Vostok: la primera nave espacial (parte I)

El lanzamiento del Sputnik en 1957 había supuesto toda una revolución. El gobierno soviético, con Jruschov a la cabeza, quedó prendado de los logros de Serguéi Korolyov en el espacio, por lo que éste pudo conseguir carta blanca para sus proyectos. Y de entre todos sus planes, lo que más deseaba el «ingeniero jefe» era poner un hombre en el espacio. Sabía que el sueño de su vida estaba al alcance de la mano y no iba a dejar pasar esta oportunidad.

El 15 de febrero de 1958 Korolyov llamó a Mijaíl Tijonrávov a su despacho y le encargó comenzar el diseño de una nave espacial tripulada. No cuesta demasiado imaginar la cara de emoción que debió poner Tijonrávov, un apasionado de los vuelos espaciales que había pasado media vida imaginando misiones fuera de la atmósfera terrestre. Como jefe de la división nº 9 de la oficina de Korolyov, ya en 1955 estudió diversas configuraciones para mandar un cosmonauta en misiones suborbitales usando cohetes R-2A, aunque el ingeniero jefe consideraba estos proyectos como una distracción y prefirió concentrarse en las misiones lanzadas mediante el gran misil R-7 Semyorka.

El proyecto se denominaría OD-2 -literalmente, «objeto D 2»- y estaría basado en los vehículos presurizados usados para lanzar perros al espacio. El OD-2 estaba a su vez relacionado con el OD-1, un proyecto de satélite espía propuesto a finales de 1956. Tijonrávov delegaría en su protegido Konstantin Feoktístov para encargarse del diseño de la nave. Pronto en la etapa de diseño el equipo se decantó por la forma más simple posible para la cápsula: una esfera de 2,5 metros de diámetro. De este modo se simplificaban los cálculos y se aceleraba el proceso de construcción. Al no emplear ninguna superficie de control ni poder generar sustentación para suavizar la deceleración, la cápsula realizaría una reentrada totalmente balística y el cosmonauta debería soportar hasta 8 ó 9 g, una cifra que se consideró aceptable y dentro de los márgenes de seguridad. La forma esférica también permitía minimizar la superficie externa con respecto al volumen. El centro de gravedad de la cápsula estaría situado de tal forma que la nave siempre pudiese asumir la orientación correcta durante el descenso.

Un tema que recibió mucha atención fue el mecanismo de aterrizaje. Korolyov se mostraba partidario de emplear un sistema avanzado, usando una especie de paraguas gigante, un globo-paracaídas -lo que hoy en día se denomina ballute-, o un aparato con aspas de helicóptero para garantizar un descenso controlado. Éste último era el favorito de Korolyov, pero finalmente, tras el rechazo del famoso diseñador de helicópteros Mijaíl Mil a participar en el proyecto, se optó por usar un sistema tradicional de paracaídas. El problema es que un paracaídas que pudiese frenar la cápsula con su carga útil era demasiado pesado, así que desde un principio se decidió emplear un paracaídas relativamente pequeño para la cápsula y un asiento eyectable para el cosmonauta, asiento que entraría en acción a 7 km de altura. De este modo, y con la misma masa, se dotaba a la nave de un mecanismo de emergencia durante el lanzamiento. Igualmente, se podría incrementar la carga útil de la nave en misiones no tripuladas.

Otra cuestión clave era seleccionar un escudo térmico adecuado que pudiese soportar las tremendas temperaturas (2500º-3500º C) de la reentrada. Tras analizar los datos de varios institutos de investigación, el equipo de Feoktístov eligió un escudo de ablación de plástico reforzado con tela de amianto dispuesto en una matriz hexagonal. Mientras realizaba los cálculos necesarios para determinar el espesor del escudo, uno de los ingenieros -Konstantin Shustin- cometió un error. De haber aplicado sus resultados, el escudo hubiese sido la mitad de grueso de lo requerido y la nave se habría quemado en su primer vuelo orbital. Por suerte, Korolyov ordenó multiplicar por cuatro las cifras obtenidas como margen de seguridad -siempre y cuando su masa no superase los 1500 kg-, por lo que el escudo terminó teniendo un espesor que era el doble de lo necesario. Por otro lado, cuenta la leyenda que el pobre Shustin pudo salir bastante airoso tras cometer tamaña metedura de pata.

El 18 de agosto de 1958, el informe preliminar del Objeto OD-2 estaba listo. Además de la esfera, -apodada sharik, «globito» o «bola» en ruso-, la nave, con una masa de 4,5-5,5 toneladas, tendría un «módulo de servicio» cónico no recuperable con el sistema de propulsión y los demás sistemas. El vehículo podría permanecer hasta diez días en el espacio y su órbita tendría una altura máxima de 250 km. Esta limitación la habían impuesto los ingenieros como criterio de seguridad, ya que si el motor de frenado fallaba en las primeras misiones, la nave terminaría reentrando en menos de diez días debido al frenado atmosférico. Por supuesto, en esa época no se conocía con precisión la influencia de la actividad solar en las capas exteriores de la atmósfera, así que los cálculos de la OKB-1 sobre el rozamiento atmosférico eran una simple aproximación. Es importante destacar que, a diferencia del diseño final, el módulo de servicio cónico debía estar situado «encima» de la cápsula, de modo similar a los sputnik lanzados con animales.


La primera versión de nave tripulada del Objeto OD-2. El módulo de servicio está «encima» de la cápsula.

El 1 de octubre de 1958 se creaba la NASA, cuyo primer y más importante objetivo público era poner un hombre en el espacio. Aunque obviamente los planes de Korolyov eran alto secreto fuera de la URSS, los norteamericanos sabían que los soviéticos intentarían ser los primeros en poner un hombre en órbita. El anuncio de las intenciones de la NASA allanó el camino a Korolyov y, como resultado, el 5 de enero de 1959, el decreto conjunto nº 22-10ss del Comité Central del PCUS (TsK KPSS) y el Consejo de Ministros de la URSS (SM SSSR) autorizaba a llevar a cabo las «investigaciones biomédicas» necesarias para un vuelo espacial tripulado. De todas formas, para evitar interferencias de los militares, Korolyov priorizó la fusión de su proyecto de satélite espía -que terminaría denominándose Zenit- con el de nave tripulada. A principios de 1959 se decidió cambiar el nombre del proyecto y el Objeto OD-2 pasó a llamarse Objeto K -la «K» era por korabl, nave en ruso-, ideándose cuatro variantes: 1K, 2K, 3K y 4K. La 1K sería un prototipo común para las versiones civil y militar, las 2K y 4K serían satélites espías y la 3K sería la versión operativa tripulada. Aunque en un principio se favoreció el desarrollo de la nave tripulada, el lanzamiento de los satélites espías estadounidenses CORONA bajo la tapadera del programa Discoverer desató el pánico entre los militares soviéticos, que presionaron para que la versión de espionaje estuviese lista lo antes posible.

Al mismo tiempo, la OKB-1 debía desarrollar el lanzador para la 3K. El cohete sería conocido finalmente como 8K72K, una variante del 8K72 usado para las primeras sondas Luna. El 8K72 era un misil R-7 (8K71) Semyorka con una etapa superior. En el caso del nuevo lanzador 8K72K, la etapa superior (Bloque Ye) usaría un motor ligeramente mejorado -el RD-0109 en vez del RD-0105- que le permitiría aumentar la carga útil lo justo para lanzar a una nave tripulada.



Cohete Vostok (8K72K) (Roskosmos).


La Vostok con la etapa superior del 8K72K y la cofia.

Finalmente, el programa para desarrollar una nave tripulada fue aprobado por el decreto nº 569-264 del 22 de mayo de 1959 del TsK KPSS y el SM SSSR. Además de la OKB-1, un total de 123 organizaciones -«subcontratistas» en el sistema soviético-, incluyendo 36 fábricas, tomarían parte en el proyecto. Con tantas oficinas de diseño e ingenieros de talento participando en el programa, Korolyov batalló con ahínco para retener el control supremo, tarea nada fácil. El diseño final de la 3K sería una nave con una masa total de 4,73 toneladas, una cápsula de 2,46 t y un módulo de servicio de 2,27 t. Sus dimensiones serían de 4,4 x 2,43 metros. El motor principal TDU-1 («unidad del motor de frenado nº 1»), construido por la OKB-2 de Isayev, tenía un empuje de 1,614 toneladas y empleaba 280 kg de combustibles hipergólicos. El asiento eyectable de 800 kg ocuparía la mayor parte del volumen interno de la sharik. El cosmonauta estaría enfundado en un traje Sokol SK-1 de 11,5 kg y color naranja -para facilitar las tareas de rescate-, que le podría proporcionar hasta cuatro horas de oxígeno en caso de despresurización de la cabina. Enfrente del piloto se encontraría un panel con los controles del vehículo y el visor Vzor para observar la Tierra. Los controles eran bastante rudimentarios, no tanto por las limitaciones tecnológicas, sino porque la OKB-1 consideraba al cosmonauta casi como un mero pasajero, ya que casi todos los sistemas estaban automatizados. De este modo, los sistemas de control de la 3K podrían ser básicamente los mismos que los usados en la versión militar. Uno de los sistemas automáticos más importantes era el sistema de guiado que, entre otras cosas, debía orientar la nave durante la maniobra crítica de frenado. Este sistema fue apodado Chaika, «gaviota», y estaba diseñado por Borís Raushenbaj. La 3K era una nave enorme para la época, especialmente si la comparamos con la pequeña Mercury estadounidense, cuyos astronautas bromeaban diciendo que, más que meterse en ella, se la «ponían». Este gran tamaño era resultado de la gran potencia del misil R-7.





Diseño final de la Vostok 3K (Novosti Kosmonavtiki).


Asiento eyectable de la Vostok y el traje Sokol SK-1 (Novosti Kosmonavtiki).

Pese a su gran tamaño, la 3K no podría maniobrar para modificar su órbita -con la excepción del frenado final, claro está-, es decir, no tendría capacidad de movimientos traslacionales, sólo rotacionales, movimientos que llevaba a cabo gracias a ocho pequeños «motores» a base de nitrógeno comprimido de 1,5 kgf de empuje cada uno. Puesto que no estaba planeada ninguna maniobra de acoplamiento o aproximación, la OKB-1 no había considerado prioritario dotar a la 3K de esta capacidad. La cápsula Mercury de la NASA compartía esta misma limitación.

A finales de 1959 se completó la primera maqueta de la 3K y se envió a la OKB-1. Mientras, se realizaron cinco pruebas del sistema de paracaídas dejando caer la cápsula desde un Antonov An-12 modificado a diferentes alturas. En uno de los intentos, la escotilla del paracaídas no se abrió, produciendo los resultados esperados. Durante el último salto se incluyó una «tripulación» con perros. A comienzos de 1960 se decidió bautizar a la primera nave espacial tripulada de la humanidad como Vostok -Восток, «oriente»-, un nombre mucho más digno que «3K». Por este motivo, las diferentes versiones se denominarían también Vostok-1 (1K), Vostok-2 (2K), Vostok-3 (3K) y Vostok-4 (4K).

Pero el tiempo se echaba encima. La NASA había anunciado que el primer vuelo suborbital de una Mercury tendría lugar en enero de 1961. Korolyov no podía arriesgarse, así que la primera Vostok tripulada debía despegar en diciembre de 1960 para tener algún margen de ventaja sobre los norteamericanos. Aunque era muy consciente de que un vuelo suborbital era una demostración tecnológica muy inferior a la de una misión orbital, sabía perfectamente que la opinión pública mundial -así como los gerifaltes soviéticos- no se detendría a discutir estos «detalles técnicos». Si la NASA tenía éxito, el primer hombre en el espacio sería estadounidense. Es muy posible que en estos momentos el ingeniero jefe se llegase a arrepentir de haber cancelado todos los programas de vuelos suborbitales tripulados. Si no se hubiesen suprimido aquellos planes, en 1960 la URSS podía haber lanzado un cosmonauta en una misión suborbital sin mayores problemas, adelantándose a los EEUU con tranquilidad. De hecho, durante este periodo se lanzaron varios misiles R-2A y R-5A en misiones suborbitales para probar diversos sistemas de la Vostok, varias de ellas con animales.

A diferencia de 1957, esta vez los dos bandos sabían que el rival estaba haciendo todo lo posible para ganar la carrera por ser los primeros en mandar un ser humano al espacio. No habría premio de consolación para el segundo.



Sección de cabeza con instrumentos de un cohete R-2A (arriba) y un R-5A (abajo). Con estos lanzamientos suborbitales se pusieron a punto muchos de los sistemas de la Vostok (RKK Energía).

(Continuará)



15 Comentarios

  1. genial la entrada daniel!. los detalles del escudo térmico son increíbles. no deja de sorprenderme la audacia que los soviéticos y norteamericanos tenían en esos momentos de la carrera espacial. menciono esto por el poco conocimiento que se tenía de la dinámica de la atmósfera en esos momentos.

    saludos!

  2. Sensacional repaso a los orígenes de la Vostok,
    te superas en cada entrada.

    Una duda por mi total ignorancia científica, ¿cómo de equivocados estaban los cálculos de que en 10 días la cápsula reentraría por acción del frenado atmosférico? ¿La actividad solar en las capas altas de la atmósfera cómo influye?

    Gracias, un saludo.

  3. Daniel, dado que en Occidente no se tuvo idea real de cómo era el Vostok hasta su presentación en Le Bourget 67, sería curioso que (si puedes) incluyeras imágenes de las difundidas por los sovieticos para «despistar al rival»
    Espero la segunda entrega

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 4 mayo, 2010
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Historias de la Cosmonáutica • Rusia