Sistemas espaciales Masten

El Xombie de Masten (modelo XA-0.1B) ganó el segundo premio de 150.000 dólares estadounidenses en la competición de Nivel Uno del Lunar Lander Challenge el 7 de octubre de 2009 con una precisión de aterrizaje promedio de 16 centímetros (6,3 pulgadas) . ^{[ 5 ]} 

El objetivo principal de estas dos estructuras aéreas era demostrar un vuelo estable y controlado utilizando un sistema GN&C desarrollado internamente en Masten. El XA-0.1B originalmente contaba con cuatro motores con un empuje de 1000 libras-fuerza (4 kN) , pero en la primavera de 2009 se convirtió para ser propulsado por un motor de 750 libras-fuerza (3 kN) . ^{[ 13 ]} Para octubre de 2009, el motor cohete de alcohol isopropílico y oxígeno líquido con refrigeración regenerativa estaba funcionando a alrededor de 900 libras-fuerza (4 kN) . ^{[ 14 ]}   

XA-0.1B, apodado "Xombie", voló por primera vez sin atadura el 19 de septiembre de 2009, ^{[ 15 ]} y se clasificó para el segundo premio de nivel uno del Lunar Lander Challenge de 150 000 dólares el 7 de octubre de 2009. ^{[ 16 ]}

En octubre de 2016, la NASA informó que utilizó Xombie para probar el Sistema de Visión de Aterrizaje (LVS), como parte de las tecnologías experimentales del Banco de Pruebas de Vuelo Propulsado de Descenso y Ascenso Autónomo (ADAPT), para el aterrizaje de la misión Mars 2020. ^{[ 17 ]} Después de ver el éxito de Masten con el reencendido en el aire y el aterrizaje vertical de Xombie, SpaceX comenzó a evaluar esta técnica para su uso en el propulsor Falcon 9. ^{[ 18 ]}

A fecha de 7 de marzo de 2017  , Xombie había volado 224 veces. ^{[ 19 ]}

El Xoie de Masten (modelo XA-0.1E) ganó el premio de nivel dos de US$ 1.000.000 del Desafío del Módulo Lunar el 30 de octubre de 2009. Superaron a Armadillo Aerospace por poco más de 24 pulgadas (610 mm) de precisión total de aterrizaje, con una precisión promedio de aproximadamente 7,5 pulgadas (190 mm) en los dos aterrizajes del vuelo de ida y vuelta de la competición. ^{[ 7 ] [ 20 ]}  

Xoie tenía un marco de aluminio y contaba con una versión del motor de empuje de Masten de 750 libras-fuerza (3 kN) que producía alrededor de 1000 libras-fuerza (4 kN) de empuje. "Xoie", como se apodó a la nave, se clasificó para el nivel dos del Desafío del Módulo Lunar el 30 de octubre de 2009. ^{[ 21 ]}  

El vehículo de lanzamiento reutilizable Xaero era un cohete de despegue y aterrizaje vertical (VTVL) ^{[ 22 ]} que estaba siendo desarrollado por Masten entre 2010 y 2011. Fue propuesto a la NASA como un potencial vehículo de lanzamiento suborbital reutilizable (sRLV) para transportar cargas útiles de investigación bajo el Programa de Oportunidades de Vuelo de la NASA (inicialmente conocido como el programa de Investigación Suborbital Reutilizable Comercial/CRuSR), proyectando una altitud de 30 kilómetros (19 millas) en vuelos iniciales de cinco a seis minutos de duración, mientras transportaba una carga útil de investigación de 10 kilogramos (22 libras) . ^{[ 22 ]} Era propulsado por el motor de cohete Cyclops-AL-3 de 1150 libras de fuerza (5,1 kN) que quemaba alcohol isopropílico y oxígeno líquido . ^{[ 23 ] [ 24 ]}   

El primer vehículo de prueba Xaero realizó 110 vuelos de prueba antes de ser destruido en su vuelo número 111. Durante el vuelo que estableció un récord ^{[ 25 ]} el 11 de septiembre de 2012, una válvula del motor se atascó en posición abierta durante el descenso, lo cual fue detectado por el sistema de control. Como estaba previsto, se activó el sistema de terminación de vuelo , destruyendo el vehículo antes de que pudiera generar un problema de seguridad en el alcance. ^{[ 26 ]} El último vuelo de prueba tenía como objetivo probar el vehículo con mayores cargas de viento y altitudes, volando hasta una altitud de un kilómetro mientras se probaban los controles de vuelo a velocidades de ascenso y descenso más altas antes de regresar a un punto de aterrizaje preciso. El ascenso y la parte inicial del descenso fueron normales, antes de que la válvula del acelerador se atascara, lo que provocó la terminación del vuelo antes del aterrizaje de precisión previsto. ^{[ 25 ]}

Xaero-B fue una evolución de Xaero con la capacidad de alcanzar una altitud de 6 kilómetros (3,7 millas) con el motor encendido. Xaero-B medía entre 15 y 16 pies de altura, mientras que Xaero medía 12 pies. Xaero-B realizó pruebas de encendido y vuelos de prueba. ^{[ 27 ] [ 28 ]} Se habría utilizado para la mayor parte de los vuelos de investigación hasta altitudes iniciales de entre 20 kilómetros (12 millas) y 30 kilómetros (19 millas) . ^{[ 29 ]} El vehículo fue retirado debido a los daños sufridos en un vuelo de prueba en abril de 2017. Voló 75 veces. ^{[ 30 ]}   

El Xodiac fue un cohete VTVL presentado en 2016. ^{[ 27 ] [ 31 ] [ 32 ]} Contaba con propulsor LOX / IPA alimentado a presión y un motor refrigerado regenerativamente. Los vuelos podían simular aterrizajes en la Luna o Marte. ^{[ 33 ]} Video del Xodiac realizando pruebas de flujo de aire en vuelo. ^{[ 34 ]} El Xodiac se perdió durante su vuelo número 176 debido a una anomalía en vuelo el 28 de mayo de 2025. ^{[ 35 ]}

Xogdor era un vehículo VTVL que Masten planeaba presentar en 2023. Como sexto banco de pruebas VTVL desarrollado en Masten, Xogdor habría mejorado el trabajo realizado con Xodiac y probado tecnologías de descenso y aterrizaje a velocidades de hasta 447 mph (719 km/h) . ^{[ 36 ]}  

Xeus (pronunciado Zeus) fue un demostrador de módulo lunar de aterrizaje y despegue vertical. Xeus constaba de una etapa superior Centaur (de United Launch Alliance ) con un motor principal RL10 al que se le añadieron cuatro propulsores verticales Katana. Se estimó que el Xeus de producción podría aterrizar en la Luna con una carga útil de hasta 14 toneladas (revisada a 10 toneladas) cuando se utilizaba la versión desechable o de 5 toneladas cuando se utilizaba la versión reutilizable. ^{[ 37 ]}

El Centaur dañado en el demostrador Xeus limitó su uso a vuelos terrestres. Las versiones de producción debían estar libres de defectos de fabricación y certificadas para operaciones espaciales. También podría haber sido necesaria la certificación para vuelos tripulados. United Launch Alliance , proveedor del Centaur, se refirió a Xeus como una abreviatura de eXperimental Enhanced Upper Stage (Etapa Superior Mejorada Experimental). Se proporcionaron más detalles del diseño propuesto en el artículo "Experimental Enhanced Upper Stage (XEUS): Un sistema de aterrizaje grande y asequible". ^{[ 38 ]}

Cada uno de los motores Katana utilizados en un módulo de aterrizaje Xeus probablemente producía 3500 libras-fuerza (16 kN) al realizar un aterrizaje horizontal. ^{[ 39 ]} En diciembre de 2012, Masten demostró su motor totalmente de aluminio de 2800 libras-fuerza (12 kN) , el KA6A, refrigerado regenerativamente. ^{[ 40 ]}  

La charla en este video anunció el Xeus y también mostró el vehículo explorador espacial de la NASA con sus dos astronautas como una posible carga útil para el XEUS. ^{[ 37 ]}

El 30 de abril de 2014, la NASA anunció que Masten Space Systems era una de las tres empresas seleccionadas para la iniciativa Lunar CATALYST . ^{[ 10 ]} La NASA firmó un Acuerdo de la Ley Espacial (SAA) sin financiación con Masten en septiembre de 2014. El SAA tiene vigencia hasta agosto de 2017, cuenta con 22 hitos y exige una "demostración integral del hardware y el software que permita un módulo de aterrizaje comercial en la Luna". ^{[ 41 ]}

En diciembre de 2015, United Launch Alliance (ULA) planeaba actualizar el cuerpo principal del XEUS, pasando de una etapa superior Centaur a la etapa criogénica avanzada evolucionada (ACES) que estaban desarrollando, aumentando significativamente la carga útil. ^{[ 42 ] [ 43 ]} Masten Space tenía la intención de incorporar la experiencia del desarrollo de la familia de módulos de aterrizaje de carga XL a la familia de módulos de aterrizaje XEUS. ^{[ 44 ]}

En agosto de 2016, el presidente y director ejecutivo de ULA dijo que ULA tenía la intención de evaluar tanto al Vulcan como al ACES para vuelos tripulados. ^{[ 45 ]}

El XL-1 era un pequeño módulo de aterrizaje lunar de carga que Masten estaba desarrollando como parte del programa Lunar CATALYST (SAAM ID 18250). ^{[ 10 ] [ 46 ]} Cuando se alimentaba con MXP-351, el XL-1 estaba diseñado para aterrizar cargas útiles de 100 kilogramos (220 lb) en la superficie de la Luna. ^{[ 47 ]} 

En agosto de 2017, Masten Space esperaba que el XL-1 tuviera cuatro motores principales que se estaban prototipando en el XL-1T y una masa húmeda de aproximadamente 2400 kilogramos (5300 lb) . ^{[ 48 ] [ 44 ]} 

El 11 de octubre de 2016, Masten Space tuiteó un video que mostraba la prueba de encendido de su nueva combinación bipropelente, denominada internamente MXP-351. La prueba utilizó un motor existente con un inyector experimental, el primer 'Machete', que produjo un empuje de 225 libras-fuerza (1,00 kN) . El desarrollo de su motor lunar regenerativo impreso en 3D, que utilizaría el MXP-351 para aterrizar en la Luna, continuó. A marzo de 2017  Se estaba fabricando una versión de Machete con un empuje de 1000 libras fuerza (4,4 kN) para el banco de pruebas terrestre del módulo de aterrizaje, denominado XL-1T. ^{[ 47 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]} 

En octubre de 2017, la NASA extendió el acuerdo Lunar CATALYST por 2 años. ^{[ 52 ]}

El 29 de noviembre de 2018, se anunció que Masten era elegible para presentar una oferta en un contrato de Servicios Comerciales de Carga Lunar (CLPS) de la NASA . ^{[ 11 ]} Si la NASA acepta la propuesta para su construcción, el alunizaje no se produciría antes de 2021. ^{[ 53 ]}

El 8 de abril de 2020, la NASA seleccionó a Masten para entregar ocho cargas útiles —con nueve instrumentos científicos y tecnológicos— al Polo Sur de la Luna en 2022 con el módulo de aterrizaje XL-1. Masten también operaría las cargas útiles, contribuyendo a sentar las bases para las expediciones humanas a la superficie lunar a partir de 2024. Las cargas útiles, que incluían instrumentos para evaluar la composición de la superficie lunar, probar tecnologías de aterrizaje de precisión y evaluar la radiación en la Luna, se entregaban en el marco de la iniciativa Servicios Comerciales de Carga Útil Lunar (CLPS) de la NASA, como parte del programa Artemis de la agencia . El contrato de 75,9 millones de dólares incluía servicios integrales para la entrega de los instrumentos, incluyendo la integración de la carga útil, el lanzamiento desde la Tierra, el aterrizaje en la superficie lunar y la operación durante al menos 12 días. Las cargas útiles se habían desarrollado principalmente a través de dos convocatorias recientes de la NASA: Cargas Útiles Lunares Proporcionadas (NPLP) y Cargas Útiles de Instrumentos y Tecnología para la Superficie Lunar (LSITP). ^{[ 54 ]}

El 26 de agosto de 2020, Masten anunció que la primera misión XL-1, Masten Mission One, sería lanzada por SpaceX , aunque en ese momento no se sabía públicamente en qué vehículo de lanzamiento de SpaceX volaría. ^{[ 55 ]}

El 23 de junio de 2021, Masten anunció que el lanzamiento de Masten Mission One se había retrasado hasta noviembre de 2023 debido a problemas relacionados con la pandemia de COVID-19 . ^{[ 1 ]}

El XL-1T fue un demostrador de tecnología y procesos terrestres para el XL-1 y el XEUS. Se utilizó una plataforma de pruebas terrestre voladora, ya que la falta de acceso de vehículos a los módulos de aterrizaje lunares después del lanzamiento dificultaría y encarecería enormemente la metodología de desarrollo de diseño y pruebas incrementales de Masten. Al igual que el XL-1, el XL-1T se desarrolló en colaboración con el programa CATALYST de la NASA (SAAM ID 18250). ^{[ 48 ]}

Se esperaba que el XL-1T tuviera una masa en seco de 588,93  kg y una masa húmeda de 1270,68  kg, menor que la del XL-1. El vehículo contaba con cuatro motores principales Machete de 4400 N con capacidad de regulación de potencia entre el 25 % y el 100 % (relación 4:1). El propulsor era MPX-351. El cabeceo y la guiñada se controlaban mediante regulación diferencial. Había cuatro propulsores ACS de 22 N para controlar el alabeo. ^{[ 48 ]}

Muchas características del XL-1T se hicieron deliberadamente similares a las del XL-1. Estas incluían la arquitectura multimotor, la aviónica , el software, el combustible, el movimiento de inercia, la gestión del chapoteo y las herramientas de diseño de misiones. ^{[ 48 ]}

Masten recibió un contrato de US$3 millones de DARPA para desarrollar el avión espacial experimental XS-1 . ^{[ 56 ]} El proyecto finalizó cuando DARPA adjudicó la Fase 2 a Boeing. ^{[ 57 ]}

Broadsword era un motor cohete de metano/oxígeno líquido de 25 000 libras-fuerza (110 kN) que Masten Space Systems estaba desarrollando para el gobierno de EE. UU. Las técnicas de fabricación avanzadas permitirían que el motor se utilizara para proporcionar un servicio de lanzamiento reutilizable de menor costo para el creciente mercado de lanzamiento de CubeSat y satélites pequeños. ^{[ 59 ]} El prototipo del motor tardó 1,5 meses en construirse y estaba hecho de aluminio. El motor constaba de 3 partes que se atornillaban entre sí. ^{[ 19 ]} El motor utilizaba un ciclo de expansión ^{[ 61 ]} y estaba diseñado para producir 35 000 libras-fuerza (160 kN) con una extensión de campana en el vacío. ^{[ 60 ]}  

El desarrollo de una unidad de demostración tecnológica se completó en septiembre de 2016. La campaña de pruebas de encendido concluyó con la demostración de seis arranques de motor exitosos.

A partir de 2017, se estaba desarrollando una segunda unidad de desarrollo que contenía mejoras para la NASA bajo el programa Tipping Point con el objetivo de obtener la calificación de vuelo. ^{[ 62 ]}

Cutlass era un motor cohete de metano/oxígeno líquido de 25 000 libras de fuerza (110 kN) que Masten Space Systems estaba desarrollando para el gobierno de EE. UU. Construido con aleación de aluminio mediante técnicas de fabricación aditiva. ^{[ 63 ] [ 65 ]} Cutlass evolucionó hasta convertirse en un motor de etapa superior desechable de bajo costo que utilizaba un ciclo de generador de gas. No se le otorgó una subvención SBIR de Fase 2, por lo que el desarrollo se suspendió. ^{[ 64 ]} 

Los motores de la clase Katana fueron diseñados para producir hasta 4000 libras-fuerza (18 kN) de empuje y para ser refrigerados regenerativamente . Fueron diseñados para un tiempo de funcionamiento indefinido y una buena respuesta del acelerador. ^{[ 66 ]} Un video de la prueba de funcionamiento del motor Katana KA6A Regen 2800 lbf totalmente de aluminio quemando LOX/IPA ( alcohol isopropílico ). ^{[ 67 ]}  

Machete era el nombre de una familia de diseños de motores de cohete regulables que Masten Space Systems estaba desarrollando para permitir que su módulo lunar XL-1 aterrizara en la Luna. Los motores de cohete Machete quemaban la combinación de propulsor hipergólico almacenable no tóxico MXP-351. El primer Machete tenía un diseño de inyector experimental que se utilizó para probar el MXP-351 en 2016, produciendo un empuje de 225  lbf. A marzo de 2017 Masten estaba modificando el diseño para fabricar los motores mediante manufactura aditiva con cámaras de combustión refrigeradas regenerativamente. Los motores Machete se estaban ampliando para producir 1000  lb de empuje para una versión de banco de pruebas terrestre denominada (XL-1T). ^{[ 47 ]}

MXP-351 era el nombre interno de Masten Space para una combinación de bipropelente autoencendible inventada para alimentar sus pequeños módulos de aterrizaje lunares. A diferencia del bipropelente tradicional NTO/MMH , los dos propelentes químicos del MXP-351 eran más seguros de manipular porque no son tóxicos. El bipropelente también podía almacenarse a temperatura ambiente, a diferencia del oxígeno líquido y el hidrógeno líquido. La combinación hipergólica tenía un ISP de 322 segundos. La vida útil de almacenamiento del MXP-351 antes de su uso estaba siendo objeto de estudios a largo plazo, pero se esperaba que fuera de algunos años. Las menores restricciones operativas podrían haber permitido una reducción en los costos operativos recurrentes. ^{[ 50 ] [ 47 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]}

Masten Space empleó precauciones similares al manipular MXP-351 a las utilizadas para HTP ( peróxido de alta concentración ). Estas incluían el uso de ropa de protección contra salpicaduras y un respirador químico sencillo. ^{[ 68 ] [ 71 ]} Afirmaron que los derrames podían solucionarse diluyendo con agua y enjuagando. ^{[ 47 ]}

Masten Space Systems tenía previsto lanzar una misión de aterrizaje lunar denominada Masten Mission One o MM1 en noviembre de 2023, utilizando un vehículo de lanzamiento SpaceX Falcon 9 o Falcon Heavy . Esta misión contaría con una serie de cargas útiles para la NASA . ^{[ 1 ]}