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Nave lunar LK-700
Redacción
El sistema lunar LK-700 era la alternativa de Vladimir Chelomei al diseño lunar propuesto por Korolev conocido como L3. A diferencia de éste, hubiera permitido la concreción de vuelos tripulados 'directos' a la superficie lunar. El LK-700 tendría que haber sido lanzado por el monstruoso vector UR-700, transportando una tripulación de 2 o 3 cosmonautas. Aunque el diseño N1-L3 de Korolev fue finalmente seleccionado por el gobierno soviético en 1964, el trabajo sobre el conjunto UR-700/LK-700 continuó en paralelo a un bajo nivel.

e todas formas el trabajo sobre este nuevo sistema espacial pareció recobrar un nuevo ímpetu cuando era evidente, a fines de la década de 1960, que la puesta a punto del vector lunar N1 era más que problemático. Sin embargo, a esta altura los norteamericanos habían ganado la carrera lunar, por lo que el interés de los rusos en alcanzar la Luna obviamente no era el mismo. Otro factor -no menos importante- para entender el porqué de la no-concreción del sistema UR-700/LK-700 era el uso de 'monumentales' cantidades de propergoles tóxicos, algo que para la mayoría de los científicos espaciales de la URSS era absolutamente inaceptable.

LK-700Hacia 1962 el Bureau de Chelomei (TsKBM o también OKB-52) comenzó a trabajar en el UR-700, un vector pesado diseñado primordialmente para misiones tripuladas a la Luna. El mismo transportaría hacia la Luna al complejo LK-700, cuyos diseños iniciales se derivaron de la familia de vehículos espaciales modulares tripulados 'Raketoplan'. El desarrollo de la nave de descenso lunar LK-700 fue iniciado en cumplimiento de los decretos 1070-363 del 'Consejo de Ministros y el Comité Central del Partido Comunista' del 17 de Septiembre de 1967, y 472 del 'Ministerio de Construcción de Maquinarias' (MOM) del 28 de Septiembre de 1967.

El desarrollo a plena escala del LK-700 contemplaba la construcción de 16 prototipos del mismo, útiles para estudiar y poner a punto toda la tecnología a emplear. El plan original preveía la construcción de cinco conjuntos (aptos para el vuelo) UR-700/LK-700. La serie de misiones comenzaría con dos vuelos no tripulados, y luego seguirían tres vuelos tripulados.

Para una misión típica al 'Mar de la Fertilidad' el LK-700 hubiera tenido un peso total en órbita baja terrestre de 154.000 kg. La nave tenía una longitud total de 21,2 m, incluyendo al sistema de aborto ADU. Tanto la nave como las etapas tenían un diámetro básico de 2,7 m.

Los componentes del LK-700 eran:

Bloque I - Etapa para la inserción en trayectoria Tierra-Luna. Ésta tenía tres etapas cohete idénticas agrupadas alrededor de un núcleo. Peso total de 103.474 kg (cada una de las etapas cohete tenía un peso de 34.491 kg). Cada etapa estaba equipada con un motor Kosberg 11D23 de 23.500 tn de empuje.
Bloque II – Etapa para ejecutar maniobras intermedias o a mitad del trayecto/frenado lunar. Peso 32.226 kg (similar a las tres etapas del Bloque I que lo rodeaban). 2.041 kg de propergoles usados para correcciones intermedias antes de dar inicio a la maniobra de frenado lunar. Los propergoles remanentes se usaban para frenar la nave a 30 m/s en un punto situado a 4,3 km sobre la superficie lunar, en el cual la etapa era descartada. A diferencia de las etapas del Bloque I, el Bloque II tenía una unidad de motores empleada para la orientación del conjunto. Estaba equipado con sólo un motor principal Kosberg 11D23 de 23,5 tn de empuje, rodeado éste por tres motores Isayev 11D416 de 1,67 tn de empuje, empleados para las maniobras de corrección intermedias y para la orientación de la nave durante la maniobra de frenado.
Bloque III - Etapa para alunizajes suaves. Esta plataforma de descenso consistía en un tren de aterrizaje que tenía seis largas patas cuyos extremos eran similares a esquíes. El diseño de la plataforma permitía efectuar alunizajes seguros con velocidades verticales de hasta 5 m/s y velocidades laterales de 2 m/s. Antes del lanzamiento de la etapa de ascenso, dispositivos eléctricos especiales en cada pata nivelarían la plataforma, aun estando en pendientes de hasta 15 grados.
Bloque IV - Etapa para la inserción en trayectoria Luna-Tierra y la ejecución de maniobras intermedias. Peso 11.670 kg (2.675 kg de peso sin propergoles). Esta etapa empleaba al Bloque III como plataforma de lanzamiento, para insertar a la cápsula de reentrada VA en una trayectoria de regreso hacia la Tierra. El Bloque IV también contenía la aviónica y los sistemas de mantenimiento de vida, es decir, éstos no se encontraban en la cápsula VA. Estaba equipado con un solo motor principal Isotov (Klimov) 15D13 de 13,4 tn de empuje, rodeado por tres motores Isayev 11D416 de 1,67 tn de empuje usados para permitir alunizajes suaves y para efectuar maniobras de corrección intermedias.
Bloque V - Cápsula de reingreso VA. Peso 3.130 kg. Esta cápsula de apariencia similar a la Apollo, era en realidad una versión de la desarrollada por Chelomei para sus naves LK-1 (viajes translunares) y TKS (transporte espacial tripulado). Con una relación 'sustentación-resistencia al avance' hipersónica de 0,35 la cápsula podía maniobrar en el reingreso a 11 km/s para descender sobre territorio soviético. Dentro de la VA se encontraba la cabina, el sistema de paracaídas de frenado, el sistema de control de reacción para la estabilización de la nave durante el reingreso, y un escudo térmico protector separable. También en la cabina se guardaban dos trajes espaciales destinados a las caminatas lunares. La cabina podía ser despresurizada de dos a cuatro horas por vez. En la nariz de la VA había una antena parabólica para las comunicaciones, transmisión de TV a la Tierra, y transmisión de telemetría a alta velocidad.
LK-700
LK-700
Bloque VI - Torre de aborto ADU. Este sistema de escape empleaba propergoles sólidos, y se lo podía usar desde 1,5 horas antes del lanzamiento hasta 193 segundos luego del lanzamiento para permitir el alejamiento de la cápsula VA a una distancia lo suficientemente segura del vector de lanzamiento, en caso de una falla grave de éste. Durante los primeros 120 segundos de vuelo, el ADU alejaría del cohete a la VA sin su escudo térmico protector. Si esta acción era efectuada entre los 120 y 193 segundos, el escudo protector permanecería sujeto a la VA. A los 193 segundos en vuelo cuatro pernos explosivos separarían el ADU de la VA y pequeños motores a combustible sólido lo alejarían del booster. De allí en adelante los abortos usarían directamente el motor del Bloque IV del LK-700. El sistema de aborto fue desarrollado por NIITI.
El 'perfil de la misión' para una expedición típica de 8,3 días al Mar de la Fertilidad, con una tripulación de dos cosmonautas, era:
Inserción del LK-700 (154.000 kg) en una órbita baja terrestre de estacionamiento, 186 x 260 km e inclinación orbital de 51,5 grados. La nave permanecería unas cinco horas (3,75 revoluciones) en esta órbita, antes de acometer la maniobra de inserción en trayectoria Tierra-Luna. Durante este tiempo la tripulación comprobaría el estado de todos los sistemas, especialmente el radio-altímetro empleado en la muy crítica maniobra de alunizaje. Las estaciones de la red KIK conducirían un rastreo de precisión para refinar la órbita de la nave y cargar así con datos actualizados el sistema de navegación de la nave, el cual incluía una plataforma giroscópica y un sistema de orientación estelar. Los motores de orientación (que podían ser encendidos reiteradamente) del Bloque II proporcionaban orientación y además una pequeña aceleración extra para mantener a los propergoles correctamente posicionados para el encendido del Bloque I. Durante este tiempo en órbita de estacionamiento, se usaban 3.000 kg de elementos consumibles.
Maniobra de inserción en trayectoria Tierra-Luna. La velocidad cambiaba de 3.170 a 3.185 m/s (delta v). El peso inicial de la nave era entonces de 151.000 kg. Luego de esta maniobra, las tres etapas laterales del Bloque I eran descartadas.
El peso de la nave ahora es de 50.526 kg. Durante el viaje de 3,32 días a la Luna (una misión al Océano de las Tormentas hubiera demandado 6,3 días de viaje) se empleaban 2.041 kg de propergoles y elementos consumibles para orientar la nave y para ejecutar dos maniobras de corrección intermedias (esto es, a mitad del recorrido). La nave era rastreada por estaciones ubicadas en Yevpatoriya, Shchelkov, Ussuriysk, y Sary Shagan, de seis a catorce horas cada día.
LK-700
Comienzo de la maniobra de frenado lunar empleando el Bloque II a una altitud de 200 a 500 km (dependiendo del punto de descenso) sobre la superficie lunar. 48.485 kg de peso de la nave al comienzo de la maniobra. El motor 11D23 del Bloque II era apagado cuando el radio-altímetro indicaba una velocidad de 30 m/s a 4,3 km sobre la superficie. El Bloque II era entonces descartado.
Los motores 11D416 del Bloque IV se encienden 4,3 km más o menos 1 km sobre la superficie lunar. El peso de la nave era de 18.300 kg. Se reservaban 1.176 kg de propergoles para la maniobra final de alunizaje suave, de unos 120 s de duración. Durante esta maniobra el sistema de radio-altímetro se usaba para regular el empuje de los motores, y para mantener el centro de masas de la nave sobre la vertical. El peso de la nave ya sobre la superficie lunar era de 17.124 kg.
Inmediatamente después de haber alunizado, la tripulación comprobaba el estado de los sistemas de la nave, y determinaba el punto exacto del alunizaje. La tripulación permanecía de 12 a 24 en la superficie, realizando dos caminatas lunares de 2-2,5 horas de duración cada una. Se instalaban en la superficie diversos instrumentos científicos. Se podían retornar a la Tierra 10 kg de suelo lunar y películas.
La inserción en trayectoria Luna-Tierra era efectuada directamente desde la superficie lunar, usando el tren de aterrizaje (o Bloque III) como plataforma de lanzamiento. La maniobra de ascenso del Bloque IV consistía en realizar un ascenso vertical a máximo empuje de 4 a 6 segundos de duración, seguido por una reducción del empuje; luego una trepada por la vertical de 8 a 25 segundos (dependiendo del sitio de descenso); finalmente se llevaba a cabo una maniobra para inclinar o arquear la trayectoria para retornar a la Tierra. La velocidad cambiaba de 2.740 a 2.840 m/s (delta v). El peso de la nave que regresaba a la Tierra era de 5.805 kg. El viaje de vuelta duraba 4 días, y se planeaba efectuar dos correcciones a mitad del trayecto.
El reingreso en la atmósfera terrestre se realizaba sobre una trayectoria hiperbólica con un perigeo de 50 km. Desde los 1.000 hasta los 250 km sobre la superficie terrestre el radio-altímetro era puesto nuevamente en funcionamiento para actualizar la posición de la nave. El Bloque IV se separaba a los 150 km luego de orientar a la cápsula VA para que ésta ingresara en un ángulo correcto en la atmósfera. A los 100 km sobre la superficie, la velocidad de la VA era de 11 km/s. La VA usaba su relación 'sustentación-resistencia al avance' hipersónica de 0,35 para limitar las fuerzas G aplicadas sobre los cosmonautas durante la crítica fase de reingreso. La sustentación le permitía variar su punto de descenso de 6.000 a 11.000 km desde el punto de entrada en la atmósfera, mientras que se podía desviar 300 km a derecha o izquierda de la trayectoria balística.
LK-700
 
Fuente: Astronautix.com

All images of this work © Mark Wade

NOTA: Una interesante colección de imágenes del LK-700, haciendo click aquí.
 
Mendoza, Argentina, 23 de Noviembre de 2007.
Última actualización: 29/01/2013
 
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