Transbordador espacial

Fue diseñado para convertirlo en el sistema de bandera de la exploración espacial tripulada de EE.UU. durante los años ’80. Se trata de un vehículo reutilizable de transporte espacial que tiene como principal característica la posibilidad de reingresar a la atmósfera terrestre y aterrizar, siempre bajo control.

Esta característica es la que marca una diferencia fundamental con los cohetes, pues los transbordadores han sido usados en innumerables misiones, ya sea para llevar cargas pesadas y colocarlas en diferentes órbitas, o para realizar tareas de mantenimiento, como la cumplida con el telescopio espacial Hubble, o bien para cargar suministros hacia y desde la Estación Espacial Internacional. El primer transbordador fue lanzado el 1 de febrero de 1981, luego de más de una década de haber comenzado su desarrollo.

Planificación y desarrollo

La idea de desarrollar el transbordador surgió como alternativa para reducir costos respecto del programa Apolo, en el que casi la totalidad del cohete se pierde en el espacio y sólo se recupera una pequeña cápsula que retorna a la Tierra con la tripulación.

Como comienzo del proyecto, los científicos de la NASA propusieron varios diseños, entre los que se contaban algunos sumamente complejos. La agencia espacial se dedicó entonces a buscar financiación para sostener la etapa de desarrollo que duraría cinco años.

La guerra de Vietnam complicó la situación, pero la necesidad de mantener un programa espacial hizo que el proyecto no fuera desechado. Lo que no pudieron evitar fue una reducción en el presupuesto, lo que significó una modificación en el diseño.

Lo que habían pensado era una aeronave en forma de cohete sencillo que podría retornar en su mayor parte, este diseño se cambió por cohetes que se desprenderían durante el despegue para poder recuperarlos en tierra y repararlos para su reutilización. Finalmente se optó por la realización de dos cohetes de combustible sólido, uno a cada lado del tanque principal, en vez de un solo tanque grande en el centro. Así se redujeron aún más los costos.

En enero de 1972 el presidente Richard Nixon hizo el anuncio oficial del proyecto ponderando su utilidad y bajo costo. Pero los límites en el presupuesto retardaban los plazos originales. Esto no impidió que se empezara a trabajar en la realización y años después, en setiembre de 1976, empezaran las primeras pruebas. El prototipo diseñado fue bautizado como Enterprise, por pedido de miles de fanáticos de la serie televisiva Star Trek que se dirigieron por carta a la Casa Blanca haciendo la solicitud.

El Columbia

El primer transbordador fue construido en Palmadale, California, y luego enviado al Centro Espacial Kennedy el 25 de marzo de 1979. Fue llamado “Columbia” y despegó por primera vez con dos tripulantes el 12 de abril de 1981. Luego se construyeron el Challenger, terminado en julio de 1982, el Discovery, en noviembre de 1983 y el Atlantis, en abril de 1985.

Dada la cantidad de tripulantes se decidió dividirlos en dos grupos, por un lado los pilotos, responsables del vuelo y el mantenimiento del orbitador; por otro los especialistas de la misión y el encargado de los experimentos y de la carga útil. Luego se dispuso una tercera categoría, la de los especialistas de carga, que no tenían que hacer curso de astronautas y se limitaban a los experimentos a bordo.

Vista interior del transbordador espacial Atlantis.

En 1984 se anunció una segunda etapa del proyecto llamada en principio Estación Espacial Libertad. Parte importante de su diseño formó parte de la Estación Espacial Internacional, como el armazón de aluminio en forma de espina dorsal que soporta los radiadores, o los gigantescos paneles solares de los extremos, o la estructura móvil del brazo canadiense, así como otros equipos.

Los accidentes

El primero ocurrió en la mañana del 28 de enero de 1986, a apenas 73 segundos de producido el despegue del transbordador Challenger. Como consecuencia de un escape ocurrido en una de las juntas de sellado de uno de los cohetes auxiliares, se produjo una explosión en la que perdieron la vida todos los tripulantes de la misión. Entre ellos, en total siete personas, se contaba una profesora que había ganado su derecho a participar en el viaje al espacio como premio de un concurso. En reemplazo del transbordador perdido la NASA construyó el Endeavour, terminado en 1991.

En febrero de 2003 ocurrió otro trágico accidente, esta vez le tocó al Columbia, que se desintegró en el cielo de Texas luego de su reingreso a la Tierra y como conclusión de una exitosa misión. La razón del accidente fue el desprendimiento de un fragmento de espuma que recubre el tanque externo. Éste impactó en el ala a una velocidad de 800 km/h. Como consecuencia, se produjo un orificio que fue fatal al permitir la entrada del plasma que se generó por la fuerte fricción con la atmósfera, al interior del ala, fundiéndola.

Los accidentes detuvieron los vuelos para dar paso a la investigación, hasta que, luego de dos años, se produjo el despegue del Discovery sin haberse solucionado por completo un problema en el tanque externo, solución que llegó luego con la colocación de una malla sobre el tanque que impedía los desprendimientos. El Discovery aterrizó el 9 de agosto de 2005 en la base Edwards, California, con total éxito en su misión.

Las modificaciones

Durante el tiempo que lleva en vigencia el programa se han modificado diversos sistemas en los aparatos. Un ejemplo de esto son los cambios en la protección térmica, conformado por pequeñas losetas negras ubicadas en la parte inferior del fuselaje, las cuales están hechas de un material que disipa con eficacia el calor, al punto que estando al rojo vivo pueden ser manipuladas sin guantes y no producen quemaduras.

Lo mismo ha ocurrido con los motores de alta tecnología, a los que no hay que desechar, pudiendo aprovecharse los tres motores principales del transbordador que queman hidrógeno y oxígeno líquido almacenado en el tanque externo. Al mismo se encuentran fijados dos cohetes de combustible sólido o aceleradores SRB, capaces de llevar la aeronave hasta el límite de la atmósfera. Allí se desprenden cayendo libremente al mar y flotan hasta que se produce el rescate. Una vez que los SRB son desechados, los tres motores principales proporcionan el empuje necesario para llevar la aeronave a su órbita durante aproximadamente 8 minutos.

En las herramientas utilizadas en el espacio también se produjeron cambios. Se incorporó un brazo robótico de 15,24 metros de longitud construido por la Agencia Espacial Canadiense; se anexaron laboratorios equipados para experimentos sofisticados; se añadió la Unidad de Vuelo Maniobrable que permite que los astronautas se muevan con libertad por el espacio sin tener que estar atados al transbordador, impulsados por pequeños cohetes fijados a la estructura con formato de silla en la que se desplazan.

EL MANTENIMIENTO DEL HUBBLE



Entre las misiones más destacadas del programa del transbordador se encuentra la puesta en órbita del telescopio espacial Hubble y su posterior mantenimiento, el cual cambió la forma en que entendíamos el espacio exterior. Y además el transporte de diferentes módulos hacia la Estación Espacial Internacional.

El futuro de los transbordadores espaciales

Los vuelos de los transbordadores estadounidenses se paralizaron y luego, durante el año 2011, fueron retirados de servicio, lo que alentó el proyecto de la compañía rusa NPO Energía, constructora del transbordador Buran que, con el apoyo de la familia Soyuz, comenzó a desarrollar un nuevo transbordador, el Kliper. Este transporte espacial reutilizable y de bajo costo, combina el prototipo desarrollado por Dassault para la Agencia Espacial Europea (E.S.A.), el Proyecto Hermes, con los conceptos utilizados exitosamente en los Soyuz.

En cuanto a la NASA, ya ha dado a conocer el estilo de nave con que va a reemplazar a los transbordadores: el Vehículo de Traslado Multi Propósito o MPCV (sigla en inglés). La presentación se llevó a cabo el 24 de mayo de 2011 y estuvo a cargo del administrador de la agencia, Charles Bolden. Se trata de una nave de 21 toneladas de peso que implica el regreso a los orígenes de la agencia con su exitoso proyecto Apolo, ahora en una versión mejorada.

Representación de la nave Orión en órbita lunar. Fuente: NASA.

Básicamente el nuevo proyecto es una réplica de Orión, la cápsula diseñada en tiempos de la administración del presidente George W. Bush con la intención de realizar viajes a la Luna y, de ser posible, también a Marte. Incluso la construcción está a cargo de la misma compañía que en su momento se encargó de la realización de Orión. Pero hay una diferencia sustancial: el Vehículo de Traslado Multi Propósito, como los transbordadores, será para realizar viajes de no más de tres semanas, en tanto Orión estaba preparada para viajar hasta 210 días.

Esta reducción en la capacidad de vuelo constante está fundada en la reducción de presupuesto, que de los dos mil millones de dólares solicitados para el desarrollo del proyecto, sólo recibió la mitad. En la nave podrán viajar cuatro tripulantes, y no los seis estipulados en el proyecto original, es decir la mitad de los que podían transportar los transbordadores.

Otro punto destacable el MPCV es la seguridad, sobre todo teniendo en cuenta que dos de los cinco transbordadores sufrieron accidentes trágicos. Según informa la NASA el nuevo transporte es diez veces más seguro que su antecesor, lo que se debe a la implementación de dos sistemas, el Launch Abort System y el Service Module. El primero va sobre la cápsula y permite que, en caso de presentarse una emergencia en el lanzamiento, en un par de millonésimas de segundos se tome el control de la nave para desviarla, disipando el calor y los efectos de la atmósfera. El segundo dispositivo contiene agua, oxígeno, alimento y cargas científicas que acompañan el regreso del vehículo a Tierra. La cápsula tiene también la capacidad para llegar más allá de la órbita baja de la Tierra, límite que tenía el transbordador espacial, permitiendo la instalación de objetos en el espacio profundo. Técnicamente, podría llegar a la Luna, aunque por ahora su poca autonomía se lo impide.

Pero lo que definitivamente marca una diferencia con los transbordadores es el costo. El lanzamiento de transbordadores significaba un desembolso de unos 3450 millones de dólares, además de lo que pudiera gastarse en reparaciones. Los lanzamientos con cohetes son mucho más económicos, el precio de vuelo de los cohetes rusos a los que recurrirá temporariamente la NASA está entre los 50 y 60 millones de dólares por asiento. Está modalidad se mantendrá hasta el año 2016, cuando un nuevo cohete lanzador y el MPCV estén listos para ganar el espacio y volver a la Tierra en el océano y no en una pista de aterrizaje.

Datos técnicos

Dimensiones sobre sus ruedas: 17,25 metros de altura (incluida la cola timón). 37, 24 metros de largo y 23,79 de envergadura (entre extremo de las alas).

Capacidad de tripulación: de 5 a 7 personas.

Tanque externo: desechable de combustible, con tanques interiores que contienen hidrógeno y oxígeno líquidos para alimentar los motores principales. Es liberado a los 8,5 minutos después del lanzamiento a una altitud de 109 Km para caer al mar en pedazos. Tiene una dimensión de 46,14 m de altura y 8,28 m de diámetro.

Tanques recuperables: Son dos, de combustible sólido. Contienen un propulsante compuesto de perclorato de amonio (oxidante, 70% en peso) y aluminio. Se separan 2 minutos después del lanzamiento a 66 km de altura. Descienden con paracaídas y son rescatados al amerizar. Miden 44, 74 de altura y 3,65 de diámetro. El peso es de 96.000 kilos.

Motores principales: Está equipada con tres motores principales que miden 4,2 metros de altura y pesan alrededor de 2 toneladas. Cada uno tiene una potencia de 12 millones de CV de potencia, lo suficiente como para proveer de energía a 10.000 hogares. Cada motor está dotado de una turbo-bomba que se encarga de alimentar de propelente a la cámara de combustión. Este instrumento tiene la dimensión de un motor V-8 y la fuerza de 28 locomotoras. Consume una tonelada de combustible por segundo.

Combustible: Los motores se alimentan con LOX y LH2, que se encienden en una cámara de combustión de menos de 25 centímetros de diámetro, a una temperatura de 3,300 ºC, lo que le otorga una gran presión.

Protección térmica: Este sistema se compone de una red de losetas térmicas de color negro, filtros y mantas aislantes que protegen el interior del orbitador de la alta temperatura que se produce en el momento del despegue y en la reentrada a la atmósfera, así como del frío al que queda expuesta la aeronave durante su estadía en el espacio exterior. Durante el vuelo los materiales pueden sufrir daños, por lo que son revisados y reparados o sustituidos después de cada misión.

EL MÁS GRANDE

El cohete de propulsión sólida que se usó en el transbordador espacial es el más grande del mundo. Contiene 453,600 kg de propelente con la consistencia de goma de borrar. Consta de cuatro secciones centrales en las que aloja el combustible. Al entrar en ignición las superficies expuestas del combustible reaccionan violentamente dándole el impulso necesario para dar al aparato una altura superior a los 42 km con una velocidad en aumento que al separarse supera los 4300 km/h. Una vez que estos cohetes se encienden no se pueden apagar. Al desprenderse caen al océano ayudados por paracaídas. Se los rescata y reutiliza.

PROGRAMA SOVIÉTICO

La Unión Soviética comenzó el desarrollo de su programa de transbordadores en 1976. Se lo conoció en un principio como MKS pero luego se lo denominó Burán, tal como se bautizó al primer transbordador que construyeron.

Empezaron con ocho prototipos con los que probaron estática, aerodinámica, integridad y resistencia eléctrica, técnicas de vacío y otras pruebas de ingeniería.

El primer Burán operativo comenzó a construirse en 1980; después se construyó el Ptichka, del que llegó a terminarse el 97% por ciento; más tarde empezaron con el Baikal, que desarrollaron sólo hasta el 40%, y finalmente al colapsar la U.R.S.S. acababan de comenzar la construcción de dos aparatos más.

Fin del programa

Con un único vuelo de pruebas el programa quedó paralizado debido a la situación política reinante en la Unión Soviética hasta que fue cancelado oficialmente por el presidente de Rusia, Boris Yeltsin en 1993. Las dos aeronaves construidas hasta ese momento, el Burán y el Ptichka, quedaron en manos de Kazajastán.