La asombrosa forma en que los astronautas volvían de la Luna a la Tierra

El cohete Saturno V, con más de 110 metros de altura y casi 3 000 toneladas de peso, era el encargado de llevar a los astronautas del programa Apollo hasta órbita terrestre y en dirección a la Luna; una vez llegaban, usarían el módulo lunar para descender a la superficie.
A continuación, te contamos cómo una nave tan relativamente pequeña lograría ayudar a la tripulación a volver a la Tierra desde la Luna.

Foto de la última misión lunar, Apolo 17, con un astronauta, la bandera de los Estados Unidos y de fondo el Rover y módulo lunar.

Camino a la Luna: Saturno V y el módulo Lunar

Toda la travesía comienza en el centro espacial Kennedy en Cabo Cañaveral, Florida. El cohete se prepararía en la plataforma de lanzamiento mientras era cargado con combustible. En su punta se encontraban el módulo de comando y servicio, y el módulo lunar, los cuales a partir de ahora llamaremos CSM y LEM, respectivamente, por sus siglas en inglés.

Diagrama de la ubicación del módulo lunar, de comando, de servicio y torre de escape del cohete Saturno V. En el lanzamiento los astronautas viajan en el “Command module”.

El Saturno V contaba con tres etapas: dos de ellas eran usadas para alcanzar órbita terrestre, utilizando cerca del 89% del combustible total disponible, siendo esta la parte más cara (energéticamente hablando) de todo el viaje; la tercera se encargaba de dar el último empuje a órbita y de llevar el CSM y LEM en dirección a la Luna.

Una vez camino a la Luna el CSM extraería al LEM y quedarían unidos como una única nave. Los astronautas no podrían entrar al LEM hasta haber escapado de los cinturones de Van Allen, por motivo de la alta radiación.

NASA

Ya en órbita lunar, dos de los tres astronautas (el comandante y el piloto del módulo lunar) pasarían al LEM para los últimos preparativos. Posteriormente, ambas naves se desacoplarían y alejarían por deriva orbital, y una vez en el periselenio (punto más bajo de la órbita), el motor de descenso se encendería a bajo empuje para permitir a la computadora calcular correctamente el centro de masa y realizar las correspondientes correcciones para el alunizaje.

Una vez terminadas las comprobaciones se procedería con el empuje total y un aterrizaje automático hasta el último segundo, cuando el comandante podría tomar control manual y posarse suavemente como si estuviese volando un helicóptero.

Durante esta maniobra los tanques de la etapa de descenso se encontrarían casi completamente vacíos e inservibles y su único propósito en este momento sería el de mantener la estructura junta y servir como almacén para los instrumentos y equipos llevados a la Luna, como el Rover lunar, la bandera, entre otros.

Houston, the Eagle has wings

El módulo lunar es una nave divida en dos etapas: la primera (etapa de descenso), cumple la tarea de bajar de órbita a la superficie y cuenta con un poco más del combustible necesario para realizar esta tarea, y una vez el motor toca la superficie, puede quedar completamente inutilizable.

La segunda (etapa de ascenso), tiene su propio motor y posee suficiente combustible en tanques independientes para regresarlos a órbita lunar y realizar maniobras de «Rendezvous» y acoplamiento.

Desde antes de partir desde la Tierra, la etapa de ascenso ya cuenta con todo lo necesario para poder funcionar correctamente, pues esta sería usada en caso de ser necesario abortar un alunizaje por una emergencia. Dado que se activaría en cualquier momento, los ingenieros decidieron asegurarse de tener un motor cuya fiabilidad fuera del 100%, optando por uno alimentado por combustibles hipergólicos, un par oxidante-combustible que al entrar en contacto reaccionan fuertemente. Esto permitiría eliminar complejos mecanismos de encendido al tener un eje fijo, eliminando piezas movibles que podrían atorarse y/o fallar, y un extensivo programa de pruebas de múltiples motores en Tierra para asegurarse de cubrir todos los posibles puntos de falla.

Vista de la cámara del Rover lunar encargado de grabar el despegue del módulo lunar de la misión Apolo 17.

Valiéndose de la etapa de descenso como plataforma de lanzamiento, la de ascenso podía mantenerse firme antes del despegue, esperando a la oportunidad perfecta para partir de vuelta a órbita lunar.

Antes de regresar al LEM, en las misiones Apolo 15, 16 y 17, los astronautas parquearon el Rover lunar en un lugar tal que la cámara, controlada remotamente desde Houston, podía grabar y retransmitir el lanzamiento a la Tierra.

Considerando lo enorme y pesado que era el cohete original, puede ser raro pensar que para despegar de la luna era suficiente con una pequeña nave donde apenas se pueden apreciar unos tanques de combustible. Esto porque, a diferencia de La Tierra, en la Luna no hay una atmosfera que te ralentice cuando tratas de llegar al espacio, además de tener un sexto de la gravedad la Tierra.

Por tanto, no requieres de tanta velocidad para conseguir una órbita estable, y en el vacío los motores son más eficientes. Todo esto permite al pequeño y nada aerodinámico diseño del LEM completar su tarea sin mayores inconvenientes.

Rendezvous y acoplamiento

Una vez hubiera despegado el LEM, debería dirigirse a una órbita muy específica en un horario muy estricto con el fin de poder acoplarse al CSM, donde el tercer astronauta los esperaría. En una serie de maniobras conocidas como Rendezvous (encuentro) , las dos naves podrían acercarse en una lenta danza orbital.

El siguiente paso sería unir ambas naves para transferir toda la carga y tripulación del LEM al CSM, siendo este último la única parte de todo el cohete con la capacidad de sobrevivir la reentrada atmosférica. Una vez movidos todos elementos, el LEM sería expulsado para en un futuro cercano colisionar con la Luna.

Reentrada atmosférica y amarizaje

El CSM encendería su motor por última vez en el lado de la Luna completamente opuesto a la Tierra. Este impulso le daría velocidad suficiente para poder escapar de la gravedad de la Luna y dirigirse de regreso a casa en un viaje que les tomaría cerca de 3 días.

A lo largo del regreso se realizarían múltiples comprobaciones de la trayectoria. Para poder sobrevivir a la reentrada atmosférica la nave debería entrar a la atmósfera por un “corredor” muy estrecho.

Si el ángulo de entrada era muy grande, no podrían frenar completamente y quedarían en una órbita elíptica de la cual no regresarían a la Tierra a tiempo antes de acabarse los suministros; en caso de tener un ángulo muy pequeño podrían sufrir aceleraciones suficientemente grandes como para dejar inconsciente a tripulación o generar demasiado calor, destruyendo así la nave al superar la tolerancia del escudo térmico con el cual cuenta el módulo de comando.

Una vez superada la reentrada atmosférica, la peor parte ya se habría completado. Ahora simplemente faltaría el despliegue de los paracaídas de arrastre y los principales, que los dejarían caer suavemente en el agua para poder ser recuperados y dar por concluida la misión.

Francisco Andrés Forero Daza

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