El error de Sájarov o por qué la Unión Soviética alcanzó el espacio antes que los EEUU

Unión Soviética, noviembre de 1953. El Politburó se reúne en una de las asambleas más importantes desde la muerte de Stalin. El orden del día: nada más y nada menos que decidir el futuro del programa nuclear soviético. Todos los presentes están de acuerdo en que la URSS debe construir un misil intercontinental (ICBM) capaz de lanzar un arma nuclear contra los Estados Unidos desde territorio soviético. Pero, ¿qué tamaño debería tener ese misil? A partir de las decisiones tomadas en esta reunión, la URSS construirá un enorme cohete mucho más grande de lo estrictamente necesario. Un cohete que le daría a la Unión Soviética una ventaja definitiva en la nueva era espacial que estaba a punto de comenzar.

El R-7, en medio, fue un misil más grande que los misiles que lo precedieron y los posteriores. ¿Por qué? (RKK Energía).

Sájarov y su bomba de fusión

A esta reunión asiste Andreí Sájarov, el niño prodigio del programa nuclear soviético. Sájarov sabe que el nuevo cohete no se limitará a transportar un arma atómica de fisión, sino que debería ser capaz de lanzar una de las nuevas bombas termonucleares de fusión que en esos mismos momentos él y su equipo están diseñando. Pero lo cierto es que Sájarov no tiene ni idea de cuánto podría pesar una cabeza termonuclear de serie. Por entonces, su experiencia en armas nucleares de fusión se limitaba a unos pocos y grandes prototipos. Y sin embargo, tiene que dar una cifra. El Politburó y toda la industria soviética esperan su veredicto para ponerse a trabajar lo antes posible. El compromiso es ineludible: si se retrasa la decisión de construir un misil intercontinental hasta saber exactamente cuánto pesará un arma de fusión operativa, puede que para entonces sea demasiado tarde y los EEUU ya dispongan de un cohete similar.

Andréi Sájarov (Wikipedia).

El físico presenta su informe en la reunión. Según sus cálculos, la cabeza nuclear del nuevo misil deberá tener una masa de al menos cinco toneladas y media. A los políticos esta cifra no les sorprende lo más mínimo. Si hay que construir un misil capaz de lanzar un arma de fusión de cinco toneladas a 9000 kilómetros de distancia, pues adelante; la URSS hará todo lo posible para que así sea. Pero a los ingenieros el informe de Sájarov les deja completamente estupefactos. Por entonces, el misil soviético más potente era el R-5, un derivado del V-2/A-4 alemán con un alcance de sólo 1200 kilómetros y una capacidad de carga de 1,4 toneladas. El nuevo desafío técnico que tenían ante sí era apabullante. No obstante, el cálculo de Sájarov resultaría totalmente erróneo. El físico sobreestimó la masa de la futura bomba termonuclear soviética y como resultado de este error el primer misil intercontinental de la historia sería mucho más potente de lo esperado.

¿Por qué se equivocó Sájarov? En 1953 la URSS estaba desarrollando al mismo tiempo dos diseños alternativos para un arma de fusión. El primero, conocido como Sloyka (‘hojaldre’ en ruso), consistía en un dispositivo en el que se alternaban capas de combustible de fisión (uranio-235 y uranio-238) y fusión (tritio y deuteruro de litio-6). Sloyka no era una bomba de fusión propiamente dicha, sino un arma de fisión aumentada (boosted fission weapon). El segundo diseño, conocido como Trubá (‘tubería’), era una bomba de fusión por etapas convencional que empleaba un esquema conocido actualmente como diseño Teller-Ulam. Los EEUU detonaron su primer artefacto de fusión en 1952 -la prueba Ivy Mike– y la consecuencia inmediata fue que el gobierno soviético aumentó su presión sobre el equipo de Sájarov con el fin de producir un ingenio similar. Los científicos soviéticos optaron entonces por el diseño Sloyka, que pensaron sería más simple y rápido de desarrollar. No se equivocaron y el 12 de agosto de 1953 la URSS llevó a cabo la prueba RDS-6s con un artefacto de este tipo.

Maqueta de la RDS-1, la primera bomba atómica (de fisión) de la URSS, de 22 kT (Fuerzas Estratégicas Rusas).

Con el tiempo se sabría que las bombas termonucleares Sloyka solamente podían aumentar unas diez veces la potencia de una explosión de fisión, mientras que el diseño por etapas Teller-Ulam era capaz de crear ingenios mucho más mortíferos con una potencia de varias decenas de megatones (o, al revés, crear bombas más pequeñas para una misma potencia dada). Habría que esperar a noviembre de 1955 para ver la primera bomba nuclear soviética de tipo Teller Ullam, la RDS-37. Pero en noviembre de 1953 Sájarov pensaba que las bombas termonucleares soviéticas operativas podrían terminar por ser de diseño Sloyka, lo que implicaba que su masa sería enorme con el fin de alcanzar así la potencia de un megaton exigida por el gobierno soviético. La elección del diseño Sloyka para el arma de fusión soviética sería la razón del ‘error’ de cálculo de Sájarov.

El 20 de noviembre de 1953 se celebró una segunda reunión para discutir el futuro del misil intercontinental soviético. A esta reunión asistieron representantes de la industria, incluyendo Serguéi Koroliov, el Ingeniero Jefe a cargo de la oficina de diseño OKB-1 que había creado los misiles R-1, R-2 y R-5 (‘R’ de raketa/ракета, “cohete” en ruso). En esta ocasión se discutieron los detalles técnicos del proyecto. La decisión de construir el primer ICBM soviético con la capacidad de carga dictada por el informe de Sájarov estaba tomada, ¿pero podía hacerse realidad?

Serguéi Pávlovich Koroliov.

El nacimiento del R-7 Semiorka

La historia del primer misil intercontinental soviético se remonta a 1947, cuando la OKB-1 de Koroliov -entonces conocida como instituto NII-88-, se embarcó en el proyecto R-3, un misil con un alcance de 3000 kilómetros, diez veces superior al del cohete V-2 nazi. Koroliov y su lugarteniente Vasili Mishin concibieron el R-3 como el primer paso para lograr un misil intercontinental con un alcance de 8000 kilómetros. Nadie sabía cómo construir un misil tan grande, así que Koroliov y su equipo estudiaron varias configuraciones con una o varias etapas. Se sopesó la opción de unir dos o tres misiles R-2 en conjunto para simplificar el desarrollo del vehículo, un concepto conocido como paket (‘paquete’). Esta ingeniosa ocurrencia de usar un grupo de cohetes idénticos había sido introducida también en 1947 por otro pionero de la cosmonáutica, Mijaíl Tijonrávov (por entonces miembro del NII-4), quien se inspiró en los curiosos conceptos de ‘tren de cohetes’ y ‘escuadrilla de cohetes’ de las obras del mítico Konstantín Tsiolkovski. Tijonrávov se mostró partidario de construir un misil R-3 formado por un paket de tres cohetes R-2 unidos entre sí. Su equipo calculó además que un R-3 con dos etapas sería capaz de situar un satélite artificial en órbita. Tijonrávov, un apasionado de la conquista del espacio desde los años treinta, presentó su propuesta de lanzador espacial en marzo de 1950, pero nadie -salvo Koroliov- le prestó la menor atención. El interés de Tijonrávov por la exploración espacial venía de lejos y ya a mediados de los cuarenta había propuesto una misión suborbital tripulada usando cohetes V-2, el proyecto VR-190.

Cohete ‘en paquete’ según la visión de la escuadrilla de cohetes de Tsiolkovski (Novosti Kosmonavtiki).
El R-3 formado por un ‘paket’ de tres misiles R-2 según la propuesta de Mijaíl Tijonrávov (A. Shlyadinski)

Aparte del diseño paket, otra opción era dotar al misil de tanques de combustible separables que se desprenderían a medida que el aparato ganaba altura para reducir así la masa inicial del cohete. Por su parte, la versión de una sola etapa sería la más compleja de llevar a cabo, pero también la más eficiente. Probablemente, éste fue el motivo que determinaría la elección por parte de Koroliov del diseño de una sola etapa para el R-3. La decisión, tomada el 7 de diciembre de 1949, suponía un verdadero salto cuántico en la historia de la cohetería soviética, que hasta entonces se había limitado a mejorar el diseño de la V-2. El nuevo R-3 tendría una sola fase y una masa de 73 toneladas y unas dimensiones de 27,1 x 2,8 metros.

Diseño final de una etapa del R-3 (RKK Energía).

En diciembre de 1950 el gobierno soviético aprueba formalmente el desarrollo R-3 y lo enmarca dentro del programa N-1, al mismo tiempo que crea los programas N-2 y N-3. N-2 buscaría crear un misil que usase combustibles alternativos para evitar el engorro operativo que suponía el uso de oxígeno líquido. Por último, N-3 sería la primera denominación oficial del proyecto para construir un ICBM soviético con un alcance de 8000 kilómetros.

Para el proyecto N-3, Koroliov y Tijonrávov volvieron a proponer el concepto de paket uniendo varios ejemplares de R-3 o R-2. A diferencia del R-3, parecía claro que la tecnología soviética de la época hacía imposible diseñar un misil intercontinental de una sola fase, aunque todo dependía de la carga útil final, es decir, el peso definitivo de la cabeza nuclear. Koroliov estudió varios diseños de paket conjuntamente con Mstislav Keldysh, de la Academia de Ciencias de la URSS, y el célebre instituto TsAGI. A raíz de estos estudios, se decidió que la configuración más apropiada para un ICBM sería un paket de tres o cinco R-3, dependiendo de las características finales de este misil, aún por determinar.

Pero el R-3 tenía un punto débil: su motor. Al ser concebido como un cohete de una sola etapa, Koroliov necesitaba un motor cohete con un empuje de 120 toneladas, un verdadero salto de gigante comparado con el motor de 25 toneladas de la V-2. Valentín Glushkó, el ingeniero jefe de la OKB-456 y encargado de la construcción de los motores para los misiles de la OKB-1, intentó hacer cambiar de opinión a Koroliov con respecto a sus ambiciosos planes para el R-3. Simplemente, no había manera de que pudiese construir semejante motor en el plazo previsto por Koroliov.

A finales de 1951, las dificultades técnicas del R-3 se acumulaban y amenazaban con dar al traste con todos los ambiciosos planes de Koroliov. El Ingeniero Jefe y Mishin tomaron entonces una drástica e inesperada decisión: cancelarían el proyecto R-3 y dedicarían sus esfuerzos a construir un misil más pequeño y de menor alcance, posteriormente conocido como R-5. Aunque a primera vista se trataba de una derrota técnica, el R-5 -con un alcance de 1200 kilómetros- permitiría a Koroliov adquirir experiencia en una serie de tecnologías claves para el desarrollo de misiles más complejos. Estaba claro que el salto del R-2 al R-3 era demasiado grande, incluso para alguien con la obstinada determinación del Ingeniero Jefe. Por otro lado, el concepto de paket había demostrado su flexibilidad a la hora de diseñar un ICBM. En vez de unir tres R-3 para crear un misil intercontinental, el nuevo proyecto de Koroliov se limitaría a acoplar un mayor número de componentes más pequeños. La cantidad precisa dependería del empuje máximo de los problemáticos motores de Glushkó. A los militares, que ya se habían hecho a la idea de disponer del gran R-3, la idea no les entusiasmó, pero terminaron por apoyar a Koroliov. El 13 de febrero de 1953 el Consejo de Ministros de la URSS aprobó la construcción del primer ICBM soviético y al mismo tiempo el proyecto N-3 se fusionó con el proyecto de misil T-1 de la industria nuclear, dirigido por el temible Lavrenti Berya en persona. Ahora serían los físicos nucleares los que determinarían la capacidad de carga de los futuros misiles de Koroliov y no los ingenieros de la OKB-1.

Misiles R-2, R-3 y R-5 (RKK Energía).

Los técnicos de la OKB-1 habían diseñado el N-3/T-1 con una enorme capacidad de carga, del orden de 3 a 5 toneladas. Pero el informe de Sájarov de noviembre de 1953 (cuyos resultados se habían conocido ya en octubre de ese mismo año) situó de pronto los requisitos del nuevo misil en 5,5 toneladas, casi el doble de lo esperado originalmente y en el extremo de lo que se consideraba técnicamente posible. Para hacer realidad este monstruo, el futuro ICBM soviético estaría formado por un paket de cinco unidades: una etapa central (Bloque A) rodeada de cuatro aceleradores de forma cónica (Bloques B, V, G y D). Cada unidad estaba dotada de un motor de unas 55 toneladas de empuje cada uno fabricado por Glushkó (que serían finalmente conocidos como RD-107/108). Esta curiosa apariencia venía dictada por la necesidad de reducir las fuerzas aerodinámicas sobre el vehículo, pero también para distribuir de forma óptima las tensiones sobre la estructura del cohete. El hecho de que Glushkó fuese incapaz de construir un motor más potente fue una fuente constante de tensiones con Koroliov, quien consideraba que Glushkó no había estado a la altura de la tarea. El diseño definitivo del misil, ahora conocido provisionalmente como 7R, sería completado por la OKB-1 en diciembre de 1953.

Diseño preliminar del R-7 (Novosti Kosmonavtiki).
Diseño final del R-7 Semiorka (RKK Energía).
Cabeza nuclear para el R-7 Semiorka (Fuerzas Estratégicas Rusas).

El 30 de enero de 1954 se reunieron los ingenieros jefes más destacados de la industria aeroespacial para determinar las especificaciones finales del nuevo misil. Asistieron Koroliov y Glushkó, además de Nikolái Pilyugin (ingeniero jefe de sistemas de navegación), Mijaíl Ryazanski (encargado del sistema de guiado), Nikolái Kuznetsov (uno de los principales fabricantes de motores de aviones de la URSS) y Vladímir Barmin (encargado de la construcción de las infraestructuras terrestres y rampas de lanzamiento para misiles). En esa reunión se acordó darle un nuevo nombre al proyecto más ambicioso en el que se habían embarcado jamás. El proyecto del primer misil intercontinental de la historia pasó a denominarse R-7 (8K71 para los militares). Con el tiempo todo el mundo lo conocería como Semiorka (Семёрка, ‘el siete’ en ruso). El proyecto R-7 sería finalmente aprobado el 20 de mayo de 1954 por el decreto nº 956-408SS del Consejo de Ministros de la URSS, aunque habría que esperar al 24 de julio para que se concretasen los últimos detalles del diseño.

Solo tres años más tarde, el R-7 estaría terminado y listo para despegar desde las nuevas instalaciones de Tyura-Tam (actualmente Baikonur). El R-7 era una máquina impresionante que podía alcanzar fácilmente la velocidad orbital de 8 km/s, una capacidad que Koroliov supo aprovechar a su favor. Su capacidad de carga dejaba atrás a la del primer ICBM norteamericano, el misil Atlas, o a la del pequeño cohete Vanguard con el que los EEUU querían situar el primer satélite artificial.

Misiles soviéticos. La inusitada capacidad de carga del R-7 se debió al error de Sájarov (RKK Energía).
El cohete Vostok (izquierda), una variante del R-7 de tres etapas, comparado con los misiles Redstone, Atlas y Titán II, usados para los programas Mercury y Gémini de la NASA (Novosti Kosmonavtiki).

El 4 de octubre de 1957 un R-7 modificado (8K71PS) situó en órbita terrestre el primer satélite artificial de la historia, el famoso Sputnik. El R-7 y su enorme capacidad de carga serían los responsables de la mayor parte de éxitos del programa espacial soviético, incluyendo el lanzamiento de Laika, las primeras sondas Luna o el vuelo de Yuri Gagarin. El R-7 fue un magnífico lanzador espacial, pero una pésima arma estratégica y pronto sería sustituido por otros proyectos de misiles intercontinentales soviéticos, como el R-16 de Mijaíl Yangel (el primer ICBM soviético de verdad) o el R-9 de Koroliov. Para entonces, los físicos nucleares soviéticos ya habían dominado el arte de fabricar bombas de fusión con el diseño de Teller-Ullam, por lo que estos misiles no necesitaban ser tan grandes como el Semiorka y sus cabezas nucleares sólo pesaban entre una y tres toneladas. El R-7 sería el misil estratégico soviético más grande jamás construido, superando incluso al R-36M Satán de los años setenta con capacidad para transportar una decena de cabezas nucleares. Sin duda, la historia de la conquista del espacio habría sido muy diferente si la Unión Soviética no hubiese contado con el enorme R-7.

Hoy en día, las naves Soyuz son los únicos vehículos tripulados que pueden viajar hasta la estación espacial internacional (ISS) y lo hacen a lomos de un derivado del Semiorka. Еl ‘error de Sájarov’ sigue dando sus frutos más de medio siglo después.

Referencias:

  • Memoirs, Andrei Sakharov (Ed. Vintage, 1992).
  • RKK Energiya imeni S. P. Korolyov (Ed. Menonsovpoligraf, 1996).
  • RKK Energía.

29 Comentarios

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etxazpi

Interesantísima entrada. La foto de la bomba es un punto.

Tuvo suerte y nucha habilidad Korolov, que le dieron pasta para para construir un ICBM muy potente y le salió un lanzador orbital tan bueno que ahi sigue al pie del cañon. Al fin y al cabo eso era lo que él queria y por lo que será recordado por siempre.

Miguel Rodríguez

Estupenda entrada Daniel.

Es uno de esos efectos colaterales de la Guerra Fría que nos ha acabado beneficiando a todos de una forma que no se sospechaba allá por los años 50. Entre Sájarov tirando por lo alto, y los políticos y militares “erre que erre”, salió el R-7, que lleva más de 50 años en servicio (a través de sus derivados) y hoy en día también se lanza en la Guayana francesa, y que no se termina de jubilar nunca (ni Angará, ni Rus-M, ni Energía-VK, etc etc le han tomado el relevo por ahora)

Desconocía esta insospechada contribución de Sájarov al futuro programa espacial soviético. Por otra parte, fue un gran físico y un enorme humanista; como disidente del sistema político comunista sufrió la detención y la deportación. Su confinamiento duró hasta la caída del régimen soviético.

Miguel EspinosaMiguel Espinosa

Por lo que entiendo, Energía sí que pudo tomar el relevo durante un tiempo con su cohete homónimo.

AnonymousAnonymous

Esplendida entrada Daniel, ahora se el significado de “Semiorka”.
Gracias.
Martín.

Txemary

Pobre Sájarov, tampoco se puede decir que se equivocase, simplemente con los datos que se tenían entonces y teniendo en cuenta que lo desastroso hubiese sido quedarse corto… tampoco podía hacer más.

Ahora, la cara de los ingenieros al oir lo de las 5’5t tuvo que ser épica. “¿Cinco qué? cinco ost…-…”

En fin, fue una época terrible en muchos aspectos pero creo que el espíritu de superación de los años 50-60, se resume bastante bien en este artículo…

Gracias Dani!

AnonymousAnonymous

Buenas Daniel, desde hace varios años que te sigo y es un auténtico placer poder leer tus entradas(en especial ésta última que por alguna razón que desconozco me ha animado a escribir este comentario). Quería agradecerte el esfuerzo que realizas casi a diario en este magnífico blog. Así que como físico te felicito por el rigor de tus entradas, como padre y alumno permanente te felicito por tu labor divulgativa, y como internauta te felicito por dedicar tu tiempo al conocimiento global.

Muchas gracias

valen

Hola

En el contexto en el que se desarrolló todo lo comentado que Sájarov no quisiera pillarse los dedos no creo que fuese un error. Por lo tanto, las comillas vienen de perlas para expresar lo que, probablemente, ocurrió.

O sea, quizá sea más adecuado decir … El “error” de Sájarov o por qué la Unión Soviética alcanzó el espacio antes que los EEUU.

Sájarov -mejor dicho, su equipo- lo que hizo fué pasarle la patata caliente a otro sin complicarse la vída en un capítulo donde él ni pinchaba ni cortaba nada. Me refiero al desarrollo del misil balístico con alcance intercontinental. Eso dentro de la burocracia Soviética era el pan de cada día, incluso a esos niveles.

Hasta luego

chema535

buenisima la entrada , como siempre. Me gustaria preguntar si sergei Koroliov y sergei Korolev son la misma persona. Segun la wikipedia asi es , pero la wikipedia a veces se “cuela”. Si son la misma persona ¿a que se debe esa variacion en el nombre?.
Un “error” de estos nos vendria de perlas :-)
Salu2.

Daniel Marín

Son la misma persona. La confusión tiene un origen sencillo. Obviamente, el ruso se escribe con el alfabeto cirílico y no hay única forma de transliteración a nuestro alfabeto. Koroliov en ruso se escribe Королёв y se pronuncia como “karalióf”. Hay varias transliteraciones posibles: Korolyov, Korolyoff, Korolev y Koroliov. La principal confusión viene porque la letra ë en ruso se pronuncia “io”, pero hay sistemas de transliteración que no lo tienen en cuenta, ya que en ruso a veces la diéresis de la ë no se escribe. (Y cuidado, Ë se considera una letra distinta en el alfabeto cirílico, no una simple e con diéresis, :)

Yo escribo Koroliov porque se parece más a la pronunciación rusa y porque es la transliteración recomendada al castellano. Por eso mismo prefiero Gorbachov a Gorbachev (Горбачёв). Pero vamos, que no deja de ser una convención y cuestión de gustos.

Saludos.

AnonymousAnonymous

“suponía un verdadero salto cuántico en la historia de la cohetería soviética”
¿Es decir, fue un salto picométrico y duró unos pocos nanosegundos?

Олег

У А.Д.Сахарова был ещё один интересный проект – размещение нескольких десятков сверхмощных ядерных боеголовок, мощностью от 200 или даже 500 мегатонн, вдоль американских морских границ.Но Никита Сергеевич Хрущёв не принял этот проект.

С уважением,
Олег

Miguel EspinosaMiguel Espinosa

cosasdehombres, los políticos habrían dicho que si y los ingenieros habrían tenido que ser sacados en camillas 😀

Ricarduzz Ricarduzz

No pares nunca de hacer estas entradas, es un placer seguir aprendiendo de un crack. Pensaba que sabía, pero veo que no sé ni una octava parte de lo que me gustaría, insisto, un placer Dani.

Saludos.

Gabriel Garcia Sagario

Estupenda entrada Dani, tengo las manos rojas de aplaudir.
Sobre el camino al Semyorka de Koroliov teníamos la historia de que los soviéticos primero tuvieron un cohete y luego una ojiva nuclear, mientras que los norteamericanos realizaron el procedimiento inverso.

Estos nuevos detalles cuentan otra historia muy distinta, en la que la cuestión no era la ojiva nuclear en si, sino en sus dimensiones.

Gracias Dani, seguí asi!.

Daniel Marín

Gracias, Antonio. En realidad, la entrada ya la escribí hace tiempo para un libro que no ha podido ver la luz, pero la he publicado ahora. Las referencias las tienes al final del post.

Saludos.

José GarciaJosé Garcia

Tal vez no fue un error y fue algo a propósito para obligarlos a trabajar en algo más complejo para lograr un sueño, seguramente si se los hubiese planteado más fácil la URSS no hubiese alcanzado las hazañas de la era espacial que logró.

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