Masten Space Systems era una empresa emergente de fabricación aeroespacial con sede en Mojave, California (anteriormente en Santa Clara, California ) que estaba desarrollando una línea de cohetes de despegue vertical y aterrizaje vertical (VTVL), inicialmente para vuelos espaciales suborbitales de investigación sin tripulación y eventualmente destinados a apoyar lanzamientos de vuelos espaciales orbitales robóticos .
En 2020, la NASA le otorgó a Masten un contrato para una misión de aterrizaje lunar; la NASA debía pagarle a Masten 75,9 millones de dólares para que construyera y lanzara un módulo de aterrizaje llamado XL-1 para llevar cargas útiles de la NASA y otros clientes al polo sur de la Luna. Masten Mission One habría sido el primer vuelo espacial de Masten; estaba programado para su lanzamiento en noviembre de 2023. [1]
La empresa se declaró en quiebra según el Capítulo 11 en julio de 2022, [2] y luego fue adquirida por Astrobotic Technology en septiembre de 2022. [3] Su URL web "masten.aero" sigue activa y sus operaciones continúan como "Departamento de Propulsión y Pruebas de Astrobotic".
Masten Space Systems era una empresa de cohetes con sede en Mojave, California , que estaba desarrollando una línea de naves espaciales VTVL reutilizables y hardware de propulsión de cohetes relacionado.
Masten Space Systems compitió en el concurso Lunar Lander Challenge X de la NASA y Northrop Grumman en 2009, ganando el segundo premio de nivel uno de 150.000 dólares estadounidenses [4] [5] y el primer premio de nivel dos de 1.000.000 de dólares estadounidenses. [6] [7] El 2 de noviembre de 2009, se anunció que Masten Space Systems había ganado el primer lugar en la categoría de nivel dos, con Armadillo Aerospace en segundo lugar. [8] [9]
Masten Space Systems fue seleccionado para la iniciativa Lunar CATALYST de la NASA el 30 de abril de 2014. [10]
Masten fue aceptado para presentar una oferta para el programa de Servicios de Carga Lunar Comercial (CLPS) de la NASA el 29 de noviembre de 2018. Masten propuso a la NASA que Masten desarrollara un módulo de aterrizaje lunar llamado XL-1 para llevar una carga científica a la Luna. La NASA aceptó esta propuesta para que se evaluara si se desarrollaría o no, como parte del programa CLPS. La NASA elegiría más tarde cuál de las ofertas realizadas para el programa CLPS por las diversas empresas elegibles para ofertar por CLPS financiaría finalmente la agencia para su desarrollo. [11]
El 8 de abril de 2020, se anunció que la NASA había seleccionado la propuesta CLPS de Masten para su desarrollo. La NASA le otorgó a Masten un contrato de 75,9 millones de dólares para construir, lanzar, aterrizar y operar su módulo de aterrizaje lunar XL-1. El módulo de aterrizaje llevaría carga útil de la NASA y otros clientes al polo sur de la Luna. Masten Mission One, el primer módulo de aterrizaje XL-1, estaba programado para su lanzamiento en noviembre de 2023. [1]
Masten Space Systems se declaró en quiebra según el Capítulo 11 el 28 de julio de 2022. [2] Los activos de la empresa fueron adquiridos por 4,5 millones de dólares por Astrobotic Technology el 8 de septiembre de 2022, que continúa operando los vehículos de prueba de la empresa. [3] [12]
El Xombie de Masten (modelo XA-0.1B) ganó el segundo premio de 150.000 dólares estadounidenses en la competencia de Nivel Uno del Lunar Lander Challenge el 7 de octubre de 2009 con una precisión de aterrizaje promedio de 16 centímetros (6,3 pulgadas). [5]
El objetivo principal de estos dos fuselajes era demostrar un vuelo estable y controlado utilizando un sistema GN&C desarrollado internamente en Masten. El XA-0.1B originalmente contaba con cuatro motores con un empuje de 1.000 libras-fuerza (4 kN), pero fue modificado en la primavera de 2009 para ser propulsado por un motor de 750 libras-fuerza (3 kN) de empuje. [13] En octubre de 2009, el motor cohete de alcohol isopropílico y oxígeno líquido refrigerado regenerativamente funcionaba a alrededor de 900 libras-fuerza (4 kN). [14]
El XA-0.1B, apodado "Xombie", voló por primera vez sin ataduras el 19 de septiembre de 2009, [15] y calificó para el segundo premio de 150.000 dólares del Lunar Lander Challenge de nivel uno el 7 de octubre de 2009. [16]
En octubre de 2016, la NASA informó que utilizó Xombie para probar el Sistema de Visión de Aterrizaje (LVS), como parte de las tecnologías experimentales del Banco de Pruebas de Vuelo Motorizado de Descenso y Ascenso Autónomo (ADAPT), para el aterrizaje de la misión Marte 2020. [17]
Hasta el 7 de marzo de 2017 [actualizar], Xombie había volado 224 veces. [18]
El Xoie de Masten (modelo XA-0.1E) ganó el premio de Nivel Dos de 1.000.000 de dólares del Lunar Lander Challenge el 30 de octubre de 2009. Superaron a Armadillo Aerospace por poco más de 24 pulgadas (610 mm) de precisión total de aterrizaje, con una precisión promedio de aproximadamente 7,5 pulgadas (190 mm) en los dos aterrizajes en el vuelo de competencia de ida y vuelta. [7] [19]
Xoie tenía un marco de aluminio y presentaba una versión del motor de empuje de 750 libras de fuerza (3 kN) de Masten que producía alrededor de 1.000 libras de fuerza (4 kN) de empuje. "Xoie", como se apodó a la nave, calificó para el nivel dos del Lunar Lander Challenge el 30 de octubre de 2009. [20]
El vehículo de lanzamiento reutilizable Xaero era un cohete de despegue y aterrizaje verticales (VTVL) [21] que Masten estaba desarrollando en 2010-2011. Se propuso a la NASA como un posible vehículo de lanzamiento reutilizable suborbital (sRLV) para transportar cargas útiles de investigación en el marco del Programa de Oportunidades de Vuelo de la NASA (inicialmente conocido como el programa de Investigación Suborbital Reutilizable Comercial/CRuSR), proyectando una altitud de 30 kilómetros (19 mi) en vuelos iniciales de cinco a seis minutos de duración, mientras transportaba una carga útil de investigación de 10 kilogramos (22 lb). [21] Fue propulsado por el motor cohete Cyclops-AL-3 de 1150 libras de fuerza (5,1 kN) que quemaba alcohol isopropílico y oxígeno líquido . [22] [23]
El primer vehículo de prueba Xaero realizó 110 vuelos de prueba antes de quedar destruido en su vuelo número 111. Durante el vuelo récord [24] del 11 de septiembre de 2012, una válvula del motor se quedó abierta durante el descenso, lo que fue detectado por el sistema de control. Tal como estaba previsto, se activó el sistema de terminación del vuelo , destruyendo el vehículo antes de que pudiera crear un problema de seguridad de alcance. [25] El vuelo de prueba final tenía como objetivo probar el vehículo con mayores cargas de viento y altitudes, volando a una altitud de un kilómetro mientras se probaban los controles de vuelo a velocidades de ascenso y descenso más altas antes de regresar a un punto de aterrizaje preciso. El ascenso y la parte inicial del descenso fueron nominales, antes de que la válvula del acelerador se atascara, lo que provocó la terminación del vuelo antes del aterrizaje de precisión planificado. [24]
Xaero-B fue una continuación de Xaero con la capacidad de alcanzar 6 kilómetros (3,7 millas) de altitud con el motor encendido todo el tiempo. Xaero-B tenía entre 15 y 16 pies de altura, mientras que Xaero tenía 12 pies de altura. Xaero-B realizó pruebas de fuego caliente y vuelos de prueba. [26] [27] Se habría utilizado para la mayor parte de los vuelos de investigación hasta altitudes iniciales entre 20 kilómetros (12 millas) y 30 kilómetros (19 millas). [28] El vehículo ahora ha sido retirado debido a daños en un vuelo de prueba en abril de 2017. Voló 75 veces. [29]
El Xodiac fue un cohete VTVL introducido en 2016. [26] [30] [31] Contaba con un propulsor LOX / IPA alimentado a presión y un motor refrigerado regenerativamente. Los vuelos podían simular un aterrizaje en la Luna o Marte. [32] Vídeo de Xodiac realizando pruebas de flujo de aire en vuelo Cuerdas de mechones. [33]
Xogdor era un vehículo VTVL que Masten planeaba introducir en 2023. Como sexto banco de pruebas VTVL desarrollado en Masten, Xogdor habría mejorado el trabajo realizado con Xodiac y probado tecnologías de descenso y aterrizaje a velocidades de hasta 447 mph (719 km/h). [34]
Xeus (pronunciado Zeus) fue un demostrador de módulo de aterrizaje lunar de despegue y aterrizaje verticales. Xeus consistía en una etapa superior Centaur (de United Launch Alliance ) con un motor principal RL-10 al que se le habían añadido cuatro propulsores verticales Katana. Se estimó que el Xeus de producción podría aterrizar en la Luna con hasta 14 toneladas (revisado a 10 toneladas) de carga útil cuando se utilizaba la versión desechable o 5 toneladas de carga útil cuando se utilizaba la versión reutilizable. [35]
El Centaur dañado en el demostrador Xeus lo limitó a vuelos terrestres. Las versiones de producción tendrían que haber estado libres de fallas de fabricación y certificadas para operaciones espaciales. También podría haber sido necesaria la habilitación humana. United Launch Alliance , proveedor del Centaur, se refirió a Xeus como una abreviatura de eXperimental Enhanced Upper Stage . Se dieron más detalles del diseño propuesto en el documento "Experimental Enhanced Upper Stage (XEUS): An affordable large lander system" (Etapa superior mejorada experimental (XEUS): un sistema de aterrizaje grande y asequible). [36]
Es probable que cada una de las Katanas utilizadas en un módulo de aterrizaje Xeus produzca 3500 libras de fuerza (16 kN) al realizar un aterrizaje horizontal. [37] En diciembre de 2012, Masten demostró su motor refrigerado regenerativamente de 2800 libras de fuerza (12 kN) hecho totalmente de aluminio, el KA6A. [38]
La charla en este video anunció el Xeus y también mostró el vehículo de exploración espacial de la NASA con sus dos astronautas como una posible carga útil para el XEUS. [35]
El 30 de abril de 2014, la NASA anunció que Masten Space Systems era una de las tres empresas seleccionadas para la iniciativa Lunar CATALYST . [10] La NASA firmó un Acuerdo de Ley Espacial (SAA) no financiado con Masten en septiembre de 2014. El SAA dura hasta agosto de 2017, tiene 22 hitos y exige "una demostración integral de hardware y software que permita un módulo de aterrizaje comercial en la Luna". [39]
En diciembre de 2015, United Launch Alliance (ULA) estaba planeando actualizar el cuerpo principal del XEUS de una etapa superior Centaur a la etapa evolucionada criogénica avanzada (ACES) que estaban desarrollando, aumentando significativamente la carga útil. [40] [41] Masten Space tenía la intención de incorporar la experiencia del desarrollo de la familia XL de módulos de aterrizaje de carga a la familia de módulos de aterrizaje XEUS. [42]
En agosto de 2016, el presidente y director ejecutivo de ULA dijo que la empresa tenía la intención de evaluar humanamente tanto el Vulcan como el ACES. [43]
XEUS fue cancelado en julio de 2018. [44]
El XL-1 era un pequeño módulo de carga lunar que Masten estaba desarrollando como parte del programa Lunar CATALYST (SAAM ID 18250). [10] [45] Cuando estaba propulsado por MXP-351, el XL-1 estaba diseñado para aterrizar cargas útiles de 100 kilogramos (220 lb) en la superficie de la Luna. [46]
En agosto de 2017, Masten Space esperaba que el XL-1 tuviera cuatro motores principales que se estaban prototipando en el XL-1T y una masa húmeda de aproximadamente 2400 kilogramos (5300 lb). [47] [42]
El 11 de octubre de 2016, Masten Space tuiteó un video que mostraba el lanzamiento de prueba de su nueva combinación de bipropulsante, llamada internamente MXP-351. La prueba utilizó un motor existente con un inyector experimental, el primer 'Machete', que produce un empuje de 225 libras-fuerza (1,00 kN). El desarrollo de su motor lunar regenerativo impreso en 3D que usaría MXP-351 para aterrizar en la Luna continuó. En marzo de 2017 [actualizar], se estaba fabricando una versión de 1000 libras-fuerza (4,4 kN) de empuje de Machete para el banco de pruebas terrestre del módulo de aterrizaje, denominado XL-1T. [46] [48] [49] [50]
En octubre de 2017, la NASA extendió el acuerdo Lunar CATALYST por dos años. [51]
El 29 de noviembre de 2018, se anunció que Masten era elegible para ofertar en un contrato de Servicios de Carga Lunar Comercial (CLPS) por parte de la NASA . [11] Si la NASA acepta la propuesta para su construcción, el aterrizaje en la Luna no sería antes de 2021. [52]
El 8 de abril de 2020, la NASA seleccionó a Masten para entregar ocho cargas útiles, con nueve instrumentos científicos y tecnológicos, al Polo Sur de la Luna en 2022 con el módulo de aterrizaje XL-1. Masten también operaría las cargas útiles, ayudando a sentar las bases para las expediciones humanas a la superficie lunar a partir de 2024. Las cargas útiles, que incluían instrumentos para evaluar la composición de la superficie lunar, probar tecnologías de aterrizaje de precisión y evaluar la radiación en la Luna, se estaban entregando bajo la iniciativa de Servicios de Carga Lunar Comercial (CLPS) de la NASA como parte del programa Artemis de la agencia . La adjudicación de US$75,9 millones incluía servicios de extremo a extremo para la entrega de los instrumentos, incluida la integración de la carga útil, el lanzamiento desde la Tierra, el aterrizaje en la superficie de la Luna y la operación durante al menos 12 días. Las cargas útiles se habían desarrollado predominantemente a través de dos recientes convocatorias de Cargas útiles lunares proporcionadas por la NASA (NPLP) y Cargas útiles de instrumentos y tecnología de la superficie lunar (LSITP). [53]
El 26 de agosto de 2020, Masten anunció que la primera misión XL-1, Masten Mission One, sería lanzada por SpaceX , aunque en ese momento no se sabía públicamente en qué vehículo de lanzamiento de SpaceX volaría. [54]
El 23 de junio de 2021, Masten anunció que el lanzamiento de Masten Mission One se había retrasado hasta noviembre de 2023 debido a problemas relacionados con la pandemia de COVID-19 . [1]
El XL-1T era un demostrador de tecnología y proceso terrestre para el XL-1 y el XEUS. Se estaba utilizando un banco de pruebas de vuelo terrestre, ya que la falta de acceso de vehículos a los módulos de aterrizaje lunares después del lanzamiento haría que la metodología de desarrollo de diseño y prueba incremental de Masten fuera difícil y muy costosa. Al igual que el XL-1, el XL-1T estaba en desarrollo en asociación con NASA CATALYST (SAAM ID 18250). [47]
Se esperaba que el XL-1T tuviera una masa seca de 588,93 kg y una masa húmeda de 1270,68 kg, que era menor que la del XL-1. El vehículo tenía 4 motores principales Machete 4400 N capaces de acelerar entre el 25% y el 100% (4:1). El propulsor era MPX-351. La guiñada y el cabeceo se controlaban mediante un estrangulamiento diferencial. Había 4 propulsores ACS 22 N para controlar el alabeo. [47]
Muchas características del XL-1T se hicieron deliberadamente similares a las del XL-1, entre ellas la arquitectura multimotor, la aviónica, el software, el combustible, el movimiento de inercia, la gestión de chapoteo y las herramientas de diseño de misiones. [47]
Masten recibió un contrato de 3 millones de dólares de la DARPA para desarrollar el avión espacial experimental XS-1 . [55] El proyecto finalizó cuando la DARPA adjudicó la Fase 2 a Boeing. [56]
Además de su línea de vehículos, Masten Space Systems estaba ofreciendo sus encendedores y motores desarrollados internamente comercialmente a partes interesadas y calificadas. [57] Masten también había declarado su intención en múltiples conferencias de participar en proyectos de maduración tecnológica y prueba de concepto.
Broadsword era un motor de cohete de metano/oxígeno líquido de 25.000 libras-fuerza (110 kN) que Masten Space Systems estaba desarrollando para el gobierno de los EE. UU. Las técnicas de fabricación avanzadas permitirían que el motor se utilizara para proporcionar un servicio de lanzamiento reutilizable de menor costo para el creciente mercado de lanzamiento de CubeSat y smallsat. [58] El motor prototipo tardó 1,5 meses en construirse y estaba hecho de aluminio. El motor constaba de 3 partes que se atornillaban entre sí. [18] El motor utilizaba un ciclo de expansión [60] y estaba planificado para producir 35.000 libras-fuerza (160 kN) con una extensión de campana en el vacío. [59]
El desarrollo de una unidad de demostración tecnológica finalizó en septiembre de 2016. La campaña de pruebas de fuego caliente concluyó con la demostración de seis arranques de motor exitosos.
A partir de 2017 [actualizar], se estaba desarrollando una segunda unidad de desarrollo que contenía mejoras para la NASA bajo el programa Tipping Point con el objetivo de que estuviera calificada para el vuelo. [61] [ necesita actualización ]
Cutlass era un motor cohete de metano/oxígeno líquido de 25.000 libras de fuerza (110 kN) que Masten Space Systems estaba desarrollando para el gobierno de los EE. UU. Construido con aleación de aluminio mediante técnicas de fabricación aditiva. [62] [64] Cutlass evolucionó hasta convertirse en un motor de etapa superior desechable de bajo costo que utiliza un ciclo de generador de gas. No se otorgó una subvención SBIR de Fase 2, por lo que el desarrollo se suspendió. [63]
Los motores de la clase Katana fueron diseñados para producir hasta 4000 libras-fuerza (18 kN) de empuje y para ser enfriados regenerativamente . Fueron diseñados para un tiempo de funcionamiento indefinido y una buena respuesta del acelerador. [65] Un video de la prueba de prueba del motor Katana KA6A Regen 2800 lbf completamente de aluminio quemando LOX/IPA ( alcohol isopropílico ). [66]
Machete era el nombre de una familia de diseños de motores de cohetes regulables que Masten Space Systems estaba desarrollando para permitir que su módulo de aterrizaje lunar XL-1 aterrizara en la Luna. Los motores de cohete Machete quemaban la combinación de propulsor hipergólico almacenable no tóxico MXP-351. El primer Machete tenía un diseño de inyector experimental que se utilizó para probar el MXP-351 en 2016, produciendo un empuje de 225 lbf. A partir de marzo de 2017 [actualizar], Masten estaba modificando el diseño para hacer que los motores se fabricaran de forma aditiva con cámaras de empuje refrigeradas regenerativamente. Los motores Machete se estaban ampliando para producir un empuje de 1000 lb para una versión de banco de pruebas terrestre denominada (XL-1T). [46]
MXP-351 era el nombre interno de Masten Space para una combinación de bipropelente autoinflamable inventada para alimentar sus pequeños módulos de aterrizaje lunares. A diferencia del bipropelente NTO/MMH tradicional , los dos componentes químicos del MXP-351 eran más seguros de manipular porque no son tóxicos. El bipropelente también podía almacenarse a temperatura ambiente, a diferencia del oxígeno líquido y el hidrógeno líquido. La combinación hipergólica tenía un ISP de 322 segundos. La vida útil de almacenamiento del MXP-351 antes de su uso estaba siendo objeto de estudios a largo plazo, pero se esperaba que fuera de unos pocos años. Las restricciones operativas reducidas podrían haber permitido una reducción de los costos operativos recurrentes. [49] [46] [67] [68] [69]
Masten Space utilizó precauciones similares a las que se utilizaron para el peróxido de alto rendimiento (HTP) al manipular el MXP-351 . Estas incluían el uso de ropa de protección contra salpicaduras y un simple respirador químico. [67] [70] Afirmaron que los derrames se podían corregir diluyéndolo con agua y enjuagándolo. [46]
Masten Space Systems iba a lanzar una misión de aterrizaje lunar llamada Masten Mission One o MM1 en noviembre de 2023, utilizando un vehículo de lanzamiento Falcon 9 o Falcon Heavy de SpaceX . Iba a tener un conjunto de cargas útiles para la NASA . [1]
En la competencia de Nivel Uno, Armadillo Aerospace ya había obtenido el primer premio de 350.000 dólares en 2008. Masten Space Systems se clasificó para el segundo premio restante el 7 de octubre de 2009, con una precisión de aterrizaje promedio de 16 cm. No hubo ningún otro vuelo de Nivel Uno que calificara este año, por lo que el equipo Masten recibirá el segundo premio de 150.000 dólares.
A solo unos días de finalizar el período de competencia de 2009, Masten Space Systems de Mojave, California, cumplió con éxito los requisitos de Nivel Dos para el Desafío del Centenario - Desafío de aterrizaje lunar y, al registrar la mejor precisión de aterrizaje promedio, ganó el premio del primer lugar de $ 1,000,000. Los vuelos se llevaron a cabo con su vehículo "Xoie" (XA-0.1E) el 30 de octubre en el Puerto Aéreo y Espacial de Mojave. Armadillo Aerospace, líder desde hace mucho tiempo en los esfuerzos del Desafío de aterrizaje lunar, fue el primer equipo en calificar para el premio de Nivel Dos con vuelos exitosos el 12 de septiembre en Caddo Mills, Texas. La precisión de aterrizaje promedio determina qué equipos recibirán los premios del primer y segundo lugar. La precisión media de los vuelos de Armadillo Aerospace fue de 87 cm, pero el equipo de Masten logró una precisión de 19 cm, lo que les permitió alcanzar el primer puesto. Armadillo Aerospace recibirá el premio por el segundo puesto, de 500.000 dólares.
Dejando todo para el último minuto, el equipo de Masten Space Systems ha hecho un esfuerzo de remontada para ganar el premio de un millón de dólares después de volar con éxito su módulo de aterrizaje lunar la semana pasada. El equipo voló una nueva nave, llamada Xoie, para calificar para el nivel 2 del Northrop Grumman Lunar Lander Challenge... más de 1000 libras de empuje... logró hacer el viaje de ida y vuelta con una precisión de aterrizaje promedio de aproximadamente 7,5 pulgadas.
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