thumb|350px|El sistema de transporte interplanetario en la plataforma de lanzamiento.
right|thumb|400px|Comparación de los núcleos para las lanzaderas de cohetes SpaceX: (de izquierda) Falcon 9 v1.0 (2010), Falcon 9 v1.1 (2013), y el propuesto núcleo de 10 metros de diámetro, con 9-Raptors, del refuerzo de la primera etapa para el Transportador Colonial de Marte. El Sistema de Transporte Interplanetario (ITS) vehículos de lanzamiento reutilizables y naves espaciales para transportar a los seres humanos a Marte,http://arstechnica.com/science/2016/09/spacexs-interplanetary-transport-system-will-go-well-beyond-mars/ (anteriormente Transportador Colonial de Marte en siglas en inglés (MCT)) es el nombre del proyecto desarrollado con fondos privados por la empresa estadounidense SpaceX para diseñar y construir un sistema de vuelos espaciales, establecer asentamientos humanos en Marte y regresar a la Tierra. Incluirá la infraestructura terrestre para el lanzamiento inicial y posteriores rápidos; la tecnología para la transferencia con propulsión en gravedad cero en la baja órbita terrestre; así como la tecnología para permitir la colonización de Marte. Se prevé desarrollar igualmente la tecnología necesaria para apoyar las misiones de exploración a otros lugares del sistema solar, entre los que se incluirían las lunas de Júpiter y de Saturno.
Hasta 2014 SpaceX había iniciado el desarrollo del gran motor de cohete para el Transportador Colonial de Marte, pero el MCT no estaría en funcionamiento antes de mediados de la década de 2020.
El desarrollo comenzó de forma decidida en 2012 cuando SpaceX comenzó el trabajo de diseño del gran motor de cohete Raptor que se utilizará tanto para el vehículo de lanzamiento ITS como para la nave espacial (cisterna STI y la Nave espacial interplanetaria). Los nuevos diseños de motores de cohetes suelen ser considerados uno de los subprocesos más largos para los nuevos vehículos de lanzamiento y naves espaciales. En junio de 2016, la compañía anunció públicamente planes conceptuales que incluyeron el primer cargamento de ITS a Marte, a ser lanzado en marzo de 2022 como fecha más próxima, seguido por el primer vuelo a Marte del STI con pasajeros en un período sinódico posterior hacia 2024, que seguirían los dos lanzamientos de pruebas preparatorias con sondas a Marte en 2018 y 2020 de un Dragon/Falcon pesado. El CEO de SpaceX, Elon Musk, dio a conocer detalles de la arquitectura del sistema en el 67º Congreso Astronáutico Internacional el 27 de septiembre de 2016.
Como se ha discutido públicamente, SpaceX está concentrando sus recursos en el área de transporte, incluida la planta motriz que podría ser desplegada en Marte para hacer el propulsor de cohete methalox a partir de recursos locales. Sin embargo, Musk enfoca un conjunto mucho más amplio de objetivos interplanetarios de asentamiento a largo plazo, que irían más allá de lo que SpaceX construirá y en el que en última instancia involucrará a muchos más actores económicos -individuales, empresas o gobiernos- para facilitar el asentamiento a construir a lo largo de décadas.
Descripción
El Sistema de Transporte Interplanetario consiste en una combinación de varios elementos que son clave -de acuerdo a Musk- para hacer vuelos de larga duración más allá de la órbita terrestre (BEO en siglas en inglés) posibles reduciendo el coste por tonelada entregada a Marte:
Un nuevo vehículo de lanzamiento súper-pesado completamente reutilizable que consiste en una etapa de refuerzo reutilizable -impulsor interplanetario- y una segunda etapa reutilizable integrada-con-nave espacial que viene en dos versiones: La nave espacial interplanetaria, una nave espacial interplanetaria grande, de larga duración, capaz de transportar pasajeros o carga a destinos interplanetarios, y un buque tanque propulsor de carga solo en órbita terrestre (Cisterna STI). La combinación de una segunda etapa de un vehículo de lanzamiento con una nave espacial de larga duración es inusual para cualquier arquitectura de la misión espacial y no se ha visto en la tecnología anterior de vuelos espaciales.
Recarga de propelentes en órbita, específicamente para permitir que la nave espacial pase la mayor parte de su carga propulsora durante el lanzamiento a órbita terrestre baja mientras sirve a la segunda etapa del vehículo de lanzamiento, y luego, después de rellenar en órbita, proporcione la significativa cantidad de energía necesaria para poner la nave espacial en una trayectoria interplanetaria.
Producción de propulsor en la superficie de Marte: para permitir el regreso a Tierra y apoyar la reutilización de la nave espacial, lo que permite un costo significativamente menor para el transporte de carga y pasajeros a destinos distantes. Una vez más, los grandes tanques propulsores del vehículo espacial integrado se llenan a distancia.
Selección del propelente adecuado: Se seleccionó el metano (CH4) / oxígeno (O2), también conocido como " methalox criogénico profundo", por que se consideró mejor que otros propulsores de vehículos espaciales comunes como Kerolox o Hydrolox, principalmente debido a la facilidad de producción en Marte y el menor coste de los propelentes en la Tierra cuando se evalúa desde una perspectiva general de optimización del sistema. Methalox se consideró equivalente a una de las otras opciones principales en términos de reutilización de vehículos, transferencia de propulsores en órbita y conveniencia para vehículos super pesados.
Vehículo de lanzamiento de elevación superpesado El vehículo de lanzamiento superpesado para el Sistema Interplanetario de Transporte colocará hasta 300 toneladas (660,000 lb) (modo reutilizable) o 550 toneladas (modo expendible) -o transportará 380 toneladas (840,000 libras ) De propelente en un buque cisterna STI -a la órbita terrestre baja.
El vehículo de lanzamiento de STI será propulsado por los motores de cohete líquido bipropellante Raptor en ambas etapas, utilizando exclusivamente combustible de metano líquido densificado y oxidante de oxígeno líquido en ambas etapas. Los tanques serán presurizados autógenamente, eliminando la necesidad de la presurización problemática del gas de helio.
El vehículo de lanzamiento STI es reutilizable, haciendo uso de la tecnología SpaceX reutilizable que se desarrolló durante 2011-2016 para Falcon 9 y Falcon Heavy.
En todos los lanzamientos terrestres, la nave espacial de larga duración (buque cisterna o nave espacial) también desempeñará un papel brevemente como la segunda etapa del vehículo de lanzamiento para proporcionar aceleración a la velocidad orbital, un enfoque de diseño inusual en otros vehículos de lanzamiento.
Nave Espacial Interplanetaria La Nave Espacial Interplanetaria es un buque interplanetario con una estructura primaria de fibra de carbono impulsada por nueve motores Raptor que funcionan con propelentes densificados de metano y oxígeno. Tiene 49,5 m de longitud, tiene un diámetro máximo de casco de 12 m y tiene un diámetro de 17 m en su punto más ancho y es capaz de transportar hasta 450 toneladas de carga y pasajeros por viaje a Marte, con un propulsor cargado en órbita antes de la parte interplanetaria del viaje. Se espera que los primeros vuelos lleven principalmente equipo y pocas personas.
A partir de septiembre de 2016, no hay nombre para la clase de naves espaciales más allá del descriptor Nave Espacial Interplanetaria. Sin embargo, Musk indicó que la primera de esas naves para hacer el viaje de Marte podría ser llamada Corazón de Oro en referencia a la nave que transporta la Infinite Improbability Drive, de la novela The Hitchhiker's Guide to the Galaxy. Aunque se observó que el número de motores de primera etapa parecía inspirarse en The Answer, Musk no aludía a tal conexión.
La capacidad de transporte de la nave espacial desde la órbita terrestre baja a una trayectoria de Marte -con una ganancia de energía de inserción de trayectoria trans-Marte de 6 km/s y de tanques propulsores completos- es de 450 toneladas cortas (500 toneladas métricas) a la órbita de Marte , O 300 toneladas cortas (330 toneladas métricas) aterrizaron en la superficie con aterrizaje retropropulsivo. Los tiempos estimados de tránsito entre la Tierra y Marte varían entre 80 y 150 días, dependiendo de las alineaciones planetarias durante las nueve oportunidades discretas de la misión 2020-2037, asumiendo un delta-v de 6 km/s añadido a la inyección trans-Marte. izquierda|miniaturadeimagen|300x300px|Concepción de un artista de una nave espacial interplanetaria llegando a Marte.
La nave espacial está diseñada para entrar en la atmósfera marciana a velocidades de entrada de más de 8,5 km / sy permitir que las fuerzas aerodinámicas proporcionen la mayor parte de la desaceleración antes de que los tres motores Raptor centrales realicen la quemadura final del aterrizaje. El material del escudo térmico que protege al buque en descenso es PICA 3.0 y es reutilizable. Se espera que las fuerzas g de entrada en Marte sean 4-6 g durante el descenso. La carga g de diseño de nave espacial sería nominal de 5 G, pero capaz de soportar cargas máximas de 2 a 3 veces más altas sin romper.
La energía para el viaje es producida por dos grandes matrices de paneles solares, generando aproximadamente 200 kW de potencia mientras que a la distancia de la Tierra desde el Sol, y menos a medida que el viaje avanza y el Sol está más lejos cuando el barco se acerca a Marte.
La nave espacial puede utilizar una gran capa interna de agua para ayudar a proteger a los ocupantes de la radiación espacial, y puede tener un contenido de oxígeno en la cabina que es hasta dos veces el que se encuentra en la atmósfera de la Tierra. Las pruebas iniciales de la nave espacial no se esperan antes de 2020, con el refuerzo de ITS para seguir sólo más tarde.
Según Musk, la nave espacial se convertiría en el primer hábitat humano en Marte .
Cisterna STI miniaturadeimagen|Gráfico de la Cisterma STI (arriba) transfiriendo el propulsor a la Nave Espacial Interplanetaria (abajo) en órbita terrestre. Una característica clave del sistema es un petrolero propulsor-carga-solamente: la cisterna del STI. Al igual que la nave espacial, el petrolero sería la etapa superior del vehículo de lanzamiento STI durante el lanzamiento desde la Tierra. El vehículo está diseñado exclusivamente para el lanzamiento y la retención a corto plazo de propelentes para ser transportados a órbita terrestre baja para rellenar propulsores en los buques interplanetarios. Una vez en órbita, se realiza una operación de cita con una de las naves espaciales interplanetarias, se realizan conexiones de fontanería, y un máximo de 380 toneladas (840.000 libras) de metano líquido y propelentes de oxígeno líquido se transfieren en una carga a la nave espacial. Para abastecer a una nave espacial interplanetaria para un vuelo interplanetario de larga duración, se espera que un máximo de cinco petroleros deban lanzar desde la Tierra, transportando y trasladando un total de casi 1.900 toneladas (4.200.000 libras) de propulsor para cargar completamente la nave espacial Para el viaje.
El buque cisterna STI tiene las mismas dimensiones físicas que la nave espacial interplanetaria: 49,5 m (162 pies) de largo, máximo diámetro del casco de 12 m, y 17 m (56 pies) en su punto más ancho. También será propulsado por seis motores Raptor optimizados por vacío, cada uno produciendo un empuje de 3,5 MN (790,000 lbf), y tendrá tres motores Raptor de menor proporción de expansión para maniobras de vuelo y aterrizaje de aterrizaje. Tras la finalización de la descarga del propulsor en órbita, el buque tanque reutilizable volverá a entrar en la atmósfera terrestre, aterrizará y estará preparado para otro vuelo con tanque. El petrolero también podría ser utilizado para misiones de carga.
Planta de propelente en Marte