Viajar a la Luna (2)

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El famoso discurso del presidente Kennedy en mayo de 1961 impulsó a los EE UU hacia nuestro satélite.

Cuando Gagarin se convirtió en el primer ser humano en alcanzar el espacio, la mayoría de expertos pensaban que se necesitarían décadas para desarrollar la tecnología requerida para un viaje lunar. Sin embargo, la competición de las dos potencias en plena Guerra Fría desembocó pronto en una "carrera espacial". El famoso discurso del presidente Kennedy en mayo de 1961 impulsó a los EE UU hacia nuestro satélite.

Concepción artística de una nave lunar de tipo ascenso directo, tal y como se imaginaba a principios de los años 60 (NASA).

La nave Apolo, que ya había sido concebida por la NASA en 1960 como la sucesora de las pequeñas cápsulas Mercury, debía ser ahora el caballo de batalla para ganar a los soviéticos en la carrera lunar. El contrato para la construcción de esta nave fue otorgado en diciembre de 1961 a la compañía North American, tras un concurso en el que se presentaron diseños muy originales, como fue el caso del Apolo D-2 de General Electric. Puesto que la NASA no dudaba que se emplearía el ascenso directo para alcanzar la Luna, además de la nave Apolo había que diseñar un módulo de aterrizaje lunar denominado LLM (Lunar Landing Module) para posar la nave en la superficie selenita.

Esquema de la nave Apolo a principios de 1962 (NASA).

Naturalmente, para lanzar este vehículo había que desarrollar un cohete gigante. Hasta su cancelación en 1964, el cohete NOVA se perfilaba como el candidato ideal para una misión directa, ya que requeriría un solo lanzamiento para colocar el Apolo en órbita. Esta hazaña sería posible gracias al uso de los motores cohete más potentes de la historia, el F-1 y el M-1. Sin embargo, sería el Saturno de von Braun el elegido para lanzar a la nave Apolo hacia la Luna. El ingeniero alemán propuso primero una versión más potente de su Saturno C-3, denominada Saturno C-4 (ya que tenía cuatro motores F-1 en su primera etapa), que permitiría poner en órbita una nave lunar directa con dos lanzamientos. Esta propuesta fue pronto sustituida por el Saturno C-5, el cual tenía una capacidad de unas 100 t y podía quizás reducir el número de lanzamientos a solamente uno, dependiendo de la masa final de la nave Apolo. El Saturno C-5 sería finalmente denominado Saturno V.

Los cohetes NOVA y Saturno C-5 (NASA).

Sin embargo, el futuro programa Apolo no terminaría empleando el tradicional esquema de ascenso directo. Ya a principios de los 60, algunas voces afirmaban que sería muy difícil conseguir poner a un hombre en la Luna antes de 1970 (tal y como especificaba el compromiso de Kennedy) usando este esquema. La razón era que la cápsula Apolo debía tener una masa mínima de 5 t, necesarias para acomodar a tres astronautas en su interior. Una nave de ascenso directo con una cápsula tan grande debía emplear un cohete colosal. Los expertos temían que el futuro lanzador NOVA y el monstruoso motor M-1 no estuviesen listos a tiempo.

El monstruo que nunca fue: el motor M-1 (NASA).

Por lo tanto, se propuso desdoblar la nave en dos vehículos: un módulo de mando (la nave Apolo) y un módulo lunar (LM). De esta forma se conseguía emplear una vez más las ventajas del uso de etapas y ganar más masa útil con un determinado cohete. Sin embargo, esta estrategia tenía una seria desventaja: aunque se podía usar un lanzador más pequeño, había que diseñar otra nave totalmente nueva. Este esquema de misión acabaría conociéndose como Encuentro en Órbita Lunar o LOR (Lunar Orbit Rendezvous), nombre que hace referencia al hecho de que el módulo lunar debía acoplarse en órbita lunar con el módulo de mando antes de volver a la Tierra.

Las tres opciones para viajar a la Luna (NASA).

La historia oficial de la NASA nos presenta la leyenda de John C. Houbolt, un ingeniero del Langley Research Center, quien propuso en 1961 el esquema LOR en solitario. Houbolt se enfrentaba así a la pesada burocracia del gobierno, la cual favorecía el ascenso directo. Gracias a este hombre, prosigue la leyenda, los EE UU pudieron poner un hombre en la Luna antes que la URSS, ya que la técnica del ascenso directo hubiese requerido el uso del cohete-monstruo NOVA con una capacidad de casi 200 t en órbita baja, frente a las poco más de 100 t requeridas en el esquema LOR. Esta historia se repite en muchos libros, incluyendo el genial "A Man on the Moon" de Andrew Chaikin. De hecho, se ha hecho un hueco en la cultura popular, apareciendo incluso en la miniserie de TV "De la Tierra a la Luna".

Desgraciadamente esta historia es falsa (o al menos no totalmente cierta), pues obviamente los ingenieros de los años 50 y 60 no eran tontos y ya habían pensado en la técnica LOR como medio de aumentar la masa útil de la nave lunar, aunque se consideró en un principio demasiado compleja y peligrosa, frente a la más sencilla, aunque energéticamente menos eficiente, del ascenso directo. De hecho, ya en 1948 H. E. Ross (BIS) había sugerido el uso de un "módulo propulsor" no tripulado con combustible que debía permanecer en órbita lunar mientras los astronautas trabajaban en la superficie. Posteriormente, esta etapa sería utilizada para abandonar la órbita lunar y dirigirse a la Tierra. Houbolt no fue siquiera el primero en proponer el esquema LOR dentro del centro Langley, ya que en 1960 William H. Michael había realizado un estudio que defendía las bondades de desdoblar la nave lunar en dos vehículos tripulados.

Esquema presentado por la NASA para justificar su decisión de elegir el esquema LOR. Como vemos, el LM del LOR es mucho más pequeño que una nave de ascenso directo. Sin embargo, en la realidad esto no tiene por que ser exactamente así (NASA).

Finalmente, tras un agrio debate, el 11 de julio de 1962 la NASA adoptó oficialmente el esquema LOR para el programa Apolo. Además del consabido problema de la masa útil y el cohete NOVA, la NASA justificó su decisión en otras dos dificultades que presentaba el ascenso directo. La primera era que una nave de ascenso directo debía ser muy grande, por lo que su alunizaje sería más complicado e inestable. El segundo problema era la limitada visión que tendrían los astronautas desde la cápsula, ya que en teoría deberían estar acostados, al igual que durante el lanzamiento. Claramente, la segunda objeción es bastante pobre, pues se pueden idear muchas formas para que los astronautas en el interior de una cápsula puedan ver la superficie lunar durante la maniobra de alunizaje, como por ejemplo, el uso de periscopios o el cambio de configuración de la tripulación, es decir, que realicen la maniobra estando de pie en vez de acostados.

La primera objeción al ascenso directo, esto es, que se trataría de un vehículo demasiado grande, depende del diseño. Una forma de evitar un tamaño desproporcionado es el uso de una etapa de descenso que se desprendería poco antes del alunizaje (crasher stage), de tal forma que el vehículo final no fuera excesivamente grande. Otra forma de evitar este problema era adoptando una configuración de alunizaje horizontal, esquema que sería muy popular en propuestas futuras.

Comparativa entre una nave lunar de aterrizaje horizontal (izqda.) y otra vertical (NASA).

Pero lo cierto del caso es que la elección de usar el esquema LOR para el Apolo se basó en consideraciones políticas. Como hemos visto, antes de tomar la decisión de ir a la Luna la NASA ya tenía en mente la construcción de la cápsula Apolo. El contrato especificaba una nave con capacidad para tres astronautas, decisión arbitraria basada en la creencia de la época en que serían necesarias tres personas trabajando en turnos de ocho horas para vigilar los sistemas de la nave, además del deseo de la NASA de tener un vehículo espacial realmente grande y flexible. La vergonzosa diferencia de tamaño entre las Vostok soviéticas y las pequeñas Mercury estaba aún muy fresca en la opinión pública y era motivo de escarnio para la agencia estadounidense.

Propuesta original de módulo lunar del centro Langley (NASA).

Lo que no se suele mencionar en los libros es que una misión Apolo de ascenso directo podría haber sido lanzada por un cohete Saturno V, siempre y cuando la NASA hubiera cambiado el diseño original de la cápsula Apolo de tres astronautas por otro más pequeño y ligero con dos tripulantes solamente. Esto no hubiese supuesto ninguna diferencia práctica con el método LOR finalmente elegido, pues el LM sólo podía llevar a dos astronautas. Además, la masa original de 5 t especificada para el módulo de mando del Apolo terminó por convertirse en casi 6 t a finales de los 60. Por suerte para la NASA, el Saturno V de von Braun acabó siendo mucho más potente de lo previsto (130 t frente a las 100 t originales), casi tanto como algunas versiones del cancelado NOVA. Gracias a esta potencia adicional se pudo lanzar la pesada cápsula Apolo y su LM rumbo a la Luna.

Durante 1962 se presentaron varias propuestas para mandar una nave directa usando una cápsula de dos personas. Las más importantes fueron presentadas por la compañía McDonnell, la constructora de las cápsulas Mercury y Gémini que ahora se había quedado fuera del suculento contrato de la nave Apolo. La primera propuesta era la Apolo Directo, que empleaba una cápsula más pequeña con sólo dos astronautas y hacía uso de una crasher stage. La otra, mucho más exótica y arriesgada, aunque más barata, era la Gémini Lunar, con una cápsula Gémini modificada. Para poder ver la superficie lunar durante el aterrizaje, la Gémini Lunar contaba con una burbuja de observación donde el piloto introduciría su cabeza. Esta nave era la culminación de las varias propuestas LOR sugeridas para adelantar a los soviéticos en pocos años. Aunque Gémini Lunar era obviamente una opción arriesgada, Apolo Directo era una propuesta mucho más sólida que quizás hubiese permitido a los EE UU poner un hombre en la Luna varios años antes de lo previsto.

Nave Apolo Directo para dos astronautas con crasher stage (NASA).

Gémini Lunar (NASA).

Por lo tanto, la opción LOR, aunque efectivamente es más eficiente, se eligió porque el diseño de la cápsula Apolo ya había sido decidido con anterioridad. Hay que pensar que a principios de los 60 la NASA todavía veía las misiones lunares como una aventura lejana que podía ser cancelada en cualquier momento, razón por la cual prefería apostar por una nave Apolo de gran tamaño. De este modo, si el programa lunar era cancelado, la NASA tendría todavía un vehículo espacial avanzado y grande para misiones en órbita baja. Al final, el conjunto CSM-LM del Apolo tendría una masa conjunta de unas 45 t, de las cuales 15 t correspondían al LM.

Las naves del programa Apolo (NASA).

El diseño y construcción del LM, la primera nave espacial diseñada específicamente para operar en el vacío del espacio, estuvo plagado de problemas y desafíos tecnológicos que lograron solventarse justo a tiempo para poner a un hombre en la Luna antes de 1970.

Referencias:

• Apollo Lunar Lander, Mark Wade (Encyclopedia Astronautica).
• Saturn C, Mark Wade (Encyclopedia Astronautica).
• Lunar Landers, Mark Wade (Encyclopedia Astronautica).
• Chariots for Apollo: a History of Manned Lunar Spacecraft, NASA.
• A Man on the Moon, Andrew Chaikin.
• The Apollo Spacecraft, a Chronology, NASA.

Todas las entradas de esta serie:

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Vía: Eureka