[CT}– La misión de SpaceX a la Luna

03 MAR 2017

Eduardo García Llama

El 27 de febrero, la empresa SpaceX anunció que volará una misión de circunnavegación lunar con dos tripulantes a finales del próximo año.

Para esta misión, la empresa hará uso de dos elementos que están siendo desarrollados en la actualidad y que serán probados antes de que se realice esta misión: el cohete Falcon Heavy y la cápsula Crew Dragon.

SpaceX planea efectuar el primer lanzamiento de prueba de un Falcon Heavy a mediados de este año y se planea que una nave Crew Dragon realice un primer vuelo de prueba a la ISS a finales de este año. Ninguno de estos vuelos será tripulado pero sentarán las bases para que lo puedan ser futuros vuelos en caso de ser exitosos.

Cohete Falcon Heavy. Fuente: SpaceX.

El Falcon Heavy está diseñado con la idea de poder lanzar seres humanos al espacio, algo para lo que no todos los cohetes están necesariamente diseñados ya que las características de un lanzamiento con seres humanos difieren del caso de lanzamientos de cargamento. Además, Falcon Heavy tendrá capacidad para enviar una masa de casi 14 toneladas a Marte, lo que hace que enviar una masa similar a la Luna no constituya un problema.

Cápsula Crew Dragon de SpaceX.

Por otra parte, la nave Crew Dragon está diseñada para tripulaciones de hasta siete astronautas, con lo que una tripulación de dos debe poder ser viable durante el tiempo que requiere un vuelo como el propuesto a la Luna, de casi una semana de duración. Crew Dragon también estará dotada de un escudo térmico capaz de resistir las altas temperaturas propias de reentradas en la atmósfera a la vuelta de misiones lunares, consecuencia de las altas velocidades de retorno asociadas, las cuales son mayores que las que se experimentan al regreso desde las órbitas bajas de la Tierra.

Como es lógico, la misión lunar que plantea SpaceX es la más sencilla que puede concebirse. Se trata de una misión en la que se volará lo que se conoce como una trayectoria de retorno libre. En este tipo de trayectoria, la nave no entra en órbita alrededor de la Luna sino que se dirige a ella para circunnavegarla, pasando por su cara oculta, y regresar a la Tierra sin necesidad de ejecutar ninguna maniobra propulsiva. 

Esquema de una trayectoria de retorno libre. Fuente: NASA.

Una trayectoria de retorno libre ofrece mayor seguridad frente a la opción de orbitar la Luna ya que no precisa de elementos que de fallar haría imposible la vuelta de la tripulación. A pesar de todo, aún es necesaria una pequeña capacidad de maniobra para realizar correcciones en la trayectoria ya que la nave debe poder regresar a la Tierra y efectuar la reentrada en la atmósfera a través de lo que se conoce como el corredor de entrada, una especie de pasillo imaginario de amplitud menor de un par de grados por el que la nave debe volar para poder aterrizar en el lugar deseado y para que la tripulación sobreviva a la reentrada.

Conseguir todo esto en la reentrada unos seis días después del lanzamiento depende de la precisión del encendido que impulse a la nave a la Luna en primer lugar. Este encendido es llamado Inyección Trans-Lunar, o TLI, del inglés Trans-Lunar Injection, y se produce cuando la nave todavía está en órbita alrededor de la Tierra después del lanzamiento.

El encendido de unos minutos del TLI proporciona el incremento necesario sobre la velocidad que la nave ya posee en órbita para que ésta se aleje de la Tierra.

La velocidad que se consigue con el TLI está algo por debajo de los 11 km/seg, lo que la hace insuficiente para desarraigar a la nave por completo de la influencia de la Tierra. Con el TLI se hace que la nave pase a volar una trayectoria elíptica muy excéntrica que, de no intervenir nada más, llevaría a la nave hasta una distancia máxima, que pude ser de hasta medio millón de kilómetros, para volver al punto del que partió.

Sin embargo, la presencia de la Luna lo cambia todo. Realmente, después del TLI, no es solo la nave la que viaja al encuentro con la Luna sino que también la Luna, en su movimiento de traslación en su órbita alrededor de la Tierra, viaja al encuentro con la nave a aproximadamente 1 km/seg, razón por la que el TLI se ejecuta cuando la Luna se encuentra aún a unos doscientos sesenta mil kilómetros del lugar en el espacio donde la nave acabará reuniéndose con ella.

La línea discontinua denota la trayectoria elíptica que la nave seguiría después del TLI de no estar la Luna. Fuente: NASA.

Después del TLI, a medida que la nave se separara de nuestro planeta y que nuestro satélite se desplaza en su órbita, la creciente influencia gravitatoria del mundo de destino empieza a desviar esa elipse que volaría la nave si la Luna no existiera, provocando un cambio progresivo de curso que resulta en circunnavegar la Luna al cabo de tres días en una trayectoria que continúa curvándose alrededor del satélite para acabar transformándose en una trayectoria que devuelve a la nave rumbo a la Tierra.

Aunque el TLI se planea para hacer que la nave llegue a la atmósfera de la Tierra en las condiciones deseadas unos seis días después, hay factores a lo largo de la misión que afectan al curso que sigue la nave y que acaban alterando esas condiciones de llegada. Estos factores van desde la precisión en el apuntamiento y velocidad conseguida en el TLI hasta aspectos naturales como la forma en la que la masa heterogénea de la Luna altera la trayectoria de la nave.

Por esta razón, a pesar de que en una trayectoria de vuelo libre una nave no precisa ejecutar encendidos de envergadura, sí que debe tener capacidad para ejecutar correcciones en la trayectoria.

Dado que las desviaciones esperadas son muy pequeñas, las correcciones también lo son, por lo que los minúsculos cambios de velocidad requeridos pueden ser realizados con el uso de los pequeños motores que la nave usa para cambiar su orientación en el espacio. Este sistema, que usualmente recibe el nombre de RCS (Reaction Control System) consta de varios motores cohete repartidos por el exterior de la nave de forma que ésta pueda adoptar cualquier orientación que se desee durante el vuelo.

Para efectuar la corrección de trayectoria que se precise, la nave se orienta en la manera adecuada para después encender el subconjunto de estos pequeños cohetes del RCS que apuntan en la dirección a lo largo de la que se desea conseguir la corrección de velocidad requerida.

La misión anunciada por SpaceX es bastante atractiva y, en principio, factible, también en el plazo establecido si todos los vuelos de prueba anteriores son satisfactorios. De todas formas, no es posible en este momento hacer una valoración sobre la seguridad de la misión más allá del hecho de tratarse de una trayectoria de retorno libre ya que no se ha facilitado apenas información, y mucho menos relativa a cómo se plantean posibles escenarios de contingencia o de emergencia, así como si se va a realizar algún vuelo intermedio para probar aspectos específicos de una misión lunar.

Esperemos, en cualquier caso, que todo lo que se proponga sea un éxito y que esta misión de circunnavegación lunar acabe siendo una realidad.

Fuente

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *