Sistema de lanzamiento espacial

El Space Launch System ( SLS ) es un vehículo de lanzamiento prescindible de carga súper pesada derivado del transbordador espacial estadounidense , que ha sido desarrollado por la NASA en los Estados Unidos desde su anuncio en 2011. Reemplazó al Ares I , Ares V y Júpiter. vehículos de lanzamiento planificados que nunca abandonaron la fase de desarrollo. Se había planeado que se convirtiera en el vehículo de lanzamiento principal de los planes de exploración del espacio profundo de la NASA a lo largo de la década de 2010, [23] [24] incluidos los vuelos lunares tripulados planificados del programa Artemis y una posible continuación.misión humana a Marte . [25] [26] [27] El SLS está destinado a reemplazar al transbordador espacial retirado como vehículo insignia de la NASA. Tras la cancelación del programa Constellation , la Ley de Autorización de la NASA de 2010 previó un único vehículo de lanzamiento utilizable tanto para la tripulación como para la carga. En 2013, se proyectó que SLS sería el vehículo de elevación súper pesado más capaz jamás construido. [28] [29]

Sistema de lanzamiento espacial
Sls block1 en la plataforma sunrisesmall.jpg
Representación de un artista del SLS Block 1 con la nave espacial Orion en la plataforma antes del lanzamiento.
FunciónVehículo de lanzamiento de carga súper pesada
País de origenEstados Unidos
Costo del proyectoUS $ 18.6 mil millones (a partir de 2020)
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
Costo por lanzamientoMás de 2.000 millones de dólares EE.UU. excluyendo el desarrollo (estimación) [nota 1] [11] [12]
Costo por año2.500 millones de dólares EE.UU. para 2020 [1]
Tamaño
Altura111,25 m (365,0 pies), Bloque 2 de carga
Diámetro8,4 m (28 pies), etapa central
Etapas2
Capacidad
Carga útil a LEO [ altitud e inclinación necesarias ]
Masa
  • Bloque 1 : 95.000 kg (209.000 lb) [13]
  • Bloque 2 : 130.000 kg (290.000 lb) [14]
Carga útil a inyección translunar
Masa
  • Bloque 1 :> 59,500 lb (27,000 kg) [15] [16]
  • Tripulación del bloque 1B : 83,700 lb (38,000 kg)
  • Carga del bloque 1B : 92,500 lb (42,000 kg)
  • Tripulación del bloque 2 :> 94,700 lb (43,000 kg)
  • Carga del bloque 2 :> 101,400 lb (46,000 kg)
Cohetes asociados
Comparable
  • Energia
  • N1
  • Saturno V
  • Nave espacial SpaceX
  • Transbordador espacial
Historial de lanzamiento
EstadoActivo
Sitios de lanzamientoCentro espacial Kennedy , LC-39B
Primer vueloNET 4 de noviembre de 2021 [17] [18]
Cargas útiles notablesArtemisa 1 , Orión
Impulsores (Bloque 1, 1B)
No impulsores2 impulsores de cohetes sólidos de cinco segmentos
Largo177 pies (54 m) [19]
Masa bruta1,600,000 libras (730,000 kg) [19]
Empuje14,600 kN (3,280,000 lbf) nivel del mar
16,000 kN (3,600,000 lbf) vacío [20]
Empuje total29.200 kN (6.560.000 lbf) a nivel del mar
32.000 kN (7.200.000 lbf) de vacío [20]
Impulso específico269  s (2,64  km / s )
Quemar tiempo126 segundos
CombustiblePBAN , APCP
Primera etapa (Bloque 1, 1B, 2) - Etapa central
Largo65 m (212 pies) [21]
Diámetro8,4 m (27,6 pies)
Masa vacía85,270 kg (187,990 libras)
Masa bruta979.452 kg (2.159.322 libras)
Motores4 RS-25 D / E [22]
Empuje7.440 kN (1.670.000 libras f )
Impulso específico363 s (3,56 km / s) (nivel del mar)
452 s (4,43 km / s) (vacío)
Quemar tiempo480 segundos
CombustibleLH 2 / LOX
Segunda etapa (Bloque 1) - ICPS
Largo13,7 m (45 pies)
Diámetro5 m (16 pies)
Masa vacía3.490 kg (7.690 libras)
Masa bruta30,710 kg (67,700 libras)
Motores1 RL10 B-2
Empuje110,1 kN (24.800 libras f )
Impulso específico462 segundos (4,53 km / s)
Quemar tiempo1125 segundos
CombustibleLH 2 / LOX
Segunda etapa (Bloque 1B, Bloque 2): etapa superior de exploración
Largo17,6 m (58 pies)
Diámetro8,4 m (28 pies)
Motores4 RL10
Empuje440 kN (99.000 libras · pie)
CombustibleLH 2 / LOX

La variante inicial de SLS, el Bloque 1, fue requerida por el Congreso de los EE. UU. Para elevar una carga útil de 70 t (69 toneladas largas; 77 toneladas cortas) [30] a la órbita terrestre baja (LEO), pero luego se planeó superar eso. requisito con una capacidad de carga útil nominal de 95 t (93 toneladas largas; 105 toneladas cortas). [31] A partir del 22 de diciembre de 2019 , está previsto que esta variante lance Artemis 1 , Artemis 2 y Artemis 3 . [32] El último Bloque 1B está destinado a debutar en Exploration Upper Stage y lanzar el Artemis 4 a Artemis 7. [33] El Bloque 2 está planeado para reemplazar los impulsores iniciales derivados del Shuttle con impulsores avanzados y tendría una capacidad LEO de más de 130 t (130 toneladas largas; 140 toneladas cortas), nuevamente como lo requiere el Congreso. [30] El bloque 2 está destinado a permitir lanzamientos tripulados a Marte . [27]

A partir de 2018, se planeó que SLS tuviera la capacidad de carga útil total LEO más alta del mundo, [34] [35] pero no la masa de inyección más alta del mundo. [36] [37] [38] [ necesita actualización ] El SLS está planeado para lanzar la nave espacial Orion y utilizar las operaciones terrestres y las instalaciones de lanzamiento en el icónico Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida . El cohete utilizará el Complejo de Lanzamiento 39B en el Centro Espacial Kennedy. El primer lanzamiento del cohete está programado actualmente para el 4 de noviembre de 2021.

El SLS es un vehículo de lanzamiento derivado del transbordador espacial, con la primera etapa del cohete impulsada por una etapa central y dos impulsores externos. La etapa superior se está desarrollando a partir de la variante del Bloque 1 a una variante del Bloque 1B y 2 , la etapa superior de exploración .

Etapa central

La etapa central del Space Launch System contiene el Main Propulsion System (MPS) del vehículo de lanzamiento . Tiene 65 m (212 pies) de largo por 8,4 m (27,6 pies) de diámetro y alimenta los cuatro motores de cohete RS-25 en su base. [21] [22] [39] La etapa central es estructural y visualmente similar al tanque externo del Transbordador Espacial , [28] [40] que contiene el combustible de hidrógeno líquido y el oxidante de oxígeno líquido . Los vuelos del 1 al 4 están planificados para utilizar motores RS-25D modificados que quedaron del programa del transbordador espacial. [41] [42] Sin embargo, los motores RS-25 fueron diseñados con la reutilización en mente para el Transbordador Espacial, por lo que se planea que los vuelos posteriores cambien a una variante RS-25 optimizada y desechable, reduciendo los costos por motor en más del 30%. [43] [44]

La etapa central se fabrica en la NASA 's Instalación de Ensamblaje Michoud [45] y es común en todas las evoluciones actualmente planificados de los SLS para evitar la necesidad de rediseños para satisfacer las distintas necesidades. [39] [46] [47] [48]

Impulsores

"> Reproducir medios
SLS prueba de recuerdo a los Orbital ATK / Northrop Grumman 's del desierto al noroeste del centro de Ogden, Utah , Marzo el año 2015

Impulsores de bloque 1 y 1B

Está previsto que los bloques 1 y 1B del SLS utilicen dos cohetes impulsores sólidos (SRB) de cinco segmentos . Estos nuevos SRB se derivan de los propulsores de cohetes sólidos del transbordador espacial de cuatro segmentos , con la adición de un segmento de refuerzo central, nueva aviónica y un aislamiento más ligero. [49] Los SRB de cinco segmentos proporcionan aproximadamente un 25% más de impulso total que el Shuttle SRB, pero ya no se recuperarán después de su uso. [50] [51]

Programa de refuerzo de la obsolescencia y extensión de la vida

El stock de propulsores SLS está limitado por el número de casquillos sobrantes del programa Shuttle, ya que modifican los propulsores volados para agregar un segmento adicional. Hay suficientes para ocho vuelos del SLS, pero se requerirá un reemplazo para los vuelos posteriores. [52] El 2 de marzo de 2019, se anunció el programa Booster Obsolescence and Life Extension (BOLE). Este programa utilizará nuevos propulsores de cohetes sólidos construidos por Northrop Grumman Innovation Systems para más vuelos SLS. Estos impulsores se derivarían de los SRB de carcasa compuesta en desarrollo para el vehículo de lanzamiento OmegA antes de su cancelación, y se prevé que aumenten la carga útil del Bloque 1B a TLI en 3 a 4 toneladas métricas, que todavía está 1 tonelada por debajo de la capacidad de carga útil de Bloque 2. [53]

Bloque 2 - Impulsores avanzados

El Bloque 2 tendrá impulsores avanzados especiales que permitirán al Bloque 2 transportar 145 toneladas estadounidenses a LEO y 50 toneladas a TLI.

Plataforma superior

ICPS - Bloque 1

Está previsto que la etapa de propulsión criogénica provisional (ICPS) vuele en Artemis 1 . Es un Delta IV estirado y clasificado para humanos de 5 metros (16 pies) Delta Cryogenic Second Stage (DCSS) impulsado por un solo RL10 B-2. [54] [55] El bloque 1 está destinado a ser capaz de elevar 95 toneladas a LEO en esta configuración si el ICPS se considera parte de la carga útil. [13] Artemis 1 se lanzará en una trayectoria suborbital inicial de 1.800 por −93 km (1.118 por −58 millas) para garantizar la eliminación segura de la etapa central. ICPS luego realizará una quemadura de inserción orbital en el apogeo y una posterior quemadura de inyección translunar para enviar a Orión hacia la Luna. [56] El ICPS para Artemis 1 fue entregado por ULA a la NASA alrededor de julio de 2017, [57] y estaba alojado en el Centro Espacial Kennedy en noviembre de 2018. [58] A partir de febrero de 2020., ICPS (no EUS) está planeado para Artemis 1, 2 y 3. [59] ICPS ahora será calificado para humanos para el vuelo tripulado Artemis-2. [59]

EUS - Bloque 1B y 2

La etapa superior de Exploración (USE) está prevista para volar en Artemisa 4 . Al igual que el S-IVB , el EUS completará la fase de ascenso SLS y luego se volverá a encender para enviar su carga útil a destinos más allá de la órbita terrestre baja. [60] Se espera que sea utilizado por el Bloque 1B y el Bloque 2, comparta el diámetro de la etapa central de 8,4 metros y esté propulsado por cuatro motores RL10. [61]

Capacidad de carga útil

Variante SLS Masa de carga útil a ...
Órbita terrestre baja (LEO)Inyección translunar (TLI)Órbita heliocéntrica (HCO)
Bloque 1 95 t (93 toneladas largas; 105 toneladas cortas) [13]26 t (26 toneladas largas; 29 toneladas cortas) [13]
Bloque 1B 105 t (103 toneladas largas; 116 toneladas cortas) [62]40 toneladas [63]
Bloque 2 130 t (130 toneladas largas; 140 toneladas cortas) [14]45 toneladas [63]45 t (44 toneladas largas; 50 toneladas cortas) [13]

Resiliencia

Se planea que el SLS tenga la capacidad de tolerar un mínimo de 13 ciclos de tanque debido a las operaciones de limpieza y otros retrasos antes del lanzamiento. El cohete ensamblado debe poder permanecer en la plataforma de lanzamiento durante al menos 180 días y puede permanecer en una configuración apilada durante al menos 200 días. [64]

Evolución prevista del Space Launch System, 2018

Historial del programa

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 US $ 18 mil millones hasta 2017, con US $ 10 mil millones para el cohete SLS, US $ 6 mil millones para la nave espacial Orion y US $ 2 mil millones. para actualizaciones de la plataforma de lanzamiento y otras instalaciones en el Centro Espacial Kennedy. [65] [66] Estos costos y cronograma se consideraron optimistas en un informe de evaluación de costos independiente de 2011 realizado por Booz Allen Hamilton para la NASA. [67]

Un documento interno de la NASA de 2011 estimó que el costo del programa hasta 2025 totalizaría al menos $ 41 mil millones para cuatro lanzamientos de 95 toneladas (1 sin tripulación, 3 con tripulación), [68] [69] con la versión de 130 toneladas lista no antes de 2030. . [70]

El Equipo del Marco de Exploración Humana (HEFT) estimó los costos unitarios para el Bloque 0 en 1.600 millones de dólares EE.UU. y el Bloque 1 en 1.860 millones de dólares EE.UU. en 2010. [71] Sin embargo, dado que se hicieron estas estimaciones, el vehículo SLS del Bloque 0 se abandonó a fines de 2011, y el diseño no se completó. [72]

En septiembre de 2012, un director adjunto del proyecto de SLS declaró que 500 millones de dólares EE.UU. por lanzamiento es un costo objetivo razonable [ aclaración necesaria ] para SLS. [73]

En 2013, Space Review estimó el costo por lanzamiento en US $ 5 mil millones, dependiendo de la tasa de lanzamientos. [74] [75] La NASA anunció en 2013 que la Agencia Espacial Europea (ESA) construirá el módulo de servicio Orion . [76]

En 2011, la NASA anunció una "Competencia de impulsores avanzados", que se decidirá en 2015, que seleccionaría los impulsores que se utilizarían para el Bloque 2 del SLS. [77] [22] [78]

Varias empresas propusieron impulsores para esta competencia:

  • Aerojet , en asociación con Teledyne Brown , ofreció un propulsor impulsado por tres nuevos motores de combustión por etapas ricos en oxidantes AJ1E6 LOX / RP-1 , cada uno de los cuales produce 4,900 kN (1,100,000 lbf) de empuje usando una sola turbobomba para suministrar cámaras de combustión dual. [79] El 14 de febrero de 2013, Aerojet recibió un contrato de 30 meses por 23,3 millones de dólares EE.UU. para construir un inyector principal y una cámara de empuje de 2.400 kN (550.000 lbf). [80]
  • Alliant Techsystems (ATK) propuso un SRB avanzado apodado "Dark Knight", que cambiaría a una carcasa compuesta más ligera, usaría un propulsor más enérgico y reduciría el número de segmentos de cinco a cuatro. [81]
    Algunos vehículos de lanzamiento comparables
  • Pratt & Whitney Rocketdyne y Dynetics propusieron un refuerzo de combustible líquido llamado Pyrios . [82]

En 2013, el gerente de la oficina de desarrollo avanzado SLS de la NASA indicó que los tres enfoques eran viables. [83]

Sin embargo, esta competencia se planeó para un plan de desarrollo en el que el Bloque 1A sería seguido por el Bloque 2A, con impulsores mejorados. La NASA canceló el Bloque 1A y la competencia planificada en abril de 2014. [84] [85] Debido a esta cancelación, se informó en febrero de 2015 que se espera que SLS vuele con el SRB original de cinco segmentos hasta al menos finales de la década de 2020. Esta decisión fue justificada ya que un estudio posterior encontró que el refuerzo avanzado habría resultado en una aceleración inadecuadamente alta. [86] El propulsor demasiado poderoso necesitaría modificaciones en Launch Pad 39B (LC-39B), su trinchera de llamas y Mobile Launcher , que están siendo evaluados. [84]

En agosto de 2014, cuando el programa SLS pasó su revisión del Punto de decisión clave C y entró en pleno desarrollo, los costos desde febrero de 2014 hasta su lanzamiento planificado en septiembre de 2018 se estimaron en US $ 7.021 mil millones. [87] Las modificaciones y la construcción de los sistemas terrestres requerirían 1.800 millones de dólares estadounidenses adicionales durante el mismo período de tiempo. [88]

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 $ 11,9 mil millones gastados en SLS a agosto de 2018. Para 2021, se esperaba que las etapas centrales hubieran costado un total de $ 8,9 mil millones, que es el doble de la cantidad inicialmente planificada. [89]

En diciembre de 2018, la NASA estimó que los presupuestos anuales para SLS oscilarían entre US $ 2,1 y US $ 2,3 mil millones entre 2019 y 2023. [90]

En marzo de 2019, la Administración Trump publicó su Solicitud de presupuesto para el año fiscal 2020 para la NASA. Este presupuesto no incluía dinero para las variantes del Bloque 1B y del Bloque 2 de SLS. Por lo tanto, era incierto si estas variantes futuras de SLS se desarrollarán, pero la acción del Congreso restauró esta financiación en el presupuesto aprobado. [91] Ahora se espera que varios lanzamientos previamente planeados para el SLS Block 1B vuelen en vehículos lanzadores comerciales como Falcon Heavy , New Glenn , OmegA y Vulcan . [92] Sin embargo, la solicitud de un aumento presupuestario de 1.600 millones de dólares estadounidenses para SLS, Orion y módulos de aterrizaje tripulados junto con el manifiesto de lanzamiento parece indicar el apoyo al desarrollo del Bloque 1B, debutando Artemis 3. El Bloque 1B se utilizará principalmente para traslados de tripulaciones y necesidades logísticas co-manifestadas en lugar de construir el Gateway. Se planea un Bloque 1B sin tripulación para lanzar el Activo de Superficie Lunar en 2028, el primer puesto de avanzada lunar del programa Artemis. El desarrollo del Bloque 2 probablemente comenzará a fines de la década de 2020 después de que la NASA visite regularmente la superficie lunar y cambie el enfoque hacia Marte. [93]

Blue Origin presentó una propuesta para reemplazar el Exploration Upper Stage con una alternativa que será diseñada y fabricada por la compañía, pero fue rechazada por la NASA en noviembre de 2019 por múltiples motivos. Estos incluyeron un rendimiento inferior en comparación con el diseño de EUS existente, la inadecuación de la propuesta para la infraestructura terrestre actual y una aceleración inaceptable en lo que respecta a los componentes de Orion. [94]

El 18 de marzo de 2021, CS-1 completó con éxito su prueba Green Run de 8 minutos. [95]

Historial de financiación

Para los años fiscales 2011 a 2020, el programa SLS había gastado fondos por un total de US $ 18,648 mil millones en dólares nominales. Esto equivale a US $ 20,314 mil millones en dólares de 2020 utilizando los índices de inflación New Start de la NASA. [96]

Para el año fiscal 2021, 2.257 millones de dólares [ inconsistentes ] . [1]

Año fiscal Financiamiento (millones) Estado
Nominal En US $ 2020 [96]
2011 US $ 1.536,1 US $ 1.819,9 Real [9]
(Los informes formales del Programa SLS excluyen el presupuesto del ejercicio fiscal 2011). [97]
2012 US $ 1.497,5 US $ 1.755,5 Real [8]
2013 US $ 1.414,9 US $ 1.634,1 Real [7]
2014 US $ 1,600.0 US $ 1.812,3 Real [6]
2015 US $ 1.678,6 US $ 1.863,8 Real [5]
2016 US $ 1.971,9 US $ 2.159,6 Real [4]
2017 US $ 2.127,1 US $ 2.286,8 Real [3]
2018 US $ 2,150.0 US $ 2.256,6 Real [2]
2019 US $ 2,144.0 US $ 2.199,9 Real [1]
2020 US $ 2.525,8 US $ 2.525,8 Promulgado [1]
2021 US $ 2.585,9 US $ 2.585,9 Promulgada
2011-2020 Total: US $ 18.648 Total: US $ 20,314

Además de esto, los costos de ensamblar, integrar, preparar y lanzar el SLS y sus cargas útiles se financian por separado a través de Exploration Ground Systems , [98] actualmente alrededor de US $ 600 millones [99] por año.

Quedan excluidos de los costos de SLS anteriores:

  • Costos de cargas útiles para el SLS (como la cápsula de tripulación Orion )
  • Costos del Ares V / Cargo Launch Vehicle predecesor (financiado de 2008 a 2010 [ aclaración necesaria ] ) [100]
  • Costos del vehículo de lanzamiento Ares I / Crew (financiado de 2006 a 2010, un total de 4.800 millones de dólares estadounidenses [100] [101] en desarrollo que incluían los propulsores de cohetes sólidos de 5 segmentos que se utilizarán en el SLS)

Incluidos en los costos de SLS anteriores están:

  • Costos de la etapa superior provisional para el SLS, la etapa provisional de propulsión criogénica (ICPS) para SLS, que incluye un contrato de 412 millones de dólares EE.UU. [102]
  • Costos de la futura etapa superior para el SLS, la etapa superior de exploración ( EUS ) (financiada con 85 millones de dólares EE.UU. en 2016, [103] 300 millones de dólares EE.UU. en 2017, [104] 300 millones de dólares EE.UU. en 2018, [105] y 150 dólares EE.UU. millones en 2019 [106] )

Costes por lanzamiento

Los costos por lanzamiento para 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 varias agencias utilizan diferentes medidas de costos (por ejemplo, un costo marginal por lanzamiento adicional, que ignora el desarrollo y los costos fijos recurrentes anuales frente al costo total por lanzamiento, incluidos los costos recurrentes pero excluyendo el desarrollo); pero también con base en diferentes propósitos para los cuales se desarrollaron las estimaciones de costos.

No hay estimaciones oficiales de la NASA sobre cuánto costará SLS por lanzamiento, ni sobre los costos recurrentes anuales del programa SLS una vez que esté operativo. El costo por lanzamiento no es una cifra sencilla de estimar, ya que depende en gran medida de cuántos lanzamientos ocurren por año. [10] Por ejemplo, de manera similar, se estimó que el transbordador espacial (en dólares de 2012) costaba 576 millones de dólares 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, con solo US $ 252 millones de costo marginal. Sin embargo, a la velocidad a la que realmente voló, el costo al final fue de US $ 1,64 mil millones por lanzamiento del transbordador espacial, incluido el desarrollo. [107] : III − 490

El administrador asociado de la NASA, William H. Gerstenmaier, dijo en 2017 que no habría estimaciones oficiales de costos por vuelo de ninguna variedad proporcionada por la NASA para SLS. [108] Sin embargo, otros organismos, como la Oficina de Responsabilidad del Gobierno (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 publicado cifras de costo por lanzamiento.

Varios programas internos de la NASA e informes de estudios de concepto de proyectos han publicado presupuestos propuestos que incluyen futuros lanzamientos de SLS. Por ejemplo, la sede de la NASA recomendó un informe de estudio de concepto para un telescopio espacial [ aclaración necesaria ] en 2019 para presupuestar 500 millones de dólares para un lanzamiento de SLS en 2035 [ aclaración necesaria ] . [109] Otro estudio en 2019 que también proponía un telescopio espacial asumió un presupuesto para su lanzamiento de 650 millones de dólares en dólares actuales, o 925 millones de dólares para cuando se produciría el lanzamiento, que también es a "mediados de la década de 2030". [110]

Europa Clipper es una misión científica de la NASA que fue requerida por el Congreso para lanzarse en el SLS. Los órganos de supervisión, tanto internos como externos a la NASA, no estuvieron de acuerdo con este requisito. Primero, la oficina del Inspector General de la NASA publicó un informe en mayo de 2019 [111] [112] que decía que Europa Clipper tendría que ceder 876 millones de dólares por el "coste marginal" de su lanzamiento SLS. Luego, en un apéndice a la carta publicada en agosto de 2019, aumentó la estimación y declaró que cambiar a un cohete comercial en realidad ahorraría más de mil millones de dólares. (aunque estos ahorros pueden haber incluido una parte de los costos relacionados con la demora en el cronograma de lanzamiento; una alternativa comercial podría lanzarse antes que SLS) Un análisis de JCL (Costo conjunto y nivel de confianza del cronograma) citado en esa carta situó el ahorro de costos en US $ 700 millones, con SLS a US $ 1.050 millones por lanzamiento y la alternativa comercial a US $ 350 millones. [113] [114]

Finalmente, una carta de la Oficina de Administración y Presupuesto (OMB) de la Casa Blanca al Comité de Asignaciones del Senado en octubre de 2019 reveló que el costo total de SLS para el contribuyente se estimó en "más de US $ 2 mil millones" por lanzamiento después de que se complete el desarrollo (desarrollo del programa ha costado hasta la fecha 20.000 millones de dólares en dólares de 2020). [11] La carta instó al Congreso a eliminar 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 de SLS ahorraría 1.500 millones de dólares en total. La NASA no negó este costo de lanzamiento de 2.000 millones de dólares y un portavoz de la agencia declaró que "está trabajando para reducir el costo de un solo lanzamiento de SLS en un año determinado mientras la agencia continúa las negociaciones con Boeing sobre el contrato y los esfuerzos de producción a largo plazo". para finalizar los contratos y los costos de otros elementos del cohete ". [10] Esta cifra de OMB depende de la velocidad de construcción, por lo que construir más cohetes SLS más rápido podría disminuir el costo unitario. [10] Por ejemplo, Exploration Ground Systems , cuya única función es apoyar, ensamblar, integrar y lanzar SLS, ha presupuestado por separado costos fijos de US $ 600 millones por año en instalaciones, distribuidos entre muchos cohetes lanzados ese año. [99] Luego, 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 entre 800 y 900 millones de dólares, aunque las negociaciones contractuales apenas estaban comenzando para esos núcleos posteriores. [115]

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 US $ 1,79 mil millones, lo que eleva el valor total del contrato RS-25 a casi US $ 3,5 mil millones. [116]

Constelación

De 2009 a 2011, se llevaron a cabo tres pruebas de fuego estático de duración completa de SRB de cinco segmentos bajo el Programa Constellation, incluidas pruebas a temperaturas centrales bajas y altas, para validar el rendimiento a temperaturas extremas. [117] [118] [119] El SRB de 5 segmentos se trasladaría a SLS. [84]

SLS temprano

La etapa central de Artemis 1 SLS se está cargando en la barcaza Pegasus.
La prueba Green Run fue la primera prueba integrada de arriba a abajo de los sistemas del escenario antes de su vuelo inaugural.

Durante el desarrollo inicial del SLS se consideraron varias configuraciones, incluida una variante del Bloque 0 con tres motores principales, [39] una variante del Bloque 1A con impulsores mejorados en lugar de la segunda etapa mejorada, [39] y un Bloque 2 con cinco motores principales y la Etapa de Salida de la Tierra , con hasta tres motores J-2X . [48] En febrero de 2015, se determinó que estos conceptos superarían las cargas útiles de referencia del Bloque 1 y del Bloque 1B ordenadas por el Congreso. [84]

El 14 de septiembre de 2011, la NASA anunció el nuevo sistema de lanzamiento, [120] que está destinado a llevar a los astronautas de la agencia más lejos que nunca al espacio y proporcionar la piedra angular para los futuros esfuerzos de exploración espacial humana de Estados Unidos en combinación con la nave espacial Orion . [121] [122] [123]

El 31 de julio de 2013, el SLS aprobó la Revisión preliminar del diseño (PDR). La revisión incluyó no solo el cohete y los propulsores, sino también el apoyo en tierra y los arreglos logísticos. [124] El 7 de agosto de 2014, el SLS Block 1 superó un hito conocido como Key Decision Point C y entró en desarrollo a gran escala, con una fecha de lanzamiento estimada en noviembre de 2018. [87] [125]

En 2013, la NASA y Boeing analizaron el rendimiento de varias opciones de motores EUS. El análisis se basó en una carga propulsora utilizable en la segunda etapa de 105 toneladas métricas y comparó las etapas con cuatro motores RL10, dos motores MARC-60 o un motor J-2X . [126]

En 2014, la NASA también consideró usar el Vinci europeo en lugar del RL10. El Vinci ofrece el mismo impulso específico pero con un 64% más de empuje, lo que permitiría el mismo rendimiento a menor costo. [127] [128]

Northrop Grumman Innovation Systems ha completado pruebas de fuego estático de duración completa de los SRB de cinco segmentos. El motor de calificación 1 (QM-1) se probó el 10 de marzo de 2015. [129] El motor de calificación 2 (QM-2) se probó con éxito el 28 de junio de 2016.

Historia de SLS

A partir de 2020, se planean tres versiones de SLS: Bloque 1, Bloque 1B y Bloque 2. Cada uno usará la misma etapa central con cuatro motores principales, pero el Bloque 1B contará con la etapa superior de exploración (EUS), y el Bloque 2 combinará la EUS con impulsores mejorados. [30] [62] [130]

A mediados de noviembre de 2014, la construcción del primer hardware de la etapa central comenzó utilizando un nuevo sistema de soldadura en el Edificio de Ensamblaje Vertical Sur en la Instalación de Ensamblaje Michoud de la NASA . [131] Entre 2015 y 2017, la NASA puso a prueba motores RS-25 en preparación para su uso en SLS. [43]

A finales de 2015, se declaró que el programa SLS tenía un nivel de confianza del 70% para el primer vuelo Orion tripulado para 2023, [132] [133] [134] y a partir de 2020, La NASA continúa proyectando un lanzamiento en 2023. [135]

La construcción de un artículo de prueba para la etapa central comenzó el 5 de enero de 2016 y se esperaba que se completara a fines de enero de 2016. [ cita requerida ] Una vez completado, el artículo de prueba se enviaría para garantizar la integridad estructural en Marshall Space Flight Center . [ necesita actualización ] Un artículo de prueba estructural del ICPS [ aclaración necesaria ] se entregó en 2015. [136] la etapa central para Artemis 1 completó el ensamblaje en noviembre de 2019. [ cita requerida ]

Etapa principal de Artemis I entrando en el edificio de ensamblaje de vehículos.
Etapa principal de Artemis I entrando en el Edificio de Montaje de Vehículos. (Imagen 2)

La primera etapa central salió de Michoud para realizar pruebas exhaustivas en Stennis en enero de 2020. [137] El programa de prueba de disparo estático en el Centro Espacial Stennis , conocido como Green Run, operará todos los sistemas de la etapa central simultáneamente por primera vez. [138] [139] La prueba 7 (de 8), el ensayo general húmedo, se llevó a cabo en diciembre de 2020 y el fuego caliente (prueba 8) tuvo lugar el 16 de enero de 2021, pero se cerró antes de lo esperado, [140] aproximadamente 67 segundos en total en lugar de los ocho minutos deseados. Más tarde se informó que la razón del cierre anticipado se debió a criterios conservadores de compromiso de prueba en el sistema de control del vector de empuje, específico solo para pruebas en tierra y no para vuelo. Si este escenario ocurriera durante un vuelo, el cohete habría continuado volando normalmente. No hubo señales de daños en la etapa central o los motores, contrariamente a las preocupaciones iniciales. [141] La segunda prueba de fuego caliente se completó con éxito el 18 de marzo, con los 4 motores encendidos, reduciendo la velocidad como se esperaba para simular las condiciones en vuelo y perfiles de gimballing. La etapa central ha sido enviada a Kennedy para ser acoplada con el resto del cohete de Artemis 1. Salió de Stennis el 24 de abril y llegó a Kennedy el 27 de abril. [142]

El primer vuelo sin tripulación previsto de SLS se ha deslizado varias veces: originalmente desde finales de 2016 [143] [144] [145] hasta octubre de 2017, [146] luego a noviembre de 2018, [147] luego a 2019, [148] luego a junio 2020, [149] luego hasta abril de 2021, [150] y más recientemente hasta noviembre de 2021. [17]

La NASA transfirió US $ 889 millones de costos relacionados con los impulsores de SLS, pero no actualizó el presupuesto de SLS para igualarlo, según un informe del Inspector General de marzo de 2020. Esto mantuvo el presupuesto excedido en un 15% para el año fiscal 2019. [151] : 22 Al 30%, la NASA tendría que notificar al Congreso y detener la financiación a menos que el Congreso vuelva a aprobar y proporcione financiación adicional. [151] : 21-23 El informe del Inspector General encontró que si no fuera por este "enmascaramiento" del costo, el exceso sería del 33% para el año fiscal 2019. [151] : iv, 23 La GAO declaró por separado "El enfoque actual de la NASA para informar sobre el crecimiento de los costos tergiversa el desempeño de los costos del programa ". [152] : 19-20

El SLS ha sido criticado sobre la base del costo del programa, la falta de participación comercial y la naturaleza no competitiva de un vehículo legislado para utilizar componentes del transbordador espacial.

En 2009, la comisión Augustine propuso un lanzador comercial de 75 t (74 toneladas largas; 83 toneladas cortas) con costos operativos más bajos, y señaló que un lanzador de 40-60 t (39-59 toneladas largas; 44-66 toneladas cortas) era el mínimo requerido para apoyar la exploración lunar. [153]

En 2011-2012, Space Access Society , Space Frontier Foundation y The Planetary Society pidieron la cancelación del proyecto, argumentando que SLS consumirá los fondos para otros proyectos del presupuesto de la NASA . [154] [155] [156] El representante de Estados Unidos, Dana Rohrabacher, y otros propusieron que se debería desarrollar un depósito de propulsante orbital y que en su lugar se acelerara el programa de Desarrollo de Tripulación Comercial . [154] [157] [158] [159] [160] Un estudio de la NASA que no se hizo público [161] [162] y otro del Instituto de Tecnología de Georgia mostró que esta opción era posiblemente más barata. [163] [164] En 2012, United Launch Alliance también sugirió el uso de cohetes existentes con ensamblaje en órbita y depósitos de propulsores según sea necesario. Se destacó la falta de competencia en el diseño de SLS. [165] [166] [167] [168] [169] En el verano de 2019, un ex empleado de ULA afirmó que Boeing, el principal contratista de la NASA para SLS, veía la tecnología de repostaje orbital como una amenaza para SLS y bloqueó nuevas inversiones en ella. . [170]

En 2011, el fundador de Mars Society / Mars Direct , Robert Zubrin, sugirió que se podría desarrollar un vehículo de carga pesada por US $ 5 mil millones en solicitudes de propuesta de precio fijo. [171]

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 140 a 150 toneladas por US $ 2,5 mil millones, o US $ 300 millones (en dólares de 2010) por lanzamiento, sin incluir un potencial superior. -Actualización de etapa . [172] [173] A principios de la década de 2010, SpaceX inició el desarrollo de SpaceX Starship , un sistema de lanzamiento superpesado totalmente reutilizable planificado. Se afirma que la reutilización permite el lanzador súper pesado de menor costo jamás fabricado. [174] [ fuente no confiable ] Si el precio por lanzamiento y las capacidades de carga útil del Starship están cerca de las capacidades declaradas por Musk, el cohete será sustancialmente más barato que el SLS. [175]

En 2011, el representante Tom McClintock y otros grupos pidieron a la Oficina de Responsabilidad del Gobierno (GAO) que investigara posibles violaciones de la Ley de Competencia en Contrataciones (CICA), argumentando que los mandatos del Congreso que obligan a la NASA a utilizar componentes del transbordador espacial para SLS son de facto no -Requisitos competitivos de una sola fuente que garantizan contratos con los proveedores de Shuttle existentes. [155] [176] [177] La Fuerza de Tarea del Espacio Competitivo, en septiembre de 2011, dijo que el nuevo lanzador del gobierno viola directamente la carta de la NASA, la Ley del Espacio y los requisitos de la Ley del Espacio Comercial de 1998 para que la NASA busque el "mayor compromiso posible de proveedores comerciales "y" buscar y fomentar, en la mayor medida posible, el uso comercial más pleno del espacio ". [154] [177] Los opositores al vehículo de lanzamiento pesado han utilizado críticamente el nombre " sistema de lanzamiento del Senado ", [54] [177] [168] un nombre que todavía estaba siendo utilizado por los opositores para criticar el programa en 2021, como " el Inspector General de la NASA dijo que el costo total del cohete alcanzaría los $ 27 mil millones hasta el 2025 ". [178]

En 2013, Chris Kraft , el líder de control de la misión de la NASA de la era Apolo, también expresó sus críticas al sistema. [179] Lori Garver , ex administrador adjunto de la NASA, ha pedido la cancelación del vehículo de lanzamiento junto con el rover Mars 2020 . [180] Phil Plait ha expresado sus críticas a SLS a la luz de las compensaciones presupuestarias en curso entre el desarrollo de la tripulación comercial y los presupuestos de SLS, también refiriéndose a críticas anteriores de Garver. [181]

En 2019, la Oficina de Responsabilidad del Gobierno descubrió que la NASA había otorgado a Boeing más de 200 millones de dólares por servicio con calificaciones de bueno a excelente a pesar de los sobrecostos y las demoras. A partir de 2019, el lanzamiento inaugural de SLS se esperaba en 2021. [182] [183] ​​La NASA continuó esperando que el primer lanzamiento orbital sería en 2021 hasta mayo de 2020. [17] [ necesita actualización ]

El 1 de mayo de 2020, la NASA otorgó una extensión de contrato de US $ 1,79 mil millones para la fabricación de 18 motores RS-25 adicionales. Ars Technica , en un artículo publicado el mismo día, destacó que durante todo el contrato RS-25 el precio de cada motor asciende a 146 millones de dólares y que el precio total de los cuatro motores fungibles utilizados en cada lanzamiento de SLS será mayor. de US $ 580 millones. Comentaron críticamente que por el costo de un solo motor, se podrían comprar seis motores RD-180 más potentes , o casi un lanzamiento completo del Falcon Heavy con dos tercios de la capacidad de elevación del SLS. [116] [184]

El ex administrador de la NASA, Charlie Bolden , quien supervisó el diseño y desarrollo inicial del SLS, también expresó sus críticas al programa en una entrevista con Politico en septiembre de 2020. Bolden dijo que "el SLS desaparecerá porque en algún momento las entidades comerciales se van ponerse al día ". Bolden declaró además que "las entidades comerciales 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". [185]

No. de vuelo Fecha / hora ( UTC )Configuración Carga útil Orbita Salir
1 NET noviembre de 2021 [186]Tripulación del bloque 1
  • ArgoMoon
  • Artemis 1 ( Orion y ESM )
  • BioSentinel
  • Exploradores cislunares × 2
  • CU-E 3
  • Cúspide
  • EQUULEUS
  • LunaH-Mapa
  • Linterna lunar
  • Cubo de hielo lunar
  • NEA Scout
  • OMOTENASHI
  • Cielo de fuego
  • Millas de equipo
TLI Planificado
Vuelo inaugural sin tripulación del SLS, que lleva el hardware de la misión Artemis 1 y cubesats para diez misiones en la Iniciativa de lanzamiento de CubeSat (CSLI) y tres misiones en el Cube Quest Challenge. [187] [188] Las cargas útiles se enviarán en una trayectoria de inyección translunar. [189] [190]
2 NET Agosto de 2023 Tripulación del bloque 1
  • Artemis 2 (Orion y ESM)
TLI Planificado
Sobrevuelo lunar tripulado. Lleva el hardware de la misión Artemis 2, junto con numerosos cubesats que se seleccionarán a través del CSLI. [191] [192]
3 NET Octubre de 2024 Tripulación del bloque 1 [193]
  • Artemis 3 (Orion y ESM)
Selenocéntrico Planificado
Encuentro y aterrizaje lunar con tripulación. Llevando el hardware de la misión Artemis 3. [194]

  • Prueba del motor RS-25D en el Centro Espacial Stennis .

  • Lanzador móvil SLS

  • La etapa central del cohete Space Launch System para Artemis I

  • La etapa central del sistema de lanzamiento espacial se implementará en las instalaciones de Michoud para su envío a Stennis.

  • Segmento SRB

  • ICPS en movimiento

  • Disparo del motor de los 4 motores RS-25 durante la primera prueba de fuego caliente Green Run de la etapa central del SLS el 16 de enero de 2021

  • La primera prueba de Green Run Hotfire de la etapa central de SLS el 16 de enero de 2021

  • Apilamiento de los propulsores de cohetes sólidos SLS para Artemis 1 en el VAB

  • Configuración del bloque 1

  • Configuración del bloque 1B

  • Configuración del bloque 2

  • Misiones humanas austeras a Marte
  • Comparación de familias de lanzadores orbitales
  • Comparación de sistemas de lanzamiento orbital
  • DIRECTAS , propuestas previas a SLS
  • Lista de naves espaciales tripuladas
  • Vehículo de lanzamiento de carga pesada derivado del transbordador , un vehículo de lanzamiento de concepto de 2009
  • Ares V , un diseño de vehículo de carga de la década de 2000 para el Programa Constellation
  • Sistema Nacional de Lanzamiento , década de 1990
  • Magnum (cohete) , un concepto de la década de 1990
  • Saturno (familia de cohetes) , década de 1960
  • Variaciones y derivadas estudiadas del transbordador espacial

Notas

  1. ^ Esto es solo para el vehículo de lanzamiento del Bloque 1 y no incluye los costos de la cápsula Orion o del módulo de servicio. [10]

Citas

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  • Página del sistema de lanzamiento espacial y vehículo de tripulación multipropósito en NASA.gov
  • "Informe preliminar sobre vehículos de tripulación multipropósito y sistema de lanzamiento espacial" (PDF), NASA .
  • Vídeo de SLS Future Frontiers
  • Animaciones de video de la misión al asteroide, la Luna y Marte, beyondearth.com
  • "La NASA continúa su viaje a la planificación de Marte", spacepolicyonline.com