Los planes rusos y chinos para poner una estación espacial alrededor de la Luna

El próximo proyecto estrella de la NASA es la estación lunar Gateway. El año pasado Gateway se consolidó como un proyecto internacional liderado por EEUU que contará con la participación de Japón, Canada, Rusia y la ESA. Gateway empleará el cohete SLS y la nave Orión como principal sistema de construcción, aunque también usará todo tipo de cohetes comerciales, tanto estadounidenses como de otras naciones. Muchos se preguntan qué sentido tiene situar una estación espacial alrededor de la Luna. Si lo que queremos es estudiar nuestro satélite, ¿no sería mejor hacerlo directamente viajando a su superficie? Evidentemente sí, pero la estación Gateway tiene dos limitaciones fundamentales: una es la capacidad de carga del sistema SLS/Orión y la otra es la financiación. Estas dos limitaciones impiden que la NASA y sus socios sean capaces en una primera fase de desarrollar un módulo lunar que lleve astronautas a la superficie (por supuesto, existen planes para construir algún tipo de módulo reutilizable en etapas posteriores, como las propuestas de Boeing y Lockheed Martin, pero por el momento no hay dinero).

Proyecto de estación espacial lunar china. Vemos acoplado al módulo de la estación una nave tripulada de nueva generación y un módulo lunar (CNSA via nasaspaceflight.com).

En cualquier caso, la estación Gateway es un programa escalable y gradual que permite viajar a la Luna —aunque sea a sus cercanías— mediante cohetes grandes y sin necesidad de fabricar vectores que superen el tamaño del Saturno V (en lo que respecta a sus bondades científicas, ese es un tema que mejor dejamos a un lado). Pero, mientras EEUU decide viajar con sus socios a la Luna, ¿cuáles son los planes China y Rusia, las otras potencias espaciales con programas tripulados? Pues, paradójicamente, sobre todo teniendo en cuenta las críticas a Gateway, son muy similares.

Diseño de la estación lunar Gateway de septiembre de 2018 aprox. (NASA).

Módulos de Gateway (NASA).

Empecemos por China. Hasta hace poco, los planes oficiales del programa espacial tripulado chino pasaban por construir una estación espacial permanente de sesenta toneladas a partir de 2020 y, alrededor de 2030, llevar a cabo algún tipo de misión tripulada alrededor de la Luna o a la superficie mediante el cohete gigante Larga Marcha CZ-9. Uno de los planes, probablemente muy preliminares que se han filtrado, consiste en lanzar a la órbita baja terrestre el módulo lunar con una etapa superior de inyección translunar y luego enviar una nave de nueva generación con la tripulación en su versión de 20 toneladas mediante un Larga Marcha CZ-5B que se acoplaría con el conjunto y pondría rumbo a la Luna. Pero a finales del año pasado pudimos ver otros proyectos intermedios que pasaban por la construcción de una estación orbital alrededor de la Luna.

Planes chinos para situar una estación en órbita lunar usando el nuevo cohete de 70 toneladas de capacidad (CNSA via nasaspaceflight.com).

Nueva nave tripulada china de nueva generación (CNSA).

Tamaño de la nueva nave tripulada china comparada con otros vehículos (9ifly.cn/Wanyzhh).

Estación espacial de sesenta toneladas china formada por los módulos Tianhe, Mengtian y Wentian que será abastecida por las naves Shenzhou y los cargueros Tianzhou (CNSA).

La nueva nave china aterrizará con la ayuda de airbags como la Starliner de Boeing (9ifly.cn).

Este plan usaría el nuevo cohete que las autoridades chinas desvelaron en 2018. Este lanzador tendría una capacidad en órbita baja terrestre (LEO) de 70 toneladas y podría enviar 25 toneladas a la Luna, es decir, como la versión SLS Block 1. Usaría como primera etapa tres bloques con unas dimensiones comparables a la primera etapa del CZ-5, pero con nueve motores en cada bloque en vez de dos y que, probablemente, estarían propulsados por queroseno y oxígeno líquido. Su altura sería de 90 metros y su masa al lanzamiento de 2000 toneladas. Este lanzador, que todavía no ha recibido nombre oficial, serviría para colocar en órbita alrededor de la Luna un pequeño laboratorio orbital de 20 toneladas basado en el diseño de las estaciones Tiangong, pero con dos puertos de atraque. En una fase posterior, otra misión de este vector enviaría un modulo lunar que se acoplaría con el laboratorio lunar. Por último, un tercer lanzamiento enviaría a la órbita de la Luna la nave de nueva generación con la tripulación (es de suponer que previamente se efectuarían misiones tripuladas únicamente a la órbita lunar). Una vez acoplados con el laboratorio, los astronautas pasarían al módulo lunar y se dirigirían a la superficie de nuestro satélite. Otras misiones de este lanzador podrían enviar a la superficie lunar módulos o rovers sin tripulación como paso previo a una misión tripulada. La versión del lanzador con un solo bloque en la primera etapa también serviría para poner en LEO la nave de nueva generación.

El nuevo cohete con capacidad para colocar 70 t en LEO que lanzará la nave de nueva generación (CASC).

Nuevos cohetes (a la derecha) que se usarán para lanzar a la nueva nave tripulada. La capacidad máxima en LEO de los nuevos vehículos será de 70 toneladas (9ifly,cn).

La introducción de estos planes probablemente esté relacionada con las dificultades encontradas en el desarrollo del CZ-9. Claramente el salto del CZ-5 al CZ-9 se le está atragantando a la industria china y las autoridades a cargo del programa espacial no quieren volver a pasar por los problemas de puesta en servicio que está experimentando el CZ-5, que en su momento significó un avance tecnológico enorme para el programa espacial del país asiático. Además, el nuevo lanzador intermedio será capaz de debutar mucho antes que el CZ-9, quizás a mediados de la próxima década, mientras que el cohete gigante deberá esperar a 2028 como mínimo para surcar los cielos. El Larga Marcha CZ-9 es un lanzador de 93 metros de altura y un diámetro de 10 metros con una masa al lanzamiento será de 4000 toneladas. Se construirán tres versiones del mismo, una con cuatro aceleradores y capacidad para colocar 140 toneladas en LEO, otra con dos aceleradores y una capacidad alrededor de 100 toneladas y una sin aceleradores que podrá situar 50 toneladas aproximadamente.

Cohete Larga Marcha CZ-9 (CCTV).

El CZ-9 (centro) comparado con otros lanzadores chinos (9ifly.cn).

Como suele ocurrir cuando se habla de China, es imposible saber el grado de madurez y aprobación política del que gozan estos planes, aunque si sabemos de su existencia es que al menos cuentan con un apoyo más que considerable dentro de la compleja estructura del programa espacial tripulado chino. Pero lo que importa es el cambio de actitud. Hasta hace unos pocos años las autoridades chinas negaban la existencia de planes oficiales para llevar a cabo una misión tripulada a la Luna. Ahora los discuten abiertamente (más o menos).

Las dos versiones de la futura nave tripulada china. Arriba, la de 14 toneladas para vuelos a LEO y abajo la de 20 toneladas para misiones lunares (Wanyzhh/https://newsflash.one).

Proyecto relativamente informal de base en el polo sur de la Luna (9ifly.cn).

Por otro lado, los planes rusos son parecidos, pero su incertidumbre es mucho mayor. Actualmente Rusia tiene una relación esquizofrénica con occidente en materia espacial fruto del conflicto en Ucrania y las sanciones internacionales. Por un lado, oficialmente Roscosmos sigue firme en sus planes de separar el segmento ruso de la ISS en 2024 para crear la estación espacial totalmente rusa ROS (Rossískaia Orbitálnaia Stantsia), al mismo tiempo que refuerza sus vínculos espaciales con China. Por otro lado, Rusia se muestra partidaria de ampliar la vida útil de la ISS más allá de 2024 y de participar en la estación Gateway (para la que construirá el módulo esclusa). Para rizar el rizo, a finales del año pasado pudimos ver una propuesta de Roscosmos para construir una estación alrededor de la Luna. Inicialmente la propuesta consistía en lanzar los módulos NEM y UM (Prichal) a la Luna, pero esta decisión entra en conflicto con la construcción de la estación ROS, ya que estos dos módulos son parte fundamental de la misma. Una posibilidad alternativa es construir un módulo orbital lunar ad hoc que usaría elementos del NEM y del UM.

La estación espacial rusa ROS, formada por los módulos Nauka, Prichal, NEM y un módulo inflable (Roscosmos).

Nave Federatsia (RKK Energía).

Maqueta de la nave Federatsia en la sede de RKK Energía (RKK Energía).

Las tripulaciones viajarían en la nave Fderatsia (PTK-NP), que debe volar por primera vez sin tripulación en 2022 mediante un cohete Irtish (Soyuz 5), aunque no viajará al espacio con cosmonautas hasta 2024 para acoplarse con la ISS. En 2025 se lanzaría la estación lunar y a partir de 2026 comenzarían las misiones a la órbita lunar de la nave Federatsia. Para estas misiones lunares se usaría un cohete gigante (STK) que, en uno de sus últimos diseños de finales de 2018, sería un lanzador de cinco etapas capaz de situar unas 100 toneladas en LEO. La primera y segunda etapas serían seis bloques laterales propulsados por motores RD-171MV (la primera etapa serían cuatro bloques y la segunda dos), mientras que la tercera etapa sería un bloque central con un RD-180. La cuarta etapa, de inyección translunar, sería la única criogénica y emplearía dos RD-0146, mientras que la quinta, para inserción en órbita lunar, llevaría un motor RD-58MF.

Planes rusos para la próxima década. Se aprecia la estación ROS y la estación lunar, así como las misiones de la nave Federatsia (RKK Energía/Novosti Kosmonavtiki).

Proyecto de estación espacial lunar (LOS) que se estudió hace unos años (Novosti Kosmonavtiki).

Cohetes rusos. A la izquierda el Protón y la familia Angará, incluido el cancelado Angará A5V. A la derecha el Soyuz 5/Irtish y un lanzador pesado basado en el mismo con siete bloques en la primera etapa (RIA).

Maqueta de estación lunar/base lunar rusa (RKK Energía).

Las posibilidades de que Rusia saque adelante este lanzador en solitario son en estos momentos prácticamente nulas. No solo por el dinero necesario para hacer realidad este proyecto, sino también por los continuos cambios de opinión que afectan al diseño del Irtish y a la nave Federatsia. Sin embargo, es posible que este plan pueda resucitar de algún modo con participación china, algo parecido a lo que ha sucedido con el proyecto de avión de pasajeros sino-ruso CRAIC CR929. La diferencia con el caso aeronáutico es que resulta difícil ver cómo pueden encajar ambos programas. Cada año que pasa China tiene menos que aprender de Rusia y su presupuesto espacial es varios órdenes de magnitud superior al de su país vecino. Pero no corramos a enterrar a Rusia tan rápido. China ansía hacerse con la tecnología de motores cohete de kerolox rusos y su experiencia en sistemas de soporte vital y operaciones de estaciones espaciales. Quién sabe, quizás haya alguna forma de complementar los intereses de los dos países con respecto a la Luna.

Ambiciones del programa espacial ruso (Roscosmos).

Fuente: danielmarin.naukas.com