PPTS: la sucesora de la Soyuz

2008 fue el año del «no» por parte de la ESA al proyecto de nave tripulada ruso-europea ACTS/CSTS. No obstante, Rusia no se da por vencida y sigue adelante en solitario con el programa. El ACTS nació en 2005 y ha sufrido una historia muy turbulenta debido a la compleja relación entre los socios rusos y europeos. Tras muchos cambios, el proyecto final debía utilizar una cápsula de gran tamaño diseñada por la empresa RKK Energía (constructora de las naves Soyuz) y un módulo de servicio de fabricación europea basado en el ATV. Desgraciadamente, la ESA y Roskosmos no lograron ponerse de acuerdo, principalmente debido a lo que la parte europea consideraba como un excesivo afán de liderazgo ruso dentro del proyecto. Este control ruso era inaceptable por parte de la cúpula de la ESA, la cual también veía con reticencia las enormes sumas de dinero necesarias para el desarrollo del nuevo vehículo. El ACTS debía ser lanzado además desde el nuevo cosmódromo de Vostochni (antiguo Svobodni) por un cohete nuevo, quizás una versión del Angará.


El difunto ACTS: ¿veremos una reencarnación de esta nave hacerse realidad? (Anatoly Zak).


El ACTS: en verde los componentes que debía construir Rusia (la cápsula) y en amarillo los componentes que le correspondían a la ESA (módulo de servicio y ordenadores de control) (Novosti Kosmonavtiki).

El ACTS tenía que convertirse en el sucesor de la venerable Soyuz dentro del programa PPTS (ППТС, Перспективная Пилотируемая Транспортная Система), «Futuro Sistema de Transporte Tripulado». La palabra «sistema» no se eligió por casualidad, pues permite subrayar que el programa no incluye solamente el desarrollo de naves tripuladas, sino también la construcción de sus lanzadores e instalaciones asociadas. Tras la defunción no oficial del ACTS el pasado octubre existía la duda sobre qué haría Rusia con el programa PPTS. En concreto, tras la cumbre ministerial de la ESA del pasado noviembre, donde se dejaba la puerta abierta a una posible nave tripulada 100% europea, está claro que Rusia tiene muy pocas posibilidades de atraer de nuevo a la agencia espacial europea para diseñar una nueva nave. Pues bien, hace unos días Roskosmos anunció que tomará una decisión sobre el nuevo vehículo espacial y su lanzador antes de marzo de este año.

Pocos dudan que la cápsula diseñada por RKK Energía para el ACTS será la elegida, aunque con modificaciones teniendo en cuenta la no participación europea. Esta nave tripulada, también denominada PPK (ППК, Перспективный Пилотируемый Корабль), «Futura Nave Tripulada», debe reunir una serie de requisitos impuestos por Roskosmos:

  • La cápsula tiene que ser reutilizable (al menos en cierto grado) y su vida útil debe ser de unos 15 años.
  • Debe tener un escudo térmico y demás sistemas que permitan una reentrada a velocidades de escape, esencial para viajes a la Luna o a otros planetas.
  • Debe poder llevar a una tripulación de hasta seis personas en órbita baja y cuatro en misiones lunares.
  • Debe poder alcanzar una órbita baja (LEO) de hasta 500 km de altura y poder acoplarse con otro vehículo que esté en una órbita de hasta 460 km.
  • La duración del vuelo en solitario de la PPK antes de acoplarse a una estación espacial no será superior a los tres días y deberá regresar en un plazo inferior a los dos días tras separarse de la estación.
  • En vuelo libre, la PPK debe tener una autonomía de al menos 15 días, para permitir así misiones lunares sin ninguna modificación. Acoplada a una estación, la autonomía de la nave deber ser de al menos 200 días.
  • En misiones orbitales lunares, la PKK debe ser capaz de volver a la Tierra en menos de cinco días.
  • La precisión al aterrizar debe ser igual o inferior a 15 km (la Soyuz tiene un radio mínimo de 16,5 km).
  • Debe poder amerizar en caso de emergencia.

La PPK vendría en dos versiones, una para vuelos a la órbita baja (LEO), y otra para misiones lunares:


Versiones de la PPK (RKK Energía).


Tabla con las características de las versiones de la PPK.


Dimensiones generales del ACTS/PPK (Novosti Kosmonavtiki).

La torre de escape (SAS, «Sistema de Salvamento de Emergencia») tendrá una masa de 4130 kg y no deberá someter a la tripulación a más de 12 g.


Detalle del sistema SAS del PPTS (Novosti Kosmonavtiki).

El volumen de la cápsula será de 29 m3 en total, de los cuales 10 m3 son útiles. En el fuselaje se emplearán nuevas aleaciones de aluminio y litio (V-1461 y V-1469T1). La cápsula contará con un sistema de acoplamiento similar al empleado en las Soyuz y Progress, en vez del APAS del transbordador espacial. Además deberá tener una escotilla de entrada para introducir a la tripulación antes del lanzamiento y para que ésta abandone el vehículo tras el aterrizaje. En esta escotilla habrá una ventana de 22-40 cm, además de otras dispuestas a los lados de la nave. Se emplearán asientos derivados de los Kazbek-U utilizados en la Soyuz. La cápsula incluye un sistema de control de actitud (SIOS) con motores de 50-60 kgf de empuje cada uno para maniobrar durante la reentrada y reducir las cargas sobre la tripulación. Los cuatro motores de giro están en la parte inferior de la cápsula, mientras que los de guiñada y cabeceo se encuentran en una estructura en la parte superior. También contará con un escudo térmico a base de materiales cerámicos que permitan su reutilización.


Cápsula del PPTS. Se aprecian los seis asientos para la tripulación y el tren de aterrizaje (Novosti Kosmonavtiki).

Sin embargo, la característica más llamativa de la cápsula es que no utilizará paracaídas, sino un sistema de aterrizaje basado en doce cohetes de combustible sólido instalados en la base de la cápsula. El conjunto propulsivo tiene una masa de 400 kg y se llama PTDU. Se trata de un sistema que ya investigó RKK Energía durante el desarrollo de la cápsula Zaryá a finales de los 80. Un tren de aterrizaje de cuatro patas suavizará el aterrizaje y facilitará la extracción de la tripulación.


Características de la PPK donde se aprecia su particular sistema de aterrizaje a lo DC-X (RKK Energía).


Esquema de misión de la PPK en la órbita baja (Novosti Kosmonavtiki).


La cápsula Zaryá debía haber sido lanzada por un cohete Zenit y empleaba un sistema de aterrizaje vertical sin paracaídas, aunque los motores eran de combustible líquido (www.buran.ru).

El Módulo de Servicio (SM o PAO) hará uso de combustibles hipergólicos y paneles solares similares a los de la Soyuz, con un área de 22 m2. Para misiones lunares, la cápsula podrá ser usada con un mínimo de modificaciones, pero el módulo de servicio incluirá más combustible y oxígeno para la tripulación, así como un motor principal más potente. Este motor será el encargado de propulsar a la nave fuera de la órbita lunar rumbo a la Tierra. Para mandar a la PPK hacia la Luna será necesaria una etapa superior, similar a la S-IVB del Apolo o a la EDS del Programa Constellation.


Módulo de servicio del ACTS. A la derecha, una posible versión del SM para misiones lunares (Novosti Kosmonavtiki).


Posible esquema de misión lunar (Novosti Kosmonavtiki).

Queda por saber si Roskosmos elegirá una PPK similar al ACTS o con ligeras variaciones. El sistema de aterrizaje sin paracaídas es sin duda la parte más polémica del nuevo sistema y no sería de extrañar que viésemos algún cambio en este punto. También hay que reconocer que es una característica muy original que permite aumentar la masa útil de la nave.

Además de la cápsula de RKK Energía, existen otras candidatas a PPK:

  • Cuerpo sustentador tipo Klíper: aunque con menos intensidad, RKK Energía sigue ofertando el proyecto mascota del anterior director de la empresa, el Klíper (en sus versiones alada o de cuerpo sustentador), como posible nave tripulada. De todas formas, ya ni lo menciona por su nombre. Las probabilidades de que Roskosmos se decante por esta opción son prácticamente nulas.
  • Variante del TKS: se trata de una cápsula presentada por la empresa estatal Khrunichev basada en la antigua nave TKS de Cheloméi. Tiene pocas posibilidades de ser elegida, pero podría haber alguna sorpresa.

Quizás la parte más enigmática del sistema PPS es la que se refiere al lanzador. La propuesta sugiere que podría tratarse de un cohete distinto al Angará, algo que sería muy sorprendente teniendo en cuenta la crisis económica actual, ya que no creo que Rusia se pueda permitir desarrollar desde cero otro cohete de gran capacidad. En todo caso, en unos meses saldremos de dudas.

Referencias:

  • ACTS, Anatoly Zak.
  • На чем будут летать космонавты?, S. Svetlov, Novosti Kosmonavtiki.


12 Comentarios

  1. Daniel,

    dices que el sistema de retrocohetes que substituye al paracaidas permite aumentar la masa útil de la nave.

    ¿El peso de los cohetes y del combustible seria inferior al de la lona del paracaidas?

    Saludos,

  2. Joan: eso es lo que afirma RKK Energía. Por supuesto, no he hecho los cálculos, así que no te puedo dar más detalles 😉

    De todas formas, hay que tener en cuenta que el sistema de paracaídas para una cápsula de este tamaño estaría formado por varias unidades, más los paracaídas auxiliares correspondientes (los que se abren antes para frenar y estabilizar el vehículo).

    Un saludo.

  3. Mecahis….ahora que tengo bordados los edredones y montadas las maquetas de la soyuz, van estos y me cambian mi nave de cabecera.
    ¡Que fastidio!, a empezar de nuevo…
    Lo malo es que mis compis no la distinguirán de la orion, y no apreciarán….que soy un chico malo 😉

  4. Jeje…bueno, la Orión es más grande: 20 toneladas y un diámetro de 5 m. La PPK/ACTS tendría una masa de 12-16 t y un diámetro de 4,4 m, aunque sus características no son muy distintas, gracias a que los rusos emplean los cohetes de frenado en vez de paracaídas y una cápsula con un diseño más puntiagudo (maximiza el volumen interno aunque empeora las características aerodinámicas en la reentrada).

    Aún así, me pido un edredón de la Soyuz 😉

    Un saludito.

  5. Es absolutamente lamentable que las diferencias políticas frenen de esta manera la conquista del espacio. Cada cual hace la guerra por su cuenta simplemente por temas de prestigio internacional o miedo de que otros países se beneficien de la tecnología del sistema. Si todos juntasen sus fuerzas se podría tener un proyecto conjunto entre USA, Rusia, Europa, China, Japón… y llevar a cabo misiones ambiciosas a medio plazo. Ahora lo que acabará pasando es que la ESA nunca tendrá su programa tripulado, la NASA tardará eones en tener un Constellation viable (si es que acaba bien el proyecto) y Rusia y China irán progresando con cuentagotas. Felicidades, políticos.

  6. Monsieur, estoy absolutamente de acuerdo con vos. Infelizmente, parece que los años 90 fueron atípicos en la exploración espacial: todo el entusiasmo generado por el proyecto de la EEI y las perspectivas de cooperación entre las principales potencias del mundo (siendo China la única excluída, por voluntad de los EEUU) se desvaneció, y volvimos a los tiempos de la «carrera espacial». Lo que es una pena, pues dado el inmensos costos y complejidad de misiones tripuladas de larga duración, nada más lógico que compartirlos entre varias naciones. Ahora es cada uno por sí, y hasta la última gran posibilidad de cooperación, entre Rusia y ESA, fue abanadonada.
    Comparto el tu pesimismo, Monsieur. Pero me pregunto si no habría posilidad de una cooperación entre Rusia e India en misiones espaciales tripuladas. Los dos países ya comparten muchas tecnologías avanzadas (inclusive el caza de 5a generación que los rusos están desarrollando, el PAK FA, ahora va a tener participación india), y tienen una gran confianza mutua en todos los aspectos – político, militar, tecnológico, comercial. Los rusos cada vez más sospechan de China y, aunque las relaciones sigan muy buenas, en los últimos años han disminuído bastante la transferencia de tecnología. Además, India está mostrando un gran interés por la exploración lunar, y hasta envió hace poco su primer sonda a nuestro satélite.
    Estoy especulando, claro, pero no me sorprendería ver, en un futuro cercano, algún anuncio de cooperación espacial entre los dos países para una misión tripulada a la Luna.

  7. Exactamente, Carlo: los rusos ya no se fían de los chinos después de que se la hayan jugado en varios proyectos aeroespaciales supuestamente conjuntos. Hace poco la India declaró su intención de desarrollar una nave tripulada con Rusia, quizás basada en la Soyuz. Habrá que ver qué ocurre.

    Un saludo.

  8. Estoy de acuerdo con lo señalado tanto por monsieur le six como por carlo. El espíritu que nació en la MIR (cuestiones económicas al margen) y que creció con la EEI parece haberse perdido por completo. Claro que no sabríamos si buscarlo por medio del GPS, del GLONASS o con el futuro GALILEO…
    😉
    Al margen de esto, me gustaría saber si en Rusia existe en desarrollo un motor iónico capaz de sustituir al propulsor principal de combustible líquido que a priori utilizaría la PPTS en sus viajes orbitales lunares.
    Tengo entendido que ya a comienzos de la década de los 70 comenzaron a instalar motores iónicos en varias sondas espaciales, y sin embargo nunca se ha publicitado demasiado sus avances en esta materia (con la ligera salvedad de esa «joint venture» denominada ISTI, así como de prototipos tales como el SPT o el APPT).
    Saludos!

  9. Hola Xerman:

    que yo sepa no hay ningún proyecto actual de motor iónico en Rusia. De todas formas es un tema bastante interesante, así que voy a ver si averiguo algo nuevo. El problema de este tipo de propulsión es el bajo empuje de los motores, que lo hace poco recomendable para usarlo en naves tripuladas.

    Un saludo.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 21 enero, 2009
Categoría(s): ✓ Astronáutica • PPTS • Rusia • Soyuz