Žemė prieš dangų: Starbase šiandien, Afrikos aukštikalnė rytoj

Tierra contra el cielo: Starbase hoy, meseta africana mañana

🌀🚀 Gran plataforma de resorte: sin ayuda vs. levantamiento maglev vs. mega-resorte — y por qué la plataforma ecuatorial africana es una ventaja secreta para la carga útil

El mismo tono juguetón, matemáticas más agudas. Incorporamos límites realistas de materiales, contabilidad de Δv y ventajas de ubicación para ver cómo un "empujón pequeño" se convierte en una gran carga útil.

TL;DR: Para el conjunto clase Starship (~5 000 t al despegar), la "asistencia de lanzamiento", que añade temprano solo 80–150 m/s, puede proporcionar +5–13 % de carga útil a LEO (Órbita Terrestre Baja) dependiendo de la ubicación. Al trasladar el mismo vehículo a tierras altas casi ecuatoriales de África y combinarlo con la mejor solución de resorte, añades ~20 t a LEO y ahorras decenas de toneladas de propelente en misiones GEO al evitar el cambio de plano. Cada pequeño aporte cuenta—y mucho.


0) Supuestos (para poder reproducir el número)

  • Masa del vehículo en el momento del despegue: 5 000 000 kg (clase Starship + Super Heavy).
  • Modelo de rendimiento de etapas (aproximado pero consistente):
    • Primera etapa (impulsor): Isp ≈ 330 s, propelente ≈ 3 300 t, "seco" ≈ 200 t.
    • Segunda etapa (nave): Isp ≈ 375 s, propelente ≈ 1 200 t, "seco" ≈ 150 t.
  • Presupuesto de Δv desde la plataforma hasta LEO (incluyendo pérdidas por gravedad/resistencia): ~9,4 km/s.
  • Rotación de la Tierra: aporte de velocidad en el ecuador vs. Starbase (~26° N) ≈ +47 m/s.
  • Ventaja del cambio de plano circular GEO ecuatorial (en apogeo, maniobra combinada): ≈ 305 m/s ahorrados en comparación con 26° N.
  • Ventaja de la altitud de las tierras altas (aire más delgado, menor presión atmosférica) como equivalente temprano de Δv: ~10–20 m/s (usamos 20 m/s en los ejemplos).

1) Tres escenarios

🚫 Sin ayuda (solo motores)

Sin ninguna ayuda. Δv base desde la plataforma hasta LEO ≈ 9,4 km/s.

🧲 Levantamiento maglev (el mejor caso práctico)

  • Asistencia de lanzamiento: Δv ≈ 80 m/s.
  • "Perfil amable", aceleración adicional ≈ +1 g → recorrido ~320 m.
  • Energía: 16 GJ (~4,4 MWh). Si se entrega en 4 s → potencia media ~4 GW.
  • Fuerza media: ~100 MN (curva S limitada por sacudidas; los motores regulan para mantener la g total dentro de lo normal).

🌀 "Gran resorte" (heroico, a escala mundial)

  • Asistencia al objetivo: Δv ≈ 150 m/s.
  • Aceleración adicional +2–3 g → recorrido ~563–375 m (v²/2a).
  • Energía: 56 GJ (~15,6 MWh). Descarga en 4 s → ~14 GW promedio.
  • Materiales realistas: motores lineales compuestos + acumuladores hidráulicos + "resortes" compuestos de tensión (no una bobina gigante).

¿Por qué no simplemente un resorte de acero del tamaño de un estadio? Porque la densidad de energía elástica del acero es baja. Los mejores "resortes" prácticos son módulos: secciones electromagnéticas, hidráulica, volantes/SMES y cables compuestos de gran deformación—se cargan lentamente, se descargan rápido, la fuerza se controla.


2) Balance Δv (¿qué obtenemos "gratis"?)

  • Elevación Maglev: ~+80 m/s temprano.
  • Gran resorte: ~+150 m/s temprano (ingeniería de nivel mundial y retención).
  • Complemento ecuatorial vs. Starbase (~26°N): +47 m/s (rotación).
  • Altiplano: equivalente a ~+10–20 m/s Δv debido al aire más delgado y menor presión justo en los segundos "más sucios".
  • GEO desde el ecuador: se ahorran ~305 m/s en el apogeo evitando el cambio de plano de 26°.

3) ¿Cuánta carga útil 'compra' esto? (LEO/Órbita Terrestre Baja)

Usando el modelo secuencial de dos etapas descrito arriba, obtenemos lo siguiente. Los números son aproximados; lo importante es la tendencia.

Plataforma y asistencia Crédito Δv adaptado Carga útil a LEO Incremento vs. base
Starbase — sin ayuda 151,2 t Base
Starbase — Maglev +80 m/s 158,5 t +7,4 t (+4,9 %)
Starbase — Gran resorte +150 m/s 165,1 t +14,0 t (+9,2 %)
África ecuatorial — sin ayuda +47 m/s (rotación) 155,5 t +4,3 t (+2,8 %)
África ecuatorial — Maglev +127 m/s (47+80) 163,0 t +11,8 t (+7,8 %)
África ecuatorial — El gran resorte +197 m/s (47+150) 169,7 t +18,5 t (+12,2 %)
África ecuatorial — El gran resorte + altiplanos ~+217 m/s (47+150+20) 171,6 t +20,4 t (+13,5 %)

Léalo así: el mismo cohete, con un pequeño empujón temprano y una mejor plataforma, "carga" una cifra de toneladas de dos dígitos en LEO. Esto es lo opuesto a "poco a poco".


4) Comprobaciones de "sentido común" en el diseño (recorrido, fuerza, energía)

  • Recorrido (v²/2a):
    • 80 m/s a +1 g → ~320 m.
    • 150 m/s a +2 g → ~563 m; a +3 g → ~375 m.
  • Fuerza media (M·Δv / t):
    • 80 m/s en 4 s → ~100 MN.
    • 150 m/s en 4 s → ~188 MN.
  • Energía (½ M v²):
    • 80 m/s → 16 GJ (~4,4 MWh).
    • 150 m/s → 56 GJ (~15,6 MWh).

    La energía de la red es sencilla; lo difícil es la potencia durante unos segundos. Por eso existe el "paquete de resortes": cargamos lentamente, entregamos rápido, formamos fuerza.


5) GEO — donde el ecuador asombra

Desde ~26°N (Starbase) para vuelo a GEO es necesario "quitar" ~26° de desviación. Si el cambio de plano se hace inteligentemente en el apogeo y se combina con circularización, el costo adicional es ~305 m/s comparado con el lanzamiento desde el ecuador.

¿Qué significa 305 m/s en términos de propelente? Para el segundo escalón con Isp ≈ 375 s:

  • Por cada 200 t después de la maniobra (seco + carga), la maniobra de apogeo en el ecuador requiere ~99 t de propelente, y la misma desde Starbase — ~125 t. Esto es un ~26 t de ahorroen el apogeo, para cada misión.
  • Escalando linealmente: 400 t → ~52 t ahorradas; 800 t → ~103 t ahorradas.

Combine esto con un empujón de resorte de 150 m/s al inicio del ascenso y una plataforma en las mesetas — y durante toda la misión acumula cientos de m/s de "alivio presupuestario". En arquitectura de repostaje, esto significa menos vuelos de tanqueros o mayor carga a GEO.


6) Verificación de la realidad de los materiales (por qué el "gran" aún no es magia)

  • Hoy en día, "paquetes de resortes" prácticos (acero/titanio + compuestos + motores EM): densidad efectiva de energía elástica esperada de ~1–10+ kJ/kg. Suficiente para asistencia, pero no para "lanzar a órbita".
  • Opciones "de ensueño" de laboratorio (BMG, CFRP de gran deformación, algún día CNT/grafeno en masa) pueden alcanzar ~10–30+ kJ/kg prácticamente. Esto permite un asistente de clase ~150 m/s a escala de megastructuras. Aun así, el trabajo lo hacen los motores.

7) Seguridad, control y "no romper el cohete"

  • Muchos módulos pequeños > un resorte gigante: redundancia excesiva y abortos ordenados.
  • Curvas S limitadas por jerk (sacudidas): aumento/mantenimiento/disminución suave de la fuerza; los motores aceleran juntos para mantener la g total dentro de los límites.
  • Retención/amortiguadores: toda la energía no utilizada termina en los frenos, no en el "impulso de rebote".

8) Conclusión

  • Elevación Maglev (~80 m/s): ya vale un ~+5 % de carga útil en LEO en Starbase, y aún más cerca del ecuador.
  • Gran resorte (~150 m/s): con ingeniería de clase mundial, se alcanza un rango de ~+9–13 % de carga útil en LEO dependiendo de la ubicación.
  • Mesetas de África ecuatorial + resorte: aproximadamente +20 t en LEO para el mismo cohete y ~25–100+ t de ahorro de propelente en el apogeo GEO (depende de la misión). Esto es el "cada bit cuenta" — claramente.
  • Los motores aún hacen el trabajo: el resorte no reemplaza la tracción; elimina los segundos iniciales más desagradables y "paga" por ello con la carga.
El primer escalón puede ser una batería. Cárguela lentamente. Descárguela con cuidado. Con una mejor plataforma y mejor latitud no cambia la física, sino que permite que la física cambie su carga útil.
Regresar al blog