Construyendo el futuro de la NASA

Una de las estructuras más grandes del mundo, el edificio de ensamblaje de vehículos en el Centro Espacial Kennedy en Florida es la última parada del transbordador espacial antes de su lanzamiento hacia la plataforma de lanzamiento. Pero con los transbordadores programados para retirarse en 2010, el enorme edificio ya se ha convertido en el hogar del próximo vehículo de lanzamiento de la NASA.

Las piezas de acero que componen la mayor parte de Ares I-X están agrupadas en High Bay 4 del edificio de ensamblaje. Los cinco cilindros representan la etapa intermedia y superior de Ares I; la pieza final es la maqueta en forma de dardo de la cápsula de la tripulación. (Ver más imágenes.)

Los cohetes Ares son una parte crucial del programa Constellation, el plan de la NASA para nuevos vuelos tripulados a la Luna y posiblemente a Marte y más allá. A diferencia de sus predecesores, el Ares utilizará vehículos de lanzamiento separados para transportar carga y tripulación. Ares I llevará humanos al espacio, mientras que Ares V transportará hardware a gran escala, como los elementos necesarios para establecer una base lunar.

Esta historia fue parte de nuestro número de julio de 2009

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Ares I-X, el primer vehículo de lanzamiento que se probará en casi cuatro décadas, se encuentra en inmensas piezas en el edificio de ensamblaje, a la espera de un vuelo de prueba programado para fines de agosto. Este vuelo nos permitirá concretar el diseño de Ares I y eliminar las incertidumbres, para que todos se sientan más cómodos cuando el primer cohete vuele con humanos en él, dice Jon Cowart, subdirector del proyecto Ares I-X en Kennedy. El objetivo principal es recopilar datos durante los primeros dos minutos de ascenso, cuando el cohete es más vulnerable a fallas. Para ello, el IX incluye una combinación de sistemas reales y simulados y está equipado con alrededor de 700 sensores que medirán carga, presión, vibración, temperatura, acústica, deformación y movimiento en diferentes puntos del cohete y en diferentes etapas de vuelo. . Los sensores recopilarán información sobre el desempeño del cohete en las partes más difíciles de la atmósfera, sobre la separación de sus etapas y sobre la recuperación de sus impulsores.

En pedazos
Entrar en High Bay 4 es como entrar en un estadio cubierto gigante. En el medio de la bahía se encuentran cinco grandes cilindros de acero, llamados pilas, que se ensamblarán en Ares I-X. A su alrededor hay una variedad aparentemente desordenada de grúas, cajas de herramientas, computadoras portátiles y sillas con ruedas.

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La primera etapa de Ares I incluirá un propulsor de cohete sólido de cinco segmentos. Su diseño se deriva del transbordador, que utiliza dos propulsores de cohetes sólidos de cuatro segmentos, y quemará el mismo propulsor especialmente formulado. No queríamos empezar de nuevo, dice Steve Cook, gerente de la oficina del proyecto Ares en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. Tomamos lo mejor del pasado y lo combinamos con tecnología moderna. Ares I-X utilizará solo un propulsor de cohete sólido reutilizable de cuatro segmentos, con un quinto segmento ficticio apilado en la parte superior. El segmento simulado marca el comienzo de la primera pila y se encuentra en varias piezas de tamaño similar, todas de color blanco sólido. (El quinto motor de cohete permitirá a Ares I levantar más peso y alcanzar una altitud mayor, pero no es necesario para el vuelo de prueba).

Cerca de la parte inferior del simulador de quinto segmento se encuentra el módulo de aviónica de la primera etapa, que controlará los componentes del propulsor y se comunicará con la etapa superior. Por ejemplo, el módulo enviará la señal para encender los motores, controlará la trayectoria de vuelo del vehículo moviendo la boquilla del motor, iniciará la secuencia de separación del amplificador y controlará el sistema de recuperación de paracaídas. El módulo también recopilará importantes datos de vuelo de prueba, específicamente sobre el rendimiento del sistema de control de vuelo. Sin embargo, en el diseño final, la aviónica se alojará en la etapa superior del cohete, ya que el propulsor llenará el quinto segmento.

Montado en la parte superior del simulador de quinto segmento están el faldón delantero y su extensión, que sostienen el sistema de recuperación del paracaídas; permitirá que la primera etapa, después de separarse de la etapa superior, se sumerja de manera segura en el océano, donde se puede recuperar para su reutilización. El sistema consta de una computadora que dispara la separación, una pequeña carga explosiva que corta el metal y cinco paracaídas.

Los propulsores de Ares son más pesados ​​que los propulsores del transbordador espacial y caerán desde una altitud mayor, por lo que caerán más rápido. Para compensar, los paracaídas del vehículo de lanzamiento son mucho más grandes y resistentes pero, gracias a los nuevos materiales, más ligeros. Los paracaídas se desplegarán en tres etapas, comenzando cuando los propulsores de cohetes alcancen una altitud de unos 4.500 metros. El despliegue por etapas no solo reducirá la velocidad de los propulsores para el amerizaje, sino que también los colocará en la posición adecuada para evitar daños.

En la parte superior de la pila de 24 metros de altura descansa la entre etapas, que marca el comienzo de la etapa superior y sostiene el sistema diseñado para controlar las fuerzas que hacen que el cohete gire durante el vuelo. La interetapa de Ares I también llevará el motor J-2X del cohete, que alimentará la etapa superior; no se simulará para el vuelo de prueba, aunque se tendrá en cuenta su peso.

Las siguientes tres pilas simulan la forma y el peso del resto de la etapa superior. La pila dos, que es la más corta, representa el tanque de oxígeno líquido. Los ingenieros utilizaron placas de lastre de acero para tener en cuenta el peso del combustible. La pila tres, que tiene casi 14 metros de altura, luce el logo de la NASA y tres emblemas que identifican la misión. Para el vuelo de prueba, esta pila es puramente estructural y permanecerá vacía. En Ares I, sin embargo, albergará la mayor parte del tanque de hidrógeno líquido, así como la computadora de vuelo y la aviónica que controlan todos los aspectos del vuelo. La pila cuatro, que muestra la bandera de los EE. UU., Representa el resto del tanque de hidrógeno, que abarcará ambas pilas; también está relleno de placas de lastre de acero.

La pila final de Ares I-X es la maqueta en forma de dardo del módulo de tripulación Orion y el sistema de aborto de lanzamiento. La etapa superior y el módulo de tripulación constituirán una cuarta parte de la altura del cohete ensamblado; para el vuelo Ares I-X, llevará muchos de los sensores más críticos. Sin embargo, después de la separación, los ingenieros habrán recopilado los datos que más necesitan, por lo que estas porciones caerán sin control y salpicarán en el Océano Atlántico.

Se requiere algún ensamblaje
Dentro del edificio de montaje, Ares I-X cobrará vida. Para cuando terminen, los ingenieros habrán pasado varias semanas apilando los componentes del cohete, maniobrando delicadamente una pieza sobre otra con enormes grúas. El Ares I-X completo será casi idéntico al Ares I desde el exterior: un elegante cohete de dos etapas con el módulo de tripulación en la parte superior, lo más lejos posible del sistema de propulsión. Para que los datos del vuelo de prueba sean lo más precisos posible, también será similar en masa y tamaño, con una altura aproximada de 99 metros, un diámetro que varía de 3,7 a 5,5 metros y un peso de unos 816.000 kilogramos cuando está completamente cargado.

Se planean tres vuelos de prueba no tripulados más después del lanzamiento de agosto. Ares IY será idéntico al cohete final, nada simulado, y está programado tentativamente para su lanzamiento en 2013. Los lanzamientos de Orion 1 y 2, diseñados para probar el módulo de la tripulación, están planeados para el año siguiente y el primer lanzamiento tripulado de Ares. Estoy listo para 2015.

La NASA está apostando su futuro a la exploración a largo plazo, yendo más allá de la órbita terrestre baja y utilizando los cohetes Ares para llegar allí. El transbordador espacial ha sido una gran máquina, pero necesitamos un vehículo [con] mejor seguridad y confiabilidad, y con más capacidades, dice Cook. El Ares I tendrá mayor alcance que el transbordador y costará menos mantenerlo y lanzarlo, dice, por lo que será posible aventurarse más lejos en el espacio y con más frecuencia. Cuando se complete Ares V, la NASA espera construir un puesto de avanzada en la luna, manteniendo una presencia humana allí para 2020. La base les permitirá investigar y probar nuevas tecnologías útiles para la exploración tripulada de Marte. Cook dice: Esto es lo que vinimos a hacer a la NASA.

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