Combustibles, sellos y un cohete gigante: cómo la NASA logró “dominar” al hidrógeno para llegar a la Luna

El cohete SLS de la NASA superó uno de sus mayores obstáculos técnicos y logró un abastecimiento completo de hidrógeno líquido sin exceder los límites de seguridad. Es que el 19 de febrero, tras una serie de pruebas y ajustes en la plataforma de lanzamiento, el ensayo general húmedo finalizó con éxito y permitió validar los sistemas críticos, situando a la misión Artemis II en la senda para su lanzamiento tripulado en la próxima ventana prevista para marzo.

El resultado marca un giro relevante tras los incidentes recientes de fugas, que habían puesto en duda la viabilidad del combustible criogénico en operaciones a gran escala. El cohete SLS, que tiene como objetivo transportar astronautas alrededor de la Luna, utiliza hidrógeno líquido como combustible, un elemento indispensable y problemático por su tendencia recurrente a las fugas de seguridad.

Estas filtraciones han provocado preocupaciones y forzado el aplazamiento de ensayos críticos previos al lanzamiento, según informó CNN. Durante una reciente prueba en el Centro Espacial Kennedy, en Florida, el equipo técnico identificó varias fugas de hidrógeno líquido tras iniciar el proceso de abastecimiento del cohete. Este compuesto, fundamental para la propulsión del SLS, debe mantenerse a temperatura criogénica y es extremadamente difícil de contener debido a su baja densidad y ligereza.

Las filtraciones detectadas obligaron a interrumpir la transferencia de combustible y retrasaron inspecciones fundamentales, situación comparable a los incidentes registrados tanto en el programa del transbordador espacial como en la misión no tripulada Artemis I en 2022, de acuerdo con CNN.

El hidrógeno líquido es valorado en la industria aeroespacial por su sobresaliente impulso específico, es decir, su capacidad de entregar el máximo rendimiento con cantidades mínimas de combustible. Adam Swanger, principal investigador en criogenia de la NASA, explicó que el hidrógeno “es tan ligero que tiende a escapar incluso de los materiales más avanzados”.

Esta característica obliga a emplear tanques de gran volumen y sistemas de contención extremadamente herméticos. Por ser aproximadamente 14 veces más liviano que el aire, contenerlo sin fugas supone un gran reto. Incluso una pequeña acumulación en el interior de la infraestructura puede representar un riesgo significativo de explosión.

A diferencia de otros vehículos espaciales que emplean metano o queroseno, opciones más accesibles para manejar en la Tierra, el SLS utiliza hidrógeno líquido tanto en la primera como en la segunda etapa de propulsión.

Empresas como Blue Origin y SpaceX han dado preferencia al metano y al queroseno para las primeras fases de sus cohetes, reservando el hidrógeno para etapas superiores, donde su eficiencia es más notable en el vacío espacial.

No obstante, el motivo detrás de la elección del hidrógeno en el SLS no es puramente técnico. Casey Dreier, director de política espacial en Planetary Society, señaló que el Congreso de Estados Unidos determinó por ley que la NASA debía reutilizar tanto infraestructuras como personal del programa del transbordador espacial, lo cual llevó a mantener el hidrógeno líquido como el combustible central del SLS.

Esta estrategia heredada ha dejado un hardware proclive a dificultades operativas, incrementando costes y complejidad, asegura el especialista. “Tratar de ensamblar piezas de un programa anterior trasladó buena parte de las consecuencias y gastos a la operación del nuevo cohete”, afirmó Dreier a CNN.

En palabras de Amit Kshatriya, administrador asociado de la NASA, el SLS sigue siendo “un vehículo experimental”. Aclaró que aún no ha alcanzado el estatus de operativo. La agencia admite que resulta difícil anticipar todas las posibles rutas de fuga del hidrógeno, en especial porque cada ensamblaje del sistema, incluido el gigantesco Tail Service Mast Umbilical (TSMU), implica configuraciones completamente nuevas.

Con el fin de mitigar riesgos, la NASA ha implementado soluciones técnicas tras localizar las fugas en puntos críticos. Se sustituyeron los sellos en dos conductos principales y se ha experimentado con la elevación temporal de la temperatura en los conductos para facilitar que los sellos recuperen su forma antes de exponerse de nuevo a condiciones criogénicas.

Los polímeros de teflón se emplean en los sellos para garantizar resistencia y aislamiento, aunque, como advirtió Swanger, “hay pocas alternativas eficaces para un cohete de este tamaño y necesidad”. La agencia ha fijado como estándar de seguridad una tasa de fuga máxima del 16% durante la carga de hidrógeno, un objetivo difícil de mantener de forma regular.

Expertos apuntan que la erradicación completa de las fugas podría requerir nuevos avances en la ciencia de materiales. Jihua Gou, profesor de ingeniería aeroespacial, sostiene que las variaciones extremas de temperatura y la deformación de los materiales aumentan la dificultad, mientras que la arquitectura del SLS, diseñada para manejar un caudal masivo de hidrógeno, complica aún más la obtención de sellos completamente herméticos.

Las medidas implementadas por la NASA han demostrado ser eficaces, ya que en el último ensayo general húmedo el abastecimiento se realizó completamente y dentro de los estándares de seguridad.

La agencia indica que cada ensayo le proporciona nuevos datos sobre el comportamiento de los ensamblajes y mantiene su objetivo de cumplir con los estándares de seguridad necesarios para el primer vuelo con tripulación, como detalla CNN.

Frente a las incertidumbres sobre la viabilidad a largo plazo del hidrógeno líquido, Swanger manifestó a CNN que, pese a las limitaciones y los incidentes reportados, la NASA dispone de los protocolos adecuados para operar este combustible con seguridad.

Subrayó que, aunque se han identificado fugas en distintas fases, la agencia nunca ha registrado un accidente imputable al hidrógeno líquido bajo los actuales parámetros de seguridad.

Tras la sustitución de los sellos y la revisión de los sistemas afectados, el equipo de Artemis II consiguió abastecer completamente el SLS con 2,76 millones de litros de hidrógeno líquido y oxígeno, sin que las concentraciones de fuga superaran los límites permitidos, según confirmaron los responsables de la misión.

De este modo, la NASA cumplió los objetivos de su ensayo y se prepara para dar el siguiente paso: el lanzamiento del primer vuelo tripulado del programa Artemis más allá de la órbita baja terrestre, previsto para marzo.

El desenlace exitoso de la prueba permite a la agencia afirmar que el cohete y su sistema de combustible están listos para afrontar el desafío lunar.