El impresionante cohete SLS a fondo: el sucesor del Saturno V que llevará a humanos a la Luna
A la NASA le costó encontrar un modelo de lanzador que pudiera encajar con los requisitos políticos, pero logró que el SLS viera la luz. Cincuenta años después, la agencia espacial estadounidense vuelve a tener el medio para llevar astronautas a la Luna. Pero este cohete es muy diferente al que una vez llevó a cabo las misiones Apolo, y esas diferencias van mucho más allá del paso del tiempo.
La potencia del despegue
Cuando el Saturno V estaba siendo diseñado no existía motor capaz de imprimirle la potencia necesaria para levantarlo del suelo. Fue necesario juntar a los mayores genios en propulsión espacial de aquel entonces para lograr fabricar el F-1. Este motor obligó a hacer avanzar la ciencia de materiales, las presiones que alcanzaba en sus cámaras de combustión eran inalcanzables décadas después por la Unión Soviética. Aun así, se necesitaban cinco para propulsar la primera etapa del cohete del Apolo, estos desarrollaban en conjunto 3500 toneladas de empuje. Suficientes para elevar a un ritmo muy bajo al cohete, de hecho, tanto es así, que la mayoría de secuencias mostradas en documentales en la actualidad están aceleradas. Tardaba más de diez segundos en avanzar los primeros 120 metros de su camino, librando así la torre de lanzamiento, en este tiempo consumía el 4% de su combustible.
Sin embargo, en el SLS este problema ya está solucionado. Con sus impresionantes motores de combustible sólido, heredados del Transbordador Espacial libra su torre de lanzamiento en cinco segundos. Estos son los que realmente realizan el esfuerzo del lanzamiento, pese a que los cuatro motores bajo el tanque central naranja se enciendan antes que los cohetes aceleradores, de color blanco.
Dos conceptos de misión
Para comparar estos dos super cohetes es necesario contemplar la distinta aproximación que tienen. Para realizar una misión lunar hay tres arquitecturas principales para lanzar y acoplar los distintos elementos que la componen.
Por un lado está la trayectoria de ascenso directo. Esta es la más demandante desde el punto de vista energético, y solo en misiones robóticas se ve ocasionalmente. Esta contrariamente también supone una complejidad añadida debido a que todo el conjunto debe lanzarse ya unido. Necesitas transportar hasta la superficie lunar cosas tan innecesarias para un alunizaje como un escudo térmico para la reentrada en la Tierra. Quizá con mejoras en la propulsión y reutilización podamos verlas en un futuro relativamente distante con humanos, pero ni siquiera la Starship es capaz de realizar este perfil de misión.
Y luego están las misiones en las que las distintas partes se ensamblan, bien en órbita terrestre, bien en órbita lunar. Estas dos misiones se conocen como Earth Orbit Rendezvous o Lunar Orbit Rendezvous, de los cuales el segundo es de momento más popular. Pero, el anémico programa Artemisa presenta grandes matices y realmente combina ambas arquitecturas.
Por un lado, las misiones Apollo, que originalmente habrían usado un cohete sustancialmente más grande que el Saturno V, en vez de cinco, empleaba ocho motores F-1. Esta reducción se debió al cambio a una arquitectura de encuentro en órbita lunar. El cohete lanzaba las dos naves, el módulo de mando y el módulo de aterrizaje directamente hacia la Luna, allí la cápsula tripulada frenaba el conjunto y dos astronautas pasaban al módulo de aterrizaje. Este se desacoplaba, descendía, cumplía su misión y regresaba a órbita. Una vez de vuelta, ambas naves se volvían a acoplar, encuentro en órbita lunar.
En las misiones Artemisa, la endémica falta de capacidad de sus distintas partes obliga a sobredimensionar los aterrizadores lunares. Hay muchas explicaciones a este problema, los principales políticos, que Artemisa y el SLS nazcan del defenestrado programa Constellation los hizo heredar el principal problema de este. Una cápsula Orion con sobrepeso, y un aterrizador lunar obligado a realizar virguerías para compensarlo.
Al menos, en esta segunda versión de Constellation, los aterrizadores lunares, que se ensamblarán en el espacio en un avance inédito para la exploración espacial, no deben frenar la Orion para entrar en órbita lunar. Sin embargo, lo que sí tienen que hacer es descender desde una órbita altamente elíptica y con más complejidades que ventajas llamada Near Rectilinear Halo Orbit (Órbita de Halo Casi Rectilínea). En un intento serio de regresar de forma constante a la Luna, la NASA habría lanzado una constelación de satélites de telecomunicaciones que garantizasen contacto constante en cualquier punto de la superficie con la Tierra y la estación espacial Gateway. Pero estos satélites tardarán en llegar aún años, y probablemente lo hagan de mano de otra organización, aún no se sabe si pública, la ESA, o privada, SpaceX. Y mientras tanto, la Gateway se quedará en tierra de nadie.
La Starship deberá realizar un número aún por determinar de lanzamientos a órbita baja para rellenar una única nave, que finalmente volará a la Luna y se acoplará en la Gateway donde esperará a la llegada de la Orion con los astronautas. Esto mezcla el concepto de encuentro en órbita lunar y terrestre, porque se realizan operaciones en ambas. Similar a lo que le sucede al Blue Moon MK2, la alternativa de Starship se ensambla en varios lanzamientos en órbita baja terrestre y luego acelera hasta la estación espacial lunar.
La etapa de sostenimiento
Una de las principales diferencias del SLS respecto al Saturno V se encuentra en la etapa de sostenimiento. Esta segunda etapa es la menos llamativa, se encarga de una parte relativamente reducida, porque no es la que más velocidad o altura aporta, pero, arde durante mucho tiempo de manera muy eficiente.En el SLS la etapa central, la de color naranja, arde durante más de ocho minutos. De hecho, sitúa al cohete en una trayectoria altamente elíptica debido a que si no, esta enorme mole de 65 metros y 86 toneladas, se quedaría en órbita y sin control sobre su reentrada. En lugar de este aterrador escenario, sitúa la cápsula Orion y la etapa superior en una trayectoria elíptica que acaba en el punto NEMO del océano Pacífico. En este remoto lugar alejado de cualquier persona o bien, cae sin daños, salvo al medio ambiente.
Por otro lado, la etapa S-II del Saturno V tampoco captó grandes atenciones, olvidada entre la impresionante S-I que levantaba el conjunto del suelo, y la fotografiable S-IVB. Sin embargo, era la encargada de llevar el conjunto casi hasta la órbita, pero para evitar dejar más basura espacial y controlar su reentrada, se optó por hacer que cayera al suelo sin entrar en ella. También tenía un tiempo de ignición más que notable, aunque menor que el del core stage del SLS quedándose en seis minutos y medio.
El propulsor lunar
El mayor problema del SLS, una etapa superior que hasta el día de hoy nadie entiende, al Interim Cryogenic Propulsion Stage, en español, etapa interina de propulsión criogénica. Una cesión del ya retirado Delta IV Heavy, uno de los mayores problemas actuales del lanzador de la NASA, un préstamo que no cumple los requisitos que debería tener y que complica todas las misiones Artemisa. Tampoco es que la actualización para Artemisa 4 con la Exploration Upper Stage (EUS) vaya a salvar al cohete, este error en el diseño crea una cascada de problemas. En el Constellation, la etapa superior del Ares V no paró de crecer, para seguir acomodando a un cada vez más masivo módulo de aterrizaje que se ajustase a una Orion cada vez más pesada. En esta ocasión, la etapa superior, se quedó raquítica en la mesa de diseño y el resto del programa avanzó sorteando esta decisión. Las consecuencias son costosas, una órbita rara para la estación espacial lunar donde se acoplarán con unos aterrizadores enormes que acumulan retrasos de años.
En el Saturno V, la etapa S-IVB siempre cumplió, tras sus primeros vuelos de prueba como etapa superior de los cohetes Saturno 1B se validó un diseño impecable. Reutilizando el motor de la etapa de sostenimiento, la etapa tenía dos funciones en el lanzamiento, el primero era situar en una órbita de parking al conjunto que quedaba, y tras una órbita y media o dos, dependiendo de la ventana de lanzamiento, acelerarlo hacía la Luna. La ICPS y después la EUS hacen el mismo trabajo, pero sin el módulo de aterrizaje, al menos, se espera que la EUS pueda enviar los distintos componentes de la Estación Espacial Gateway a su destino. Pero, ese trabajo lo puede realizar el Falcon Heavy y probablemente el Vulcan y el New Glenn, por un coste cercano a la décima parte de lo que cuesta el SLS.
Las limitaciones políticas del SLS constriñeron su diseño, sin embargo, con el Saturno V las presiones eran por acelerar. Es importante destacar que el dinero invertido en uno y en otro está en órdenes de magnitud diferentes, pese a lo caro que es el lanzador de las misiones Artemisa su desarrollo está lejos de lo que costó el de las Apolo. Es la diferencia que supone ser una prioridad política, o no serlo.
Cabe pensar que los días del nuevo lanzador están contados, sus problemas son numerosos y costosos, y un mal diseño original limita su futuro. Pero, el principal objetivo era mantener puestos de trabajo en regiones clave para congresistas y senadores, y ese objetivo sigue muy vigente. Además, el giro político en materia de alianzas puede suponer que la NASA se vea cada vez más sola, y la CNSA china más acompañada. Si esto sucediera, la cápsula Orion podría quedarse sin módulo de servicio, es decir, sin propulsión, navegación o sistemas de soporte vital. El futuro es inescrutable, más allá de que de forma inminente veremos el lanzamiento de la misión Artemisa 2 que devolverá a cuatro humanos a la cercanía de la Luna por primera vez en cincuenta años.
Especialista en el programa espacial indio.
Universidad de Oviedo.
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