5NM: un pedacito de Marte en la Tierra

Por Daniel Marín, el 29 enero, 2009. Categoría(s): Astronáutica • Historias de la Cosmonáutica • Marte • Rusia ✎ 6

Ahora que se cumplen cinco años de la llegada de Spirit y Opportunity a Marte, vale la pena recordar que ya en los años 70 se propusieron misiones para traer de regreso a la Tierra muestras de suelo marciano.

El 24 de septiembre de 1970 la sonda Luna 16 (Ye-8-5) aterrizaba con las primeras muestras del regolito lunar obtenidas de forma automática. Estas misiones robóticas pretendían hacer menos humillante la derrota soviética en la carrera lunar. Alentados por este éxito, la oficina de diseño de las sondas Luna, OKB Lávochkin, decidió embarcarse en un proyecto mucho más ambicioso: conseguir una muestra del suelo marciano.

El problema es que una sonda de estas características debía ser mucho más pesada y compleja que cualquiera de las enviadas con anterioridad a la Luna, principalmente debido al considerable tiempo de vuelo interplanetario que requería la misión y a la mayor gravedad marciana (comparada con la lunar). Por este motivo se decidió lanzar la nave a bordo de un cohete N1, el mismo que debía llevar los primeros cosmonautas a la superficie lunar. Para entonces, el N1 había sufrido dos lanzamientos fallidos, pero se esperaba que eventualmente estuviese en servicio a mediados de la década. Este ambicioso proyecto marciano fue bautizado tentativamente como 5NM y en seguida atrajo la atención de Georgi Babakin (ingeniero jefe de Lávochkin), así como la del “ministro del espacio” Serguéi Afanasiev. Este último lo veía como una herramienta magnífica para aumentar la credibilidad espacial soviética tras la derrota lunar.


El cohete N1.

5NM era una enorme sonda de 20 toneladas que estaba dividida en un orbitador de 3,6 t (Орбитальный Аппарат, ОА) -basado en las sondas Mars 69 y Mars 71- y un aterrizador de 16 t (Посадочный Аппарат, ПА). Pese a su nombre, el OA no debía entrar en órbita alrededor de Marte, sino que su misión era corregir la trayectoria interplanetaria del vehículo. Antes de la llegada a Marte, el aterrizador y el orbitador se separarían. El OA sobrevolaría el planeta rojo retransmitiendo a la Tierra la telemetría del aterrizador durante el descenso y aterrizaje. Con una masa superior a la del módulo lunar del Apolo, el aterrizador era una sonda gigantesca que debía entrar en la atmósfera marciana con un escudo aerodinámico asimétrico. Este escudo tendría 6,5 metros de diámetro durante el lanzamiento y se desplegaría una vez en el espacio hasta alcanzar los 11 m gracias a un ingenioso diseño consistente en 30 pétalos. Tras la entrada atmosférica en ángulo, el escudo se desprendería y la nave aterrizaría mediante el uso exclusivo de cuatro cohetes de combustible líquido. Debido a la masa de la sonda y a las incertidumbres que existían sobre la densidad de la atmósfera marciana, el empleo de paracaídas no se consideró viable. Durante el descenso y aterrizaje, el orbitador recogería la telemetría de la nave y la enviaría a la Tierra.

El aterrizador incluía un cohete de 750 kg con dos etapas para mandar a la Tierra unos 200 gramos de muestras marcianas en una cápsula de 15 kg. Las secciones presurizadas del cohete estaban basadas en las sondas Venera 4 y 5. Tras tres días en la superficie, la etapa de ascenso despegaría con las muestras y se colocaría en una órbita marciana de 500 km de altura. Allí permanecería durante diez meses esperando una alineación favorable entre la Tierra y Marte para poner la cápsula con las muestras rumbo a la Tierra.



La megasonda 5NM: 1: cápsula de muestras. 2: sección presurizada de la etapa de ascenso. 3: tanques de la segunda etapa. 4: tanques de la primera etapa. 5: etapa de descenso. 6: escudo aerodinámico. 7: sección de instrumentación presurizada. 8: OA. (Novosti Kosmonavtiki).


Las muestras marcianas de camino a la Tierra (Novosti Kosmonavtiki).


Esquema de la misión 5NM: despegue en septiembre de 1975 y regreso de la cápsula con las muestras en mayo de 1978. Tiempo total de la misión: 970 días.

Obviamente, la misión resultó mucho más compleja de lo esperado. En 1973 ya estaba claro que 5NM no estaría lista para 1975, así que se propuso lanzar otra sonda, denominada 4NM, para allanar el camino al monstruo. 4NM debía incluir un orbitador similar al de 5NM y un vehículo explorador basado en los Lunojods, denominado en este caso Marsojod (марсоход). La misión permitiría probar varias de las tecnologías asociadas con la sonda 5NM, incluido el escudo aerodinámico, que sería idéntico.


La sonda 4NM con el Marsojod.

Desgraciadamente, en mayo de 1974 se tomó la decisión de cancelar el cohete N1, por lo que se esfumó cualquier posibilidad para los proyectos 4NM y 5NM. Sin embargo, Alexánder Vinográdov, prestigioso miembro de la Academia de las Ciencias de la URSS, logró convencer con el apoyo de Afanasiev al todopoderoso Dmitri Ustínov -ministro de defensa y miembro del Comité Central del PCUS- sobre la conveniencia de una misión de recogida de muestras marcianas.

Ustínov aceptó y le dio un plazo de cinco años a Lávochkin para diseñar, construir y lanzar la nueva misión. Serguéi Kriukov sería el ingeniero encargado del proyecto, ahora bautizado como 5M. Sin el N1, la nave debe reducir su peso drásticamente. Comparado con las 20 t originales, la sonda 5M tendría una masa de sólo 8,5 t, de las cuales 2 t corresponderían a la etapa de ascenso. Aún así, resultaba demasiado para el cohete Protón, el lanzador más potente de la URSS en esos momentos. Por lo tanto se decidió usar un esquema de tres lanzamientos para la 5M. Un cohete Protón pondría en órbita a la sonda junto con una etapa de escape (Blok DM). Un segundo lanzador se encargaría de lanzar otra etapa de escape que se acoplaría en órbita baja con el conjunto anterior y pondría rumbo a Marte. Por último, un tercer Protón debería mandar a Marte una nave que se acoplaría en órbita marciana con la cápsula de muestras. Tras el acoplamiento, regresarían a la Tierra. También se barajó la posibilidad de poner en órbita terrestre las muestras para que fuesen capturadas por una misión tripulada y evitar así una posible contaminación de nuestro planeta por parte de microbios marcianos y viceversa. Ni que decir tiene, el proyecto era a estas alturas imposible de llevar a cabo con la tecnología de la época (incluso hoy en día sería un desafío de proporciones mayúsculas).

La misión 5M requería un mínimo de tres acoplamientos automáticos, algo que nunca se había intentado con sondas interplanetarias. No obstante, y debido a la presión política, Kriukov perseveró e intentó hacer viable el proyecto, cuya versión final apareció en enero de 1976. Esta última encarnación concebía una sonda un poco más masiva: 9,34 t. Para ahorrar peso, la cápsula de 7,8 kg no usaría paracaídas en la atmósfera terrestre e impactaría directamente contra el suelo, un esquema que sería rescatado treinta años después para la misión Fobos-Grunt.


Esquema del vuelo de la misión 5M. Al igual que en la 5NM, la etapa orbital (AO) sobrevolaría Marte retransmitiendo la telemetría del aterrizador.

Paralelamente al 5M se desarrolló el proyecto 4M, versión reducida del 4NM y su Marsojod. Este proyecto sería el antecesor de la fracasada misión Mars 94.


Perfil del descenso y aterrizaje en Marte de la misión 4M con el Marsojod. La entrada en la atmósfera marciana se produciría en un ángulo de -13º a 5,6 km/s y a 100 km de altura.

Con el tiempo, los desafíos tecnológicos, políticos y económicos del proyecto se hicieron evidentes, especialmente tras los continuados fracasos de sondas soviéticas en Marte. La misión 5M fue relegada a las profundidades abisales de la burocracia soviética y Kriukov fue despedido por Afanasiev. Lávochkin pasó a su siguiente proyecto: UMVL, “Nave Universal Marte-Venus-Luna”. UMVL pretendía unificar los programas de exploración de la Luna, Marte y Venus usando una única nave que podía ser adaptada a los requisitos de cada misión. El diseño de UMVL sería la base de las malogradas misiones Fobos, Mars 94 y Mars 96.

5NM fue un proyecto que permaneció en secreto hasta la caída de la URSS. No obstante, y pese al tiempo transcurrido, todavía persisten ciertos misterios a su alrededor. Por ejemplo, se sabe que a finales de los 70 se llegaron a construir maquetas y diversas partes de la sonda, pero hasta la fecha se desconoce el paradero y estado de estas piezas.

En los EE UU existió un proyecto similar denominado Voyager -que no debe confundirse con las famosas sondas del mismo nombre que exploraron los planetas exteriores- que debía hacer uso del cohete Saturno V para lanzar dos sondas al planeta rojo. Durante un tiempo a principios de los 70, coincidiendo con la distensión política entre las dos superpotencias, muchos científicos soviéticos flirtearon con la idea de utilizar el Saturno V para llevar a cabo una misión a Marte conjunta con los EE UU. Desgraciadamente el Saturno V fue cancelado tras el programa Skylab, haciendo imposible una misión de esta envergadura. El incremento de la tensión entre ambas naciones a finales de la década enterró cualquier posibilidad de proyecto conjunto. No puedo dejar de pensar qué habría pasado si una misión de este tipo se hubiese hecho realidad.

Referencias:



6 Comentarios

  1. He un artículo muy, muy interesante, gracias! Yo sabía del proyecto Marsokhod, que duró hasta los 90, cuando fue definitivamente cancelado. Al final, la primicia de enviar vehículos robóticos a Marte terminó tocándole a los yanquis. El programa Marsokhod, sin embargo, no fue completamente inútil: los rusos utilizaron un robot muy semejante para estudiar volcanos, si no me equivoco, y hasta para meterse dentro del reactor de Chernobyl y hacer una evaluación de los daños.
    Otro proyecto que murió con el N1, que supuestamente debería haber volado a mediados de los 70, fue el de enviar misiones tripuladas a Marte y Venus sin que la tripulación bajara a la superficie. Me parece medio inútil enviar misiones tripuladas tan lejos sin que la tripulación llegue a la superficie (pues la gran ventaja de misiones tripuladas es que podría realizar trabajos y estudios que sondas robóticas son incapaces), pero la intención era, otra vez, compensar la derrota en la carrera lunar y conseguir un hecho espectacular.
    No creo que sea de lamentarse mucho el cancelamiento del N1: aún si hubiera sido operacional, seguramente su número de fallas sería enorme, y más temprano o más tarde este cohete sería cancelado. Glushko actuó bien al cancelarlo y empezar de la nada el desarrollo de un cohete completamente nuevo, el Energiya. Fue una tarea larga, compleja y carísima, pero al final se creó un cohete realmente magnífico. Que, por enorme desgracia, nunca fue realmente utilizado.

  2. Hola Carlo: tus reflexiones son muy interesantes. Sobre si Glushkó tomó la decisión correcta o no, es un tema muy interesante que podría dar para muchos posts. Cierto es ahora sabemos que a la URSS apenas le quedaban 20 años de vida, por lo que de poco sirvió el programa Energía. Pero claro, esto no lo podía saber Glushkó. El N1 había sido llevado hasta los límites de su diseño al aumentar su carga útil de 75 t a 95 t. Además no podía ser usado para llevar al Burán, el nuevo proyecto estrella que prometía una colaboración económica con los militares, como así fue. A cambio de cancelar el N1, Glushkó desarrolló el cohete más potente de la historia y los mejores motores jamás construidos (los RD-0120 y RD-170).

    Sobre el marsojod tengo algunos posts por ahí, a ver si los pulo y los publico, gracias por los enlaces.

    Un saludo.

  3. Bueno Daniel nuevamente me sorprendo gratamente con tus post. Desconocía por completo la existencia de este programa, aunque había leido una línea por ahi, no estaba al tanto de sus detalles, y de su nivel de desarrollo. Los aportes de Carlo son geniales, por cierto.

    Realmente los soviéticos tenían muchas esperanzas en el N1. Lo del Energiya me entristece mucho y no puedo entender todavía como es que tanto conocimiento quedó realmente sin aprovechar. No puedo creer que esa maravilla no pueda volver a volar

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Por Daniel Marín, publicado el 29 enero, 2009
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