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Un ejemplo de ingeniería espacial

Desde que, en 1957, se lanzara al espacio el primer satélite artificial por parte de la antigua Unión Soviética, han sido cientos de millones de personas las que han estado pendientes en alguna ocasión del desarrollo de una misión espacial. En la inmensa mayoría de los casos el público las percibe como grandes espectáculos en los que subyace cierta dosis de riesgo. Porque lo cierto es que se trata de misiones en las que muchos de los parámetros que intervienen no son los habituales de la Tierra y cada situación conlleva una cierta complejidad.

La maniobra de trasposición, acople y extracción del programa Apolo fue un ejemplo de planificación de los ingenieros que diseñaron el vuelo.

Aquí es donde entran en juego la ciencia y la ingeniería. El reto planteado en cada uno de los procesos o acciones que se llevan a cabo en el desarrollo de cualquier misión espacial es inmenso. Es necesario en cada caso prever la participación de multitud de parámetros que condicionan cada una de las situaciones que se van a ir sucediendo hasta su finalización. La pericia de los ingenieros que diseñan cada etapa del viaje debe ser extraordinaria y nosotros, aquí en la Tierra, deberíamos ser conscientes de las dificultades y la magnitud que todo ello conlleva.

Tomemos como ejemplo uno de los episodios más apasionantes de la misión espacial Apolo XI, de la que se celebran cincuenta años: la maniobra de reorganización del módulo lunar y los módulos de comando y servicio en pleno vuelo.

En el momento de su despegue, la configuración de la nave espacial Apolo, de arriba hacia abajo, constaba de: Módulo de Comando, CM (donde viajan los tripulantes), el Módulo de Servicio, SM (motor, combustible, soporte vital, comunicaciones y otros componentes) y el Módulo Lunar, LM (nave amorfa con forma de araña, que es la que se posó en la superficie de la Luna).

El Módulo Lunar, LM, se hallaba protegido por un carenado y estaba ubicado justo debajo de los módulos de Comando y de Servicio (denominados conjuntamente CSM) y por encima de la segunda etapa del cohete Saturno (la lanzadera espacial).

En pleno vuelo, ya camino de la Luna y con casi ausencia de gravedad, se llevó a cabo una compleja maniobra consistente en separar y girar 180º el CSM para que pudiera conectarse con el LM en una posición que permitiera pasar a los astronautas de una nave a la otra por una escotilla de 80 centímetros. El reto no solamente fue la realización de esta maniobra (denominada de “transposición, acoplamiento y extracción”), sino hacerla a una velocidad superior a los 30.000 km/h y en un entorno hostil al que no estábamos habituados los seres humanos.

Tengamos presente, además, que en plenos años sesenta la capacidad de programación y proceso de datos era muy limitada si tenemos como referencia la época actual. Lo habitual era que los astronautas hicieran la mayoría de los cálculos de forma manual, apoyándose en tablas de cálculo. El ordenador de navegación de la nave Apolo tenía una memoria ROM de 32 kB y memoria RAM de 2 kB, siendo el encargado de ayudar a realizar algunos de los cálculos necesarios para orientar la nave o manejar el sistema de guiado automático del propio módulo de Comando. Gran parte de esos cálculos estaban orientados al guiado de la nave mientras que otros muchos tenían como misión aportar información a los astronautas para la realización de ciertas maniobras o acciones operativas, como es el caso de este procedimiento de reorganización de los módulos en pleno vuelo.

¿Por qué arriesgarse a un movimiento tan delicado? ¿No hubiera sido más sencillo tener esa misma configuración desde el despegue?

En realidad se trató de un problema de diseño de los ingenieros en función de cómo debía ejecutarse cada una de las etapas del vuelo. El problema consistía en que, en su configuración de lanzamiento, el módulo de comando debía estar ubicado en la parte más alta para poder acoplarle a la torre de escape (o de salvamento). En caso de una situación de emergencia en el momento del despegue, este “pequeño” cohete de salvamento es el encargado de extraer el módulo de comando y alejarlo del resto de la lanzadera para poder salvar a los tripulantes.

Si el Módulo Lunar hubiera estado en su ubicación final (con la que debía llegar a la órbita lunar), el cohete de escape hubiera tenido que ser mucho más grande para poder arrastrar los 15.060 kilogramos adicionales de masa del LM. Ante esta disyuntiva, y tras meses de cálculos, se asumió que lo más viable y potencialmente menos arriesgado era que el LM se ubicara en la parte inferior y realizara el mencionado procedimiento de reorganización en pleno vuelo.

La maniobra fue llevada a cabo por el piloto del CM, Michael Collins, aunque Armstrong y Aldrin también habían recibido formación para poder realizarla en caso de necesidad. Según el programa de vuelo, los astronautas requerían de aproximadamente una hora para su ejecución de forma completa, aunque el tiempo no era crítico en este caso, dado que disponían de algo más de dos días, desde justo después de la inyección translunar (maniobra de propulsión realizada desde una órbita de aparcamiento circular baja alrededor de la Tierra, para colocar a una nave en trayectoria hacia la Luna) para realizarla.

Tengamos en cuenta todos los parámetros que debieron intervenir para la realización de cada una de estas maniobras. Hablamos en términos de cálculos en los que interviene el tiempo, el espacio, la masa, muchas leyes de física y que han de ser previstos para que se realicen a miles de kilómetros de distancia y en un entorno con el que los humanos estamos poco familiarizados. En realidad, toda una proeza de la ingeniería.

Aproximadamente 400.000 personas trabajaron de forma directa o indirecta para llevar a la nave Apolo hasta la Luna y traer de regreso a los astronautas sanos y salvos a la Tierra. Muchas de las soluciones que aportaron para los problemas que requirió una misión de este tipo no se habían realizado anteriormente. Las labores de ingeniería, análisis de datos, cálculo, diseño, programación o planificación fueron ingentes porque, además, no solo se trataba de ser los primeros, sino también de finalizar la misión con éxito. Era una cuestión de Estado.

 

 

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29/04/2019

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