Construyendo el ET y recordando al Energía

Al hilo del último Concurso Eureka, me gustaría compartir unas cuantas imágenes del proceso de fabricación del Tanque Externo (ET) del transbordador espacial.

El ET es probablemente la parte que pasa más desapercibida del sistema shuttle, y eso que es la más voluminosa. Con unas dimensiones de 46,9 x 8,4 m, es una de las estructuras espaciales más grandes construidas. Su masa es de sólo 26,5 toneladas, pero una vez cargado de hidrógeno y oxígeno líquidos aumenta hasta unas impresionantes 765 toneladas. El ET se construye en la Michoud Assembly Facility (MAF), una instalación de la NASA localizada en Nueva Orleans. Desde allí viaja de una pieza hasta el Centro Espacial Kennedy en barcaza, eliminando la necesidad de complejos sistemas de transporte por avión o ferrocarril. El ET hereda la tecnología desarrollada para la construcción del Saturno V. De hecho, la primera etapa de este gigantesco cohete -la S-IC-, también se ensamblaba en Michoud. El contrato para construir el ET fue otorgado en 1972 a la empresa Martin -posteriormente Martin Marietta, Lockheed-Martin en la actualidad- y hasta la fecha se han creado tres versiones: Standard Weight Tank (1981-1983), Lightweight Tank (1983-2003) y Super Lightweight Tank (1998-actualidad, con una aleación de aluminio-litio). Tras el accidente del Columbia en 2003 -causado por el desprendimiento de un gran trozo de espuma aislante del tanque- el ET fue modificado extensivamente, aunque no se han conseguido eliminar por completo los desprendimientos. La espuma aislante otorga al ET su característico color amarillo-anaranjado y es necesaria para mantener las bajas temperaturas de los combustibles criogénicos, así como para evitar la formación y posterior desprendimiento de hielo. En realidad no se trata de una sustancia única, sino de una serie de espumas de poliuretano (PDL-1034, , BX-265, etc.) y poliuretano-isocianurato (PUIR, por ejemplo, NCFI 24-57, etc.). Las superficies más extensas del ET son rociadas con espuma (PUIR) de forma industrial, mientras que las zonas más delicadas (conducciones LOX, zona intertanque, etc.) requieren una aplicación manual de poliuretanos.


Michoud Assembly Facility (MAF) (NASA).




Vista general del ET (NASA).

El ET está formado por tres partes principales: el tanque de LOX frontal -más pequeño-, la estructura intertanque y el tanque de LH2. Estas partes se montan por separado y luego son recubiertas con la espuma aislante:



Partes de ET (NASA).

El tanque de LOX está formado a su vez por tres segmentos:



Tanque de LOX (NASA).









Montaje del tanque de LOX (NASA).

El tanque de hidrógeno es básicamente un cilindro gigante formado por seis partes (dos extremos en forma de cúpula y cuatro secciones cilíndricas):







Partes del tanque de LH2 (NASA).

Por último tenemos la sección intertanque, que incluye soportes estructurales para distribuir el empuje de los SRB:




Sección intertanque (NASA).





Construcción de diversos componentes del ET (NASA).

El tanque LOX se une con la sección intertanque y se recubren de espuma, mientras que el tanque de LH2 se recubre por separado:





Primer recubrimiento de espuma (NASA).

Después se monta el ET entero, se montan las partes exteriores (soportes del orbitador y los SRB, conducciones de combustible, etc.) y se recubren con espuma de forma manual:







Fases finales del montaje de los ET (NASA).

Finalmente se trasladan hasta el Centro Espacial Kennedy en barcaza:







Transporte del ET desde Michoud hasta el KSC (NASA).

La estructura más parecida al ET es, por supuesto, el Bloque Ts (bloque “central” o segunda etapa, Блок Ц) del desaparecido cohete soviético Energía. Obviamente, la principal diferencia del Bloque Ts con respecto al ET consistía en que los motores principales (cuatro RD-0120) estaban montados en la base del bloque, mientras que en el transbordador (tres SSME) están instalados en el orbitador. El Bloque Ts fue diseñado por NPO Energía y construido por la OKB Progress (actualmente TsSKB Progress, constructora de los cohetes Soyuz) en Samara. Al igual que el ET, consistía en un tanque de LOX frontal de 552 metros cúbicos (frente a 553,4 m3 del ET) y en un tanque de hidrógeno de 1523 metros cúbicos (el ET tiene 1497,4). El Bloque Ts tenía una masa de 776 toneladas con combustible (600 t de oxígeno y 100 t de hidrógeno) y estaba fabricado en una aleación de aluminio (tipo 1201). Al igual que el ET, el tanque de LOX estaba formado por tres secciones. La principal diferencia de diseño entre el ET y el Bloque Ts consistía en que la conducción de LOX discurría por el interior del tanque de LH2 formando un ángulo de 7º, mientras que en el caso del ET esta conducción recorre el exterior del tanque de LH2 hasta la base, donde se conecta con el orbitador. Otra diferencia notable era la presencia de paneles en el interior del tanque de LH2 para prevenir el movimiento (sloshing) del hidrógeno líquido durante el lanzamiento, a diferencia del ET, que no tiene ningún panel interno en este tanque. Aunque esta característica es común en todos los tanques de combustible, no se suele emplear en los tanques de hidrógeno líquido debido a la baja densidad de esta sustancia. Además, los combustibles criogénicos se cargaban a una temperatura menor en el caso del Energía: -255 ºC para el LH2 y -195 ºC para el LOX, frente a -253 ºC y -182 ºC en el caso del transbordador. Otra diferencia clave radicaba en que el Energía contenía su propia aviónica y sistemas de navegación y control en la sección intertanque, mientras que todos estos sistemas se encuentran en el orbitador en el caso del shuttle norteamericano.



El cohete Energía (www.buran.ru).



Bloque Ts del Energía (www.buran.ru).

A diferencia de lo que mucha gente piensa, el Bloque Ts del Energía también estaba cubierto por una espuma aislante de poliuretano (Ripor-2N, PPU-17) mezclada con material ablativo (PPU-306). Esta espuma no se aprecia claramente en las fotografías debido a la pintura blanca que la recubre, al igual que el ET fue pintado de blanco en las primeras misiones del transbordador.






El tanque de LH2 del Bloque Ts (www.buran.ru).



Tanque de LOX del Bloque Ts (www.energia.ru).


Sección intertanque del Bloque Ts (www.buran.ru).

El transporte de una estructura tan gigantesca (58,1 x 7,7 m) hasta el cosmódromo de Baikonur supuso un desafío de primer orden. A diferencia del ET, el Bloque Ts no podía ser enviado por mar, así que sólo había dos opciones: transportarlo por aire de una pieza o desmontarlo y mandarlo por ferrocarril. La segunda opción fue la empleada durante el programa del cohete lunar N1, pero esto implicaba reproducir casi en su totalidad las instalaciones de montaje de Samara en Baikonur, con el consiguiente incremento en el coste y pérdida de tiempo. La única opción viable era el transporte aéreo, por lo que se estudió el uso de dos helicópteros gigantes Mil Mi-26 para cargar el Bloque Ts,. El empleo de helicópteros se descartó debido a su limitado alcance y al final se decidió usar una versión modificada del bombardero Myasischev M4 denominada VM-T Atlant. Tras intensas pruebas en túneles de viento y con maquetas, se decidió emplear el VM-T para transportar el tanque de LOX y el de LH2 por separado, ya que no podía llevarse a cabo el transporte de una pieza. La configuración 2GT llevaría el tanque de LOX y la 1GT el tanque de LH2. Las configuraciones OGT y 3GT se emplearían para transportar a los orbitadores del programa Burán y las cubiertas protectoras de los tanque, respectivamente. La configuración 1GT es probablemente el objeto volador más extraño jamás construido.



La carga 2GT del VM-T Atlant (tanque de LOX) (www.buran.ru).



El VM-T Atlant con la carga 1GT (tanque de LH2) (www.buran.ru).

Tras numerosas pruebas de vuelo -con diversos incidentes “curiosos” incluidos-, el 8 de abril de 1982 se efectuó el primer transporte de elementos del Bloque Ts desde Samara (entonces Kuybishev) hasta Baikonur, en el que sería el primero de más de 150 vuelos en el marco del programa Energía-Burán. El gigantesco Antonov An-225 -diseñado específicamente para el programa espacial- podía transportar el Bloque Ts de una pieza, pero la caída de la URSS y la paralización del programa de transbordadores soviéticos evitaron que pudiésemos contemplar esta curiosa estampa.

Aunque, desgraciadamente, el Energía tuvo una corta vida, el ET del shuttle también pasará este año a la historia tras el vuelo de la última misión del transbordador. Tanto el Bloque Ts como el ET son todo un ejemplo de la capacidad tecnológica espacial del ser humano.

Referencias:



12 Comentarios

  1. Guau, me encanta esta entrada.

    Si se admiten sugerencias, ¿podrías hacer un artículo sobre las torres o estructuras de lanzamiento?.

    Muchas gracias.
    Luis RJ

  2. Gracias, Luis. Por supuesto que se admiten sugerencias…ése es precisamente uno de los objetivos del blog. De hecho, tengo como cien borradores sobre diversos temas, incluidas las rampas, pero el problema es el tiempo ;-). Además, cuando me pongo a preparar una entrada siempre acabo encontrando toneladas de información que mi diminuto cerebro no puede digerir, así que lo dejo hasta otra ocasión y por eso tengo la lista de borradores que parece el almacén de “En Busca del Arca Perdida” XD

    Saludos.

  3. Me ha encantado la comparación entre los dos tanques externos.

    Pero ahora me ha quedado el gusanillo: ¿cuáles serían esos “incidentes curiosos” de los que hablas en cuanto al transporte aéreo?

    Un saludo!

  4. Daniel, cada día me sorprende ud. más es excelentísima esta nota acerca de la construcción del ET. Vuelvo a expresarle que admiro su facilidad de sorprendernos a los que somos seguidores de la investigacion espacial

  5. Muy interesante. Uno piensa que el ET es “sólamente un tanque”, una estructura sencilla descartable, pero parece que no hay cosa sencilla en la tecnología espacial: es bastante más complicado que lo que uno piensa.
    Me pregunto qué pasará con la instalación de Michoud, una vez retirado el Shuttle. Tendrán el mismo destino que las instalaciones para el Energia?
    Y me sumo a DarkSapiens: quiero saber sobre los “incidentes curiosos” con el VM-T.

  6. Daniel Marin!! Que haríamos sin tus conocimientos disponibles en la web!! Los comentarios de la gente lo dicen todo! Yo solo se leer (ademas de mi idioma natal) ingles, por lo tanto siempre me perdía la otra historia fascinante (URSS). Gracias por poner tanto conocimiento en tu Blog (que lo tengo como Marcador Nº1 en mi Chrome).

    Ya que estamos con los Shuttle, alguna vez mencionaste que Glushkó se encontró con una serie de dificultades tremendas para llevar a cabo el motor del Energía (RD-170), tratando de imitar al F1 del Saturno en su momento. Si algún día (y me da vergüenza pedirte esto) no sabes que subir al blog, me encantaría saber mas de Glushkó y sus dificultades.
    Gracias y saludos a todos!
    Desde Argentina: Leandro.

  7. Daniel: espectacular entrada!me quedé pensando si el An-225 hubiese sido capaz de llevar el bloque Ts en la bodega y el Buran sobre el fuselaje a la vez? Pobrecito este bombardero parecia una libelula cargando un elefante jejeje
    Saludos!

  8. Grandioso artículo, especialmente la parte del bloque Ts, cuya historia no conocía en absoluto (demasiado tiempo en nasaspaceflight me dió bastantes detalles del ET 😉 ) Lo del aislante del Energia, por ejemplo, es un detalle muy interesante. En este respecto, ¿cuál es el aislamiento que utiliza el Ariane 5, puesto que es otro lanzador con diseño “sidemount”? En las fotos se aprecian una especie de “baldosas”, pero nunca llegué a saber de qué están hechas.

    Tercera petición de los “incidentes curiosos” por mi parte!

  9. buenisimo Daniel!! esta muy bueno tu blog, ahora, te he visto comentar el eagle lander 3d, sabes que lo descargué y está muy bueno, el tema es : como enciendo el propulsor?, porque sinó no puedo aminorar la velocidad para aterrizar y siempre me estrello, sería lo único que me falta para disfrutar mejor éste juego, y ya lo encargué para tenerlo en forma completa.
    Mi mail es gonzalo.giorello@gmail.com
    Gracias !! y seguí adelante.

  10. Jeje, veo que he despertado el interés con lo de los “incidentes varios”. Bueno, no son especialmente espectaculares, básicamente se refieren a la complejidad de los análisis teóricos y los problemas de los pilotos para despegar en los primeros vuelos. Un día hablaré del tema 😉

    @Carlo: sin HLV, me temo que Michoud desaparecerá (como instalación espacial al menos). Todavía hay esperanza: esperemos a ver qué ocurre en los próximos meses.

    @Leandro: gracias. Pues sí, la verdad es que el tema del RD-170 es muy interesante. Lo apunto como pendiente.

    @Nikolay: ¡menuda combinación!, pero me temo que no, el Bloque Ts debía llevarse encima del An-225.

    @David: sí, ya sabes lo que dicen de NSF: “shuttle-huggers”! 😉 En L2 hay más imágenes del montaje del ET que no puedo poner por temas de derechos de autor. El Ariane 5 emplea en sus etapas criogénicas una espuma aislante muy similar a la del ET. Las “baldosas” son el efecto del método de aplicación de la espuma.

    @Gonzalo: hace tiempo que jugué al Eagle Lander, pero sinceramente, no te puedo ayudar porque no me acuerdo de los detalles (¿no hay un tutorial?)

    Saludos.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 26 febrero, 2010
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Historias de la Cosmonáutica • NASA • Rusia • Shuttle