Estación espacial Gateway: Rusia y Estados Unidos en la Luna

Por Daniel Marín, el 27 diciembre, 2012. Categoría(s): Astronáutica • Luna • NASA • Rusia • sondasesp ✎ 58

La ha NASA ha declarado en varias ocasiones durante los últimos años su intención de crear una estación espacial sobre la cara oculta de la Luna, apodada de forma informal como Gateway (‘portal’). O mejor dicho, alrededor del punto de Lagrange EML-2 del sistema Tierra-Luna. Desde esta estación se podrían llevar a cabo misiones para reparar telescopios espaciales o visitar la órbita lunar y los asteroides cercanos sin necesidad de gastar mucha energía en el proceso. Aunque la administración Obama sigue sin decidirse al respecto, ya se han propuesto planes para llevar a cabo este proyecto con participación internacional, Rusia incluida.

La estación Gateway sobre la cara oculta de la Luna (Boeing).

De acuerdo con una reciente propuesta conjunta de las empresas Boeing y RKK Energía, la estación Gateway se construiría en varias fases haciendo uso de elementos rusos y norteamericanos. La estación Gateway recibe el nombre formal de ISS-EP (International Space Station-Exploration Platform) y en una primera fase se lanzaría hasta el punto EML-2 un módulo vivienda ruso basado en las estaciones DOS y muy parecido al módulo Zvezdá de la ISS. Este módulo se denominaría SPM (Scientific Power Module) y tendría una masa de 22 toneladas. Las tripulaciones llegarían a bordo de una nave Orión-MPCV (de 25 toneladas) y permanecerían un mínimo de 90 días a bordo. Para alcanzar el punto de Lagrange L2, todas estas naves deberían ser lanzadas hasta la órbita baja por el futuro cohete gigante SLS de la NASA. La versión Block I del SLS, con capacidad de 70 toneladas en órbita baja, puede situar unas 27 toneladas en el EML-2. De todas formas, el estudio no descarta que Rusia pueda transportar sus propias tripulaciones hasta Gateway usando la nave PTK-NP mediante uno o dos lanzamientos de un cohete Angará (Angará A5 o Angará A7, según la disponibilidad).

La estación Gateway en la fase inicial con la nave Orión y el módulo ruso SPM (Boeing).
Una nave rusa PTK-NP se acopla con la Gateway (Boeing).
Una nave de carga comercial Cygnus se acopla en el espacio profundo (Boeing).

El punto EML-2 se prefiere con respecto al EML-1 (situado sobre la cara visible) porque de este modo la nave Orión podría alcanzar la estación realizando una maniobra de asistencia gravitatoria con la Luna, reduciendo así el consumo de combustible. Además, desde el EML-2 se podrían controlar misiones robóticas de telepresencia en la cara oculta de la Luna. De todas formas, para que la estación se traslade entre los puntos EML-1 y EML-2 solamente se requerirían dos meses y una Delta V de sólo 10 m/s.

En una segunda fase se añadirían dos módulos norteamericanos con una masa conjunta de 25,4 toneladas: el nodo y el módulo de utilización. El primero estaría basado en los nodos de la ISS y contaría con seis puertos de atraque, lo que permitiría que se acoplasen más módulos o varias naves al mismo tiempo. Por ejemplo, se podrían emplear variantes de las naves de carga actualmente usadas en la ISS para llevar suministros hasta la estación y permitir así aumentar el tiempo de estancia de las tripulaciones, que estarían formadas por tres o cuatro personas. El módulo de utilización (Utility Module) estaría basado en el módulo de acoplamiento entre el shuttle y la ISS e incluiría una esclusa, paneles solares adicionales, un brazo robot y un sistema de propulsión iónica propio para moverse entre la órbita lunar y los puntos de Lagrange con una Delta V de 400 m/s.

Los diferentes elementos de Gateway lanzados por el SLS Block I (Boeing).
Los módulos americanos estarían basados en los módulos de la ISS actuales (Boeing).

Pero lo bueno vendría después. En una fase posterior y suponiendo que el presupuesto lo permita -que es mucho suponer-, se podrían realizar expediciones a la superficie lunar. Para ello se planea usar un módulo lunar reutilizable que estaría a medio camino entre el LM del Apolo (15 toneladas) y el monstruoso Altair (45 toneladas) del desaparecido Programa Constelación. Este módulo lunar usaría combustibles hipergólicos y tendría capacidad para dos o tres astronautas. Además, estaría equipado con trajes de presión de tipo suitdock para facilitar los paseos espaciales.

Detalle del módulo lunar, con un tamaño intermedio al Altair y el LM (Boeing).
Interior del módulo lunar reutilizable (Boeing).

Para llevar a cabo una misión de alunizaje, el módulo lunar y una nave Orión tripulada serían lanzados hasta la órbita baja usando el SLS Block II de 130 toneladas de capacidad de forma parecida a las misiones Apolo. El conjunto viajaría hasta la estación Gateway, que previamente habría sido situada de forma automática en una órbita polar lunar de 32000 kilómetros de altura mediante una maniobra que tendría una duración de dos meses y un gasto en Delta V de 170 m/s. Antes de llegar a la estación Gateway las dos naves se separarían y se acoplarían de forma independiente, quizás con dos astronautas en la Orión y otros dos en el módulo lunar.

Elementos de una misión de alunizaje lanzados por el SLS Block II (Boeing).
Lanzamiento del módulo lunar y una Orión mediante el SLS Block II (Boeing).
Esquema de misión de alunizaje (Boeing).
Explorando la Luna durante 15 días. Los paneles solares permiten una estancia prolongada (Boeing).
Acoplamiento con la estación Gateway (Boeing).
Vehículo de transferencia LTV para llevar el módulo lunar hasta y desde la órbita lunar baja (Boeing).

Posteriormente, dos o tres astronautas pasarían al módulo lunar y éste viajaría hasta una órbita lunar baja de 100 kilómetros usando un vehículo de transferencia lunar LTV (Lunar Transfer Vehicle) reutilizable y que podría estar basado en el ATV europeo. El módulo lunar permitiría la estancia de dos astronautas en la superficie de nuestro satélite durante 14 días, gracias al uso de suitdocks (que minimizan la pérdida de aire en cada salida) y paneles solares desplegables. Tras completar su misión, el módulo lunar despegaría de una pieza y se acoplaría otra vez con el LTV para viajar hasta Gateway. Con el fin de reutilizar el sistema, un carguero automático con combustible de 24 toneladas de masa se lanzaría meses antes de cada misión lunar para acoplarse con el módulo lunar y el LTV.

Carguero de 24 toneladas para reutilizar el sistema (Boeing).

La estrategia de exploración Gateway es firme y sólida. Se nota que ha sido pensada a conciencia por gente que sabe mucho del tema y ciertamente se aleja del powerpointismo imperante estos días. Otra cosa es si existe la motivación política o científica suficiente para que se lleve a cabo, pero tecnológicamente es impecable. Obviamente, las misiones de alunizaje son otro tema distinto y su viabilidad es mucho menor. No obstante, el talón de Aquiles de la propuesta radica en su necesidad de usar el cohete gigante SLS, una bestia cuyo futuro no está nada claro. Aunque, por supuesto, este programa nace precisamente de la necesidad de crear un objetivo para el SLS y no al revés. La suerte está echada. ¿Aceptará Obama esta propuesta Gateway de la NASA o por el contrario correrá la misma suerte que el Programa Constelación en 2010?

Referencias:



58 Comentarios

  1. Para mí, más que el SLS el punto es el costo anual de toda la infraestructura tras este tinglado…
    Y en un flash de inspiración, pensé a la Gateway más como una nave del servicio Tierra-Luna que como una estación orbital.. Tal vez le toque ese rol a una de sus hermanas modificada.

    ¡FELIZ 2013, Daniel!

  2. Como comentas en el post me parece el plan más realista para salir de LEO y que no permite en un futuro próximo atacar la Luna desde un puesto avanzado.
    Pero tengo una duda, porque es necesario mover toda la estación de EML2 a órbita polar para el encuentro con la Orión y el módulo lunar? No se pueden encontrar todos en EML2 y llevar solo a órbita polar el modulo lunar con los astronautas que pretenden alunizar? Supondría menos masa a desplazar y seguramente menos gasto en Delta V.

    1. El motivo es ahorrar combustible. Mover la Gateway de forma automática mediante propulsión iónica se puede hacer de forma más eficiente y sin prisas. El módulo lunar y el LTV usan combustibles hipergólicos, menos eficientes.

      Saludos.

  3. La verdad es que es el primer proyecto de base espacial (fuera de orbita terrestre) y de reconquista de la Luna que veo tiene algo de sentido.
    Acostumbro a ser muy crítico con el powerpointismo pero me parece un buen proyecto:
    1º Tiene sentido hacer la base entorno a L2 con posibilidades de visitar L1 y órbita lunar con ‘bajas’ delta V.
    2º Favorece la excusa de misiones telecontroladas en la Luna.
    3º Tengo entendido que la estación les puede servir como punto de partida para una misión mediática pero ‘sencilla’ a un asteroide cercano con la Orion.
    4º Entiendo que junto a las misiones telecontroladas y un pequeño cohete se puede hacer una misión de retorno de muestras de alto valor.
    5º Sólo con la estación ya tienes la mitad del camino hecho para volver a visitar la Luna.
    6º Favoreces la colaboración internacional, LTV, reabastecimiento de la estación, puede ser un gran germen cara a la visita de la Luna.
    7º Favoreces el desarrollo de una tecnología tan importante como la iónica/Vasimir.
    8º La reusabilidad del sistema de alunizaje-despegue previsto es muy atractiva.
    Lo más importante creo que bien explicado se le puede vender a presidente de turno y lo que es más importante a presidentes/políticos de varias administraciones, al primero el SLS 2010-2020, al segundo la estación 2020-2026 y al tercero o cuarto que venga el lander 2030-2040. De modo que puedes extender la misión los 20 años útiles de la estación utilizándola siempre para misiones progresivamente atrayentes y los últimos para misiones (varias) a la Luna. Con un proyecto como este puedo ver un hombre en la Luna para 2040 sin necesidad de un nuevo JFK.
    Espero que a Obama se lo vendan tan bien como yo me las estoy prometiendo y no cancele el SLS.

  4. Es un paso logico y asequible, pero a la vez tiene poco sentido.

    Quiero decir… la NASA desarrolla un programa comercial para que ciertas compañias para poder volver a tener una forma de volver a LEO, y cuando parece que lo esta logrando, presenta el siguiente paso logico a LEO, un EML y prescinde totalmente de ellos?
    Porque no aparecen en el proyecto nombre como SpaceX? Diria que la finalizacion del SLS tiene mayor incertidumbre que un lanzador pesado de esta ultima.

    Lo logico es que los vencedores del presente programa comercial estuviesen presentes en futuros pasos,o no?

    1. No necesariamente, si se ponen en marcha remolcadores iónicos como Daniel sacó en otro artículo.

      Las empresas podrían llevar cargas a LEO, y los remolcadores llevarlos a la nueva estación con paciencia, pero de forma eficiente.

    2. Hola, tal como yo lo veo es una guerra politica entre los democratas: privatización de la NASA, y republicanos : intentando revivir el Constellation.
      Ya se han dado de guantazos, ( republicanos intentando recortar el presupuesto del programa comercial, democratas desviando dinero del SLS al susodicho programa comercial) la cosa empieza a aburrir… :S
      Mientras Obama sea presidente, creo personalmente, y disculpame Daniel por contradecirte, que esto no pasa de powerpoint.

    3. Pues Zeroauriga discúlpame que te contradiga, pero yo creo que el único responsable del caos que es ahora la NASA es el expresidente George W. Bush, que al poco tiempo de entrar canceló el nuevo transbordador (VentureStar), que prometía un vehículo SSTO totalmente reutilizable que podría abaratar considerablemente el costo del acceso al espacio, amparandose en problemas de desarrollo del prototipo X-33 pero que según muchos expertos eran problemas solucionables (dicen las malas lenguas que en realidad sólo se quería recortar gastos y como el VentureStar era un proyecto de la anterior administración demócrata, era un blanco fácil), luego en cambio sólo alarga el tiempo de vida del Space Shuttle. Pero ahi viene el problema con el accidente del Columbia 2003, para evitar las criticas de la cancelación del reemplazo del Shuttle se saca de la galera un plan megalomano (proyecto Constellation) para «volver a la Luna ir a Marte y mas allá», pero que al estar mal financiado (pues la administración incumplió todos los aumentos presupuestarios que habían prometido para poder llevarlo a cabo), paso de un plan que quería hacerlo todo a uno que hizo nada (ni siquiera pudieron hacer el Ares I, un simple cohete de combustible sólido y para colmo se anunció el retiro del Space Shuttle para poder utilizar su financiación), en definitiva gracias a todo ello EE.UU termino sin una nave tripulada, dependiendo de las viejas Soyuz rusas y sin ningun plan serio post ISS.
      Sólo mi opinión.

    4. Hola Anonimo, de todo lo que has dicho… no veo nada que sea contradictorio con lo que yo he afirmado…
      No soy yo muy amigo del Contellation precisamente… Me gustaba el objetivo pero no me gustaban las formas. Sobre todo, tal como mencionas , la terrible finaciación que no era otra cosa que acabar con la Iss y muchos otros programas ( se llegó a hablar de cortar las comunicaciones con las Voyager, Mers e incluso la por aquel entonces operativa Ulysses )solo para alimetar la nueva «visión». Personalmente creo, y tengo motivos para ello, que a algunos republicanos nacionalistas les molestaba sobremanera la I de la ISS.
      Ahora bien, no quiero extenderme demasiado, Obama es un tipo que ha mostrado desinteres total hacia su programa espacial. El podía haber parado el desmantelamiento del STS y no lo hizo, sobre la Luna dijo » Ya hemos estado alli». Si su programa espacial comercial privado es como la ley del embudo: investigación y desarrollo a cuenta de la Nasa y beneficios por lanzamientos al bolsillo de las empresas… pos vaya plan colegas…
      Resumiendo, ¿Que Bush lo hizo mal? Evidentemente, pero Obama no lo ha hecho mucho mejor.

    5. Estamos de acuerdo Zeroauriga, la administración Bush fue un desastre por donde se la mire (es mas, viendo el estado en que dejó la economía estadounidense hay que alegrarse que la NASA no terminó peor). Y también estamos de acuerdo en que Obama no fue mucho mejor, por un lado su falta total de liderazgo (bueno como en todas las facetas de su gobierno) y su particular desinterés en la exploración espacial (a lo que dijiste se puede agregar que en la primera compaña electoral había propuesto recortar el presupuesto de la NASA para destinar dicho dinero a un programa de educación científica preescolar ¿?, aunque parezca increíble). Pero Constellation en esas circunstancias era inviable y era practicamente imposible de salvar, es mas el que recomendo cambiarlo no fue Obama fue una comisión independiente (que en cambio propuso como una alternatica el plan flexible).

  5. No tiene por que, la iniciativa privada ira colonizando lo que las agencias del govierno vayan haciendo primero, la iss puede quedar para la iniciativa privada, mientras que los fondos de esta van a la nueva estacion.

    Otra cosa es que es un buen punto de partida para misiones a marte.

  6. Daniel, es cosa mia o los americanos estan buscando a la desesperada una aplicacion para su SLS y para que aprueben sus presupuestos. Esta claro que Rusia posee cohetes capaces de subir 20 pico toneladas hasta la orbita baja, ya que un modulo de tipo Zvezda ya se encuentra flotando alli arriva, aunque hay que reconocer que tiene sus fallos (hablo del ruido). O me equivoco?

    1)Y tambien tengo una pregunta, los rusos no tienen ningun transporte capaz de llevarlos hasta EML2? Lo digo por el futuro PTK.

    2) No seria tambien lanzado un vehiculo para la superficie lunar?

    3) Que tipo de fuente de energia seria usado para llegar a la estacion? y que tipo de motor?

  7. O sea que hace 40 años con un cohete de 100tm se va a la luna y ahora se necesitan 130tm más base Gateway más la colaboración internacional más 30 años a partir de hoy.

    No se yo pero no me cuadra.

    1. Que cosa no cuerda?, los viajes a la luna fueron simplemente (no lo desmerezco) llevar el modulo de comando y el pequeño modulo lunar para estar unas pocas horas y volver volando, esto se trataria de permanecer viviendo en la orbita y 14 dias en la superficie, dos cosas completamente distintas, es decir toda la infraestructura y logistica de la ISS pero mas complicado y costoso.

  8. Ciertamente es una GRAN propuesta. Y la idea de utilizar vehículos reutilizables es muy inteligente, hace al vuelo tripulado lunar mucho mas viable. Es una propuesta con la que todos ganan, por un lado deja lugar a la cooperación internacional (no me extrañaría que terminen estando todos los socios de la ISS, incluso tal vez se agregue alguno), deja lugar a la industria privada norteamericana (por ejemplo en el suministro de carga a la estación, guiño a SpaceX con su Dragon y su futuro Falcon Heavy), y le abre la puerta a la NASA al espacio profundo, potencialmente primero a la exploración tripulada lunar, algo largamente buscado por la NASA.

  9. Lo siento, pero no lo veo, no veo ninguna ventaja en los dichosos puntos de lagrange y todos los inconvenientes. Salir de nuestra querida magnetosfera para ver de lejos la espalda de la luna…
    El unico sentido de los enormes sls es lanzar grandes modulos de 100 toneladas para una iss2.

  10. Lo siento, pero no lo veo, no veo ninguna ventaja en los dichosos puntos de lagrange y todos los inconvenientes. Salir de nuestra querida magnetosfera para ver de lejos la espalda de la luna…
    El unico sentido de los enormes sls es lanzar grandes modulos de 100 toneladas para una iss2.

    1. Creo que Obama deberia asumir el mismo papel de Clinton en 1993 y encabezar un programa de una nueva gran estacion cientifica internacional, una ISS-2 para 6 a 12 personas, como la actual, pero mas moderna y potente, con grandes modules de 100toneladas tipo skylab, si no lo hace EE.UU ahora, lo hara China despues, y entonces no digan que son la primera potencia mundial, solo el mejor cliente.
      Que sentido tiene sino alentar la industria espacial privada del transporte con spaceX y orbital para luego no tener donde llevar nada…. mas dinero tirado a la basura.
      como el SLS y la absurda Orion.
      Por ultimo
      Es mucho mas importante la proteccion de la magnetosfera que las deltas de velocidades. las paredes de esa estacion deberan ser de plomo para que unos astronautas en misiones de larga duracion no acaben como un pollo frito.

    2. SpaceX ya se te adelanto, o porque piensas que estan trabajando en un cohete con 53t de capacidad a LEO?. Ellos ya saben desde el principio que LEO es sólo un paso (o a lo sumo un complemente). Si la exploración espacial tripulada se queda en LEO esta condenada a desaparecer.

    3. Si es que no va a haber una ISS2, para empezar.

      ¿Y para qué interesa el EML2? naturalmente por el poco gasto energético que supone desde allí alcanzar otras ubicaciones.

      Porque además, para qué queremos la ISS2, desde ese mismo razonamiento, ¿para seguir viendo la Tierra a 400 kilómetros de altura como ya hizo Gagarin en 1961?

      La Gateway es la entrada al espacio profundo.

    4. Ah, lo de las grandes estaciones con finalidad científica no tiene ningún sentido. Cualquier experimento que se desee hace en el espacio puede ir en un módulo automático para permanecer el tiempo que haga falta y retornar. Como ejemplo de esto tienes las naves «Bion» rusas, basadas en los Soyuz.

    5. Sigues olvidandote de la radiacion solar, una estacion a 400km es un laboratorio, una fabrica, un hotelito para ricos y muchas otras cosas en un entorno razonablemente protegido, aunque rodeado de mierda cosmica, eso si..
      una estacion en el EML, es una lata de conservas pequeña, o acorazada o microondas para sus ocupantes, que no vale para llegar alli con frecuencia por los costes. y solo por la vana esperanza de un posible y disperso pisoton en la luna.
      hay que abaratar mucho los costes a orbita baja, con incremento de uso de todo tipo y luego sera rentable irse mas lejos.
      y al final para que salga igual de caro…
      La gateway es una escusa para no hacer nada.

    6. Lo siento, pero solo estoy de acuerdo contigo en una cosa: hay que abaratar el acceso a LEO. ¿Como? con iniciativas como SpaceX y Skylon. Si sale bien Skylon pondra 1 kg por 1000 USD; es decir 10 veces menos que ahora…y si progresa aun podra bajar más el precio. La Gateway puede abrir la puerta al espacio exterior…si quiern los politicastros de turno, claro.

    7. Lo siento pero lo de SpaceX barato, no se de dnd lo has sacado. La Soyuz sigue siendo mucho mas barata que la Dragon. Solo parace mas barata gracias a toda la financiacion que recibe esta compania, tambien ten en cuenta la cantidad de subsidios y ayudas y tecnologias recibio a lo largo de su desarollo.

      Skylon esta muy lejos, por desgracia.

      Aunque tengo que reconocer que tengo una debilidad por Skylon y por Dreamchaser

    8. Lo ha sacado de su pagina. Te gustara poco SpaceX, pero al menos sus precios estan siendo los que marcan, y son transparentes con tales precios, otros nisiquiera tienen un precio oficial. Cuando quieres saber su precio, debes adivinarlos por contratos anteriores, es decir X ha contratado a la empresa espacial 4 cohetes por 2000 millones, y de ahi sacas el precio unitario

      En principio el FH saldra a 2000 $/kg segun precio marcado. Los rusos sales mas caros.

      Si SpaceX logra reusabilidad empieza a dividir el precio. Apostaria a que quedaria por debajo de los 1000

    9. Donde encontraste los precios de los cohetes rusos? Yo la ultima vez escuche rondaba los 100 millones por cohete y para demostrarlo mira en wikipedia la edicion rusa del cohete proton.

      Me imagino que no esta incluido la capsula, pero aqui veo 4 cohetes 2000 millones como bien has dicho. Alli ronda los 400 millones.

      Daniel en un articulo anterior ya comento que SpaceX no es mas barato que el lanzador ruso, lo que si es mas prestigioso para los americanos usar un cohete suyo a pesar de costarles mas.

    1. Si se ven las fechas, en realidad se comenzaría cuando la ISS llegase al fin de vida.
      Quizás ciertas cosas se inicien antes, pero llevar astronautas probablemente se hará cuando se abandone la ISS.
      ¡O incluso a lo mejor se recicla!. Se puede volver a desmontar y llevar ciertos módulos a la nueva estación con un remolcador.
      En todo caso, esto comenzará cuando el SLS esté listo, y para entonces, el envejecimiento de la ISS será significativo.

    1. gracias por tu respuesta, si al ver los videos de la iss a veces me da claustrofobia, no me imagino que seria estar algun tiempo en algo mas pequeño.
      Siempre he pensado que al salir de la soyuz la iss ha de parecer enorme

  11. Bueno, puede que resulte mas barato y realista una estación automática en Lagrange. Una especie de puerto de servicios al que se acople una nave para pasar estancias relativamente largas (15-30 días) y realizar exploraciones en la orbita y suelo lunar, que una base espacial tripulada en sí.

    Además se podrían ahorrar sustos por, como aquí se dice, estar fuera de la magnetosfera terrestre.

  12. Como diría Spock: «es fascinante». Sin lugar a dudas he quedado fascinado por esta propuesta. Es seria y está hecha en el marco de la conferencia IAC 2012 de Nápoles, así que alejada del día de los inocentes.
    ¿Qué podría ser mejor? Claro, pero es un primer paso para no quedarnos solo en LEO. Además abre las puertas para usando , p. ej. el remolcador nuclear que no hace mucho menciono Daniel para ir más allá: Marte y asteroides. Y si apuramos todavía un poco más y los motores VASIMR progresan lo que han de hacer, incluso podríamos soñar con ir más lejos de Marte. Pero necesitamos algo como esta estación; que es modular, flexible, internacional, con sistemas ya probados en la ISS.
    Si no se aprovecha la ISS original, o parte de ella, siempre se puede vender y/o alquilar a empresas privadas para turismo espacial lo que quede sin uso.
    Esperemos que cuadren las cuentas en USA y Obama y el Congreso americano nos den una alegría.
    Saludos

  13. Me parece fascinante y realista. Lo veo como una esperanza para revertir esta era de decadencia astronáutica. Espero que Boeing y RKK Energía coordinen capacidad de lobby y sepan empujar el proyecto. Me parece que para hacer «morder el anzuelo» a los gobiernos habría que presentarles una incentivo económico pomo les que planteó el tal Sevastyanov hace unos años

    Gabriel – Argentina

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Por Daniel Marín, publicado el 27 diciembre, 2012
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