Estaciones espaciales láser de combate

por Daniel Marín

Hoy en día, hablar de estaciones espaciales de combate nos parece una fantasía sacada de una película de ciencia ficción. Sin embargo, durante la Guerra Fría las dos superpotencias no sólo se plantearon seriamente su uso, sino que incluso llegaron a lanzar prototipos de estaciones láser al espacio.

El objetivo de estos satélites era destruir la flota de misiles intercontinentales enemigos en caso de guerra nuclear, de ahí la importancia de estos proyectos. Aunque las dificultades tecnológicas eran -y siguen siendo- impresionantes, la perspectiva de alcanzar una ventaja estratégica sobre el contrincante justificaba sobradamente las enormes sumas de dinero invertidas en su realización. No obstante, Estados Unidos y la Unión Soviética abordaron la construcción de estos complejos espaciales de formas muy diferentes.

Estación láser de combate norteamericana Zenith Star (Lockheed Martin).

Estados Unidos

En los EEUU los primeros conceptos de armas láser en el espacio para derribar misiles intercontinentales (ICBM) se remontan a los años 60. Para los militares, se trataba de una idea muy atractiva. Se esperaba que los satélites equipados con láseres destruyeran los misiles en la fase inicial -propulsiva- del vuelo antes de que liberaran los vehículos de reentrada (MIRV) con las armas nucleares. La fina piel metálica de los misiles era un objetivo ideal para un arma de energía dirigida. No se necesitaba destruir el vehículo por completo. Una vez perforado el fuselaje, las altas velocidades del misil y la resistencia aerodinámica serían suficientes para desintegrarlo, o al menos desviarlo de su trayectoria. Destruir los MIRV mediante láseres no se consideraba viable por culpa de los gruesos y resistentes escudos de ablación que rodeaban las cabezas nucleares.

Todo esto era sencillo en teoría, pero en la práctica era poco menos que imposible. Para empezar, los láseres deberían ser extremadamente potentes y además sería necesario tener en cuenta la enorme velocidad relativa entre el misil y el satélite para que el haz láser pudiese enfocar constantemente el cohete, una tarea nada sencilla si tenemos en cuenta que la estación láser se mueve a 8 km/s. Por si esto fuera poco, la estación debería ser capaz de enfocar el haz en función de la distancia variable al objetivo, además de tener en cuenta los efectos de dispersión y absorción de la atmósfera terrestre.

En los años 70 la idea de láseres en el espacio volvió a ser contemplada por los militares gracias a la introducción de un nuevo concepto: los láseres de rayos X. A diferencia de los láseres químicos, los láseres de rayos X tendrían un poder destructor mucho mayor y serían capaces de vaporizar no sólo etapas de misiles enteras, sino incluso cabezas nucleares. La única pega es que para generar la energía requerida se necesitaba una pequeña explosión nuclear, así que obviamente el dispositivo tenía que ser por fuerza de un único uso. La iniciativa más llamativa en este campo fue llevada a cabo por el laboratorio Lawrence Livermore, encargado del diseño de las armas nucleares norteamericanas. El proyecto sería conocido como Excalibur y su fin sería verificar la viabilidad del concepto de un láser de rayos X. Excalibur sigue estando clasificado, pero se cree que consistía en un artefacto termonuclear de baja potencia conectado a unos veinte láseres capaces de generar haces independientes antes de resultar vaporizados en la explosión. El Pentágono jugó con la idea de lanzar una constelación orbital de estaciones Excalibur que pudieran liquidar los ICBM soviéticos durante la fase inicial del lanzamiento. El proyecto sería cancelado por la administración Carter, pero Reagan lo resucitaría para su famosa SDI (Strategic Defense Inititative), más conocida como ‘Star Wars’.

Diseños genéricos de estaciones láser de la SDI (DoD).

La SDI nació oficialmente el 23 de marzo de 1983 y pronto se convirtió en uno de los programas militares más ambiciosos y costosos de la historia. Para proteger a los EEUU de los miles de cabezas nucleares soviéticas, una tarea poco menos que imposible, la SDI planeaba desplegar miles de interceptores atmosféricos y orbitales, además de armas de energía dirigida situadas tanto en tierra como en el espacio. El segmento orbital de la SDI estaba formado por interceptores cinéticos y estaciones de energía dirigida, incluyendo láseres. Se estudiaron varias configuraciones para las estaciones láser orbitales, aunque el concepto que parecía más viable consistía en el uso de grandes láseres químicos infrarrojos apoyados por espejos orbitales para aumentar su rango de acción. Estaciones láseres terrestres y a bordo de aviones (Boeing YAL-1), complementarían esta red. No obstante, la administración Reagan resucitó el proyecto Excalibur y durante los años 80 se realizaron varias pruebas nucleares subterráneas relacionadas con el desarrollo de láseres de rayos X. Edward Teller, el padre de la bomba de fusión estadounidense, fue uno de los principales defensores del proyecto frente a las críticas de la mayor parte de la comunidad científica norteamericana, que consideraba el proyecto de láseres de rayos X una simple y costosísima fantasía, además de suponer un peligro para la paz mundial.

Elementos de la SDI (DoD).

En vista de las dificultades tecnológicas asociadas con los láseres de rayos X, la SDI se decantó por los tradicionales láseres químicos. En 1985, la SDIO financió la construcción de un láser infrarrojo de fluoruro de deuterio de un megavatio de potencia denominado MIRACL (Mid-Infrared Advanced Chemical Laser). MIRACL era una bestia impresionante y de hecho, el 6 de septiembre de 1985 llegó a destruir una segunda etapa de un cohete Titán I en las instalaciones de White Sands. De todas formas, y pese a los enormes recursos económicos dedicados a la SDI, lo cierto es que pronto quedó claro que las armas láser espaciales quedaban fuera de los límites de la tecnología de la época. Para 1988 se esperaba que las primeras estaciones láser orbitales operativas entrasen en servicio en 2005, aunque se estimaban que sería necesario un siglo (!) para crear un escudo láser casi totalmente impenetrable.

Pero la SDI no se limitó a crear proyectos de papel. En 1987 nació Zenith Star, un prototipo de estación de combate láser que estuvo muy cerca de hacerse realidad. Zenith Star era un satélite de 40 toneladas construido por Matin-Marietta y que se hallaba dividido en dos segmentos. Uno albergaba el láser propiamente dicho y otro la sección óptica para enfocarlo. El láser, denominado Alpha y construido por TRW, debía ser una versión espacial de MIRACL con una potencia de 2 MW. La sección óptica estaba formada por un espejo segmentado de cuatro metros de diámetro denominado LAMP (Large Advanced Mirror Program). Para ajustar el foco del láser y compensar los molestos efectos atmosféricos, LAMP era una verdadera maravilla de la tecnología, equipado con sistemas de óptica adaptativa y activa por los que hubiera matado más de un astrónomo de la época.

Zenith Star (Lockheed Martin).

Espejo segmentado LAMP con óptica activa (Lokheed Martin).

Detalle del sistema láser de Zenith Star.

El proyecto original consistía en lanzar las dos partes del Zenith Star en sendas misiones del Titán IV a principios de los 90. Los segmentos se acoplarían en órbita y durante un año se llevarían a cabo todo tipo de pruebas del sistema, incluyendo disparos contra misiles reales. Zenith Star serviría como base para una constelación varias decenas de estaciones láser operativas, aunque los críticos no dejaron de insistir en que estos satélites serían totalmente inútiles contra un ataque nuclear soviético a gran escala. Pese a todo, el programa recibió ingentes recursos y hasta el mismísimo Reagan llevó a cabo una conferencia de prensa frente a una maqueta de Zenith Star, por entonces el único superviviente de los muchos proyectos de estaciones espaciales láser de una SDI que vivía sus momentos más bajos por culpa de la distensión generada por la perestroika de Gorbachov.

La constelación de estaciones Zenith Star, así como el segmento orbital de interceptores cinéticos (Brilliant Pebbles) requería un ritmo de lanzamientos nunca visto hasta entonces. El Pentágono estudió la opción de desarrollar un nuevo cohete para esta tarea, o bien financiar junto con la NASA una versión de carga del transbordador espacial (Shuttle-C). Al igual que la SDI, Zenith Star sería cancelado poco después de la caída de la URSS.

Proyecto de estación láser de Boeing de 1998.

Unión Soviética

La URSS estuvo igualmente interesada en el uso de armas láser en el espacio, pero las dificultades tecnológicas asociadas disuadieron a los militares soviéticos. No obstante, los proyectos norteamericanos en esta materia durante los años 70 alertaron sobremanera a la cúpula militar soviética. Los científicos nucleares soviéticos llegaron a la conclusión de que el láser de rayos X de Teller era pura fantasía, pero el Kremlin no lo veía tan claro. El nacimiento de la SDI en 1983 terminó por desatar todas las alarmas entre los militares soviéticos y pronto el país se embarcó en un proyecto para contrarrestar la iniciativa norteamericana.

Tras analizar las posibilidades de respuesta de la URSS, el complejo militar-industrial soviético decidió que la amenaza de la SDI de Reagan podía ser fácilmente anulada simplemente mediante el despliegue de más misiles dotados de un mayor número de MIRVs, además de añadir sistemas de maniobra orbital y señuelos avanzados. Por otro lado, las etapas de los ICBM soviéticos se recubrieron de material de ablación capaz de minimizar el efecto de los láseres espaciales. Desarrollar una SDI soviética quedaba fuera de los recursos tecnológicos y económicos del país, por lo que se optó por una decisión más astuta. En vez de lanzar cientos de estaciones espaciales para destruir miles de misiles enemigos, la URSS construiría unas pocas decenas de satélites para atacar a las estaciones espaciales de la SDI norteamericanas. A principios de los 80, este sistema espacial ‘anti-SDI’ estaría formado por dos tipos de estaciones de combate. Por un lado, estarían las estaciones 17F111 Kaskad (‘cascada’) equipadas con varios interceptores cinéticos, a las que habría que sumar las estaciones láser 17F19 Skif (‘escita’).

Estaciones Kaskad con diez interceptores cinéticos, basadas en las estaciones DOS (RKK Energía).

Interceptor cinético de la Kaskad (RKK Energía).

El proyecto Skif era menos ambicioso que sus contrapartidas norteamericanas, ya que su objetivo era destruir o inhabilitar satélites enemigos de la SDI, no misiles intercontinentales. Los satélites son en principio más frágiles que los misiles, además de seguir órbitas bien definidas. Esto permitió un desarrollo más rápido del proyecto, aunque los desafíos tecnológicos fueron también impresionantes.

Por este motivo, antes de desarrollar una estación Skif operativa se decidió lanzar primero la estación Skif-D (‘demostración’) para ensayar las tecnologías asociadas. Skif-D estaría equipada con un láser químico gaseoso de dióxido de carbono de un megavatio de potencia desarrollado por una filial del instituto Kurchatov (el equivalente soviético del Lawrence Livermore). Se eligió el láser de dióxido de carbono por su relativa sencillez, aunque también se estudió el empleo de un láser de excímeros a base de de halogenuros de gases nobles (principalmente xenón y kriptón). El láser estaba basado en el empleado en el avión Ilyushin Il-76MD (también conocido como Il-76LL) y contaba con dos turbogeneradores AI-24VT.

Il-76MD.

El proyecto Skif fue aprobado el 27 de agosto de 1984 por Oleg Baklanov, el ministro del MOM (Ministerio de Maquinaria General, nombre tapadera del ‘ministerio del espacio’). El 27 de enero de 1986, el decreto N135-45 del consejo de ministros de la URSS dio luz verde a la realización del programa.

En principio, estaba previsto que los satélites Skif usasen la plataforma de las estaciones espaciales Salyut tipo DOS de veinte toneladas, lanzadas por un cohete Protón. Sin embargo, el tamaño del láser excedía las capacidades de las DOS. Por suerte para los militares, en esos momentos se estaban dando los últimos toques al cohete gigante Energía (11K25), capaz de situar unas cien toneladas en órbita baja. Con el Energía, las estaciones Skif no tendrían ninguna limitación de masa y su peso pasó a ser de 95 toneladas. En 1983 se decidió que las Skif serían lanzadas por el Energía y la construcción de las estaciones correría a cargo de la oficina KB Salyut (actualmente Khrúnichev).

Representación artística de las estaciones Skif-D (www.buran.ru).

El diseño de las Skif era una combinación de elementos realmente extraña, con unas dimensiones de 37 x 4,1 metros y una masa de 95 toneladas. En un extremo se hallaba un módulo funcional de veinte toneladas denominado FSB (Функционально-Служебный Блок). El FSB era una variante del módulo FGB de las naves 77K (11F77) y TKS, desarrolladas inicialmente para el complejo de estaciones militares Almaz. El FSB sería el encargado de maniobrar la estación espacial gracias a 20 motores de orientación y estabilización, apoyados por otros 16 motores de ajuste fino. Cuatro motores principales servirían para efectuar las maniobras orbitales más importantes. Estos motores le darían al complejo el empuje final de 60 m/s necesarios para alcanzar la órbita, ya que el Energía -diseñado para lanzar los transbordadores del programa Burán- sólo era capaz de situar la carga útil en una trayectoria suborbital. El FSB también albergaba la aviónica y disponía de dos paneles solares.

El siguiente segmento de la Skif era el enorme módulo de misión o TsM (Целевой Модуль), dividido a su vez en tres segmentos: ORT (Отсек Рабочих Тел, con los tanques de dióxido de carbono para el láser), OE (Энергетический Отсек, con los dos turbogeneradores de 1,2 MW cada uno) y el OSA (Отсек Специальной Аппаратуры, es decir, el láser propiamente dicho con su óptica). Al lado del OSA, dos apéndices con el aspecto de motores de maniobra almacenaban todo tipo de blancos desplegables para probar el funcionamiento del láser. Estos blancos estaban basados en los usados en 1985 con el complejo militar Pion de la nave TKS-M (Kosmos 1686) acoplada a la Salyut 7 y muy parecidos a los del cancelado complejo Lira que debía haber despegado dentro del módulo Spektr de la Mir. En la base del OSA se encontraba la apertura para el láser y una gran antena de radar para localizar los blancos. El ordenador de la Skif-D sería el Argon 16, el mismo empleado en la Mir.

Partes de una estación láser Skif-D (www.buran.ru).

Modelo de la Skif-D.

El desarrollo del láser de dióxido de carbono sufrió innumerables retrasos al intentar adaptarlo para su uso en el vacío. Los turbogeneradores fueron otra fuente de problemas y durante las pruebas en tierra se produjeron varias explosiones. Igualmente, fue necesario crear un escape para los gases que no perturbase la estabilidad de la estación. Este sistema, denominado SBV, fue desarrollado por NPO Lávochkin. A la vista de estas dificultades, se decidió en 1985 dividir la misión Skif D en dos. La Skif D1 (N18101) despegaría en junio de 1987 sin el láser, pero con todos los demás sistemas y finalmente, en 1988, se lanzaría la Skif D2 (N18301), un prototipo de estación láser completo.

Al mismo tiempo que se desarrollaba el proyecto Skif también fue aprobado el sistema Skif-Stilet (17F19S), una estación dotada de un láser infrarrojo (1,06 nm) de media potencia basado en los láseres de superficie usados para el seguimiento de satélites. El láser estaría dentro del módulo 1K11 BSK (Бортовой Специальный Комплекс), construido por Astrofizika, y que incluía un telescopio. El objetivo de Skif-Stilet no era destruir satélites, sino cegar sus sensores e inutilizarlos. En concreto, Skif-Stilet sería capaz de atacar los satélites geoestacionarios norteamericanos de alerta temprana. El desarrollo de Skif-Stilet fue aprobado el 15 de diciembre de 1985 por el decreto N515 del MOM. En septiembre de 1986 Astrofizika finalizó la primera maqueta del BSK y fue enviada a la sede de KB Salyut. Más allá de las misiones Skif-D, KB Salyut planeaba desarrollar la estación láser de combate Skif-U (17F19U, ‘unificada’), equipada con láseres potentes para destruir estaciones SDI y otros menos potentes para cegar satélites.

Los planes relacionados con Skif dieron un vuelco en 1985. Para entonces estaba previsto que el primer vuelo del Energía con el Burán tuviese lugar en 1987, pero el transbordador soviético aún no estaba listo. Se decidió entonces aprovechar la oportunidad y lanzar la estación Skif-D1 en su lugar. Sin embargo, ésta tampoco estaba lista. Finalmente, KB Salyut optó por construir una maqueta de la estación Skif-D1 denominada Skif-DM (17F19DM, ‘modelo’) sin turbogeneradores ni láser. La Skif-DM solamente estaría equipada con los tanques de gases para el sistema láser. Los militares soviéticos pensaron que si llenaban los tanques con dióxido de carbono la inteligencia norteamericana deduciría fácilmente que se trataba de una maqueta de una estación orbital de combate láser, así que decidieron llenarlos de kriptón y xenón. Para enmascarar la verdadera naturaleza de la Skif-DM, se decidió crear una tapadera civil. De este modo, la nave Skif-DM sería conocida públicamente como Polyus (‘polo’) y su supuesto objetivo civil sería llevar a cabo experimentos geofísicos de dinámica de gases en la alta atmósfera. Claro que el uso de xenón y kriptón, dos gases nobles empleados en proyectos de láseres militares, no ayudó a la hora de despistar a los servicios de inteligencia estadounidenses.

Skif-DM antes de ser pintada de negro, con el módulo FSB en la parte inferior (www.buran.ru).

Detalle del sistema de escape sin momento (www.buran.ru).

El modelo de estación láser Skif-DM/Polyus en el Energía 6L (www.buran.ru).

Misión prevista de la Skif-DM (www.buran.ru).

En septiembre de 1986 la Skif-DM estaba lista. Su masa final era de 77 toneladas, junto con el Skylab, el satélite más grande jamás construido. Se decidió pintar de negro el exterior -originalmente de color blanco- para regular la temperatura del complejo. También se le añadió el nombre ‘Mir-2’ en el exterior con el fin de confundir aún más a los servicios occidentales. Finalmente despegaría a bordo del cohete Energía nº 6L el 15 de mayo de 1987, el primer lanzamiento del nuevo cohete gigante soviético. Pocos minutos después del despegue, la Skif-DM debía separarse del Energía y realizar un complejo giro de 180º para situar el módulo propulsivo FSB detrás del complejo y poder efectuar así la inserción orbital. Y es que, a diferencia de lo que pudiera parecer a primera vista, la Skif-DM estaba montada a lomos del Energía al revés. Lamentablemente, y aunque el Energía funcionó impecablemente -quitando un sustillo inicial-, la Skif-DM fue incapaz de efectuar la maniobra y en vez de acelerar el conjunto, los motores de la FSB provocaron que el modelo de estación de combate láser terminase reentrando sobre el océano Pacífico. Esta misión sería lo más cerca del espacio que estuvo nunca una estación de combate láser.

Skif-DM en la rampa UKSS de Baikonur en 1987 (www.buran.ru).

Pero el proyecto Skif tenía los días contados. Gorbachov visitó Baikonur justo antes del lanzamiento y se quedó realmente impresionado, pero la crisis económica y la política de distensión con los EEUU supusieron la paralización del proyecto. Gorbachov desconocía el nivel de progreso alcanzado en la Skif y se dice que llegó a lamentar no haber conocido los detalles del proyecto para poder usarlos como baza negociadora contra Reagan en la cumbre de Reikiavik de 1986. Lógicamente, la caída de la URSS traería consigo la liquidación total del programa. Como anécdota, es posible que el primer módulo de la ISS, el FGB Zaryá, fuese destinado originalmente al proyecto Skif (el módulo Zaryá está pintado de negro, al igual que el FSB de la Polyus), aunque Khrúnichev nunca ha confirmado este punto.

Paradójicamente, el interés en las estaciones láser no terminaría con la Guerra Fría y resurgiría en los EEUU a mediados de los años 90. Al fin y al cabo, con la Unión Soviética fuera de juego, la reducida flota de misiles de los países enemigos de los EEUU -con excepción de Rusia, claro está- podría ser liquidada más fácilmente con esta tecnología. Quién sabe, es posible que algún descendiente de Zenith Star -o Skif- despegue algún día, si es que no lo ha hecho ya.

Fuente: danielmarin.naukas.com