Los Burán que nunca fueron
El programa Energía-Burán fue, junto con el programa lunar N1-L3, el más caro y complejo de la historia de la cosmonáutica. Desgraciadamente, ninguno de los dos logró su objetivo, aunque por motivos muy diferentes. Pero si hay alguna característica que llama la atención del Burán es su enorme parecido con los transbordadores norteamericanos del programa shuttle. ¿A qué se debió esta enorme similitud? ¿Podía haber tenido el Burán un diseño distinto?
por Daniel Marín  

OS-120, la copia soviética del transbordador espacial norteamericano (www.buran.ru).

La administración Nixon aprobó oficialmente el shuttle (STS) en 1972, aunque ya hacía varios años que era la única opción de futuro que tenía la NASA. El diseño final del transbordador no impresionó a sus homólogos soviéticos, pero sí que lo hicieron, y mucho, dos pequeños detalles. El primero era el enorme número de vuelos anuales que debía llevar a cabo —varias decenas al año— con el fin de reducir los costes de acceso al espacio. El segundo era la participación del Pentágono en el proyecto.

Los militares norteamericanos decidieron unirse al programa shuttle si el diseño del sistema se modificaba en varios puntos. Querían una bodega de carga más larga de la propuesta por la NASA para poder llevar satélites espías de gran tamaño (se tomaron como referencia las dimensiones del satélite KH-9 Hexagon) y alas en forma de delta para que el transbordador pudiera aterrizar en Vandenberg tras una única órbita después de despegar desde la base de Vandenberg (la Tierra gira bajo un satélite en órbita, así que es necesario cambiar de plano o realizar maniobras atmosféricas para que una nave espacial pueda volver al punto de partida tras una única vuelta a nuestro planeta).

Transbordador espacial Burán, el único del programa que alcanzó el espacio (un único vuelo en 1988) (www.buran.ru).

Los expertos soviéticos consideraron que el shuttle no era una amenaza de ningún tipo. La tasa de vuelos tan elevada era imposible de mantener puesto que no existían tantos satélites esperando ser lanzados. En cuanto a la participación militar, concluyeron que cualquier sistema no tripulado menos avanzado era capaz de lograr las mismas prestaciones de forma más rápida y barata. Pero los militares soviéticos no estaban de acuerdo. Si los Estados Unidos se gastaban miles de millones de dólares en un sistema espacial reutilizable sus motivos tendrían. La Unión Soviética no podía quedarse atrás. En la cúpula del Kremlin pronto se hizo popular un escenario fantástico en el que un transbordador despegaba desde Vandenberg en una órbita polar y, tras maniobrar en la alta atmósfera, dejaba caer una o varias cabezas nucleares de alta potencia sobre Moscú. El transbordador se había convertido en las mentes de los oficiales soviéticos en un arma capaz de dar el primer golpe en una guerra nuclear. La URSS debía desarrollar un sistema similar.

¿Pero cómo responder la amenaza del shuttle? A partir de 1972 varias organizaciones espaciales soviéticas expresaron su opinión. De acuerdo con los especialistas del GUKOS —que en teoría era una organización dedicada al control de los medios espaciales, pero en la práctica era el nombre de las fuerzas espaciales soviéticas— la respuesta soviética debía tener las mismas capacidades que el transbordador estadounidense, es decir, tenía que ser capaz de poner en órbita entre 30 y 40 toneladas y devolver a la Tierra entre 25 y 30 toneladas. Los expertos de la Fuerza Aérea abogaban por una nave mucho más pequeña con una masa máxima de 20 toneladas y capaz de llevar hasta 8 toneladas de carga útil, de tal forma que pudiera ser lanzada con el cohete Protón. Ninguna de estas opciones satisfacía al Kremlin y en diciembre de 1973 se volvieron a presentar tres posibilidades. La oficina de diseño TsKBEM —antigua OKB-1 de Serguéi Koroliov— propuso lanzar una nave con el cohete lunar N1, mientras que la oficina de diseño TsKBM de Vladímir Cheloméi se decantó por un pequeño transbordador lanzado por un Protón (proyecto LKS). Por último, la oficina de Mikoyan sugirió lanzar el transbordador militar Spiral con un Protón (originalmente debía usar un bombardero hipersónico como primera etapa).

La pequeña lanzadera LKS de Cheloméi (Giuseppe de Chiara).

En 1974 el panorama espacial soviético dio un giro inesperado cuando el Kremlin fusionó las oficina de diseño de Valentín Glushkó con la TsKBEM para formar NPO Energía. La primera acción de Glushkó, antiguo colega y rival de Koroliov, al frente de Energía fue cancelar el polémico programa N1-L3. La decisión fue muy discutida porque el N1 había realizado cuatro lanzamientos entre 1969 y 1972, todos ellos fallidos, pero sus partidarios aseguraban que estaba muy cerca de entrar en servicio. El sueño de Glushkó era sustituir el N1 con una nueva familia de cohetes a la que denominó RLA (algo así como ‘aparatos cohete voladores’). En 1974 Glushkó presentó varias propuestas de cohetes RLA con diferente capacidad de carga útil, pero todas ellas hacían uso de una nueva generación de motores de queroseno y oxígeno líquido (kerolox) extremadamente potentes y eficientes, así como nuevos motores criogénicos (hidrógeno y oxígeno líquidos).

El Burán tras su único vuelo en 1988.

Entre 1975 y 1976 la URSS tuvo qué decidir el diseño de la respuesta soviética al shuttle, denominada por entonces como MTKS (‘sistema de transporte espacial reutilizable’). Como es lógico, Glushkó y NPO Energía preferían un transbordador más simple y pequeño que no le restase protagonismo a los flamantes cohetes RLA. De esta forma los RLA podrían dedicarse a otras misiones además del programa MTKS. Además, algunos especialistas de NPO Energía y el MOM (el ‘ministerio del espacio’ soviético) consideraban que la tecnología soviética estaba demasiado atrasada con respecto a la norteamericana para diseñar un sistema similar al shuttle. En 1974 Glushkó llegó a declarar enfurecido “¡no construiremos una copia del transbordador americano!”. Fruto de estas decisiones nació el vehículo MTK-VP (‘nave de transporte reutilizable de posición vertical’).

El MTK-VP era un transbordador de 88 toneladas y era ligeramente más pequeño que el shuttle, con 34 metros de longitud y 8 metros de envergadura. Lo interesante es que las alas del MTK-VP eran muy pequeñas y plegables, reduciendo así las cargas sobre el lanzador durante el lanzamiento (el MTK-VP estaba situado sobre el lanzador RLA y no a un lado como el transbordador de la NASA, así que las fuerzas aerodinámicas hubieran sido mucho más intensas de haber tenido alas de gran tamaño). El MTK-VP sería un cuerpo sustentador, por lo que el control durante la reentrada sería más sencillo que en el caso de un vehículo alado. El problema de cómo hacer aterrizar una nave de 88 toneladas a alta velocidad se solucionó de forma expeditiva: el MTK-VP usaría un gran número de paracaídas durante el descenso, ayudados en la parte final por pequeños cohetes. De este modo se eliminaba la necesidad de crear pistas de aterrizaje y sistemas de control y vuelo. El MTK-VP podía llevar al espacio hasta 30 toneladas de carga y traer de regreso 20 toneladas. La cabina de la tripulación tenía 55 metros cúbicos, frente a los 70 metros cúbicos del shuttle. Hubiera usado un cohete RLA-130V con seis aceleradores en la primera etapa (Bloque A), cada uno de ellos dotado de un motor RD-123 de kerolox con 600 toneladas de empuje. La etapa central (Bloque B) usaría dos motores criogénicos RD-0120 (11D122) de la oficina KBKhA. Precisamente, el desarrollo de estos motores de alto rendimiento había sido impulsado por el Kremlin para disponer de un motor equivalente a los SSME del shuttle.

El MTK-VP sobre el cohete RLA-130 (www.buran.ru).

Configuración de aterrizaje del MTK-VP (www.buran.ru).

Sistema de aterrizaje mediante paracaídas del MTK-VP (www.buran.ru).

Pero los militares soviéticos no veían con buenos ojos al MTK-VP. Se trataba de un sistema claramente inferior al shuttle, con poca capacidad de maniobrar en la atmósfera —por culpa de sus pequeñas alas— y que difícilmente sería capaz de contrarrestar los objetivos militares del transbordador norteamericano, fuesen los que fuesen. Si de lo que se trataba era de crear una réplica del transbordador, ¿por qué no dejarse de rodeos e ir al grano?

Y así nació el proyecto OS-120 (Orbitalni Samoliot, ‘avión orbital’), la copia soviética del shuttle. Y cuando decimos copia, no es una metáfora. El OS-120 tenía las mismas prestaciones y el mismo tamaño que el orbitador estadounidense. Del mismo modo, usaba tres motores principales RD-0120 situados en la cola del vehículo alimentados por un tanque externo, igual que el shuttle. Aunque se llegó hasta el extremo de estudiar el uso de cohetes de combustible sólido para que la réplica fuese más exacta, finalmente se decidió sustituirlos por cuatro aceleradores de combustible líquido de 40,8 metros de longitud dotados cada uno de ellos de un motor RD-123.

El OS-120, la copia soviética del shuttle (www.buran.ru).

Otra vista del OS-120 sin los Bloques A de la primera etapa (www.buran.ru).

Técnicamente, el OS-120 era el nombre del orbitador, ya que el sistema de lanzamiento fue bautizado a mediados de 1975 como MTKS Burán (‘tormenta de nieve’ en ruso). El complejo pesaría 2380 toneladas al lanzamiento, al igual que el MTK-VP, e incluía el orbitador OS-120 y el cohete RLA-130 (a veces conocido como Grom, ‘trueno’). Esto eran 380 toneladas más que el shuttle, un sobrepeso que tenía su origen en la mayor masa del fuselaje y a que la latitud de Baikonur (50,7º) conlleva una penalización en la carga útil con respecto a Cabo Cañaveral (situado a 28º). De hecho, el sistema MTKS soviético hubiera sido capaz de poner 5,4 toneladas adicionales en órbita si hubiera despegado desde una latitud similar a la de Florida, o lo que es lo mismo, su capacidad de carga habría sido un 18% superior a la del shuttle.

El orbitador OS-120 recibió ese nombre porque su masa en órbita era de 120 toneladas, incluyendo 30 toneladas de carga útil. Además del uso de una primera etapa de combustible líquido, el proyecto OS-120 se diferenciaba del shuttle en que incorporaba dos enormes cohetes de combustible sólido de 350 toneladas de empuje a cada lado del orbitador. Estos cohetes permitirían separar el avión espacial del tanque externo en caso de emergencia para salvar a la tripulación. Con el sistema de escape, la masa al lanzamiento del OS-120 era de 155,35 toneladas, que se convertirían en 89 toneladas al aterrizaje.

El OS-120. Destacan los dos cohetes de emergencia en la cola (www.buran.ru).

El OS-120 era una copia perfecta del shuttle y, como era de esperar, recibió muchas críticas, especialmente por parte de NPO Energía. Situar los motores en el orbitador implicaba que el sistema solo podría usarse para lanzamientos del transbordador y además hacía que el OS-120 fuese una máquina muy pesada y torpe en la atmósfera, y eso sin mencionar que la enorme masa muerta de los motores convertía en una pesadilla el control de vuelo por culpa de la situación del centro de masas (problemas todos ellos que, obviamente, la NASA tuvo que abordar y superar). Precisamente por esa época Glushkó intentaba convencer al gobierno y a los militares de las ventajas de un cohete potente capaz de situar cargas pesadas en órbita. El resultado fue que el OS-120 fue cancelado el 29 de julio de 1975 y se buscó una solución de compromiso.

El nuevo diseño, conocido como OK-92 (Orbitalni Korabl, ‘nave orbital’), estaría finalizado para diciembre de ese año. La principal diferencia era que los tres motores criogénicos pasaron a la base del lanzador RLA-130, que ahora podría usarse para otras misiones como Glushkó quería. Los aceleradores laterales serían similares a los del diseño OS-120, aunque con menos separación entre ellos. El OK-92 era ligeramente más pequeño que el shuttle, aunque las dimensiones de la cabina y la bodega de carga eran idénticas. Tenía una longitud de 34,5 metros y una envergadura de 22 metros, frente a los 37,5 metros de longitud y 24 metros de envergadura del shuttle.

OK-92 (www.buran.ru).

Diferencias entre el OS-120 (abajo) y el OK-92 (www.buran.ru).

La principal novedad es que en la cola llevaría dos módulos cilíndricos laterales donde estarían los motores de maniobra (equivalentes a los sistemas OMS y RCS del shuttle) y dos reactores D-30KP de 12 toneladas de empuje cada uno. La Fuerza Aérea presionó todo lo que pudo para incorporar estos reactores, que garantizarían que el orbitador aterrizase casi como un avión normal (con una senda de aproximación de unos 10º en vez de 20º) y no como un ladrillo volante, que era el caso del shuttle. De hecho, los reactores sobrevivirían hasta el diseño final del sistema Burán y solo serían eliminados del primer ejemplar de vuelo pocos meses antes del primer lanzamiento.

Sistema de lanzamiento OK-92 (www.buran.ru).

OK-92 sobre el cohete RLA-130 (www.buran.ru).

La masa en órbita del OK-92 era, como indica su nombre, de 92 toneladas (51 toneladas en seco), aunque al lanzamiento alcanzaba las 116,5 toneladas gracias al cohete de combustible sólido del sistema de emergencia (SAS), que ahora estaría situado en la parte trasera del orbitador bajo el estabilizador vertical. Este cohete permitiría que la nave se separase del RLA-130 unos 56 segundos tras el despegue si era necesario. Al aterrizaje su masa sería solo de 67 toneladas. Gracias a su menor tamaño, el OK-92 podría ser transportado hasta Baikonur completo sobre un avión Antónov An-22, mientras que el OS-120 hubiera debido esperar a la introducción del nuevo An-124, de mayor tamaño. También se propuso usar la combinación An-22/OK-92 para pruebas atmosféricas como los vuelos que el Enterprise realizó desde un Boeing 747.

Diseño original del OK-92 (atención a las trampillas para proteger los motores RCS delanteros)(www.buran.ru).

El OK-92 sobre un An-22 (www.buran.ru).

El 1 de mayo de 1976 el diseño del OK-92 había cambiado ligeramente y su masa al lanzamiento era ya de 98 toneladas (72 toneladas al aterrizaje). Además, la masa al lanzamiento del RLA-130 había aumentado hasta las 2410 toneladas. El lanzador llevaría en la base no tres, sino cuatro motores RD-0120 con un empuje ligeramente menor (190 toneladas cada uno en vez de 250). Como contrapartida, los RD-123 de los bloques laterales fueron sustituidos por motores RD-170 más potentes (740 toneladas). También se decidió que las pruebas atmosféricas no se llevarían a cabo desde un avión y que se usarían los turborreactores para despegar como un avión convencional (finalmente estas pruebas se realizarían con el análogo OK-GLI).

Comparativa entre el OK-92 (izquierda) y el Burán final. Destaca la diferencia de motores RD-0120 en la etapa central y la disposición de los aceleradores (www.buran.ru).

El 16 de febrero de 1976 el gobierno soviético ordenó oficialmente el desarrollo del sistema reutilizable MKTRS Burán. Aunque NPO Energía sería el ‘contratista principal’, la oficina de diseño NPO Mólniya se hizo cargo de la construcción del orbitador y Gleb Lozino-Lozinsky, que había estado a cargo del proyecto Spiral, sería el ingeniero jefe. De hecho, a mediados de 1976 se volvió a discutir brevemente si crear un orbitador a imagen y semejanza del Spiral, pero de gran tamaño, o seguir con el diseño norteamericano. La primera variante fue conocida como 305-1, mientras que la segunda 305-2 (que llevaba tres y no dos reactores para el vuelo atmosférico). El gobierno soviético se decantaría en mayo de 1976 por la opción 305-2, más que nada porque de este modo se podrían beneficiar del trabajo de la NASA a la hora de desarrollar la forma del shuttle (otro punto donde los ingenieros soviéticos imitaron a sus colegas del otro lado del Atlántico fue el escudo térmico cerámico). Curiosamente, cuando en occidente se dieron a conocer las primeras imágenes de las naves BOR-4 —creadas a partir del diseño del Spiral—, muchos analistas pensaron que el transbordador soviético se parecería más a estos vehículos que al shuttle. Evidentemente, por aquella época nadie fuera de la URSS sabía la verdadera naturaleza del programa Spiral y su relación con los programas BOR y Burán.

Imagen hipotética de la versión 305-1 (en primer plano) basada en el Spiral y la 305-2, que sería el diseño final elegido. ‘Uragán’ era el nombre de un programa inexistente que en occidente se pensó que debía complementar al Burán (www.buran.ru).

Finalmente el diseño elegido para el orbitador sería una variante del OK-92, pero con varios cambios. El tamaño del vehículo volvió a aumentar hasta casi ser similar al del shuttle. Se decidió eliminar el cohete de combustible sólido de emergencia y su lugar lo ocuparían dos motores para maniobras orbitales. Los módulos cilíndricos con los motores de posición y los turborreactores fueron eliminados. Los propulsores de posición pasaron a la parte trasera del vehículo, mientras que los reactores, que ahora serían un par de Lyulka AL-31, se colocarían a sendos lados del estabilizador de cola. Se introdujeron varias modificaciones que aumentaron las diferencias con el shuttle: los motores de maniobra y de posición usarían queroseno y oxígeno líquido (por primera y única vez en la historia) en vez de propergoles hipergólicos tóxicos, llevaría dos brazos robot en vez de uno y el tren de aterrizaje delantero estaría colocado en una posición más atrasada.

Finalmente, el programa pasaría a denominarse Energía-Burán, por lo que el lanzador RLA-130 sería conocido como Energía. Se planeó la construcción de cuatro lanzaderas del programa Burán, un número que a finales de los años 80 se redujo a tres. El primer ejemplar de vuelo debía haberse llamado Baikal, pero poco antes del lanzamiento se decidió bautizarlo con el nombre del programa, es decir, Burán. En definitiva, el Burán terminó siendo idéntico al shuttle estadounidense porque los militares soviéticos querían que fuese similar. Pero lo sorprendente del caso es que podía haber sido mucho más parecido aún. ¿Se imaginan que en noviembre de 1988 hubiéramos visto volar al OS-120 y no a ‘nuestro’ Burán?

Una imagen imposible: un OS-120 se acerca a la ISS (www.buran.ru).

Fuente: danielmarin.naukas.com