Recordando al Luna 15

Por Daniel Marín, el 22 julio, 2009. Categoría(s): Astronáutica • Historias de la Cosmonáutica • Luna • Rusia ✎ 18

Mientras Armstrong y Aldrin finalizaban su histórica estancia en la Luna, una nave soviética no tripulada se estrellaba no muy lejos de allí. Su nombre, Luna 15. Con ella se estrellaban también las últimas esperanzas de la URSS por adelantarse a los Estados Unidos en la carrera lunar.

A finales de los años 60, la URSS mantenía dos programas lunares tripulados: el N1-L3, equivalente al Apolo y cuyo objetivo era poner un hombre en la superficie lunar, y el Zond L1, destinado a orbitar la Luna usando una nave Soyuz modificada. En 1968 parecía ya evidente que los retrasos en el desarrollo del cohete gigante N1 (el «zar de los cohetes») impedirían a la Unión Soviética llegar a la superficie lunar antes que los norteamericanos. Sin embargo, el programa L1 aún podía proporcionar un golpe de efecto y mandar un ciudadano soviético alrededor de nuestro satélite, anticipándose al Apolo. Alexei Leonov sería el candidato principal para esta misión. Por desgracia para los soviéticos, las dificultades técnicas retrasaron el programa L1. Además, la NASA decidió adelantar la misión Apolo 8 para frustrar un posible intento de sobrevuelo lunar por parte de los soviéticos. En diciembre de 1968 el Apolo 8 liquidaba políticamente al programa L1.

La cúpula soviética decidió seguir adelante con el programa N1-L3, pero a sabiendas de que las posibilidades de adelantar al Apolo eran ínfimas. Por este motivo, tras el Apolo 8 se decidió impulsar de forma agresiva el programa de exploración lunar mediante sondas automáticas.

Las naves no tripuladas habían proporcionado una gran cantidad de éxitos mediáticos a la URSS. La serie de sondas Luna logró desvelar muchos de los secretos de nuestro satélite. La primera de estas sondas, la Luna 1 o Ye-1 (en cirílico Е-1), había sido el primer objeto humano en viajar hasta la Luna. A partir de 1958 las series Ye-1 a Ye-5 inauguraron la investigación del espacio cislunar. Las series Ye-6 y Ye-7 lograron en febrero de 1966 el primer alunizaje suave (Luna 9) y convertirse en el primer satélite artificial de la Luna (Luna 10, abril de 1966). Las primeras sondas Luna habían sido construidas a finales de los años 50 por la oficina de diseño OKB-1 de Seguéi Korolyov, pero en 1965 pronto se vio en la necesidad de delegar este programa en la oficina de Semyon Lávochkin. La oficina de Lávochkin había sido integrada en la OKB de Cheloméi tras la muerte de Semyon en 1960. Korolyov presionó para volver a darle un estatus propio y puso a Georgi Babakin, uno de sus lugartenientes, como director. A partir de ese momento, Babakin tendría en sus manos el control de todo el programa soviético de sondas espaciales lunares e interplanetarias, convirtiéndose en lo más parecido al JPL que existió dentro de la URSS, aunque sin el perfil científico de la institución norteamericana.

Tras la debacle de diciembre de 1968, se decidió seguir adelante con varios proyectos de la oficina de Babakin:

  • Ye-8: rover lunar, posteriormente conocido como Lunojod (o Lunokhod). Este proyecto había surgido en un principio como parte del programa L2 propuesto por Korolyov. El Lunokhod debía investigar los lugares de alunizaje del módulo lunar soviético, el LK. Algunas versiones del programa N1-L3 contemplaban lanzar un módulo LK antes de la misión tripulada. De este modo, el cosmonauta podría usar el LK de emergencia para volver a la órbita lunar si surgía algún problema con su nave. En caso de que el LK de reserva quedase muy lejos de la zona de alunizaje, se propuso mandar antes un Lunokhod para trasladar al cosmonauta.
  • Ye-8-5: misión para traer una muestra de suelo lunar a la Tierra. Debería emplear la misma etapa de descenso que la Ye-8.
  • Ye-8LS: orbitador lunar avanzado. Usaría la etapa de descenso de la Ye-8 (sin patas, por supuesto) y el módulo presurizado de un Lunokhod para contener los instrumentos y la aviónica.

El 8 de enero de 1969, el Comité Central del PCUS y el Consejo de Ministros de la URSS aprobaron el decreto 19-10 refrendando este esquema de exploración. El ingeniero jefe a cargo de la serie Ye-8 en la OKB Lávochkin sería Oleg Ivanovski. El trabajo en las Ye-8 y Ye-8-5 se había iniciado a principios de los 60, pero sería ahora cuando recibirían la luz verde y la inyección de dinero necesaria para hacerlas realidad. La nave Ye-8 era elegantemente simple: constaba de una etapa de descenso, denominada KT (корректирующе-тормозной модуль, «módulo corrector y de frenado»), que alunizaría suavemente, y la carga útil (el Lunokhod). La etapa de descenso tenía cuatro metros de diámetro, cuatro tanques de hidrazina (UDMH) y cuatro de ácido nítrico. Cuatro de los tanques se expulsaban antes del alunizaje. Incorporaba un motor principal KTDU-417 (11D417) de 18,9 kN y 314 segundos de impulso específico fabricado por la OKB de Isayev, así como varios motores de actitud mediante gas y dos para el alunizaje suave (de 2,06-3,43 kN), con dos toberas situadas a cada lado del motor principal. La etapa incluía dos antenas omnidireccionales para comunicaciones en 922 y 768 MHz. Sobre los tanques estaba situado un compartimento anular con la instrumentación y la aviónica. Encima de la etapa KT iría el Lunokhod como pasajero, el cual descendería hasta la superficie mediante una de las dos rampas dispuestas a tal fin.


Etapa de descenso de una Ye-8, similar a la de la Ye-8-5.





El Lunokhod sobre la KT.



El orbitador lunar Ye-8LS (NPO Lavochkin).


El Lunokhod y la Ye-8-5.

La Ye-8-5 usaría la misma etapa KT que la Ye-8 y su misión resultaba muy atrayente desde el punto de vista político. Para construir la ambiciosa Ye-8-5, había que sustituir al Lunkhod por sistema de recogida de muestras, una etapa de ascenso y una cápsula de reentrada, además del sistema de guiado. Los ingenieros de Lávochkin consideraron que la Ye-8-5 era un desafío tecnológico de primer orden. Lanzar una nave de forma automática desde la superficie de la Luna para que viajase hasta nuestro planeta era sumamente complejo para la tecnología de la época. Incluso usando un ascenso directo -es decir, sin pasar por la órbita lunar-, para llegar a la Tierra sería necesario realizar alguna maniobra de corrección, lo que implicaba desarrollar un avanzado sistema de navegación de algún tipo para esta etapa. Por suerte, Dimitri Okhotsimsky, -del Instituto de Matemáticas Aplicadas- se dio cuenta de que si la nave despegaba desde cualquier zona de la superficie lunar situada entre los 56º y los 62º de longitud este, no haría falta una maniobra de corrección. Esta trayectoria se denominó «trayectoria de retorno pasivo» y ayudó a simplificar el diseño de la Ye-8-5, aunque por otro lado, el empleo de esta trayectoria implicaba conocer la zona de alunizaje con mayor precisión y cronometrar el momento del despegue de forma más exacta.





La Ye-8-5.

La etapa de ascenso de la Ye-8-5 -denominada RYe-85- medía dos metros de altura y tenía una masa de 520 kg, de los cuales 245 kg eran propergoles. La etapa de descenso sería equipada con un brazo de 90 cm de longitud que llevaría un taladro en el extremo. El brazo recibía el nombre de GZU (грунтозаборное устройство, ГЗУ), «sistema de recogida de muestras», y estaba diseñado por la OKB de Vladímir Barmin, encargado de la construcción de las rampas de lanzamiento de cohetes soviéticos. En versiones posteriores de la Ye-8-5 (Luna 24), el brazo sería sustituido por un curioso mecanismo móvil. Para comprender la naturaleza del entorno de las muestras, la etapa de descenso llevaba dos cámaras (en realidad telefotómetros) similares a las empleadas en el Lunokhod. Tras capturar algunos gramos del suelo lunar, el brazo se elevaría e introduciría las muestras en una pequeña cápsula, de 50 cm de diámetro y 36 kg, situada en la parte superior de la etapa de ascenso. Para despegar desde la Luna, la etapa incorporaba un motor hipergólico S5.61 de 1850 kgf de empuje. El motor se alimentaba de tres depósitos de combustible esféricos, de 67 cm de diámetro el central y 57 cm los laterales. La trayectoria era ajustada mediante cuatro vernier de 70 kgf. Encima del tanque esférico principal se encontraba un segmento cilíndrico de 56 cm de diámetro con la aviónica, baterías, dos giróscopos y el sistema de telemetría (101,965 MHz y 183,537 MHz). Encima del cilindro estaba situada la cápsula. Ésta estaba dividida en tres compartimentos: el primero incluía dos paracaídas, uno de frenado (1,5 m2) y el principal (10 m2), así como dos airbags para facilitar su expulsión. El segundo compartimento incorporaba el radiofaro para ayudar a su localización (121,5 y 114,167 MHz), alimentado por una batería de plata-cinc de 4,8 Ah. La tercera sección de la cápsula era el segmento cilíndrico para acomodar las muestras. La etapa despegaría verticalmente desde la superficie (la trayectoria no podía desviarse más de 25º respecto a la vertical), alcanzando una velocidad de 2,7 km/s y poniendo rumbo directo a la Tierra. Tras el despegue, el motor y los tanques de combustible se separarían. El cilindro y la cápsula se dirigirían a la Tierra rotando lentamente sobre su eje sin posibilidad de poder cambiar su trayectoria. Tres días después, la cápsula reentraría en la atmósfera y aterrizaría en Kazajistán.


Etapa de ascenso de la Ye-8-5 (NPO Lavochkin).



Detalle del taladro y el receptáculo para las muestras en la cápsula.


Interior de la cápsula.


Sistema de recogida de muestras en el Luna 24 (NPO Lavochkin).


Despegue de la etapa de ascenso (A. Sokolov).


La etapa de ascenso se dirige a la Tierra.

La Ye-8-5 tenía 3,96 metros de altura y una masa al lanzamiento de 5667 kg, que se reduciría en la Luna a 1880 kg tras gastar el combustible en las maniobras orbitales y de alunizaje.

En el primer trimestre de 1969, la OKB Lávochkin consiguió construir un Lunokhod Ye-8 y hasta cinco Ye-8-5. Estaba claro que la inversión económica estaba dando sus frutos. La URSS podía consolarse con la opción de mandar vehículos automáticos y tener muestras de suelo lunar antes que los norteamericanos.

El primer lanzamiento de una Ye-8 tuvo lugar el 23 de febrero de 1969, en Baikonur. El Lunokhod debía alunizar cerca del cráter Le Monnier, en el Mar de la Serenidad. Sin embargo, el cohete Protón-K explotó 50 segundos después de despegar. Los restos de la nave fueron encontrados en la estepa kazaja por los equipos de inspección a 15 kilómetros de la rampa de lanzamiento, incluida la cinta magnetofónica con el himno soviético. Algunos informes apuntan a que el equipo descubrió la cinta funcionando en la estepa e incluso llegaron a usar el polonio-210 que llevaba el Lunokhod para calentarse durante la noche. No hay constancia de los efectos adversos causados por un uso tan particular de este isótopo radiactivo. El desastre de la primera Ye-8 tuvo lugar tan sólo dos días después del primer lanzamiento del N1, que se saldó también con la pérdida del vehículo.

Después de este varapalo, Lávochkin volvió a probar suerte el 14 de junio con el lanzamiento de la primera Ye-8-5, ya que no tenía disponible ningún Lunokhod. Lamentablemente, una vez más, el cohete Protón se negó a colaborar con los planes de los ingenieros soviéticos y volvió a explotar.

Mientras, los EEUU habían llevado a cabo con éxito las misiones Apolo 9 y Apolo 10. El vuelo del Apolo 11 estaba previsto para julio y pocos en la Unión Soviética dudaban ya que sería un éxito. Por si fuera poco, el 3 de julio el segundo N1 se derrumbaba sobre la rampa de lanzamiento después de despegar, originando una explosión equivalente a la de una pequeña bomba atómica y arrasando por completo el complejo de lanzamiento.

Desolada, la cúpula soviética presionó para realizar una misión Ye-8-5 y obtener muestras del regolito lunar antes que los norteamericanos, mitigando así lo que sería el momento cumbre de la NASA. Se hicieron planes para realizar un desfile triunfal en Moscú con las muestras lunares. El cohete Protón con la segunda Ye-8-5 (nº 401) fue colocado en la rampa a principios de julio, a la espera de la apertura de la ventana de lanzamiento, que, gracias a la geografía, se abría antes para la URSS que para los Estados Unidos. El director de la misión era Georgi Tyulin. La mayoría esperaba otro fallo del lanzador, pero a las 2:54 GMT del 13 de julio, el cohete Protón-K se levantaba desde la estepa kazaja sin mayores problemas. Poco después, la Unión Soviética anunciaba de forma triunfal el lanzamiento de la sonda Luna 15, aunque en ningún momento desveló la naturaleza de la misión. Tres días más tarde despegaba el Apolo 11.

La nave tardaría más de 4 días (103 horas) en llegar a la Luna, mucho más que otras misiones anteriores debido a la enorme masa de la sonda, que apenas podía ser lanzada por el Protón. Era la primera vez que los observadores occidentales contemplaban una misión de la serie Ye-8, pero pronto se dieron cuenta de que era distinta a las anteriores. Muchos supusieron correctamente que su objetivo era traer rocas lunares antes que los norteamericanos, pero otros llegaron a sugerir que se trataba de una nave espía para vigilar al Apolo 11 y que quizás incluso tratase de interferir las comunicaciones de la nave de la NASA o sabotearla de algún modo. Al fin y al cabo, era la Guerra Fría.

Para alunizar, la Ye-8 y Ye-8-5 emplearían un esquema muy similar al usado por el módulo lunar del Apolo. Primero, la sonda entraría en órbita lunar a 100 km de la superficie. Después de calibrar la órbita, efectuaría un encendido de frenado para alcanzar otra órbita con un perilunio de 16 km situado sobre la zona de aterrizaje. Tras otro día en órbita lunar, se ajustaría el ángulo de la sonda y el radar de superficie. Después se encendería el motor durante unos 5-6 minutos (267,3 segundos en el caso de la Luna 15) para garantizar un alunizaje suave sobre el Mare Crisium, un nombre premonitorio. A 1800 km de altura (±500 km) la velocidad de la sonda sería nula y entonces empezaría una caída libre hasta los 700 m, momento en el que se volvería a encender el motor. A 20 metros de altura éste se apagaría otra vez y el descenso se completaría con los vernier, que se apagarían a 2-3 m cuando la nave detectase la presencia del terreno gracias al sensor de rayos gamma Kvant-2. Esta maniobra requería de una tremenda precisión que la NASA lograría alcanzar gracias al empleo de ordenadores digitales y observaciones de navegación realizadas por los astronautas dentro el módulo lunar. La Luna 15 carecía de ordenadores digitales y, obviamente, no contaba con ningún cosmonauta que pudiese realizar cálculos.


Trayectoria de una Ye-8-5.

Si todo iba bien, la Luna 15 despegaría de la superficie lunar el 21 de julio, tres horas antes de que el módulo lunar despegase de la superficie. Sin embargo, pese a usar una trayectoria directa, la ruta de regreso era más larga (tres días), por lo que la cápsula con las muestras lunares aterrizaría dos horas después del amerizaje del Apolo 11 en el Pacífico.

El 17 de julio la sonda entraba en órbita lunar, pero el motor se encendió durante menos tiempo del previsto, frenando la nave en 700 m/s en vez de los 810 m/s planeados. El resultado fue que la órbita alcanzada era demasiado elíptica (240 x 870 km). El equipo de Lávochkin trabajó intensamente para calcular con precisión la trayectoria adecuada y el 18 de julio lograron situar a la sonda en una órbita de 94 x 220 km, pero aún alejada de la órbita circular de 100 km que debía alcanzar la sonda. El 19 de julio se encendió una vez más el motor principal y se logró una órbita de 85 x 221 km.

El 20 de julio, al mismo tiempo que Armstrong y Aldrin se preparaban para su épico viaje, el Luna 15 encendió una vez más su motor para alcanzar una órbita de 16 x 85 km. Sin embargo, el radar de la sonda no lograba transmitir datos coherentes. Sin el radar, un aterrizaje con éxito era imposible. Se decidió postergar el alunizaje 18 horas para comprobar los sistemas, lo que implicaba que el Apolo 11 volvería a la Tierra con mucha antelación respecto al Luna 15. Por fin, el 21 de julio la Luna 15 encendió su motor para descender hasta la superficie. Cuatro minutos después la sonda se estrellaba en el Mare Crisium. La razón: una diferencia de 3 km de altura entre la trayectoria calculada y la real. Estaba claro que los datos de navegación de los que disponía el equipo de Lávochkin contenían demasiados errores. Mientras, Armstrong y Aldrin comprobaban su nave para despegar desde la superficie lunar.


Lugar de impacto de la Luna 15 en el Mare Crisium.

La Unión Soviética había perdido por completo la carrera lunar. No obstante, a raíz del Apolo 11 la URSS declaró que jamás había tenido intenciones de poner un hombre en la Luna y que continuaría con el programa de sondas automáticas. Aunque la segunda parte de la declaración era cierta, la primera constituyó el «engaño» espacial con más éxito de la historia. Sólo tras la llegada de Gorbachov al poder en los 80 empezaron a desvelarse los planes lunares tripulados de la URSS.

Lávochkin tenía aún dos naves Ye-8-5, pero no corrieron mejor suerte que sus predecesoras. La siguiente, lanzada el 23 de septiembre de 1969, quedó atrapada en órbita terrestre por un fallo de la etapa Blok-D y fue denominada Kosmos 300. El 22 de octubre se volvió a lanzar otra Ye-8-5 (Kosmos 305), pero el Blok-D falló una vez más, dirigiendo la nave contra la atmósfera terrestre en vez de lanzarla hacia la Luna. Lávochkin no se rindió y siguió adelante con el programa Ye-8 y Ye-8-5. En febrero de 1970, un nuevo intentó quedó frustrado al apagarse antes de tiempo los motores de la primera etapa del Protón. Pocos días después, un Protón con la primera Ye-8LS se estrellaba una vez más.

Ante los repetidos fallos del Protón, se llevo a cabo un programa de mejora de la calidad en la fabricación del lanzador. Por fin, el 12 de septiembre de 1970 despegaba con éxito una Ye-8-5 (Luna 16). Nueve días después, la cápsula con 101 gramos de regolito lunar aterrizaba en las estepas de Kazajistán. Era la primera misión exitosa de una sonda de la serie Ye-8. Dos meses después, el Lunokhod-1 (Luna 17) recorrería la superficie lunar. Otras dos naves, Luna 20 y Luna 24, recogerían con éxito más muestras. Hasta la fecha, son las únicas sondas que han traído a la Tierra pedazos de otro mundo.



La cápsula de la Luna 16 (NPO Lavochkin).



Cápsula de la Luna 20.

Referencias:

PD: por enésima vez me permito seguir con mi cruzada particular y hacer un llamamiento para desterrar el nombre de «Lunnik» que a veces se le otorga a la serie de sondas soviéticas Luna. «Lunnik» fue un apodo que surgió como un juego de palabras cariñoso usando «Luna» (que en ruso significa…oh, sorpresa, «luna») y «Sputnik» (que en ruso significa…eso mismo), pero nunca ha sido el nombre oficial de la serie, del mismo modo que oficialmente jamás ha existido una «Marsnik» ni una «Venerik».



18 Comentarios

  1. Excelente artículo, Daniel! Sin duda, las Ye-8 y Ye-8-5 no sirvieron al propósito político de justificar el fracaso del programa lunar tripulado soviético, ya que llegaron después que la Apollo 11, pero sin duda fueron conquistas científicas y tecnológicas notables.
    Imagino que habrás visto el documental «Tank on the Moon», del Discovery Channel, no? Es muy bueno.

  2. Dios bendito (si existe). Que curro te has pegado. Además manejando un montón de referencias y documentos.

    No me arrepiento de haber hecho un feed de tu blog ,en mi blog.

    Saludos con cara de sorpresa gigante.
    «Flipas»con estos temas y me alegra venir por aqui para contemplar tu trabajo.
    Se feliz.

    Sencillamente:
    ¡Joder!

  3. Impresionante artículo, y merecido recordatorio de las sondas «Luna». Se habla mucho del Apolo, pero lanzar en aquella época sondas capaces de ir a la Luna, aterrizar, recoger muestras, despegar y volver a la Tierra con éxito, tampoco era moco de pavo. Un logro impresionante de la URSS.

  4. Gracias a todos. La verdad es que encontrar información detallada sobre las Ye-8 es muy complicado. Existe muy poco material y a veces las fuentes se contradicen unas a otras.

    Sobre el Lunokhod hay más información, pero eso lo dejamos para un post posterior 😉

    Carlo: sí, el documental de Tank on the Moon es muy bueno, aunque a mí me gusta más uno que tengo por casa (no sé de dónde me lo bajé) realizado en la URSS que es fantástico. Un día hablaré de él.

    un saludo.

  5. Daniel: me ahorro los comentarios positivos sobre esta entrada, y también sobre la saga del apolo xi. GENIAL!.

    con respecto a la Ye-8-5: ¡ el diseño y concepción es como una ‘mini’ vostok!.

    creo que es interesante el debate sobre el contenido político y los logros científico técnicos de la carrera hacia la luna. siempre he insistido sobre eso. queda patente en tu relato: what if…los soviéticos no ya hubiesen llegado a la luna con el N1, sino simplemente traer esas muestras lunares antes que el apolo xi, etc.

    por otro lado : me sumo a tu campaña luingüística.

    un gran saludo,

    g.-

  6. Los Lunokhod tienen un encanto especial. Un logro enorme para la época, pero es que además son guapos 🙂

    Yo también me pido el docu…

    Saludos y un artículo excelente.

  7. Me sumo a las felicitaciones. No es un tema sobre el que resulte sencillo encontrar información detallada, y menos aún presentando la historia de forma estructurada y coherente y encima acompañada de múltiples imágenes. Enhorabuena.

  8. Hola! Enhorabuena por tu blog, es genial. Solo decir que el primer objeto de manufactura humana que impactó en la Luna fué el Luna 2. El Luna 1 está actualmente en órbita solar.
    Saluditos!

  9. No está en mi ánimo llevarle la contraria al magnífico libro de Manuel Montes, pero hay que tener en cuenta que se escribió cuando aún se desconocían muchos aspectos del programa lunar soviético. Los datos que cito en el post son los aceptados en la actualidad.

    Un saludo.

  10. En algunas paginas y blogs se habla del casi encuentro entre el modulo orbital y la Luna 15, y que Collins tuvo que realizar cambios en la trayectoria para evitarla…tambien se meciona que Amstrong y Aldrin detectaron el impacto de la Luna 15…¿hay algo de cierto en todo ello?

  11. Hola Tokaidin: pues no, no hay nada cierto en todo ello. Se trata de «leyendas espaciales» que han cobrado vida propia a lo largo de los años. Es cierto que la NASA estuvo preocupada por si las comunicaciones con la sonda soviética podían interferir con el Apolo 11 y se llevaron a cabo contactos diplomáticos entre ambas naciones para tratar este tema, pero en ningún momento se realizó cambio de órbita alguno para prevenir un impacto (de cualquier modo, las órbitas eran demasiado distintas).

    Saludos.

  12. uso pero para que ponen la pajina si no van a ayudar con la terea eche ya me tienen es aburridos pongan se a hacer algo que sirba para la comunidad y eso es puera mentira lo que dicen hay eso era Se trata de «leyendas espaciales» que han cobrado vida propia a lo largo de los años. Es cierto que la NASA estuvo preocupada por si las comunicaciones con la sonda soviética podían interferir con el Apolo 11 y se llevaron a cabo contactos diplomáticos entre ambas naciones para tratar este tema, pero en ningún momento se realizó cambio de órbita alguno para prevenir un impacto (de cualquier modo, las órbitas eran demasiado distintas).

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Por Daniel Marín, publicado el 22 julio, 2009
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