El extraño satélite nuclear ruso de comunicaciones

En 1990 la oficina de diseño NPO Energía -fabricante de las naves tripuladas Soyuz- propuso un satélite gigante de comunicaciones que debía ser lanzado por el enorme cohete homónimo Energía. El proyecto, conocido como Globis, no llegó a fructificar y sería cancelado en 1993 cuando ya era evidente que el Energía no volvería a volar jamás. Dentro del marco del proyecto Globis se debían lanzar varios satélites geoestacionarios de veinte toneladas que usarían una Plataforma Espacial Universal (UKP, Универсальная Космическая Платформа). La UKP era de diseño modular y permitía la sustitución de varios de sus elementos en función de la misión a llevar a cabo. Por ejemplo, se estudió utilizar un reactor nuclear de hasta 150 kilovatios de potencia para alimentar los sistemas de los satélites en vez de usar paneles solares. Muchos pensaron que era una locura.

Captura de pantalla 2015-08-08 a las 15.33.43
Satélite geoestacionario de comunicaciones nuclear de la empresa RKK Energía. 1: reactor; 2: antenas desplegables en banda L de 15,6 metros de diámetro; 3: MPN 1 con transpondedores en banda C, Ka y L; 4: Módulo Base; 5: MPN 2 con transpondedores en banda Ku, Ka y L (RKK Energía).

Y, contra todo pronóstico, el proyecto resucitó en 2001 con algunas modificaciones. Globis había nacido como un servicio de comunicaciones centralizado siguiendo un esquema típico de la Unión Soviética, pero ahora la empresa RKK Energía quería adaptarlo al mercado mundial. En vez de usar un lanzador pesado que ya no estaba disponible, el nuevo satélite usaría varios módulos que serían lanzados de forma independiente.

Primero se lanzaría el módulo base (BM, Базовый Модуль), de unas 7 toneladas, desde el cosmódromo de Baikonur mediante un cohete Protón. Este módulo llevaría dos enormes paneles solares circulares de 25 metros de diámetros capaces de generar hasta 60 kilovatios y dos grandes antenas en Banda L de 12-25 metros de diámetro, así como la aviónica principal del satélite. Las antenas y los paneles solares estarían unidos a la estructura central mediante vigas desplegables que serían versiones en miniatura de la viga Sofora de 15 metros de longitud que se instaló la estación Mir en los años 90. Por su parte, las antenas serían versiones más grandes del experimento Reflektor de la Mir, consistente en una antena de 6 metros de diámetro.

Captura de pantalla 2015-08-08 a las 15.37.11
Satélite de comunicaciones modular de RKK Energía. 1: módulo MPN 1; 2: puerto de atraque axial; 3: MPN 2; 4: módulo base; 5: paneles solares; 6: antenas en banda L (RKK Energía).

Después serían puestos en órbita dos módulos de carga útil (MPN, Модуль Полезной Нагрузки) de 3700 kg cada uno mediante un vector Zenit de Sea Launch que despegaría desde el Pacífico. El MPN 1 dispondría de transpondedores para emitir en las bandas L, C y Ka, mientras que el MPN 2 lo haría en las bandas L, Ku y Ka. Los dos MPN dispondrían de tres antenas independientes en banda Ka que emitirían directamente a la Tierra, pero para el resto de frecuencias usarían las grandes antenas desplegables del BM.

Captura de pantalla 2015-08-08 a las 15.36.24
Módulo MPN 1. Se aprecia el sistema de acoplamiento a la derecha. 1: radiador; 2: antena de recepción en banda C; 3: antena de emisión en banda C; 4: elementos emisores en banda L; 5: antenas en banda Ka (RKK Energía).
s
Cobertura de los módulos MPN 1 y 2. A la izquierda en banda L y a la derecha en las bandas C y Ka (RKK Energía).

Lo interesante del caso es que los dos módulos MPN se unirían al BM una vez en la órbita geoestacionaria usando un sistema de acoplamiento parecido al que emplean las naves Soyuz, aunque más pequeño. Los MPN se acoplarían primero al puerto axial del BM y luego serían trasladados a uno de los dos puertos laterales mediante un pequeño brazo robot, un sistema que claramente recuerda al brazo Lyappa de la Mir. El acoplamiento sería automático y parecido al de las naves Soyuz o Progress con la ISS. No obstante, debemos recordar que, salvo quizás algún satélite militar secreto, nunca se ha intentado un acoplamiento automático en la órbita geoestacionaria, de ahí la originalidad de este sistema. La masa del satélite una vez acoplados los dos MPN sería de unas catorce toneladas y su vida útil podría alcanzar los veinte años. Un sistema de tres satélites permitiría cubrir toda la superficie terrestre como en el proyecto Globis original.

Antena Reflektor desplegada en la viga Sofora de la estación Mir.
Antena Reflektor desplegada en la viga Sofora de la estación Mir.

En una segunda etapa se aumentaría la potencia de la señal y se incrementaría significativamente el número de transpondedores en banda Ka, pero para ello se necesitaría aumentar la potencia eléctrica hasta los 160 kilovatios, por lo que RKK Energía propuso usar un reactor nuclear con un diseño basado el del Proyecto Gerkules de los años 70. Este reactor tendría una masa de 7,85 toneladas y durante la fase inicial llegaría a generar hasta 400 kilovatios, suficientes para alimentar también varios motores iónicos para propulsar el satélite desde la órbita baja hasta la órbita geoestacionaria, aumentando así la masa útil del sistema. La versión nuclear del satélite dispondría de dos antenas desplegables de 15,6 metros de diámetro y los mismos módulos MPN y BM, pero adaptados a la nueva fuente de potencia.

s
Reactor nuclear de 160 kW para satélites de comunicaciones. 1: reactor; 2: escudo antirradiación; 3: radiador; 4: viga desplegable; 5: aviónica; 6: bloque con los generadores termoeléctricos; 7: sistemas de control del reactor (RKK Energía).
Captura de pantalla 2015-08-08 a las 17.37.26
Remolcador nuclear pesado con un reactor nuclear Gerkules de 600 kW y propulsión iónica (RKK Energía).

Este proyecto de gran satélite de comunicaciones modular ha caído en el olvido, aunque Rusia sigue intentando desarrollar un remolcador orbital nuclear. Sin embargo, el programa del remolcador ha sufrido enormes retrasos y una falta crónica de presupuesto durante el último lustro que lo han situado al borde de la cancelación. En un mundo dominado por los comsats tradicionales, es difícil ver alguna ventaja en el proyecto de la empresa Energía. Pero si algo nos enseña la experiencia es que este concepto suele resurgir de tanto en cuanto. Quizás alguna vez sea la definitiva.

Referencias:

Kovtun et al, Kosmicheskie Sistemi Sbiazi Razrabotki RKK Energia imeni S. P. Koroliova, Kosmicheskaia Tejnika y Tejnologii, nº 9, 2015.


19 Comentarios

Participa Suscríbete

VipondiuVipondiu

Yo creo que ante las alocadas propuestas de lanzar constelaciones de comsats cada vez más numerosas a órbitas ya saturadas (Musk propuso una constelación de 4000), menos unidades, más grandes y capaces es la mejor arma para luchar contra el problema de la chatarra espacial. Se necesitan cohetes pesados, pero tambien así se crea el mercado que ahora mismo no existe para cohetes con + 25 tn de capacidad, haciendo mucho más probable viajes a la Luna o a Marte. Al cohete pesado le faltan misiones para existir, y no habrá misiones sin cohete pesado… En mi opinión comsats gigantes a órbitas saturadas como GEO es el camino a seguir.

Y el remolcador iónico nuclear, o solar, es otra pieza clave que necesitamos para romper el status quo actual y salir de LEO de una vez.

Una duda, ¿a que se debe que la esperanza de vida del satélite fuera tan larga? ¿simplemente por la redundancia de tener múltiples sistemas o es que se irían sustituyendo los módulos cuando fallasen? (una posibilidad en este satélite modular)

NeofitoNeofito

No viene al caso, pero viendo la foto de la EVA en la MIR y la que ha colgado la NASA hace poco por la EVA de los rusos en la ISS, me pica la curiosidad de que trajr usan los rusos ahora y si está relacionadl muy directamente con lo que tenían en la MIR

CarloCarlo

Aunque no hay que olvidarse que el actual es muy modernizado y tiene ya varios sistemas digitales.

JimmyMurdokJimmyMurdok

Sisi obviamente, la evolución de sistemas funcionales y eficientes para mi es un punto a favor.

AlcalinoAlcalino

En el momento que combinas las palabras: RUSOS, SATELITES Y NUCLEAR todo washington dc pierde la cabeza.

Rengel

No solo washintong, la gente de cualquier parte del mundo oye “nuclear” (china, rusia misma, chile, españa, principado de sealand) lo asocia con armas nucleares y chernobil.

JoseJose

Daniel, cuantos reactores nucleares se han probado en el espacio?

Alguna vez se ha probado un remolcador en el espacio? O son todos proyectos y powepoints?

Stewie GriffinStewie Griffin

Depende de lo que entiendas por reactor. Por definición un reactor es un dispositivo donde tiene lugar una reacción (química, física) para su aprovechamiento. Si entiendes por reactor lo que es un reactor nuclear en el espacio no ha habido ninguno, nunca, que se sepa. Ni hay planes.

Lo que ha habido, a punta pala, son RTGs, que son aparatos (un artefacto blindado de peso considerable) donde material radiactivo se desintegra liberando calor que es convertido directamente en electricidad por termopares (técnicamente: aprovechan un gradiente térmico para generar una diferencia de potencial), busca por thermocouple en inglés, este tipo de dispositivos se usan hoy en día en termómetros a tutiplén (científicos). Como son carísimos, se usan donde otro tipo de energía no está disponible, y además son muy fiables y con una probabilidad de fallo próxima a cero, precisamente porque no tienen piezas móviles ni mecanismos (mecánicos). Simplemente a medida que el combustible se va consumiendo les pasa como a una vulgar pila, van dando menos potencial hasta que la sonda equipada deja de funcionar por debajo de un umbral.

Los reactores más pequeños que existen son los de los submarinos nucleares, que son considerablemente grandes, son reactores tal y como vulgarmente se los entiende: intercambiadores de calor, turbinas, fluído conductor, refrigerante, dispositivos de control de la fisión, etc. Mientras que un RTG no puede hacer mucho estropicio (y menos en el espacio), un reactor de estos puede experimentar un fallo descontrolado como Chornobyl y Fukushima. Di tú que en el espacio tampoco tiene mayormente gravedad, no siendo que ya no habrá posibilidad de que se le arrime ni astronauta ni robot para ser reparado. Los reactores de los submarinos ni siquiera se les recarga el combustible, con el que tienen da para toda la vida útil del navío.

Así que no, experiencia nuclear en el espacio nula. Es todo un desafío y no menor, tanto por la miniturización exigida cuanto porque funcionar como un reactor en esas condiciones ni siquiera se ha testado nunca. La NASA tiene en proyecto una nueva generación de RTGs más eficientes que se parecen más a un reactor en el sentido de que la producción de electricidad ya se basa en un ciclo mecánico (un motor Stirling), eso naturalmente hace que los escenarios de fallo pasen a ser muy reales y a ser tenidos en cuenta.

Como dice Daniel, el problema es que no hay demanda y son chismes carísimos que dispararían las facturas a una barbaridad sobre barbaridad, porque la industria nuclear también es militar y la palangana que tienen montada ni te la figuras. La apuesta más convincente es la de motores nucleares, pero esto es como todo, si se columpian luego la lluvia de hostias alguien se la tiene que comer. En todas las épocas y culturas primero se buscan los chivos expiatorios y después si eso se mira si tiene arreglo la cosa.

El problema es que toda la industria espacial en el fondo, y eso que es la punta de lanza de la tecnología, está completamente en bragas. Pensar en grande es pensar desde cero, en casi todo, son retos formidables y ninguna sociedad (no digamos a nivel internacional) está aún preparada para eso. Quizá China, en el sentido de que son ambiciosos en todos los campos, pero si vienen mal dadas también pueden bajar el pistón y la verdad, es justificado.

XX

Gracias! Habia leido sobre el proyecto en una reseña de la encyclopedia astronautica sobre proyectos pensados para el cohete Energia, pero no volvi a ver nada más del tema.

Recuerdo vagamente que también mencionaban satélites laser para reparar la capa de ozono. A ver si algún dia nos sorprendes con otra entrada así 😉

ExtebanExteban

A mi me recuerda a la película Space Cowboys, por aquello del satélite soviético de comunicaciones gigante con sorpresa nuclear de regalo.
Ahora en serio, magnifico artículo Daniel. Nunca defraudas.

JofaserimonJofaserimon

“…….que debía ser lanzado por el enorme cohete homónimo Energía.”

No puedo entender como no se puede reutilizar la tecnología “desarrollada” con este cohete para fabricar otros cohetes pesados. Leí en varios sitios su impresionante potencia y que era relativamente “barato” producir, ¿alguien sabe por qué el SLS parte casi desde cero en vez de usar la tecnología del Energía?

JofaserimonJofaserimon

¿Y no es más sencillo utilizar la tecnología del Energía si provenía de un cohete muy potente?

Lo malo es como dicen en otros posts, si no hay cohete gigante es porque no hay misiones, y si no hay misiones es porque no hay cohete gigante.

Jimmy MurdokJimmy Murdok

¿Pides qué el proyecto estrella made in USA sea soviético? La producción estaba en Ucraina, una pena pero está complicado incluso para Rusia.

JoseJose

El pez q se muerde la cola….

Primero que hagan los cohetes …. Luego vendran los supertelescopios, las super estaciones espaciales y los vuelos interplanetarios de verdad. Para que van a estudiar los proyectos serios si saben que no se pueden lanzar xD. Es logica pura.

Ahora hay q esperar que los chinos apreten con su z9, space Xcon su. FH y lanasa con su SLS. Con esos 3 cohetes el mundode laaeronautica se puede poner interesantisimo.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>