalmente salieron victoriosos. [260] [252]
Durante la administración Trump, el administrador de la NASA, Jim Bridenstine, sugirió a un comité del Senado que la agencia estaba considerando utilizar el cohete Falcon Heavy o Delta IV Heavy para lanzar Orion en lugar del SLS. Después, el administrador fue convocado a una reunión con el senador Shelby, quien le dijo a Bridenstine que debería renunciar por hacer la sugerencia en una reunión pública. [252]
En 2023, Cristina Chaplain, ex subdirectora de la GAO, expresó dudas sobre la reducción del costo del cohete a un umbral competitivo, "solo teniendo en cuenta la historia y lo desafiante que es construirlo". [249]
Gestión
En 2019, la Oficina de Responsabilidad Gubernamental (GAO) señaló que la NASA había evaluado positivamente el desempeño del contratista Boeing, aunque el proyecto había experimentado un crecimiento de costos y retrasos. [261] [262] Un informe de marzo de 2020 de la Oficina del Inspector General encontró que la NASA desvió $ 889 millones de costos relacionados con los impulsores SLS, pero no actualizó el presupuesto SLS para que coincidiera. Esto mantuvo el sobrecosto presupuestario en el 15% en el año fiscal 2019 ; [251] : 22 un sobrecosto del 30% habría requerido que la NASA solicitara fondos adicionales al Congreso de los EE. UU. [251] : 21–23 El informe del Inspector General encontró que si no fuera por este "enmascaramiento" del costo, el sobrecosto habría sido del 33% para el año fiscal 2019. [251] : iv, 23 La GAO declaró que "el enfoque actual de la NASA para informar el crecimiento de los costos tergiversa el desempeño de los costos del programa". [263] : 19–20
Un estudio inédito de la NASA [271] [272] y otro del Instituto de Tecnología de Georgia encontraron que estos enfoques podrían tener costos más bajos. [273] [274] En 2012, United Launch Alliance también sugirió usar cohetes existentes con depósitos de ensamblaje y propulsor en órbita según fuera necesario. [275] [276] En 2019, un ex empleado de ULA alegó que Boeing veía la tecnología de reabastecimiento orbital como una amenaza para el SLS y bloqueó la inversión en la tecnología. [277] En 2010, el CEO de SpaceX, Elon Musk, afirmó que su compañía podría construir un vehículo de lanzamiento en el rango de carga útil de 310,000-330,000 lb (140-150 t) por $ 2.5 mil millones, o $ 300 millones (en dólares de 2010) por lanzamiento, sin incluir una posible actualización de la etapa superior . [278] [279]
El ex administrador de la NASA Charlie Bolden expresó que el SLS podría ser reemplazado en el futuro en una entrevista con Politico en septiembre de 2020. Bolden dijo que "el SLS desaparecerá... porque en algún momento las entidades comerciales se pondrán al día". Bolden afirmó además: "Realmente van a construir un vehículo de lanzamiento de carga pesada como el SLS que podrán volar por un precio mucho más barato que el que la NASA puede hacer con el SLS. Así es como funciona". [280]
^ Esta es una estimación que excluye los costos de desarrollo del vehículo de lanzamiento Bloque 1 únicamente y no incluye los costos de la cápsula Orión ni del módulo de servicio. [1] [2] [3] : 23–24 [4]
^ El plan de gastos del año fiscal 2021 indica que esto es para el "Bloque 1B (no adicional) (incluido EUS)"
^ Consulte la tabla de presupuesto para ver las cifras anuales ajustadas a la inflación.
^
Notas
^ ab Altura medida hasta la parte superior de la torre de aborto de lanzamiento en la variante tripulada del cohete, la variante de carga es más corta y su altura es variable según el carenado de la carga útil. [6]
^ abcd La masa de carga útil es para la variante de carga del cohete, la capacidad de la variante tripulada se reduce.
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Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Sistema de lanzamiento espacial .
Página del Sistema de lanzamiento espacial y del vehículo tripulado multipropósito en NASA.gov Archivado el 27 de abril de 2011 en Wayback Machine
"Informe preliminar sobre el vehículo tripulado multipropósito y el sistema de lanzamiento espacial" (PDF), NASA
Vídeo de SLS Future Frontiers
Animaciones en video de la misión a los asteroides, la Luna y Marte, beyondearth.com
"La NASA continúa con los planes para un viaje a Marte", spacepolicyonline.com
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