¿Por qué nunca antes se había propuesto un sistema de cohetes como Starship? No parece utilizar ninguna ciencia, materiales o combustibles nuevos.

Me pregunto por qué nadie propuso nunca un sistema de lanzamiento espacial como Starship.

¿Qué quieres decir exactamente con "como Starship"? Sistemas como Starship se han propuesto antes, aunque difieren en los detalles, y se remontan a los conceptos de expedición a Marte de mediados de la década de 1950 de Von Braun. Starship es ambicioso en varios sentidos, pero es más evolutivo que revolucionario.

Starship es fundamentalmente un gran lanzador de dos etapas a la órbita con reutilización total de ambas etapas.

Es aproximadamente un 60-70% más grande en masa de despegue que el lanzador orbital más grande volado con éxito (el Saturno V), pero se han propuesto seriamente cohetes mucho, mucho más grandes (por ejemplo, Sea Dragon ).

La puesta en órbita de dos etapas con reutilización total de ambas etapas se consideró seriamente para el programa del transbordador espacial de EE. UU. (como se describe en La decisión del transbordador espacial ), pero el presupuesto no permitió el desarrollo de un propulsor completamente reutilizable. Los conceptos de transbordador totalmente reutilizables se basaban en un aterrizaje horizontal alado en lugar de un aterrizaje propulsor vertical, pero los pros y los contras de los dos enfoques son infinitamente discutibles. El aterrizaje vertical propulsor se ha demostrado y probado a escalas más pequeñas (Surveyor, Apollo LM, varios módulos de aterrizaje en Marte, DC-X , Falcon 9).

Los grandes motores de cohetes de metano y los motores de combustión por etapas de flujo completo no se han volado antes, pero ambos conceptos se han desarrollado previamente.

Fundamentalmente, se debe a la economía. Simplemente no hubo ninguna demanda de un gran cohete entre hoy y la carrera espacial.

Analicemos qué (creo) hace que el concepto de Starship sea especial:

• Tamaño: Starship es uno de los cohetes más grandes (si no el más grande) jamás construido.
• Reutilización: uno de los principales objetivos de diseño de Starship es ser reutilizable comparable a los aviones.
• Presupuesto: Ser barato y simple es el núcleo de la filosofía de Starship ("la mejor parte es ninguna parte").
• Compatibilidad con Marte: Starship está destinado a ser reabastecido a través de ISRU en Marte

Ahora, repasemos por qué nadie sugirió seriamente algo como Starship antes (aunque hay excepciones, que abordaré más adelante).

Tamaño: un cohete más grande es más eficiente, principalmente debido a la ley del cubo cuadrado que reduce la masa no propulsora en el cohete cuanto más grande es y ciertos elementos, como la aviónica, que no escalan significativamente en masa cuando el cohete se hace más grande. Se han propuesto y construido cohetes grandes antes (Saturno V, N1, SLS), sin embargo, los cohetes siempre se han construido para satisfacer la demanda .. El Saturno V y el N1 se construyeron para la carrera espacial y el SLS se está construyendo porque la NASA quiere enviar cargas útiles más pesadas a la Luna. En el pasado, las propuestas de cohetes grandes han fallado en su mayoría ante la pregunta "¿Pero por qué necesitamos un cohete grande cuando uno más pequeño funcionará bien?" Solo recientemente, con el creciente interés en la exploración espacial y la visión de Elon Musk, los vuelos espaciales tripulados más allá de la órbita volvieron a ser atractivos para una amplia audiencia, lo que permite la construcción de cohetes más grandes.

Reutilización: podría decirse que Starship no es nuevo en este sentido porque su objetivo es lograr el sueño para el que se diseñó el programa Shuttle pero nunca se logró: la nave espacial aterriza, los astronautas salen y chocan los cinco con la próxima tripulación, que aborda, y luego vuelven a despegar después de repostar rápidamente. Originalmente, se suponía que el transbordador espacial era solo eso, un transbordador , pero por razones que están fuera del alcance de esta respuesta, nunca sucedió. Starship está intentando algo similar, con el objetivo de Elon de múltiples reflighting en un día siendo muy ambicioso. Una vez más, sin embargo, incorporar la reutilización en un sistema de cohetes realmente solo tiene sentido cuando hay suficiente demanda para que la inversión financiera que requiere tenga sentido en comparación con los cohetes desechables.

Presupuesto: uno de los sellos distintivos icónicos del programa Starship es que se está soldando esencialmente en un campo, mientras que la mayoría de los demás fabricantes de naves espaciales trabajan en salas limpias mientras usan trajes de conejo. Esta es, en mi opinión, una ventaja que la empresa comercial tiene sobre el desarrollo del gobierno: dado que SpaceX no necesita justificarse ante los políticos y, en última instancia, ante los contribuyentes, pueden salirse con la suya con mucho más. Si explota un cohete de la NASA, la gentese quejan de que el dinero de sus impuestos se "desperdicia" pero si el prototipo de SpaceX explota... ¿a quién le importa? SpaceX solo necesita apaciguar a sus inversores limitados y cuidadosamente seleccionados, lo cual es mucho más fácil que justificar el dinero de los impuestos. Esta presión institucional para hacerlo bien en el primer intento conduce a un enfoque cauteloso de modo que si algo sale mal, no es culpa de nadie. ¿Por qué no hemos visto esto antes? Es porque las empresas de lanzamiento comercial exitosas (que no son contratistas de defensa) son muy nuevas.

Compatibilidad con Marte: esto se debe nuevamente, en mi opinión, a la naturaleza tradicionalmente conservadora de la exploración espacial. Por lo general, las cosas se hacen en pasos. Por ejemplo, primero, enviamos un orbitador, luego enviamos un módulo de aterrizaje y finalmente un rover para asegurarnos de que todo funcione. Construir Starship con ISRU en mente es saltar varios pasos y, nuevamente, no es algo que un programa financiado por el gobierno pueda justificar fácilmente ante un contribuyente.

Ahora, a las excepciones y lo que se ha propuesto/hecho antes:

• Los objetivos originales del programa Space Shuttle son notablemente similares a los objetivos y el enfoque del programa Starship.
• La propuesta Sea Dragon de la década de 1960 ejemplifica las características de "Presupuesto" y "Tamaño" de Starship
• Muchos otros vehículos espaciales muy grandes propuestos como Project Orion

Como implican otras respuestas, es probable que la razón no sea técnica sino económica. Puede ser que esta pregunta atraiga algunas respuestas interesantes en este sitio hermano . Creo que es un buen ejemplo de un emprendedor que se aventura en un campo que siempre ha estado controlado por los gobiernos y que aprovecha las oportunidades para "fracasar rápido" y la disponibilidad de capital, ambos libres de obstáculos políticos. En cierto sentido, se trata de un desarrollo ágil a escala cósmica.

El aspecto más importante de Starship es que es (se supone que es) reutilizable. Durante la mayor parte de la historia de los cohetes fue casi imposible*.

¿Por qué?

Debido a la falta de computadoras lo suficientemente buenas. Tendrías que ponerle un piloto y los primeros aterrizajes terminarían en RUD. El transbordador espacial solucionó esto aterrizando como un avión.

Solo después de que alguien demostró que es posible aterrizar un cohete no tripulado (algún tiempo antes de SpaceX), la idea del cohete reutilizable pasó de ser un sueño a algo que realmente se puede hacer.

* Hay otras formas de lograr al menos una reutilización parcial que se podría hacer antes (paracaídas para motor y captura aérea), pero no había mercado para ello (si el gobierno está pagando unos cuantos cohetes al año sin importar el precio, usted como el proveedor no quiere cohetes más baratos).

He estado pensando en esto y busqué este sitio para tratar de encontrar una respuesta. No creo que haya sido realmente técnico porque tanto SpaceX como Blue Origin han logrado resultados similares en el mismo período de tiempo aproximado. No creo que fuera económico porque los recursos para SpaceX y Blue Origin son más pequeños de lo que la NASA posiblemente podría poner en tal esfuerzo. Tampoco creo que fuera un problema de mercado, porque la primera vez que SpaceX aterrizó con éxito su cohete Falcon 9, era obvio que esto marcaría el comienzo de una nueva era de reducción de costos para los vuelos espaciales en el futuro.

Creo que se debió a los multimillonarios.

Al ser multimillonarios, Musk y Bezos podrían concentrarse en cumplir con la tarea en cuestión. También eran nuevos en cohetería, sin bagaje organizativo y cultural que los detuviera. La NASA está paralizada para lograr algo como esto, porque ninguna persona tiene la autoridad para ejecutar una visión singular como esta, a pesar de los beneficios obvios. Cualquier visión sería diluida por comités y bloques de poder de francotiradores que agotarían los recursos. Además, cada nuevo POTUS piensa que está bien y elegante codificar las misiones de la NASA cada 4 u 8 años.

Creo que la gran lección a considerar aquí es ¿por qué una organización como la NASA no podría hacer esto? Realmente deberían haberlo hecho. Y probablemente podrían haberlo hecho más de 10 años antes, al menos desde el punto de vista tecnológico. No tengo nada en contra de los multimillonarios, pero si las organizaciones gubernamentales simplemente no pueden hacer algunas cosas que pueden hacer las personas ricas, es una situación triste. FWIW, no creo que una persona rica en 1960 pudiera haber llevado personas a la luna y traerlas de regreso, por lo que la NASA solía poder hacer estas cosas, pero ya no tanto.