Una misión tripulada a Venus en los años 70

En 1972 una nave Apolo modificada pasa velozmente a escasa distancia de Venus. Dentro viajan tres astronautas que observan fascinados el disco totalmente cubierto de nubes del planeta gemelo de la Tierra. Son los primeros seres humanos en visitar otro planeta distinto de la Tierra. Después de estudiar brevemente nuestro planeta vecino, la nave prosigue su trayectoria alrededor del Sol y tras pasar un año en el espacio los tres tripulantes regresan a la Tierra. ¿Una simple ucronía? Sin duda, pero una que estuvo cerca de hacerse realidad. A finales de los años 60 los vuelos interplanetarios tripulados parecían estar a la vuelta de la esquina. El Programa Apolo estaba a punto de poner un hombre en la Luna y no había límite a las fantasías de los encargados de los programas espaciales a uno y a otro lado del telón de acero.

Una nave Apolo modificada acoplada a un módulo de misión pudo sobrevolar Venus en los años 70 (NASA).

En Estados Unidos, el cohete gigante Saturno V prometía abrir el Sistema Solar a todo tipo de misiones. En 1964 la NASA hizo pública su intención de desarrollar el AAP (Apollo Applications Program), el programa sucesor del Apolo. Desde un principio, la agencia espacial anunció que el objetivo primario del AAP estaría en la órbita baja, pero muchos centros continuaron ofreciendo alternativas más atractivas y las misiones tripuladas interplanetarias estaban entre ellas. Un vuelo tripulado a Marte parecía ser el destino prioritario, especialmente después de que la Mariner 2 y las sondas Venera soviéticas confirmasen que Venus era un verdadero infierno con temperaturas superficiales de casi 500º C. El problema residía en que una misión tripulada a Marte era increíblemente costosa y compleja, y sólo un compromiso decidido del gobierno de los EEUU podría sacar adelante un proyecto de este calibre. Una alternativa mucho más económica era mandar misiones de sobrevuelo, tanto a Marte como a Venus. Al no tener que frenar el vehículo para colocarse en una órbita planetaria ni descender hasta la superficie, las misiones de este tipo eran considerablemente más sencillas. Marte prometía ser un mundo más interesante, pero la naturaleza ha querido que el mandar una nave a Venus sea por lo general una misión menos exigente en términos energéticos, de ahí el interés que pronto despertaron los sobrevuelos tripulados del lucero del alba. Aunque poner un hombre en su superficie quedaba descartado por culpa de las brutales condiciones de presión y temperatura, visitarlo a cierta distancia era otra cosa muy distinta. No hacía falta usar exóticos sistemas de propulsión nuclear y los astronautas podrían llevar a cabo investigaciones científicas mediante el despliegue de varias sondas de superficie durante la fase de acercamiento. Las ventanas de lanzamiento de las misiones de sobrevuelo son además relativamente frecuentes, ya que se repiten cada 19,2 meses, aunque no todas son igual de favorables.

Venus visto por la sonda Galileo (NASA). 

En 1965 el Centro Marshall de la NASA desarrolló la que sería la primera propuesta seria para una misión tripulada de sobrevuelo de Marte y Venus. Según este concepto, un Saturno V ligeramente modificado podría poner en órbita baja terrestre una nave de 125 toneladas capaz de viajar hasta los planetas vecinos. El diseño era tremendamente exótico y consistía básicamente en un módulo de mando y servicio (CSM) del Apolo situado dentro de una gran sección presurizada que hacía la función de hangar. Frente a esta sección se encontraba el motor para las maniobras planetarias -una variante del motor de la etapa de descenso del módulo lunar del Apolo- capaz de llevar a cabo manobras con una Delta-V de 500 m/s. Detrás del hangar se hallaban los tanques de combustible hipergólicos y un habitáculo esférico de seis metros de diámetro donde viviría la tripulación durante el trayecto. Para llegar al habitáculo, los tres astronautas tendrían que salir de la cápsula y flotar por el hangar presurizado hasta la parte trasera, donde estaba el túnel de acceso. La energía sería suministrada por un par de generadores de radioisótopos (RTGs) localizados en la parte delantera del vehículo.

Nave venusina del Centro Marshall de 1965. A: cofia de lanzamiento. B: motor principal para correcciones de la trayectoria. D: RTGs desplegados. E: hangar presurizado. F: módulo de mando (cápsula). G: Módulo de servicio. H: motor SPS del Apolo. I: tanques de combustible hipergólico del motor principal. J: túnel de acceso al módulo vivienda. M y K: habitáculo esférico de los astronautas.  (NASA/David S. F. Portree).

La nave venusina sería puesta en órbita en agosto de 1978 y se necesitarían otros tres o cuatro lanzamientos adicionales del Saturno V para acoplar tanques de combustible al complejo -basado en la etapa S-II del cohete- y elevar su órbita progresivamente antes de proporcionar el impulso final para alcanzar la velocidad de escape. La tripulación llegaría a bordo de una nave Apolo CSM lanzada por un Saturno IB. Tras pasar cerca de Venus en diciembre de 1978, los astronautas supervisarían el despliegue de varias sondas automáticas con una masa total de cinco toneladas. Al acercarse a la Tierra, el CSM saldría del hangar presurizado y utilizaría el motor SPS del módulo de servicio para frenar la velocidad de aproximación hasta los 11 km/s, el máximo permitido por el diseño de la cápsula Apolo. La misión duraría un año aproximadamente. Para sobrevuelos de Marte, el módulo de servicio tendría que ser modificado para permitir llevar más combustible.

Este plan presentaba varios inconvenientes, siendo el más obvio la necesidad de lanzar unos cinco cohetes Saturno para llevar a cabo una única misión de sobrevuelo a Marte o a Venus. Para remediar este problema, en 1967 el grupo JAG (Joint Action Group) de la NASA en colaboración con la empresa Bellcomm propuso una misión a Venus dentro del AAP que requeriría un solo lanzamiento y que quizás sea la misión de este tipo más popular. De acuerdo con esta propuesta, la nave venusina estaría compuesta por un CSM Apolo Block IV unido a una tercera etapa S-IVB modificada de tal forma que una vez agotado su combustible (queroseno y oxígeno líquido) los astronautas podrían acceder a su interior y emplear el enorme volumen de la misma como vivienda. Se trataba de un curioso concepto conocido como wet workshop que ya había sido introducido con anterioridad para la estación espacial Skylab (aunque finalmente esta estación no lo emplearía) y que permitía aprovechar el gran volumen de los tanques de combustibles de los cohetes. En concreto, el tanque de hidrógeno líquido serviría como estación espacial y laboratorio, mientras que el tanque de oxígeno líquido sería usado como almacén de residuos. En la parte frontal de forma cónica de la etapa S-IVB se almacenarían todos los sistemas de soporte vital, víveres y experimentos para la misión, de ahí que a esta sección se la bautizase como módulo ESM (Environmental Support Module). El ESM sería la parte de la nave con las paredes más gruesas, por lo que también se podría usar como refugio antirradiación durante tormentas solares. La masa total de la nave una vez puesto rumbo a Venus, incluyendo el CSM, sería de 49 toneladas y su longitud alcanzaría los 33 metros.

Nave de sobrevuelo a Venus de la NASA y Bellcomm de 1967 (NASA).
Detalle del CSM y el módulo ESM (NASA).

Detalle del wet workshop (NASA).
La nave venusina durante la inyección transorbital en una simulación del Orbiter (Wikipedia).

El CSM del Apolo se habría modificado para incluir un escudo térmico más grueso añadiendo unos 200 kg adicionales de material ablativo, un sistema de control de temperatura avanzado para soportar la mayor irradiación solar en la órbita de Venus y más cantidad de agua potable. El módulo de servicio incorporaría dos motores del módulo lunar en sustitución del único motor SPS para garantizar una mayor redundancia del sistema. Los motores de maniobra RCS emplearían los mismos tanques de combustible que los motores principales y el SM tendría baterías en vez de células de combustible. Se estudiaron misiones de sobrevuelo de 400 días de duración a partir de 1973, aunque no se descartó realizar vuelos a Marte con posterioridad dentro del plan Triple Flyby del AAP. Mientras la nave sobrevolase Venus se observaría el planeta con múltiples instrumentos y se desplegarían varias sondas, incluyendo globos.

Sondas para el estudio de Venus transportadas por la nave tripulada (NASA).

La misión de Bellcomm era bastante realista, pero el modelo de wet workshop no había sido probado aún. Jack Funk y James Taylor, también del Centro Marshall, propusieron en 1967 una misión de sobrevuelo aún más simple que también requería un único lanzamiento del Saturno V. Para esta misión, el módulo lunar (LM) de las misiones Apolo sería sustituido por un módulo de misión (MM) con una masa similar, o bien por el AOL (Apollo Orbiting Laboratory), una especie de minilaboratorio orbital basado en el LM propuesto dentro del marco del AAP. La única modificación importante sería, como en el caso de la propuesta de Bellcomm, incrementar el grosor del escudo térmico de la cápsula para permitir una reentrada en la atmósfera de la Tierra a más de 11 km/s. Otras modificaciones menores pasaban por certificar el módulo de servicio para estancias en el espacio de un año, aumentar su capacidad de combustible, mejorar el sistema de motores de maniobra (RCS) del mismo e incluir un ordenador de a bordo más capaz.

Propuesta de nave venusina del Centro Marshall de 1967 con un Apolo CSM y un módulo MM (NASA).
Configuración de lanzamiento y de vuelo (NASA).

Entre 1972 y 1975 habían disponibles tres ventanas de lanzamiento para un sobrevuelo de Venus usando este esquema. Un Saturno V despegaría con la nave venusina y la situaría en una órbita baja. Un segundo encendido de la tercera etapa S-IVB la colocaría en una órbita elíptica con un periodo de dos días. Tras acoplarse con el MM como si fuera un módulo lunar, desplegar los paneles solares y acceder al mismo para comprobar su correcto estado, la nave Apolo CSM unida al MM se separaría de la etapa S-IVB. Los tres astronautas volverían al CM (la cápsula) para supervisar el encendido del motor SPS del módulo de servicio durante su paso por el perigeo, proporcionando así un cambio de velocidad del orden de 1 km/s, suficiente para situar la nave en una trayectoria de escape hacia Venus. La tripulación permanecería confinada en el pequeño volumen de la cápsula y el módulo de misión durante todo un año. Sólo el negro espacio y las estrellas serían visibles durante el 99% del trayecto. El viaje hasta Venus duraría 109 días, durante los cuales se llevarían a cabo hasta tres maniobras para ajustar la trayectoria. Después de sobrevolar Venus a escasa distancia, el viaje de vuelta sería aún más tedioso, con una duración de 250 días.

Órbitas iniciales antes de la inyección hacia Venus (NASA). 
Trayectoria de la misión (NASA).
Ventanas de lanzamiento estudiadas (NASA).

La propuesta de Funk y Taylor era ciertamente viable y probablemente sea el concepto de misión tripulada interplanetaria que más cerca estuvo de ver la luz. Pero no pudo ser: estos planes serían abandonados definitivamente en 1969 cuando la NASA perdió la oportunidad de poner un hombre en Marte. A pesar de que los planes de sobrevuelos marcianos y venusinos eran una opción mucho más barata y sencilla, para entonces quedó meridianamente claro que la administración Nixon no tenía ningún interés en la exploración del espacio y que no iba a apoyar un programa de este tipo. Ciertamente, el hecho de que la utilidad científica de estas misiones fuese cuanto menos discutible no ayudó demasiado.

En la URSS las misiones tripuladas a Venus también gozaron de su momento de gloria en los años 60. Pero, a diferencia de lo ocurrido en los EEUU, nunca se propuso seriamente una misión de sobrevuelo a Venus exclusivamente. El primer concepto apareció en 1962 cuando la oficina de diseño OKB-1 de Serguéi Koroliov presentó su proyecto definitivo de nave marciana TMK-1. Aunque la TMK-1 tenía como objetivo principal el estudio de Marte, también sobrevolaría Venus para reducir el tiempo de vuelo de la misión. Este tipo de trayectorias Tierra-Marte-Venus-Tierra recibieron en la Unión Soviética el nombre de MAVR (MArs-Venera Razom, МАВР, “Marte y Venus de una vez”), de ahí que existan varios proyectos soviéticos distintos con este mismo apodo. Quizás el más famoso de estos proyectos sea la nave Mavr de 1968, concebida por el instituto NII-88 y que preveía el lanzamiento de una nave de 106 toneladas denominada UZhB hacia Marte y Venus. Mavr se perfiló como el primer paso del ambicioso proyecto Aelita, cuyo fin último era poner un hombre en Marte.

Nave soviética Mavr para sobrevuelos de Marte y Venus.

Las misiones tripuladas a Venus tuvieron una breve ventana de oportunidad a finales de los años 60, cuando la tecnología era lo suficientemente avanzada como para llevarlas a cabo pero no tanto como para que las sondas robóticas automáticas capaces de obtener resultados ostensiblemente mejores a menor coste. Una ventana de oportunidad que se cerró quizás para siempre. Hoy en día no existe ningún plan serio para mandar astronautas a Venus, con la salvedad de alguna que otra propuesta de misión marciana. Y para colmo, ahora sabemos que los peligros de la radiación -tanto de origen solar como los rayos cósmicos- fueron claramente infravalorados en los planes originales. Los viajes tripulados a Venus parecen haber caído en el olvido. ¿Contemplarán alguna vez los ojos humanos las nubes de Venus de forma directa?

Referencias:



23 Comentarios

  1. Y pensar que Nixon se adjudico el exito del apolo, haciendo la famosa llamada a los astronautas en el luna.
    Ahora tenemos a un obama, republicanos y democratas que estan haciendo todo lo posible por que olvidemos el espacio.
    Que tiempos aquellos en los que las ideas fluian con fuerza y se trabajava sobre ellas y no como ahora que solo salen ideas pero no tienen futuro.

    saludos jorge m.g.

    1. Con la crisis economica, social y deficit fiscal uno de los menores problemas de Obama es el espacio. Teniendo en cuenta esto los que se esta haciendo es mucho.
      Daniel pregunta, el costo de operar el saturno V, sin contar los costos de desarollo eran tan altos como para dejar de usarlo?, porque el shuttle fue tambien costosisimo y se siguio usando.

      Saludos Guillermo de Argentina.

    2. No sé si hay cifras exactas, pero me parece que no. El Shuttle no fue el “avión espacial” que se pensaba que sería, desde el inicio se sabía que su costo de operación era muy alto pero pensaban amortizarlo con un ritmo de lanzamientos absurdamente alto. Cosa que técnicamente se mostró imposible, ya que el Shuttle requiere un complejo mantenimiento al retornar de cada misión. Para mí, hubieran sido mucho mejor mantener la familia de lanzadores Saturno, que eran capaces y confiables y, después de varios años de producción masiva, se hubieran vuelto casi tan baratos cuanto el Soyuz.

  2. Hay muchos destinos más cómodos, interesantes y baratos actualmente como para poner un hombre e Venus, quizás en un futuro cuando ya simplemente suponga romper una barrera más… Pero lo dudo.

  3. Yo leí hace años de un proyecto para crear una especie de Arca gigantesca que flotaba sobre la densa atmósfera de Venus. Esta Arca albergaría a seres humanos y sería la primera colonia espacial. De hecho, lo veían más plausible que colonizar a Marte. Las ventajas era la gran cercanía de Venus a la Tierra. Otra la facilidad de obtener energía y recursos del planeta. Veré si consigo el artículo.

  4. Un excelente artículo de Daniel y un vínculo muy interesante el de Mr. Landis. Las condiciones climáticas de presión y temperatura en las nubes de ácido sulfúrico son similares a las de la tierra (0-50ºC y 1 atm), por lo que a esa altura no es necesario emplear sistemas presurizados. Por otra parte, del H2SO4 de las nubes se puede obtener agua y con el abundante CO2 plantas, oxígeno. También se menciona el avion solar como medio de exploración de Venus (Ya leí algo sobre ello y me pareció una idea muy interesante).

  5. TITAN:Deberiamos hacer una mision tripulada a VENUS seguro que seria mas barato que el viaje a MARTE al estar mas cerca solo habria que diseñar un traje espacial mas resistente.A MARTE a MARTE que mania con MARTE como si fuese un lugar especial.Venus es mucho mejor, esa es mi modesta opinion.Saludos a todo/as y excelente articulo daniel.

    1. “solo habria que diseñar un traje espacial mas resistente”
      Las sondas soviéticas Venera no duraron más que pocas horas en la superficie de Vénus, y eso que fueron recordistas. Diseñar trajes que mantengan condiciones de vida (1atm, 30 grados) y que resistan la altísima presión, temperatura y corrosión de la superficie de Vénus es simplemente imposible. Misiones tripuladas a Marte son técnicamente posibles; a Vénus no.

  6. TITAN:Siempre he oido sobre las misiones a MARTE pero nunca imagine que tambien pensaron en una mision a VENUS no conocia nada.Un articulo increible es algo que no me esperaba muchas pero que muchas felicidades daniel y FELIZ AÑO NUEVO aunque sea ya un poco tarde.

  7. Excelente artículo, como siempre, Daniel. No conocía nada de estos proyectos. De hecho, salvo el Skylab, poco se del programa de aplicaciones del Apolo. Solo un detalle que me ha chirriado: ¿la etapa S-IVB no usa hidrógeno y oxígeno líquido? Pones que usa queroseno… 😕

  8. Daniel, cuando hablas de las trayectorias MAVR del TMK-1, entiendo que hablas de asistencia gravitacional con Venus, entonces lo plantearon antes que la NASA con la Mariner 10; he leído que el primero en plantear estas asistencias fue el matemático italiano G. Colombo, pero no he podido encontrar en que año.

    1. El primero en proponer la asistencia gravitatoria de Venus para estudiar el Sistema Solar interior fue Michael Minovich en 1961, un año antes de que en la URSS se propusiese la trayectoria MAVR, así que supongo que el crédito sigue siendo de Minovich.

      Un saludo.

  9. Fascinante artículo. Me encanta, sobre todo, lo de wet workshop, ¡parece una propuesta de Ikea! Así los astronautas tendrían algo que hacer en el tiempo de tránsito. Lo malo sería que se les olvidase en tierra la llave allen número 8… Houston, tenemos un problema…

  10. No conocía el concepto de Wet Workshop y me parece tremendamente prometedor por su sencillez. ¿Ha habido alguna propuesta de utilizar una etapa superior para añadir espacio a una estación espacial? para almacenar objetos o fluidos, o como “vertedero” y luego desorbitarla cuando esté llena El concepto es tan simple que parece mentira que nunca se haya probado.
    Espero que se implemente en el Kerbal (juego al que estoy totalmente enganchado y recomiendo a todos los lectores de este blog) 🙂
    Una cuestión; ¿Los tanques de las etapas superiores también tienen el entramado de placas internas que llevan las etapas más grandes, o son totalmente vacíos?

    1. Durante el programa Apollo Aplication se tenia planeado lanzar la Skylab como la ultima etapa de un Saturno IB, ventilar el propelente y utilizarla como estación espacial. Y un comentario que no puedo evitar… es que ese tipo de misión tiene años en otro simulador que es superior en muchas cosas a Kerbal: Orbiter Space Flight Simulator

    2. Cierto Srengel, lo probé hace un tiempo cuando salió pero estaba lleno de bugs. Lo volveré a probar porqué de todas formas quiero desengancharme ni que sea durante un mes del Kerbal, porqué es un no parar

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 14 enero, 2013
Categoría(s): ✓ Apolo • Astronáutica • NASA • Rusia • sondasesp • Venus