El programa BFR de SpaceX busca un escudo térmico avanzado de Starship con la ayuda de la NASA

Nov 19, 2023

De acuerdo con un Acuerdo de la Ley Espacial firmado por SpaceX y el Centro de Investigación Ames de la NASA en junio de 2018, la empresa privada comenzó a trabajar con la NASA para adquirir experiencia básica y lecciones aprendidas con un material de protección térmica (escudo térmico) que es en gran parte nuevo para SpaceX. .

Conocido como TUFROC (abreviatura de Toughened Uni-piece Fibrous Reinforced Oxidation-Resistant Composite), el material desarrollado por NASA Ames es capaz de soportar temperaturas de hasta 1700 C (~3100 F) y aparentemente es un elemento de interés para el próximo SpaceX. programa de cohetes gen BFR (Starship/Super Heavy), particularmente el escudo térmico de Starship.

Hasta donde el público sabe, SpaceX nunca ha intentado fabricar o utilizar una tecnología de escudo térmico como TUFROC. Dentro de un dominio de materiales de protección térmica conocidos como compuestos de matriz cerámica (CMC), TUFROC es esencialmente un término general que cubre cualquier sistema de protección térmica que combina una capa de carbono, una base de sílice y un revestimiento de vidrio curado para evitar la oxidación. En los últimos años, el avión espacial secreto X-37B de Boeing ha demostrado con éxito la reutilización de TUFROC después de las reentradas de velocidad orbital, lo que confirma que el material es capaz de sobrevivir a esas condiciones mientras experimenta una ablación mínima o nula.

El contorno sigue siendo aproximadamente el mismo, pero los materiales fundamentales cambian a la estructura del avión, los tanques y el escudo térmico.

— Elon Musk (@elonmusk) 25 de noviembre de 2018

Al igual que SpaceX tomó prestada la tecnología de protección térmica PICA (ablador de carbono impregnado con fenoles) desarrollada por la NASA y la mejoró drásticamente para su uso rentable en Cargo (y pronto Crew) Dragon, el concepto básico detrás de las capacidades de protección térmica de TUFROC probablemente se presta igual bien a posibles mejoras en la reducción de costos, facilidad de fabricación, resistencia mecánica, características de protección térmica y más.

A diferencia de las losetas de carbono-carbono fatalmente frágiles utilizadas en el transbordador espacial, los aspectos "reforzados con fibra" del mismo nombre de TUFROC también lo hacen mucho más resistente a las fuerzas relacionadas con el impacto como las que llevaron al desastre de Columbia, al tiempo que conservan la impresionante resistencia al calor del compuesto. La NASA ya clasifica a TUFROC como un TPS de "bajo costo", lo que indica además que SpaceX podría reducir fácilmente el costo de producción en un grado significativo.

Lo que no está claro acerca de esta relación incipiente es cómo SpaceX prevé exactamente TUFROC o un derivado de escudo térmico personalizado que se ajuste a su programa BFR. Actualmente, el TPS solo se ha demostrado en X-37B como un caso de borde literal, reemplazando un mosaico de sílice más tradicional en los bordes de ataque de las alas de la pequeña nave espacial, donde el calentamiento de reentrada suele ser el más extremo. Es posible que SpaceX esté interesado en TUFROC por las mismas razones: usarlo para cubrir las aletas delanteras y traseras de BFS/Starship y nada más.

Sin embargo, podría darse el caso de que SpaceX espere que un TUFROC-X mejorado sea viable como un material de escudo térmico monolítico de talla única en todo el refuerzo Super Heavy de BFR y la etapa superior de Starship. Verse obligado a lidiar con una variedad de diferentes materiales TPS inevitablemente aumenta la complejidad y el costo de una nave espacial determinada, por lo que poder reducir significativamente la cantidad de materiales necesarios podría ser una gran ayuda para Starship.

El Acuerdo de la Ley Espacial de la NASA y SpaceX se puede encontrar aquí [PDF].

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