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Parte Apollo, parte Boeing 787
El programa Apolo, que envió a una docena de hombres a la Luna, terminó en 1972. Hace tanto tiempo que menos de la mitad de todos los estadounidenses tienen la edad suficiente para haber visto una de sus misiones por televisión en vivo. Sin embargo, parte de la tecnología detrás de Apollo está a punto de retirarse para el regreso de la NASA a la Luna, programado para 2020.
La cápsula de la tripulación Orion entra en órbita terrestre sobre el cohete Ares I, también en desarrollo (concepto del artista). Cortesía de NASA.
El nuevo sistema de la agencia para viajar a la órbita terrestre y más tarde a la Luna y Marte, denominado El programa de la constelación , esencialmente duplica las tecnologías de misión a la Luna propuestas por Wernher von Braun a fines de la década de 1950 y utilizadas en el programa Apollo. Por ejemplo, incluye un cohete multietapa similar al Saturn V de Apolo, un vehículo de la tripulación similar al módulo de comando Apollo y un módulo de aterrizaje lunar basado directamente en el módulo de aterrizaje Apollo.
El mes pasado, la NASA eligió al gigante aeroespacial Lockheed Martin para construir el vehículo de la tripulación, llamado Orion. El módulo de tripulación en forma de cono de la nave y el módulo de servicio cilíndrico podrían haber llegado recientemente del Museo Smithsonian del Aire y el Espacio, excepto que son un poco más grandes que las versiones Apollo, y llevan de cuatro a seis miembros de la tripulación en lugar de tres.
Sin embargo, según los funcionarios de Lockheed Martin, Orion hará que la nave Apollo se vea como un Modelo T. El sistema de reentrada de Orion, por ejemplo, incorporará el conocimiento obtenido de las recientes misiones Genesis y Stardust de Lockheed, que recuperaron materiales de cometas. Además, el software y el equipo de aviónica se basarán en los sistemas utilizados en los aviones de pasajeros más nuevos; y un nuevo sistema de aborto alejará a los astronautas de los cohetes principales en caso de un desastre de lanzamiento tipo Challenger.
Patrick McKenzie es gerente de desarrollo comercial del proyecto Orion en Lockheed Martin Space Systems en Denver, CO. Habló con Revisión de tecnología el 7 de septiembre sobre las tecnologías, viejas y nuevas, que van a Orion.
Revisión de tecnología: ¿Qué aprendieron los ingenieros aeroespaciales de Apollo que se puede aplicar en el proyecto Orion? ¿Y por qué su diseño se parece tanto, al menos superficialmente, al módulo de comando y al módulo de servicio de Apollo?
Patrick McKenzie: Una de las cosas más duraderas que Apolo acertó fue la forma aerodinámica de la cápsula, que también resulta ser el elemento más visible. Una de las razones por las que la NASA eligió la forma tipo Apolo es la probada base de datos de seguridad que la acompaña. Cuando miras alternativas como diseños de cuerpos elevadores, aviones espaciales como el Shuttle, brindan cosas como rango cruzado adicional [la capacidad de conducir a diferentes sitios de aterrizaje], pero no puedes volarlos de manera segura en el caso de que un el sistema de control se desconecta. Un sistema de reentrada balística como una cápsula puede devolver a la tripulación de forma segura en caso de avería. Pero prácticamente todo lo demás sobre esta cápsula es nueva tecnología, no necesariamente de vanguardia, sino desarrollada después de Apollo.
TR: ¿Cuáles son algunas de las nuevas tecnologías más importantes, en su opinión?
PM: Una de las principales aplicaciones tecnológicas que claramente será diferente con Orion es la capacidad automatizada de encuentro y acoplamiento. Orion necesitará acoplarse con la Estación Espacial Internacional y con la Etapa de Salida de la Tierra [el cohete que acelerará a Orión fuera de la órbita terrestre hacia la Luna]. El Shuttle está acoplado manualmente y, obviamente, Apollo no estaba automatizado. Orion tendrá capacidad de anulación manual, pero la gran mayoría de las veces, no debería ser necesario que intervenga un miembro de la tripulación.
TR: Entiendo que Orión tendrá un nuevo tipo de escudo térmico para reingresar a la atmósfera de la Tierra.
PM: La idea es prácticamente la misma que con Apollo, pero habrá un nuevo diseño y nuevos materiales que proporcionarán una protección más robusta. Eso es importante porque con los vehículos que regresan de la Luna, o particularmente de Marte, las velocidades de reentrada serán mucho más altas [que con las naves espaciales en órbita terrestre baja]. Estamos analizando materiales de protección térmica como PICA [abridor de carbono impregnado con fenólico] y SLA [un material ablativo a base de corcho] que Lockheed ha probado en las misiones de retorno de muestras del espacio profundo Genesis y Stardust.
Otra cosa que será nueva es omitir el reingreso, lo que haremos de forma rutinaria. Ahí es donde rebotas en la atmósfera y vuelves a entrar, lo que te da la capacidad de aterrizar en tierra, a diferencia de los aterrizajes de Apolo en el océano. Eso proporciona una medida adicional de seguridad y mejora la capacidad de reutilización del sistema. Por supuesto, también estamos buscando sistemas mejorados de impacto de aterrizaje. Sigues bajando en paracaídas, como hizo Apollo, luego despliegas airbags o disparas retrocohetes, similar a lo que hace el vehículo ruso Soyuz, para reducir la velocidad del vehículo y lograr un aterrizaje seguro.
TR: ¿Cómo serán las condiciones dentro del módulo de tripulación?
PM: Apolo solo podía transportar a tres personas y tenían condiciones de vida muy estrictas. El módulo de tripulación Orion tendrá el doble de volumen: 361 pies cúbicos por miembro de la tripulación. Cuatro tripulantes pueden ir y venir a la Luna, y en vuelos a la Estación Espacial Internacional podríamos acomodar hasta seis tripulantes. Además, el módulo de la tripulación podrá permanecer en órbita alrededor de la Luna en un modo totalmente autónomo, por lo que los cuatro miembros de la tripulación podrían bajar a la superficie, para estadías potencialmente prolongadas.
TR: Para Apollo, la NASA diseñó un sistema de aborto para alejar el módulo de comando del cohete Saturno V en caso de una emergencia de lanzamiento. Tal sistema de aborto podría haber salvado a los astronautas del Challenger, pero desafortunadamente el transbordador espacial no tiene uno. ¿Qué se planea para Orion?
PM: Es el mismo tipo de idea que con Apolo. Una de las ventajas particulares de la configuración de la cápsula sobre el transbordador espacial es el hecho de que no estamos montados lateralmente. En el Shuttle, tanto los propulsores de cohetes sólidos como el tanque de combustible externo están justo contra la panza del vehículo, y no hay forma de separar a la tripulación de los que se encuentran en una emergencia. Orion se sentará en la parte superior del vehículo de lanzamiento Ares I de la misma manera que Apollo, de modo que si hay algún tipo de problema con el cohete de abajo, los cohetes de aborto de lanzamiento avanzado en la torre sobre el módulo de la tripulación son completamente capaces de acelerar lejos de el Ares y poner a la tripulación en una situación segura, con paracaídas para el aterrizaje.
TR: Los viejos sistemas mecánicos de la cabina del transbordador espacial fueron reemplazados recientemente por un moderno diseño de cabina de vidrio, con pantallas y controles completamente electrónicos. ¿Asumo que la tecnología también entrará en Orion?
PM: Los sistemas de aviónica a bordo estarán a años luz de donde estaba Apolo. No solo tendremos lo que usted llamó la cabina de vidrio, sino que el otro elemento clave es la tolerancia dual a fallas. Eso significa que con los sistemas críticos que se están construyendo en Orion, podría tener dos fallas en el mismo sistema y aún volar de manera segura. El sistema en el que trabaja nuestro compañero de equipo Honeywell se basa en la arquitectura de aviónica del Boeing 787, que también es tolerante a fallos dobles. Los sistemas se monitorean constantemente entre sí, y si un sistema tiene un problema, otro se hace cargo automáticamente. Agrega algo de peso y complejidad adicionales al vehículo, pero proporciona un margen de seguridad mucho mayor en estas misiones espaciales tan peligrosas.
TR: El transbordador espacial se retirará en 2010, y los primeros vuelos de prueba tripulados para el Programa Constellation, o al menos el cohete Ares con Orion en la parte superior, están planeados para 2014. ¿Cuáles serán los desafíos tecnológicos más difíciles mientras intentas aguantar? a ese horario?
PM: Por lo general, el desarrollo de software de aviónica termina siendo un elemento de ruta crítico. Los motores RCS, derivados de los motores RCS del Shuttle, son otro [Sistema de control de reacción: los pequeños cohetes de montaje lateral que se utilizan para el control de actitud y la dirección. Los motores RCS del Shuttle se derivaron ellos mismos de Apollo. -eds. ] Así que todo se reduce al software y la propulsión. Somos conscientes de esos problemas de ruta crítica y estamos trabajando con la NASA para abordarlos temprano. Nos gustaría cerrar la brecha después del retiro del Shuttle y reducir el calendario para probar los lanzamientos en 2012 o incluso antes. Pero el proceso de desarrollo del vehículo de lanzamiento de Ares I tiene que ir junto con Orion.
TR: Desde el discurso del presidente Kennedy en mayo de 1961 en el que anunció el objetivo de aterrizar en la Luna hasta el aterrizaje real del Apolo 11 en julio de 1969, pasaron un poco más de ocho años. Hoy, la NASA dice que se necesitarán al menos 14 años para hacer lo mismo. ¿Por qué?
PM: La parte de Orión del proyecto probablemente sería capaz de realizar misiones lunares antes de 2020. Dicho esto, también necesitará desarrollar un módulo de aterrizaje lunar, una etapa de salida de la Tierra y un vehículo elevador [el Ares I y el Ares V]. Debido a que el presupuesto de la NASA en esta época es un porcentaje mucho más pequeño del presupuesto de la nación que en la era Apolo, tenemos que pagar lo que pueda, como dice el administrador de la NASA [Michael] Griffin. La prioridad presupuestaria inicial es el desarrollo de Ares I y Orion. No podremos hacer desarrollo en el módulo de aterrizaje lunar, el EDS y todos los elementos de Ares V en paralelo.
TR: ¿Por qué cree que la propuesta de Lockheed Martin para el contrato de Orion ganó sobre la de Northrop Grumman? ¿Lockheed estaba ofreciendo tecnología superior?
PM: Estoy extremadamente orgulloso del equipo y de lo que lograron con el concepto técnico que entregamos a la NASA. Pero los requisitos aún están en proceso de cambio, y todos los postores tuvieron que lidiar con un cambio de diámetro [en la cápsula Orion] a la mitad del proceso, de 5,5 metros a 5 metros. Con la NASA entregándonos tantas cosas como requisitos, el campo de juego se niveló un poco.
En el fondo, la NASA está firmando una relación con un socio industrial que durará un par de décadas. Querían saber que sería un matrimonio feliz, en el que el espíritu de asociación fuera una evidencia real. Durante la Fase I [cuando la NASA pagó a varios postores para desarrollar diseños para Orion], tomamos la iniciativa de asegurarnos de que nuestra oficina del proyecto estuviera ubicada en Houston, lo que les facilitó la participación en todas las reuniones de nuestra junta de control y otras eventos importantes más allá de las típicas revisiones bimensuales. Tenemos una fuerza laboral significativa en las instalaciones de ensamblaje de Michoud en Nueva Orleans [donde se ensamblan los tanques externos del Shuttle]; tomamos la decisión desde el principio de hacer el montaje final y la verificación en el Centro Espacial Kennedy; haremos pruebas de motores en el Centro Espacial Stennis en Mississippi [el sitio principal de pruebas de propulsión de cohetes de la NASA]. Creo que la NASA lo ha apreciado.