Starlink 28 | Falcon 9 Block 5

Artículo original del 17 de mayo de 2021, por Trevor Sesnic para Everyday Astronaut. Traducción y adaptación del 23 de mayo de 2021, por Juan Ignacio Morales Volosín.

Misión: Starlink V1.0 L28


La misión de SpaceXStarlink V1.0 L28 (Starlink 28), lanzará 60 satélites Starlink sobre su cohete Falcon 9 Block 5. El Falcon 9 despegará del Complejo de Lanzamiento Espacial 40 (SLC-40), en la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral, en Florida, Estados Unidos. Starlink 28 marcará la 28.a misión Starlink operacional, llevando el número total de satélites Starlink lanzados a 1737, de los cuales 1666 todavía estarán en órbita alrededor de la Tierra una vez lanzados. Esta misión marcará la completitud de la primera cáscara de Starlink. La totalidad de los satélites deberían estar en sus órbitas finales hacia fines de año.

En presentaciones a la FFC Starlink 28 también es conocida como Misión Starlink RF 5-2. RF significa “radio frecuencia” y sugiere que los satélites no están equipados con vínculos láser intersatelitales. Se desconoce qué signifique “5-2.”

Primera etapa del Falcon 9: B1063

La primera etapa que da soporte a Starlink 28 es la B1063, que voló una vez. Como Starlink 28 marca el 2.o vuelo de la primera etapa, cambia su designación a B1063-2. Previamente dio soporte a la misión Sentinel 6 el 21 de noviembre de 2020. Desde aquel vuelo, a la primera etapa se le remplazaron dos motores debido a una ligera baja de presión observada durante el aterrizaje de la etapa.

Seguidamente a la separación de etapas, el Falcon 9 llevará a cabo dos encendidos. Estos harán posarse suavemente a la primera etapa sobre la nave puerto espacial-dron autónoma de SpaceX: Of Course I Still Love You.

Primera etapa de Crew Demo 2 aterrizando sobre OCISLY
Falcon 9 aterrizando sobre Of Course I Still Love You luego de lanzar a Bob y a Doug (Créditos: SpaceX)

Cofias en esta misión

Misiones, Mitad activaMétodo de recuperaciónPlazo de retorno
Starlink V0.9 L1GO Searcher (agua)N/A
Starlink V1.0 L5GO Ms. Tree (agua)299
Starlink V1.0 L12GO Ms. Tree (red)202
Starlink V1.0 L17GO Navigator (agua)149
Starlink V1.0 L28GO Searcher (agua)83
Misiones, Mitad pasiva
Transporter-1GO Ms. Chief (agua)N/A
Starlink V1.0 L21GO Searcher (agua)49
Starlik V1.0 L28GO Searcher (agua)73
Historial de vuelo provisto por Colin Fletcher

Perfil completo de la misión Starlink 28


Previo al Lanzamiento

Hr/Min/SegEvento
– 00:38:00Director de Lanzamiento de SpaceX verifica el “go” para carga de propelentes
– 00:35:00Carga de RP-1 (queroseno para cohetes) en curso.
– 00:35:00Carga de LOx (oxígeno líquido) de 1.a etapa en curso.
– 00:16:00Carga de LOx de 2.a etapa en curso.
– 00:07:00 El Falcon 9 inicia la refrigeración del motor previo al lanzamiento.
– 00:01.00La computadora de comando de vuelo inicia chequeos finales
– 00:01:00Inicia la presurización de los tanques de propelente a presión de vuelo.
– 00:00:45 El Director de Lanzamiento de SpaceX verifica el «go» para lanzamiento.
– 00:00:03 El controlador de motor comanda el inicio la secuencia de ignición de motores.
– 00:00:00Despegue del Falcon 9.

Lanzamiento, Aterrizaje y Despliegue de satélites

Hr/Min/SegEvento
00:01:12 Max Q (momento de tensiones mecánicas pico sobre el cohete).
00:02:32 Apagado del motor principal de 1.a etapa (MECO**).
00:02:36Separación de 1.a y 2.a etapas.
00:02:44Arranque del motor de 2.a etapa (SES-1).
00:03:04Separación de cofias.
00:06:52 Encendido de reentrada de 1.a etapa completo.
00:08:34Aterrizaje de 1.a etapa.
00:08:46 Apagado del motor de 2.a etapa (SECO-1).
00:45:30Arranque del motor de 2.a etapa (SES-2).
00:45:31Apagado del motor de 2.a etapa (SECO-2).
01:03:48 Despliegue de carga útil de Starlink 28.
* Todos los tiempos son aproximados | ** Todas estas siglas provienen del inglés

¿Qué es Starlink?


Starlink es la constelación de satélites de comunicación de internet de SpaceX. La constelación de órbita terrestre baja (OTB) entregará servicio de internet rápida de baja latencia en ubicaciones donde el servicio terrestre de internet es poco confiable, caro o no está disponible. La primera fase de esta constelación consiste en cinco cáscaras orbitales.

Starlink se encuentra actualmente en la “Beta Mejor Que Nada,” permitiendo a cualquiera en regiones aprobadas ordenar o preordenar. Sin embargo, por ahora, sólo se cubren completamente altas latitudes, por lo que la gente en latitudes más bajas sólo puede preordenar Starlink. Luego de 28 lanzamientos SpaceX logrará la cobertura global, pero la constelación no estará completa hasta que ~42000 satélites estén en órbita. Dados los ritmos actuales de SpaceX en producción y lanzamiento de Starlinks, ésta tendrá cobertura global, excluyendo los polos, a mediados de 2021.

Una vez que Starlink esté completa, se espera que el emprendimiento reporte beneficios por $30-50 billones anuales. Estas ganancias financiarán en gran medida el ambicioso programa Starship de SpaceX, como también la Base Alfa de Marte.

starlink
Una pila de 60 satélites Starlink previo a ser encapsulada en las cofias de carga útil del Falcon 9 (Créditos: SpaceX)

¿Qué es el satélite Starlink?


Cada satélite Starlink V1.0 tiene un diseño compacto y una masa de 260 kg. SpaceX desarrolló un diseño de panel plano, permitiéndoles colocar tantos satélites como sea posible en las cofias de carga de 5,2 m de ancho del Falcon 9. Gracias al diseño plano, SpaceX puede colocar en la segunda etapa hasta 60 satélites Starlink y el dispensador de carga, aún siendo capaz de recuperar la primera etapa. Esta es casi la capacidad de carga útil a OTB del Falcon 9 recuperable, en alrededor de 17 toneladas métricas.

Para lo pequeño que es cada satélite Starlink, cada uno está repleto de tecnología avanzada de comunicaciones y ahorrativa. Cada satélite Starlink está equipado con cuatro arreglos de antenas en fase, para comunicación de alto ancho de banda y baja latencia, y dos antenas parabólicas. Los satélites también incluyen un sensor estelar, que provee al satélite con datos de actitud, asegurando precisión en la comunicación de banda ancha.

Los satélites Starlink también están equipados con un sistema anticolisiones autónomo, que utiliza la base de datos de seguimiento de escombros del DOD, para evitar autónomamente colisiones con otras naves espaciales y chatarra espacial.

Actualmente, los satélites Starlink lanzados a órbita polar tienen a bordo un sistema de comunicación láser. El mismo está en su versión 0.9, sin embargo SpaceX espera que todos los nuevos satélites Starlink sean equipados con él para el año próximo.

Para disminuir costos, cada satélite tiene un solo panel solar, lo que simplifica el proceso de fabricación. Para reducirlos aún más, el sistema de propulsión de Starlink, un motor iónico, usa kriptón como combustible en lugar de xenón. Si bien el impulso específico (ISP) del kriptón es significativamente menor que el del xenón, es mucho más barato, lo que baja aún más los costos de fabricación del satélite.

Potencia iónica

Cada satélite Starlink está equipado con el primer motor iónico de efecto Hall impulsado por kriptón. Este propulsor se usa no sólo para asegurar la correcta posición orbital, sino también para elevar y bajar la órbita. Al final de la vida del satélite, este impulsor es usado para su desorbitación.

¿Qué es la constelación satelital Starlink?


Una constelación satelital es un grupo de satélites que trabaja conjuntamente para un propósito en común. Actualmente, SpaceX planea formar una red de 11716 satélites; sin embargo, en 2019 presentó una solicitud ante la FCC para un permiso de lanzamiento y operación de 30000 satélites adicionales como parte de la fase 2 de Starlink. Para poner este número de satélites en perspectiva, es aproximadamente 20 veces más satélites que los lanzados antes de 2019.

De los ~12000 satélites iniciales, ~4400 operarían en las bandas Ku y Ka, con los otros ~7600 operando en banda V.

Debido al vasto número de satélites Starlink, muchos astrónomos están preocupados acerca de su efecto en el cielo nocturno. Sin embargo, SpaceX está trabajando con la comunidad astronómica e implementando cambios a los satélites para hacerlos más difíciles de ver desde el suelo y menos prominentes en el cielo de noche. SpaceX cambió cómo los satélites elevan sus órbitas y, empezando en Starlink V1.0 L9, agregó un parasol, para reducir la reflectividad lumínica. Estos cambios ya redujeron significativamente el efecto de Starlink en el cielo nocturno.

Cáscaras orbitales de la fase 1:

CÁSCARA INCLINACIÓN [º]ALTITUD ORBITAL [km]Nº DE SATÉLITES
153,05501584
253,25401584
370,0570720
497,6560348
597,6560172

Cáscara 1

La primera cáscara orbital de satélites Starlink consistirá en 1584 satélites en una órbita terrestre baja de 550 km a 53°. La cáscara 1 consiste en 72 planos orbitales, con 22 satélites en cada uno. Ésta es la cáscara que SpaceX está llenando actualmente, con este lanzamiento marcando su completitud. Una vez que los satélites estén en ella, la primera cáscara proveerá cobertura entre aproximadamente 52° y -52° de latitud (~80 % de la superficie de la Tierra), y no presentará enlaces láser hasta que se lancen satélites de remplazo después de 2021.

Cáscara 2

La segunda cáscara consistirá en 1584 satélites en una OTB de 540 km a 53,2°. Esta configuración orbital actualizada incrementará ligeramente el área de cobertura y aumentará drásticamente el ancho de banda de la constelación. Esta cáscara también consistirá en 72 planos orbitales con 22 satélites en cada uno. Luego de completar la primera cáscara se espera que SpaceX llene esta cáscara siguiendo luego con la cuarta.

Cáscara 3

La tercera cáscara de Starlink albergará 720 satélites en una órbita de 570 km a 70°. Estos satélites incrementarán significativamente el área de cobertura, lo que hará que la constelación Starlink cubra cerca de 94 % del globo. SpaceX pondrá 20 satélites en cada uno de los 36 planos en la tercera cáscara.

Cáscara 4

La cáscara 4 consistirá en 348 satélites en una órbita de 560 km a 97,6°. SpaceX desplegó 10 satélites de prueba del enlace láser en esta órbita con su misión Transporter-1 para probar los satélites en una órbita polar. El 6 de abril de 2021 Gwynne Shotwell dijo que SpaceX llevará a cabo lanzamientos polares Starlink regulares en el verano. Todos los satélites que sean desplegados en esta órbita tendrán el enlace láser de comunicación intersatelital. La cáscara 4 tendrá 6 planos orbitales con 58 satélites en cada uno.

Cáscara 5

La última cáscara de la fase 1 de Starlink albergará 172 satélites en otra órbita terrestre baja polar de 560 km a 97,6°. La cáscara 5 también contará puramente con satélites con enlaces de comunicación láser, sin embargo, contrariamente a la cáscara 4 consistirá de 4 planos orbitales con 43 satélites en cada uno.

Cáscaras orbitales de la fase 2:

Cáscara 6

A la sexta cáscara orbital de satélites Starlink se le permitió consistir en 2493 satélites en una OTB de 335,9 km a 42°. Este gran número de satélites disminuirá la latencia y aumentará el ancho de banda a bajas latitudes.

Cáscara 7

La séptima cáscara de Starlink le permite a SpaceX desplegar 2478 satélites en una órbita terrestre baja de 340,8 km a 48°. Estos satélites disminuirán aún más la latencia y aumentarán el ancho de banda a bajas latitudes.

Cáscara 8

La última cáscara de la fase 2 de Starlink habilita a SpaceX a desplegar 2547 satélites en una órbita de 345,6 km a 53°.

SpaceX tiene hasta marzo de 2024 para completar a medias la fase 1 y la misma debe estar completa por marzo de 2027. La fase 2 debe estar completa a medias por noviembre de 2024 y terminada por noviembre de 2027. Fallar en hacerlo podría resultar en que SpaceX pierda su banda de frecuencia dedicada.

¿Qué es el Falcon 9 Block 5?


El Falcon 9 Block 5 es el vehículo de lanzamiento parcialmente reutilizable de SpaceX de dos etapas y de carga media. El vehículo consiste de una primera etapa reutilizable, una segunda etapa desechable y, en configuración de carga, un par de medias cofias reutilizables.

Primera etapa

La primera etapa del Falcon 9 contiene 9 motores Merlin 1D+ de nivel del mar. Cada motor usa un ciclo abierto con generador de gas y funciona con RP-1 y oxígeno líquido (LOx). Cada motor produce 845 kN de empuje a nivel del mar, con un impulso específico (ISP) de 285 segundos y 934 kN en vacío, con un ISP de 313 segundos. Debido a la naturaleza potente del motor y a la gran cantidad de ellos, la primera etapa del Falcon 9 puede perder un motor apenas saliendo de la plataforma, o hasta dos más tarde en el vuelo, y ser capaz de colocar exitosamente la carga útil en órbita.

Los motores Merlin se encienden por TEA-TEB. Durante el encendido estático y el lanzamiento el TEA-TEB es provisto por los equipos de servicio en tierra. Sin embargo, dado que la primera etapa es capaz de aterrizar propulsivamente, tres de los motores Merlin (E1, E5 y E9) contienen garrafas de TEA-TEB para la reignición en los encendidos de retorno, reentrada y aterrizaje.

Segunda etapa

La segunda etapa del Falcon 9 es la única parte desechable del cohete. Tiene un solo motor MVacD que produce 992 kN de empuje y un ISP de 348 segundos. La segunda etapa es capaz de realizar varios encendidos, permitiendo al Falcon 9 poner cargas útiles en varias órbitas distintas.

Para misiones con muchos encendidos y/o largos tramos balísticos entre encendidos, la segunda etapa puede ser equipada con un paquete de extensión de misión. Cuando la segunda etapa tiene este paquete, tiene una tira gris, la cual ayuda a mantener tibio el RP-1, un número incrementado de recipientes a presión envueltos en compuesto (COPV) para control de presurización y TEA-TEB adicional.

Falcon 9 Block 5 B1051-10
El Falcon 9 Block 5 siendo lanzado durante la misión Starlink V1.0 L27 (créditos: SpaceX)

Cofias del Falcon 9

Las cofias del Falcon 9 consisten en dos mitades desiguales reutilizables. La primera mitad (la que queda opuesta al transportador erector) se llama mitad activa y aloja la neumática para el sistema de separación. La otra media cofia se llama mitad pasiva. Como insinúa el nombre, esta mitad tiene un rol puramente pasivo en el proceso de separación de cofias, ya que depende de la neumática en la mitad activa.

Ambas medias cofias están equipadas con propulsores de gas frío y un “parapente” que son usados para posar suavemente la media cofia en el océano. SpaceX solía intentar capturar las medias cofias en las redes de GO Ms. Tree y GO Ms. Chief. Sin embargo, a fines de 2020 este programa fue cancelado debido a riesgos de seguridad y baja tasa de éxito. En Starlink 28, SpaceX intentará recuperar una de las medias cofias del agua con su navío de recuperación GO Searcher.

SpaceX está volando actualmente con dos versiones ligeramente diferentes de cofias del Falcon 9. La nueva versión “mejorada” tiene ventilaciones sólo en la parte superior de cada media cofia, cerca del espacio entre mitades, mientras que la versión vieja tiene ventilaciones ubicadas con una separación equidistante alrededor de la base de la cofia. Mover las ventilaciones disminuye las posibilidades de que entre agua a la cofia, haciendo que la probabilidad de recuperación exitosa desde el mar sea significativamente más alta.

Media cofia activa del Falcon 9 Block 5 de ANASIS II
Media cofia activa del Falcon 9 (Créditos: Greg Scott)
Media cofia pasiva del Falcon 9 Block 5 de ANASIS II
Media cofia pasiva del Falcon 9 (Créditos: Greg Scott)

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