lunes, 29 de febrero de 2016

50 años del primer vuelo de una nave Apolo

El 26 de febrero de 1966 despegaba desde la rampa LC-34 de Cabo Kennedy la primera nave Apolo completa sin tripulación. Apenas habían pasado cinco años desde que el presidente Kennedy puso como objetivo poner un hombre en la Luna antes de que finalizase la década. La misión, conocida como AS-201 (Apollo-Saturn 201), caería pronto en el olvido eclipsada por los vuelos tripulados del programa Apolo y por carecer de una designación oficial simple. A diferencia de las misiones posteriores, que fueron bautizadas como Apolo 4 a Apolo 17, la AS-201 nunca recibió un numeral de este tipo. Un año más tarde la tripulación de la AS-204 moriría en la rampa por culpa de un incendio, por lo que la NASA se vio obligada a bautizar esta misión de forma retrospectiva como Apolo 1. Como resultado, la agencia decidió dejar fuera de la nueva nomenclatura a las misiones no tripuladas anteriores AS-201, 202 y 203 para empezar a contar a partir del Apolo 4.


La cápsula CM-009 en el mar tras la misión AS-201 (NASA).
La cápsula CM-009 en el mar tras la misión AS-201 (NASA).
El vuelo AS-201 utilizó un cohete Saturno IB para enviar en una trayectoria suborbital a la primera nave Apolo completa. El CSM-009 (Command and Service Module 009), como así se llamaba, incluía el primer módulo de servicio Apolo (SM) operativo y la segunda cápsula o módulo de mando (CM) del programa. El primer CM Apolo (el CM-002) había volado un mes antes en la prueba de la torre de escape A-004 con el cohete Little Joe II desde White Sands. No obstante, durante esta prueba la cápsula apenas alcanzó los 23 kilómetros de altura, mientras que durante la AS-201 el CM efectuaría una reentrada en la atmósfera a velocidades orbitales.


Nave Apolo Block 1 usada durante la AS-201 (NASA).
Nave Apolo Block 1 usada durante la AS-201 (NASA).
De acuerdo con el plan original del programa Apolo de 1964, la misión AS-201 tenía que haber despegado en 1965, mientras que la primera misión tripulada, la AS-204 —con la nave CSM-012— habría sido lanzada en octubre 1966. Por entonces se empleaba una confusa nomenclatura introducida en 1962 por la cual las misiones que empezaban con un ‘0’ eran pruebas del sistema de escape LES, el ‘1’ estaría reservado para las misiones lanzadas con el Saturno I, el ‘2’ para el Saturno IB y el ‘5’ para el Saturno V. El acrónimo AS (Apollo-Saturn) era el elegido por el centro de vuelos tripulados (más tarde conocido como Houston), mientras que el centro Marshall —encargado del diseño de los lanzadores Saturno— prefería el acrónimo SA (Saturn-Apollo) por motivos obvios. Para complicar las cosas, ambos acrónimos se usaron al mismo tiempo durante muchos años.
El objetivo principal de la AS-201 era demostrar el correcto funcionamiento del escudo térmico del módulo de mando y el motor principal SPS (Service Propulsion System) del módulo de servicio, así como la etapa superior criogénica S-IVB que debía jugar un papel central en las misiones lunares. La nave CSM-009 era un ejemplar de la serie Block 1, diseñada para las primeras misiones Apolo en órbita baja terrestre. Las Block 1 no disponían por tanto de algunos sistemas de las Block 2, concebidas para misiones lunares, como por ejemplo la escotilla de atraque frontal con el módulo lunar. Tras el accidente del Apolo 1 se decidió prescindir de la serie Block 1 y pasar directamente a la Block 2, más avanzada. Por su parte, la etapa S-IVB era una versión mejorada de la S-IV. En vez de nueve motores RL-10, la S-IVB usaba un único motor J-2 mucho más potente.


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Cohetes Saturno IB usados en el programa Apolo (NASA).


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Cohete Saturno I con una etapa S-IV (NASA).


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Cohete Saturno IB con la etapa S-IVB (NASA).
Al seguir una trayectoria suborbital de corta duración, la CSM-009 carecía de sistemas de guiado y navegación o de soporte vital; y tampoco llevaba células de combustible, así que en su lugar hacía uso de baterías convencionales. Pero, pese a todo, era una prueba clave para el programa Apolo. Por primera vez una nave Apolo superaría la frontera del espacio y se enfrentaría a una reentrada atmosférica. Finalmente, la misión AS-201 despegó a las 16:12 UTC del 26 de febrero de 1966. 147 segundos más tarde la primera etapa se separó a 57 kilómetros de altura junto con la sección intermedia.



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El cohete en la rampa antes del despegue (NASA).


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Lanzamiento de la AS-201 (NASA).
La sección intermedia incluía dos cámaras dentro de cápsulas especiales que debían filmar la delicada secuencia de separación, equiparable a dividir el cohete por la mitad. Los paracaídas de las cápsulas de las cámaras no se abrieron, pero al final se pudo recuperar una de ellas que captó la siguiente secuencia (podemos verla en el siguiente vídeo, minuto 25:16):

A los 173 segundos se separaría la torre de escape (LES). Una vez completada la ignición de la etapa S-IVB, los motores de maniobra (RCS) del módulo de servicio del CSM-009 se encendieron durante 18 segundos para alejar el vehículo de la etapa. La nave siguió su trayectoria suborbital y alcanzó un apogeo de 488 kilómetros (otras fuentes indican 492 km). Durante el descenso la nave volvió a encender los RCS para asegurarse de que los propelentes se situasen en el fondo de los tanques y poco después se produjo la primera ignición del potente motor SPS del módulo de servicio. Este motor sería el encargado de realizar las críticas maniobras de inserción y salida de la órbita lunar en las misiones a la Luna y había sido diseñado originalmente para permitir el aterrizaje y despegue desde la superficie de nuestro satélite en una misión de ascenso directo, de ahí su enorme potencia. Para la AS-201, el encendido del SPS debía además acelerar la nave con el fin de lograr una velocidad equiparable a la de una reentrada orbital.

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Fases de la misión AS-201 (NASA).

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Separación de la etapa S-IVB con la nave Apolo CSM-009 vista desde la sección intermedia (NASA).

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Secuencia de separación de la nave Apolo de la etapa S-IVB (NASA).
Lamentablemente, el encendido del SPS se interrumpió a los 184 segundos por culpa de una presión demasiado baja en el motor que redujo el empuje en un 70%. Sin embargo, los RCS entraron en acción una vez más y el motor volvió a encenderse como estaba previsto durante otros diez segundos. De esta forma se pudo demostrar que el SPS era capaz de encenderse varias veces, uno de los objetivos de la misión. El módulo de mando se separó de cara a la reentrada y comenzó a usar sus propios propulsores para orientarse de forma adecuada durante el descenso. El escudo térmico alcanzó una temperatura de 2000º C y la nave sufrió una deceleración de 14,3 g, alcanzando una velocidad máxima de 8,3 kilómetros por segundo, superior a lo que cabría esperar en una entrada desde la órbita baja, pero inferior a las velocidades que encontrarían las misiones lunares. A pesar de todo, la velocidad no fue la esperada por culpa de la baja presión alcanzada en el motor SPS.

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Trayectoria de la misión AS-201 (NASA).
El módulo de mando amerizó correctamente 37 minutos y 19,7 segundos tras el despegue a las 11:49 UTC gracias al buen funcionamiento del escudo térmico y los paracaídas. La nave, que había recorrido 8472 kilómetros, sería recogida por el buque USS Boxer a unos 300 kilómetros de la isla de Ascensión. Aunque la misión fue considerada un éxito, el fallo del motor SPS causó muchos dolores de cabeza a los encargados del programa. La investigación posterior demostró que la causa del problema fue una fuga en las líneas de oxidante que provocó que el oxidante se mezclase con el helio usado para presurización, reduciendo la presión y temperatura del motor. Evidentemente, era necesario corregir este problema antes de llevar a cabo misiones tripuladas. Otros contratiempos menores fueron el fallo del sistema de maniobra aerodinámico de la cápsula —que trajo como consecuencia que la nave amerizase unos cuarenta kilómetros más lejos de lo previsto— y la interrupción de la medición de varios parámetros durante la reentrada por culpa de un cortocircuito. La mayoría de estos problemas se solucionarían para la misión AS-202, lanzada en agosto de 1966.

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La cápsula CM-009 tras la misión AS-201 (NASA).
La misión AS-201 sería la primera del programa Apolo. Menos de cuatro años después Armstrong y Aldrin caminaron por la Luna, y eso a pesar del accidente del Apolo 1. Resulta imposible imaginar tales plazos hoy en día. Definitivamente, eran otros tiempos.
Referencias:
  • Richard Orloff y David Harland, Apollo: The Definitive Sourcebook, Springer-Praxis, 2006
  • http://science.ksc.nasa.gov/history/apollo/as-201/as-201.html
  • http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=APST201
  • http://history.nasa.gov/SP-4009/contents.htm
FUENTE

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