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| El Transbordador Espacial Buran Redacción |
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 o debería
sorprender que el comienzo de la historia del Buran esté íntimamente
relacionado a la aparición del transbordador o “shuttle”
norteamericano. Veamos. El sorprendente Buran fue concebido a mediados
de los ’70, sin embargo, la idea de construir un vehículo
espacial reutilizable “con alas” no era nueva en la URSS
de aquellos años. Los distintos equipos de los principales
constructores aeroespaciales soviéticos como Korolev,
Myasishchev, Chelomei,
o Mikoyan, a partir de la segunda mitad de la década de 1950
comenzaron a proponer distintos diseños de aeronaves espaciales
reutilizables. Por ejemplo, a mediados de los ’60 la división
espacial de Mikoyan (OKB-155), bajo la dirección de Lozino-Lozinsky,
avanzó considerablemente en el desarrollo del “Spiral”,
un pequeño vehículo espacial reutilizable con un diseño
de cuerpo sustentador, que incorporaba pequeñas alas plegables
y del que volveremos a hacer referencia más adelante. |
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| Ahora bien, si el concepto de vehículo espacial
reutilizable desde hace años estaba rondando por las mentes
de los científicos espaciales rusos, ¿qué fue
lo que hizo que la URSS se decidiera a encarar la construcción
de un ingenio espacial de este tipo?. Para contestar esta pregunta,
hay que hacer un breve repaso de la realidad espacial y política
soviética de este período. En 1969 los rusos habían perdido la carrera lunar, y su enorme cohete lunar N1 parecía ser incapaz de realizar un lanzamiento exitoso. Estos hechos no hacían otra cosa más que revelar las deficiencias tecnológicas y/o organizativas del sector espacial soviético. En 1974 el proyecto lunar N1-L3 fue finalmente cancelado, y Valentín P. Glushko fue designado Diseñador Jefe de la nueva organización NPO Energia (hoy RSC Energia), reemplazando a Mishin como cabeza del ex OKB-1. Para la misma época los EEUU trabajaban activamente en su transbordador espacial, que al menos en los papeles prometía un acceso rutinario y económico al espacio. Entre los años 1971 y 1975, el “Matemático Jefe” de la URSS, Mstislav V. Keldysh, había estudiado minuciosamente al sistema espacial que desarrollaban los estadounidenses, llegando a la conclusión de que el mismo podía ser usado también como un sistema espacial militar. Dado el peso que tenía la opinión de Keldysh, quien era Presidente de la Academia de Ciencias de la URSS y del Instituto de Matemática Aplicada de Moscú, el liderazgo militar soviético no dudaba en considerar al shuttle norteamericano básicamente como un “arma”. Según esta línea de pensamiento, llegado el caso el shuttle podría, luego de realizar algunas pocas maniobras orbitales, asestar un devastador ataque preventivo sobre Moscú u otro sitio de importancia estratégica de la URSS, empleando para ello poderosas bombas nucleares o incluso armas de nueva generación (láseres químicos, de rayos-X, haces de partículas, etc.). Nerviosos ante esta inquietante posibilidad, los militares soviéticos presionaron a Glushko, flamante Diseñador Jefe de NPO Energia, para que comenzara a estudiar un sistema de análogas características táctico-técnicas. Es así como entre los años 1974 y 1976, NPO Energia inicia una serie de estudios conceptuales relacionados a un “Sistema Espacial Reutilizable” (en ruso Mnogorazovoj Kosmicheskoj Sistemy, MKS). Inmersos en plena guerra fría, los militares de la URSS deseaban mantener la paridad estratégica con los EEUU, por lo que estaban dispuestos a responder de una manera simétrica. Pero las necesidades de los militares chocaban con la opinión de la mayoría de los científicos espaciales soviéticos de entonces, quienes no estaban a favor de la construcción de un shuttle soviético. Ellos sinceramente no le encontraban a un sistema espacial de este tipo una utilidad científica clara. Glushko tenía la mente puesta en la Luna y Marte, por lo que necesitaba desarrollar a una nueva familia de vectores espaciales RLA1 (del ruso Raketnye Letatelnye Apparaty, que en español significa Vehículo Volador propulsado por Cohetes) que reemplazara principalmente al problemático vector pesado N1. A veces suele decirse que el “Número Uno” del Kremlin, Leonid Brezhnev, fue quien decidió finalmente la construcción del transbordador soviético, pero en realidad éste sólo refrendó lo que previamente había decidido el influyente Dimitri Ustinov2. Los norteamericanos habían concebido un sistema espacial que era parcialmente reutilizable. Mientras que los cohetes auxiliares de combustible sólido podrían ser recuperados, el tanque principal que contenía a los elementos criogénicos se perdería en cada misión. Tanto los motores principales como el sistema de guía serían recuperados con el orbitador. La NASA y la USAF habían logrado encontrar la forma ideal que tenía que tener su shuttle, luego de analizar más de 64 configuraciones distintas entre los años 1968 y 1972. Pero adoptar exactamente el mismo concepto era imposible debido al escaso tiempo disponible para desarrollar la tecnología necesaria. La URSS no tenía experiencia en la producción de grandes motores a combustible sólido como los que tenía el shuttle, por lo que para llevar al espacio al futuro transbordador soviético –cualquiera fuera el diseño final que se adoptara–, Glushko pensaba en un vector pesado con cohetes laterales auxiliares de combustible líquido. Cada uno de éstos dispondría de un motor Lox/Queroseno (cuatro cámaras/toberas) con un empuje de 600-700 tf, cuyos esbozos para la época ya estaban en los tableros de diseño. Esto era sorprendente, porque desde siempre Glushko había favorecido el empleo de motores que funcionaban con propergoles hipergólicos tóxicos. Pero esto es otra historia. Volvamos a los orígenes del Buran. NPO Energia, en un anteproyecto presentado a mediados de 1975, propuso un diseño de transbordador denominado OS-120, el cual era prácticamente una réplica del shuttle norteamericano. Como éste, tenía previsto incorporar a tres grandes motores criogénicos Lox/LH2 (oxígeno e hidrógeno líquidos), cada uno con un empuje de 250 tf. En la parte trasera del fuselaje tenía dos grandes motores de combustible sólido (¡18-20 tn de peso cada uno!), del “Sistema de Rescate de Emergencia” (en ruso Sistemy Avarijnogo Spaseniya, SAS). El OS-120 iba montado sobre un enorme tanque que contenía a los propergoles criogénicos. Rodeando al tanque había cuatro cohetes laterales. Cada uno de éstos disponía de un motor Lox/Queroseno (cuatro cámaras/toberas) con un empuje de 600 tf. El OS-120 tenía al momento del despegue un peso de 155,35 tn, incluyendo una carga útil de 30 tn, y un peso al aterrizaje de 89 tn (este peso incluía una carga regresada del espacio de 20 tn). Se calculaba para todo el conjunto, orbitador+vector portador, un peso al momento del lanzamiento de unas 2380 tn. |
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| Pero el OS-120 tenía un grave inconveniente:
en los cohetes de la URSS nunca se había usado un motor criogénico
Lox/LH2, y el más grande de este tipo bajo desarrollo era el
11D57, de sólo 40 tf de empuje. Glushko creía que mientras
un motor criogénico soviético de 200 tf de empuje se
podría desarrollar en el tiempo requerido, desarrollar un motor
reutilizable sería imposible debido a la experiencia limitada
con los propergoles de este tipo. Esta conclusión condujo a otra importante decisión de diseño. Si se iban a usar solamente motores descartables, entonces no tenía sentido que los mismos fueran instalados en el orbitador para su recuperación. De esta forma se comenzaba a clarificar el diseño del vector portador. Habría un bloque principal o “core block” que contendría a los tanques de los propergoles, y en cuya base se alojarían de uno a cuatro motores criogénicos principales. Rodeando a este bloque central se instalarían de dos a ocho cohetes laterales auxiliares. La carga útil –el transbordador pedido por los militares, por ejemplo– sería ubicada sobre el bloque central, aunque también se podían agregar etapas superiores. Este concepto de vector pesado que podía ser adaptado de acuerdo al peso de la carga a satelizar, recibió el nombre de Vulkan. Fue un paso más hacia el nacimiento del vector Energia. En forma paralela al OS-120, NPO Energia trabajaba en un diseño de transbordador reutilizable completamente diferente, llamado “Nave de Transporte Reutilizable de Aterrizaje Vertical” (en ruso Mnogorazovyj Transportnyj Korabl Vertikalnoj Posadki, MTK-VP). Los soviéticos sabían, gracias a los extensos estudios aerodinámicos efectuados durante el desarrollo de la cápsula Soyuz, que cualquier diseño con alas presentaba serios problemas de peso y de control térmico. Por eso NPO Energia prefería para el futuro transbordador soviético un diseño de cuerpo sustentador. Sus estudios indicaban que un cuerpo sustentador que lograra altos ángulos de inclinación lateral a velocidad hipersónica, podría igualar aproximadamente a los diseños con alas en cuanto se refiere al alcance de la maniobra lateral, que en el shuttle era de 2100 km. El MTK-VP consistía de una cabina para la tripulación en la sección cónica delantera, un compartimiento cilíndrico para cargas en la sección central, y una sección trasera en donde se instalaban dos motores de maniobra orbital y un módulo cónico de motores. Este módulo contenía a un gran motor de combustible sólido de 470 tf de empuje del sistema de escape de emergencia (SAS), y al conjunto trasero de pequeños motores para el control de la orientación. El MTK-VP sería lanzado al espacio por un vector Vulkan configurado del siguiente modo: seis cohetes laterales, y dos motores criogénicos principales en la base del bloque central. Esta versión del vector Vulkan también era llamada RLA-130V. En el descenso, el MTK-VP planearía hasta la zona de aterrizaje a una baja velocidad subsónica. La maniobra final de aterrizaje emplearía paracaídas para el frenado inicial, seguido por un aterrizaje vertical suave asistido por retrocohetes de combustible sólido. Las patas del tren de aterrizaje del MTK-VP empleaban esquíes en lugar de ruedas, lo cual permitía cierto desplazamiento horizontal. Hacia Mayo de 1976 el diseño del MTK-VP había sido refinado lo suficiente como para mejorar su capacidad de maniobra en el reingreso: el alcance de la maniobra lateral ahora era de ~1800 km. Este MTK-VP mejorado tenía una sección transversal triangular, e incorporaba dos pequeñas alas retráctiles ubicadas en la sección trasera de la nave. |
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| El estudio por parte de NPO Energia de un transbordador
“tipo shuttle” no se detuvo en el OS-120. En Enero de
1976 esta oficina presentó un informe detallando las características
del OK-92, el cual era una evolución del OS-120. Este proyecto
presentaba tres importantes diferencias con relación al modelo
anterior. En primer lugar los grandes motores criogénicos del
transbordador habían sido transferidos al bloque principal.
Segundo, el OK-92 incorporaba dos turborreactores D-30KP
“Burlak” de 12 tf de empuje cada uno. Y tercero, en
la parte trasera del transbordador había un enorme motor de
combustible sólido del “Sistema de Rescate de Emergencia”
(SAS), de 470 tf de empuje y un peso de 24,5 tn. Otra mejora lograda
por Glushko con relación al OS-120, era el peso vacío
del transbordador que ahora se aproximaba a las 51 tn, por lo que
estaba en condiciones de ser transportado por una versión del
avión Antonov
An-22 “Antei”. En cuanto a los motores D-30KP, éstos eran una versión adaptada de los que equipaban al avión de línea Ilyushin Il-62M. Estos motores estaban alojados en góndolas en la parte trasera del transbordador, las cuales también albergaban a los motores de maniobra orbital y al conjunto trasero de pequeños propulsores del sistema de control de orientación. Tanto la entrada de aire, como la tobera de cada uno de estos motores estaban protegidos por carenados resistentes al calor, los cuales eran expulsados cuando los motores eran accionados. Lógicamente estos motores operaban en la atmósfera, y se los pensaba usar para ajustar la trayectoria de descenso –asegurando así una aproximación precisa a la pista de aterrizaje–, para vuelos de autotransporte, e incluso para ciertas situaciones de emergencia. El alcance de la maniobra lateral con el empleo de estos motores hubiera sido de ~5100 km. Para los vuelos de autotransporte, el OK-92 también podía emplear a los motores de maniobra orbital y al gran motor de combustible sólido del SAS, alcanzando de este modo distintas velocidades, altitudes y alcances. Si en el despegue hacía uso del motor de combustible sólido, la máxima distancia que el OK-92 podía recorrer en vuelos atmosféricos independientes se estimaba en ~3000 km. ¡Imagínese el lector al OK-92 despegando de esta forma desde un aeropuerto!. NPO Energia luego de haber estudiado en túnel de viento distintas configuraciones vector portador/transbordador, decidió finalmente trasladar al transbordador a una posición lateral, exactamente como en el sistema del shuttle norteamericano. Para esto se reforzó la estructura del Vulkan original para que pudiera soportar también cargas laterales. En Enero de 1976 NPO Energia preveía montar al OK-92 sobre un vector configurado de la siguiente manera: un bloque principal en el que había tres motores principales criogénicos Lox/LH2 de 250 tf de empuje cada uno (Etapa II), más cuatro cohetes laterales equipados cada uno con motores Lox/Queroseno de 600 tf de empuje (Etapa I). Esta bien puede considerarse como la primer versión del vector “Energia”. |
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| A principios de 1976 NPO Energia tenía para
ofrecer a los nerviosos militares dos propuestas para el futuro transbordador
espacial reutilizable soviético, el MTK-VP y el OK-92 (más
sus respectivos cohetes portadores en principio conceptualmente definidos).
Ese año, como veremos a continuación, fue clave en la
historia del Buran. El decreto secreto #132-51 del 17 de Febrero de 1976, emitido por el Comité Central del Partido Comunista y el Consejo de Ministros de la URSS, por fin dio luz verde para el pleno desarrollo de un “Sistema Espacial Reutilizable” (en ruso Mnogorazovoj Kosmicheskoj Sistemy, MKS). El objetivo era contar con una nave reutilizable capaz de colocar en una órbita de 200 km (50,7 grados de inclinación) una carga de 30 tn, y de retornar a tierra una carga de 20 tn. El Ministerio de Defensa dirigiría a todo el programa, y NPO Energia sería el primer contratista3. Para la construcción de los orbitadores, el Ministerio de Industria Aeronáutica (en ruso Ministerstvo Aviatsionnoj Promyshlennosti, MAP) estableció en Marzo de 1976 un nuevo bureau de diseño, NPO Molniya, y se nombró a G. E. Lozino-Lozinsky como su Diseñador Jefe. Este bureau estaba conformado principalmente por personal de la “división espacial” del OKB Mikoyan (MIG), quienes conducidos por Lozino-Lozinsky desde mediados de los ’60 habían estado desarrollando al sistema espacial reutilizable Spiral. NPO Molniya también absorbió a las oficinas de diseño Bisnovat M. R. y Potopalov A. V., y a la Planta de Construcción de Maquinaria Experimental Myasishchev (EMZ). Los transbordadores serían construidos en la Planta de Construcción de Maquinarias Tushinsky - TMZ (Tushino, Moscú). Aunque el Buran fue desarrollado por NPO Energia, a veces suele decirse que el verdadero “padre” del Buran fue Lozino-Lozinsky, ya que fue él quien tuvo que lidiar con la monumental tarea de materializar los diseños. Cabe recordar que Lozino-Lozinsky había dirigido el desarrollo del interceptor Mig-31, y del caza Mig-29, aviones de combate que se mantienen completamente operativos en la actualidad. Ya habiéndose decidido oficialmente la construcción de un sistema espacial reutilizable, NPO Energia en Mayo de 1976 realiza un “retoque” a la propuesta OK-92. Los motores de avión del transbordador ahora estaban en la base del empenaje vertical, y ya no serían los D-30KP sino los Lyulka/Saturn AL-31, de 12,5 tf de empuje. También se estableció la configuración final del vector Energia: la denominada Etapa II dispondría de cuatro motores principales criogénicos Lox/LH2 de 190 tf de empuje cada uno, mientras que los cuatro cohetes laterales que constituían la Etapa I emplearían motores Lox/Queroseno de 740 tf de empuje.  El 11 de
Junio de 1976, el Consejo de Diseñadores Jefe con la participación
de instituciones del Ministerio de Industria Aeronáutica (MAP)
y del Ministerio de Construcción de Maquinaria General (en
ruso Ministerstvo Obshchego Mashinostroeniya, MOM) decidió
que el transbordador soviético adoptaría un diseño
con alas, en vez de uno del tipo cuerpo sustentador, aprobándose
la continuidad del desarrollo del concepto OK-92. El MTK-VP fue rechazado
principalmente por problemas térmicos: algunas partes del transbordador
se calentarían durante el reingreso a tierra hasta los 1900°C,
por lo que el escudo térmico protector hubiera requerido de
un prolongado período de mantenimiento para alistarlo para
una nueva misión. De todas maneras las ideas aplicadas al diseño
del MTK-VP, fueron útiles al momento de desarrollar el sistema
de recuperación de los cohetes laterales del vector Energia.
También se dice que la cápsula “Kliper”,
propuesta por RSC Energia, está inspirada en la sección
delantera delMTK-VP. Es interesante destacar que apenas establecido el bureau Molniya, su Diseñador Jefe Lozino-Lozinsky propuso desarrollar al futuro shuttle soviético sobre la base de su diseño Spiral. Esta variante, aparentemente llamada “Uragán”, era cuatro veces mayor que el Spiral, y aunque se contaba con diez años de valiosa experiencia, la propuesta de Lozino-Lozinsky fue rechazada porque “no es todo lo que están haciendo los norteamericanos”. Evidentemente los militares soviéticos deseaban disponer de un sistema lo más parecido posible al shuttle de los EEUU. El anteproyecto del MKS fue finalizado por NPO Energia el 12 de Diciembre de 1976. Los militares le asignaron al programa MKS el código 1K11K25 (al transbordador se le asignó el código 11F35, y al vector Energia el 11K25). Para el 18 de Diciembre del mismo año la Comisión Industrial Militar del Consejo de Ministros de la URSS estableció el equipo industrial que llevaría adelante al proyecto: NPO Energia desarrollaría al transbordador y al vector portador Energia. NPO Yuzhnoye en Ucrania desarrollaría a los cohetes laterales del Energia. El equipo de “motoristas” de Glushko, agrupados en NPO Energomash, tenía que desarrollar al tremendo motor RD-170 (Lox/Queroseno) de 740 tf de empuje destinado a los cohetes laterales, mientras que el motor RD-0120 (criogénico, Lox/LH2) de 190 tf de empuje para el bloque principal, debía ser desarrollado por Kosberg y su equipo (KB Khimavtomatiki)4. El anteproyecto del MKS fue revisado por el Consejo de Diseñadores Jefe y el Consejo Científico-Técnico del Ministerio de Construcción de Maquinaria General (NTS MOM) en Julio de 1977, emitiéndose el 21 de Noviembre de 1977 el decreto #1006-323 que establecía el plan de desarrollo. El modelo OK-92 continuó siendo depurado. Se eliminó al gran motor del SAS, y en el espacio que ocupaba se instalaron dos motores de maniobra orbital. También se decidió no instalar a los turborreactores, pero quedó abierta la posibilidad de hacerlo en el futuro. Esta idea de emplear turborreactores inspiró el desarrollo del Buran “Análogo”, utilizado para pruebas de vuelo atmosféricas. Las modificaciones introducidas al modelo OK-92 dieron lugar al diseño final del Buran. El estudio técnico culminó en Mayo de 1978. El presente artículo, tiene como objetivo abordar los principales aspectos de este fantástico sistema espacial. Fue el más caro, elaborado y complejo emprendimiento de la venerable cosmonáutica rusa, pero también el menos conocido. En próximas páginas vamos a conocer al transbordador ruso Buran, y descubrir que su semejanza con las naves estadounidenses puede esconder grandes diferencias. |
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| Fuentes consultadas: Buran.ru
/ Astronautix.com
/ Russianspaceweb.com
Nota: El artículo original sobre el transbordador espacial Buran puede consultarse en este link. Fue escrito en el 2004, por lo que está seriamente desactualizado. Sin embargo, estará disponible online hasta tanto se complete este nuevo trabajo. 1 RLA-120, capacidad de carga 30 tn (2 cohetes laterales),
construcción de estaciones espaciales; RLA-130, capacidad
de carga +100 tn (4 cohetes laterales), para misiones lunares; RLA-150,
capacidad de carga 250 tn (8 cohetes laterales), para misiones a
Marte. |
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(continuará) |
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