Los cohetes reutilizables resolvieron la mitad fácil de la reutilización. La etapa superior es la mitad difícil.
Todos los cohetes nuevos importantes anunciados en los últimos cinco años reutilizan su primera etapa. Ninguno de ellos, salvo Starship de SpaceX y el mucho más pequeño Nova de Stoke Space, intenta reutilizar la segunda. Esta asimetría no es un descuido: se debe a que la etapa superior es un problema de ingeniería fundamentalmente más difícil, y poco a poco se está convirtiendo en el verdadero techo de lo barato que puede llegar a ser el lanzamiento orbital.
El propulsor siempre fue el blanco más fácil
Un propulsor de primera etapa en un vehículo como el Falcon 9 arde durante unos dos minutos y medio, alcanza aproximadamente entre 2.000 y 2.500 metros por segundo, y se separa a una altitud donde el calentamiento atmosférico durante el descenso es manejable con un escudo ablativo sencillo o incluso sin escudo térmico. Vuela una trayectoria balística de regreso, reencendiendo sus motores para una quemada de entrada y otra de aterrizaje, y se posa sobre una barcaza o una plataforma de aterrizaje. SpaceX lo ha hecho más de 400 veces. El Neutron de Rocket Lab y el New Glenn de Blue Origin copian la misma arquitectura: una primera etapa reutilizable, diseñada para soportar reentradas repetidas de baja velocidad y bajo calor.
La segunda etapa enfrenta un problema físico completamente distinto. Su trabajo es terminar el empuje hacia la velocidad orbital — alrededor de 7,8 kilómetros por segundo para la órbita baja terrestre, más de tres veces más rápido de lo que llega a moverse el propulsor. Traer de vuelta algo desde la velocidad orbital significa disipar un orden de magnitud más de energía cinética, en un entorno térmico más parecido al de la reentrada de una cápsula tripulada que al salto del propulsor. Por eso todo cohete orbital operativo hoy, incluido el Falcon 9, sigue desechando su segunda etapa en cada vuelo.
Por qué este es el verdadero límite de costo
Una vez que un propulsor es reutilizable y los costos de reacondicionamiento caen a pocos millones por vuelo, la etapa superior desechable deja de ser un margen de error y se convierte en la partida de costo dominante. Las estimaciones de la industria para una etapa superior de clase Falcon 9 — motor, tanques, aviónica, construidos una sola vez y volados una sola vez — se ubican entre 5 y 12 millones de dólares, incluso mientras SpaceX ha logrado bajar el reacondicionamiento de un propulsor reutilizado a entre 1 y 2 millones por vuelo. En un Falcon 9 reutilizado con un costo marginal de lanzamiento estimado ampliamente cerca de los 15 a 20 millones de dólares, la etapa superior puede representar más de la mitad de lo que queda.
New Glenn y Neutron heredan la misma aritmética. Ambos están diseñados alrededor de un propulsor reutilizable y una etapa superior desechable, lo que significa que ambos tienen un límite inferior de costo marginal que ninguna cantidad de reutilización del propulsor puede bajar por debajo del precio de construir una segunda etapa nueva para cada vuelo. Reutilizar el propulsor era el problema correcto para resolver primero — requería una protección térmica menos exótica y tenía el mayor beneficio temprano—, pero nunca iba a ser toda la respuesta para un acceso barato a la órbita.
Quién realmente intenta resolver la mitad difícil
Starship es el único vehículo en pruebas de vuelo activas que intenta la reutilización completa, incluyendo una etapa superior de velocidad orbital que reingresa de panza utilizando losetas cerámicas como protección térmica, y luego ejecuta una maniobra de voltereta y captura. La dificultad se nota en el historial de vuelos: la pérdida de losetas, el riesgo de quemadura y la confiabilidad a través de vuelos repetidos han sido el hilo técnico persistente en la campaña de pruebas de Starship, precisamente porque esta es la mitad más difícil del problema de reutilización que nadie más ha intentado a esta escala.
La señal más interesante a largo plazo podría ser Stoke Space, una startup más pequeña del estado de Washington que construye su cohete Nova alrededor de una etapa superior completamente reutilizable desde el primer día, usando un escudo térmico metálico activamente enfriado en lugar de losetas ablativas o cerámicas al estilo Starship. La apuesta de Stoke es que una estructura enfriada activamente puede sobrevivir decenas de reentradas a velocidad orbital con un reacondicionamiento mínimo, la misma lógica que permitió que los motores a reacción pasaran de descartables a revisables y reutilizables hace décadas. Es una empresa pequeña con un vehículo orbital que aún no ha volado, pero es la única que diseña explícitamente para la reutilización de la etapa superior en lugar de tratarla como una meta ambiciosa añadida a un propulsor que ya vuela.
Qué observar en lugar de los titulares del propulsor
Los aterrizajes de propulsores son la parte más fotogénica de la reutilización y producen buenas imágenes, pero dejaron de ser la pregunta interesante sobre costos cuando la reutilización del propulsor del Falcon 9 se volvió rutinaria. El número que realmente predice cuán barato se volverá el lanzamiento desde aquí es la tasa de reutilización de la etapa superior y su costo de reacondicionamiento — cuántos vuelos sobrevive una etapa superior determinada antes de necesitar ser desechada, y cuánto trabajo implica darle vuelta entre vuelos. Para Starship, eso significa observar la retención de losetas y el tiempo de rotación entre vuelos consecutivos, no solo si el propulsor es capturado limpiamente. Para el resto de la industria, significa observar si alguien además de Stoke Space incorpora la reutilización de la etapa superior a su hoja de ruta en lugar de aceptar una segunda etapa desechable como el costo de hacer negocios.
Si estás calculando costos de lanzamiento para una carga útil, una constelación de satélites, o cualquier plan que dependa de hacia dónde vayan los precios de lanzamiento en los próximos cinco años, construye tu estimación alrededor de la economía de la etapa superior, no de la cadencia del propulsor. La reutilización del propulsor es un problema resuelto que genera rendimientos decrecientes. La reutilización de la etapa superior es el problema sin resolver que realmente moverá el precio por kilogramo a órbita.