Los planes para volver a la superficie lunar pasando por la estación Gateway alrededor de la Luna

por Daniel Marín

Actualmente el principal objetivo de la NASA es convencer a la administración Trump de que el futuro del programa espacial tripulado de la agencia pasa por establecer una estación orbital alrededor de la Luna durante la próxima década. El proyecto, conocido como estación Deep Space Gateway (DSG), contaría con la colaboración de Rusia, Japón, Europa y Canadá. Pero a partir de 2030 el objetivo declarado de la NASA es Marte, así que lógicamente surge un conflicto de intereses entre la estación Gateway y el planeta rojo. Una posible solución sería aparcar las misiones a Marte hasta una fecha posterior y centrarse en la Luna. Al fin y al cabo resulta mucho más sencillo usar la estación Gateway para una misión tripulada a la superficie lunar que para viajar a Marte. Y, como es lógico, ya hay multitud de planes que exploran esta posibilidad.

La estación Deep Space Gateway con un módulo lunar acoplado (Boeing).

El plan más directo y simple es el propuesto por la empresa Boeing, contratista principal del nuevo cohete SLS que juega un lugar crucial en el programa Gateway y en los proyectos de viaje a Marte de la NASA. El SLS en su versión Block 1B es capaz de llevar hasta la Luna diez toneladas de carga además de la nave tripulada Orión, una capacidad que la NASA quiere aprovechar para construir la estación Gateway usando cuatro misiones del SLS hasta 2026 (misiones EM-2 a EM-5). El plan de Boeing consta de tres fases: la primera es idéntica al plan de la NASA para construir la Gateway, mientras que la segunda fase tendría lugar entre 2027 y 2029 con el objetivo de llevar astronautas a la superficie de la Luna.

Elementos de la estación Deep Space Gateway. Se aprecia un módulo lunar robótico precursor que llegaría en la misión 4 a la estación (Boeing).

Esquema de la misión SLS/Orión EM-2, la primera tripulada del sistema, donde se pondría en órbita lunar el primer módulo de Gateway (NASA).

En la misión EM-3 se lanzaría el hábitat de Gateway (NASA).

Órbitas lunares y la Delta-V para viajar entre ellas (ESA).

Para ello se necesitarían seis lanzamientos del SLS, o sea, dos por año. El elemento clave de esta fase es, lógicamente, el módulo lunar, que ha experimentado un cambio de diseño fundamental desde la última propuesta de Boeing que vimos hace casi un año. Dependiendo de la masa, dicho módulo se podría lanzar en una misión única de carga con un SLS Block 2 o en dos lanzamientos, uno con el módulo de descenso en un Block 2 sin tripulación y otro con el módulo de ascenso acompañado de una Orión con cuatro astronautas. El módulo lunar tendría una masa de cerca de unas cincuenta toneladas —43 toneladas del módulo de descenso y 8 toneladas del módulo de ascenso— y se acoplaría con la estación Gateway. Previamente la estación se situaría en una órbita retrógrada distante (DRO) alrededor de la Luna para facilitar el alunizaje (Gateway estará normalmente en una órbita muy elíptica NRHO alrededor de la Luna). Los cuatro astronautas podrían pasar hasta dos semanas —un día lunar— en la superficie antes de regresar en el módulo de ascenso a la Gateway.

Fases y misiones del plan lunar de Boeing. La Fase 1 es casi idéntica a la propuesta de la NASA (Boeing).

El módulo lunar de Boeing para cuatro astronautas. La tripulación viviría en el hábitat, situado en el módulo de descenso (Boeing).

Lo interesante del diseño del módulo lunar es que los astronautas podrían vivir tanto en el módulo de ascenso como de descenso. De hecho, la esclusa (A/L) y el espacio principal (Módulo Hábitat o XM) estaría en el módulo de descenso, a diferencia del LM del Apolo donde los astronautas solo ocupaban el módulo de ascenso (el LM no tenía esclusa porque su atmósfera era de oxígeno puro). El módulo lunar podría servir como prototipo para un módulo de descenso marciano, puesto que Marte es el protagonista de la Fase 3 del plan de Boeing a partir de 2030. Un aspecto muy novedoso es que el módulo de ascenso sería reutilizable, permitiendo varias misiones a la superficie desde Gateway.

Versiones del módulo lunar para su uso en Marte (Boeing).

El plan de Boeing comparado con el Proyecto Constelación de la NASA de la pasada década y el Apolo (Boeing).

Otro plan muy interesante es el gestado por la agencia espacial europea (ESA) conjuntamente con la NASA. Recordemos que el actual director general de la ESA, el alemán Jan Wörner, está empeñado en hacer de la Luna una prioridad para la agencia europea a través del ambicioso programa Moon Village. Evidentemente, la ESA carece de recursos para establecer una base lunar propia, pero las cosas cambiarían si la NASA decide volver a la superficie lunar. Una de estas propuestas conjuntas entre ESA y NASA hace uso de la estación Gateway añadiendo módulos lunares y hábitats móviles para explorar nuestro satélite, especialmente las regiones del polo sur, donde sabemos que existe hielo en los fondos de cráteres donde nunca llega la luz solar.

Boceto de módulo lunar europeo de methalox. El módulo de ascenso sería reutilizable (ESA).

Según esta propuesta, cuatro personas vivirían durante 42 días —un día y medio lunar— en la superficie de la Luna recorriéndola a bordo de dos rovers. Al igual que en la propuesta de Boeing, el módulo de ascenso del módulo lunar sería reutilizable. Otra novedad es que usaría metano y oxígeno líquido como propergoles. En esta arquitectura se requerirían tres lanzamientos del SLS, uno para mandar el módulo lunar con dos rovers, otro para el módulo lunar tripulado y el último para mandar la nave Orión con cuatro astronautas. Con el fin de sobrevivir a la gélida noche lunar, los rovers llevarían generadores de radioisótopos, aunque de día la energía la proporcionarían paneles solares. Los rovers serían capaces de recorrer varios cientos de kilómetros cada día lunar.

Un aterrizador con los dos rovers (ESA).

Propuesta de rover tripulado (ESA).

Zonas de interés en el polo sur lunar (ESA).

Puesto que el módulo lunar es el elemento principal de esta arquitectura, la ESA contempla la posibilidad de construir primero un prototipo no tripulado que allane el camino. Y la agencia espacial europea no es la única interesada en módulos lunares. La empresa Blue Origin ha anunciado el desarrollo del módulo lunar Blue Moon, en principio no tripulado. Viajaría a la Luna usando el cohete New Glenn y sería capaz de llevar hasta 4,5 toneladas de carga. Este módulo, de propulsión criogénica, sería un complemento ideal para un programa tripulado a la superficie de nuestro satélite. Por otro lado, la empresa SpaceX, sin duda alentada por tanta propuesta lunática, ha propuesto que su nuevo cohete gigante BFR a base de metano y oxígeno líquido también sea capaz de llevar a cabo misiones tripuladas a la Luna mediante dos lanzamientos de este vector. En cualquier caso, los planes de Blue Origin y SpaceX son independientes de Gateway.

El módulo lunar reutilizable y criogénico Blue Moon de Blue Origin (Blue Origin).

La nave BFS de SpaceX en la colonia Moon Base Alpha (SpaceX).

Otras empresas, aunque no tienen como objetivo la superficie de la Luna, han propuesto proyectos de bases orbitales como alternativa a Gateway. Un ejemplo es el reciente acuerdo entre las compañías ULA (United Launch Alliance) y Bigelow para situar una base en órbita lunar. La base estaría basada en un módulo inflable B330 de Bigelow que sería lanzado mediante cohetes Vulcan de ULA. El plan requeriría el uso de hasta tres cohetes Vulcan 562, uno para poner en órbita baja el módulo B330 y otros dos para acoplar etapas criogénicas ACES (Advanced Cryogenic Evolved Stage) que permitan enviarlo a la órbita lunar.

Propuesta de base orbital lunar de ULA y Bigelow (Bigelow).

La base lunar de ULA y Bigelow no pretende sustituir a Gateway, lo que sería un suicidio político, sino complementarla. Esta base podría estar lista en 2022, cuatro años antes que Gateway y además estaría en una órbita lunar baja (LLO) o DRO, no en NRHO como Gateway. Sea como sea, todas estas iniciativas dejan claro que, si finalmente la estación Deep Space Gateway es aprobada, habrá una enorme presión para volver a la superficie lunar aunque eso implique dejar Marte relegado a un segundo plano.

Fuente: danielmarin.naukas.com