Las últimas lanzaderas espaciales soviéticas

Por Daniel Marín, el 28 julio, 2013. Categoría(s): Astronáutica • Historias de la Cosmonáutica • Rusia • sondasesp ✎ 18

No se puede hablar de transbordadores espaciales en la Unión Soviética sin mencionar el programa Burán. Pero mucho antes de que este ambicioso programa tomase forma se plantearon varios proyectos de naves aladas reutilizables. Y, lo que es menos conocido aún, en los años 80 surgieron todo un cúmulo de propuestas de transbordadores soviéticos distintos del Burán.

Proyecto original MAKS de lanzadera espacial lanzada desde un avión (NPO Mólniya).

Después del transbordador militar Spiral de los años 60, quizás el proyecto que más cerca estuvo de arrebatarle el protagonismo al Burán en esto de las naves con alas fue el avión LKS de Vladímir Cheloméi. El LKS no voló jamás, principalmente por culpa de los enemigos que se había ganado Cheloméi dentro del gobierno soviético (léase Dmitri Ustínov), pero fue el primer proyecto soviético relativamente moderno de nave alada reutilizable.

Lanzadera espacial LKS de Cheloméi.

Con la experiencia del Spiral y el Burán a sus espaldas, la oficina NPO Mólniya con Gleb Lozino-Lozinski al timón comenzó el programa Rosá (Роса, ‘rocío’) para desarrollar un sistema de lanzamiento espacial aéreo que emplearía el nuevo avión de carga Antonov An-124 Ruslan. El An-124 incorporaría una cola con doble timón semejante a la introducida posteriormente en el An-225 para evitar obstaculizar los gases de los motores. En realidad, Rosá era la continuación lógica del sistema de lanzamiento de dos etapas (TSTO) 50-50 creado durante el programa Spiral, en el cual la pequeña lanzadera debía despegar desde el lomo de un avión hipersónico. NPO Mólniya estudió dos configuraciones de lanzamiento, una con la lanzadera situada delante del cohete que serviría de segunda etapa y otra con la nave sobre el cohete. La configuración en línea, más parecida al Spiral original, recibió el nombre de Bizan (Бизань), mientras que la disposición en paralelo se llamó simplemente Sistema 49. Ambos proyectos consistían en nave de 13 toneladas con forma de cuerpo sustentador muy parecido a los modelos Bor-4 del programa Spiral-Burán. Ambas lanzaderas serían capaces de transportar una carga útil de 4 toneladas a una órbita baja de 51º de inclinación dentro de una bodega de carga con unas dimensiones de 2,8 x 6 metros. La tripulación estaría limitada a uno o dos cosmonautas y cada vehículo podría ser reutilizado cien veces en el caso del Sistema-49 y doscientas veces en el caso de Bizan.

Proyecto Sistema 49 para ser lanzado des un An-124 (NPO Mólniya).

El Sistema 49 fue introducido en 1981 y de un cohete de dos etapas. En la primera llevaría dos motores NK-43 de queroseno y oxígeno líquido (kerolox), mientras que la segunda etapa incorporaría un motor Lyulka RD-57M (11D57M) criogénico (hidrógeno y oxígeno líquidos). Por su parte, Bizan, introducido en 1982, preveía la instalación de los motores Lyulka criogénicos en la  propia lanzadera y su alimentación con combustible de la parte superior del cohete, por lo que podrían ser reutilizados en una misión posterior. La parte inferior del cohete del sistema Bizan tendría un sólo motor NK-43A. Es decir, el cohete serviría también de tanque de combustible para la lanzadera y tendría tres tanques distintos: uno de queroseno, otro de oxígeno líquido y otro de hidrógeno líquido. La configuración en paralelo de Bizan permitía una separación más limpia con el avión nodriza y garantizaba que el tanque de combustible cayese en el océano Pacífico.

Sistema Bizan (NPO Mólniya).

El sistema Bizan era muy similar conceptualmente hablando al proyecto ALSV estadounidense para lanzar un pequeño transbordador espacial desde un Boeing 747 modificado. Está claro que a principios de los años 80 los militares norteamericanos y soviéticos aún jugaban con la idea de disponer de un sistema de lanzamiento aéreo tripulado, versátil y de pequeño tamaño. Al mismo tiempo se estudió la versión de carga no tripulada Bizan-T y el llamado Sistema 49M. De acuerdo con este último proyecto, el cohete con la lanzadera se dejaría caer desde un avión subsónico de gran tamaño y dos fuselajes muy parecido a la actual iniciativa Stratolaunch. Gracias a este enorme avión, el transbordador del Sistema 49M sería más grande, con una masa de 28 toneladas y una carga útil de 9 toneladas en una bodega de carga de 3,3 x 8,0 metros. Tendría tres motores situados en la cola, dos RD-57 criogénicos y un NK-43 de kerolox. El tanque de combustible tendría otro motor NK-43 adicional.

Propuesta de Rockwell para el programa ALSV de la USAF.
Bizan-T (NPO Mólniya).
Avión de transporte de dos fuselajes del Sistema 49M (NPO Mólniya).
Sistemas de lanzamiento espacial estudiados por NPO Mólniya (NPO Mólniya).

En 1988, coincidiendo con el vuelo del Burán, NPO Mólniya presentó la última iteración del proyecto Bizan, conocido ahora como MAKS (Mnogotselavaia Aviatsionno-Kosmicheskaia Sistema, ‘sistema aeroespacial multipropósito’). MAKS sería lanzado desde el mayor avión del mundo en servicio, el Antonov An-225 Mriya, por lo que su masa al lanzamiento se vio incrementada hasta las 630 toneladas. La pequeña lanzadera, denominada MAKS-OS (OS viene de ‘avión orbital’) tenía un tanque de combustible desechable denominado VTB y pesaba 26 toneladas, el doble que las naves de los proyectos Sistema 49 y Bizan. La siguiente mejora de importancia tenía que ver con los motores. Usar dos tipos de motores (unos de kerolox y otros criogénicos) había resultado ser todo un rompecabezas para los ingenieros de NPO Mólniya, pero no había manera de eludir este problema. Los tanques de hidrógeno líquido son increíblemente voluminosos y, aunque es posible, no resulta práctico dotar a la nave de un sistema de propulsión exclusivamente criogénico. Los proyectos norteamericanos de ALSV solucionaron este dilema a lo bruto, instalando en el avión nodriza 747 un motor cohete criogénico en la cola para ayudar en el despegue. Esta opción se consideró demasiado compleja para el MAKS y los ingenieros soviéticos se decantaron finalmente por emplear los ingeniosos motores tripropelentes RD-701 de NPO Energomash, capaces de quemar tanto hidrógeno como queroseno con oxígeno líquido. En el modo criogénico, cada motor puede desarrollar 80 toneladas de empuje, mientras que en el modo kerolox el empuje aumenta hasta las 200 toneladas.

Versión inicial del sistema de lanzamiento aéreo MAKS (NPO Mólniya).
Versión final del MAKS-OS (NPO Mólniya/Vadim Lukashevich/www.buran.ru).

MAKS-OS tendría alas plegables y su forma sería distinta a la de la lanzadera Bizan. En vez de un rechoncho cuerpo sustentador, MAKS tendría una silueta más estilizada, con una característica nariz puntiaguda. En su bodega de carga (OPG) de 6,8 x 2,8 metros podría transportar de 8,4 a 9,8 toneladas de carga útil al lanzamiento y 4,6 toneladas durante el regreso a la Tierra. Sus dimensiones serían de 19,3 x 8,6 metros, con una envergadura de 12,5 metros. La tripulación la formarían dos personas, aunque se planeó construir una versión sin cabina capaz de llevar a cabo misiones de forma automática. Además de los dos motores principales, MAKS-OS llevaría dos motores para cambios de órbita (DOM) y tres conjuntos de pequeños propulsores para el control de actitud (RSU), con un total de 28 motores de 2,5 y 40 kgf de empuje. Tanto los motores DOM como los RSU quemarían queroseno y peróxido de hidrógeno y se alimentarían de tanques comunes. MAKS-OS despegaría desde el An-225 a 9 kilómetros de altura y, tras desechar el tanque principal, quedaría situado en una trayectoria suborbital, necesitando dos encendidos de los DOM para alcanzar la órbita.

MAKS despegando del An-225 (Vadim Lukashevich/www.buran.ru).
Maqueta del MAKS-OS (arriba) y del tanque desechable (abajo) (www.buran.ru).

La versión tripulada de serie tendría dos variantes, llamadas TTO-1 y TTO-2. La TTO-1 incluía en la bodega un sistema de acoplamiento APAS y un módulo presurizado en el que podrían viajar hasta cuatro cosmonautas adicionales, aumentando la tripulación máxima hasta las seis personas. El MAKS-OS TTO-2 llevaría solamente la esclusa con el APAS, dejando el resto de la bodega libre para llevar carga no presurizada. El MAKS-OS emplearía un sistema de losetas térmicas basadas en las del Burán para el control de la temperatura durante la reentrada.

Versión no tripulada del MAKS-OS (NPO Mólniya).
MAKS-OS TTO-1 (NPO Mólniya).
MAKS-OS TTO-2 (Vadim Lukashevich/www.buran.ru).

El sistema MAKS estaba formado no sólo por el MAKS-OS, sino que también debía introducir el MAKS-T y el MAKS-M. MAKS-T era una versión de carga del sistema capaz de situar en órbita 18 toneladas (4,8 toneladas en órbita geoestacionaria). En vez de una lanzadera espacial, MAKS-T era un simple cohete convencional, eso sí, con motores RD-701. Tanto MAKS-OS como MAKS-T no eran completamente reutilizables, ya que el tanque de combustible se quemaba en la atmósfera. Por contra, MAKS-M sí hubiese sido 100% reutilizable, ya que era una lanzadera no tripulada de 38 toneladas que incorporaba en su interior todo el combustible necesario para alcanzar la órbita. Capaz de colocar entre 5,5 y 7 toneladas en órbita baja y traer de vuelta 7 toneladas, MAKS-M hubiera sido el último elemento del sistema en entrar en servicio. Además de MAKS-M, Mólniya estudió otras configuraciones de lanzamiento desde el An-225, como el VKS-D, dotado de un motor RD-120 de kerolox y un compartimento de carga modular. El VKS-D podría dar paso en el futuro al VKS-G, lanzado desde un avión hipersónico como el antiguo 50-50 del Spiral.

MAKS-T (NPO Mólniya).
MAKS-M (NPO Mólniya).

VKS-D (NPO Mólniya).

El complejo MAKS estaba claramente limitado por las prestaciones del Antonov An-225, pero, ¿por qué conformarse con el mayor avión del mundo? NPO Mólniya decidió entonces estudiar una versión pesada del sistema que emplearía el gigantesco triplano Gerakl (‘Hércules’). Este triplano de 900 toneladas podría situar en órbita hasta 14 toneladas con el MAKS-OS, 28 toneladas con el MAKS-T y 8 toneladas con el MAKS-M. Ni que decir tiene, Gerakl jamás pasó de la mesa de dibujo.

Triplano gigante Gerakl (www.buran.ru).

El programa MAKS continuó su desarrollo hasta 1993, después de la caída de la URSS. Lamentablemente para NPO Mólniya, el presupuesto espacial de la nueva Federación Rusa hacía imposible la construcción de esta versátil lanzadera. En 1994 NPO Mólniya colaboró con la agencia espacial europea (ESA) en el programa RADEM (Rocket Ascent Demonstrator Mission) para crear un prototipo de avión espacial de una sola etapa (SSTO) basado en el HOTOL británico. La ESA se descolgó pronto del programa y Mólniya siguió en solitario, denominándolo ahora MAKS-D. Con una masa de 58 toneladas y basado en el VKS-D, también debía despegar desde un An-225 para llevar a cabo vuelos suorbitales de 1500 kilómetros de longitud. Pero tampoco pudo ser. NPO Mólniya carecía en los años 90 de la influencia política de otras empresas aeroespaciales rusas como RKK Energía o Khrúnichev. Esto explica que el siguiente proyecto de lanzadera rusa, Klíper, fuese propuesto precisamente por Energía. Además, la participación de Ucrania en MAKS a través de los aviones Antonov sólo enturbió la viabilidad del programa. En 2005 MAKS revivió temporalmente y cuando la agencia espacial rusa anunció su intención de financiar una nave tripulada reutilizable. Lamentablemente, el concurso fue cancelado al año siguiente a favor de un diseño más tradicional en forma de cápsula.

MAKS-D (NPO Mólniya).

De hecho, Energía también propuso su propio programa de lanzaderas espaciales en los 80. Entre 1984 y 1993 la antigua oficina de diseño de Koroliov desarrolló el programa de transbordadores OK-M (‘Nave Orbital Reutilizable’). Se diseñaron tres versiones de la OK-M, OK-M, OK-M1 y OK-M2. A diferencia de MAKS, que era un sistema TSTO para ser lanzado desde un avión, OK-M emplearía un cohete convencional. La variante básica OK-M sería lanzada por un cohete Zenit. Tenía una masa de 15 toneladas (3,5 toneladas de carga útil) y podía llevar a dos cosmonautas en la cabina, más otros cuatro en un compartimento presurizado opcional situado en la bodega de carga. Para ahorrar espacio en la bodega de 20 metros cúbicos, el sistema de acoplamiento estaría situado en el morro del aparato. Tendría dos motores de maniobra orbital y 35 pequeños propulsores a base de combustibles hipergólicos, una gran diferencia con respecto a MAKS.

OK-M, OK-M1 y OK-M2 (www.buran.ru).

OK-M1 y OK-M2 se parecían más en su forma a la lanzadera MAKS de Mólniya. OK-M2, de 30 toneladas y con una tripulación de seis personas, despegaría con el cohete Energía-M, pudiendo situar en órbita diez toneladas. La OK-M2 emplearía un exótico sistema de propulsión orbital con tres motores principales y 27 propulsores a base de etanol y oxígeno líquido. Por su parte, la OK-M1, de 31,8 toneladas (7,2 toneladas de carga útil), usaría el sistema 227GK o MMKS (Complejo Espacial Multipropósito Reutilizable). El MMKS estaba formado por tres partes: la lanzadera OK-M1 propiamente dicha, un tanque externo central con tres combustibles (queroseno, oxígeno líquido e hidrógeno líquido) y una etapa propulsiva reutilizable con alas de un tamaño similar al Burán. La OK-M1 haría uso de un sistema de propulsión con dos motores principales y 28 propulsores que quemarían queroseno y oxígeno líquido, a semejanza del Burán.

OK-M1 (www.buran.ru).
De izquierda a derecha, sistemas de lanzamiento OK-M, OK-M1 y OK-M2 (www.buran.ru).

Tras el derrumbe de la URSS, en 1995 Energía propondría a la ESA lanzar la OK-M mediante el Ariane 5 en un intento de aprovechar la debacle del programa Hermes. Antes de desarrollar la lanzadera Klíper, Energía creó el proyecto el avión espacial MKR (‘avión espacial reutilizable’), un sistema de una sola etapa a la órbita (SSTO) de 1400 toneladas capaz de llevar entre 10 y 18 toneladas en una bodega de carga de 8,0 x 4,5 metros y propulsado por siete motores criogénicos.

Pero en cuanto a la lanzaderas espaciales soviéticas se refiere, el premio al proyecto más alocado sin duda se lo lleva la lanzadera OOS (Odnostupenchati Orbitalni Samoliot, ‘avión orbital de una etapa’) propuesta por la oficina de Túpolev a principios de los años 80. OOS tendría una masa de unas mil toneladas y sería lanzado -atentos- por un monstruoso avión formado por la unión de dos An-225. Lo sorprendente no es que el sistema OOS no saliese adelante, lo alucinante es que semejante engendro de entre 24 y 40 motores fuese estudiado seriamente.

Sistema OOS (Vadim Lukashevich/www.buran.ru).
Avión monstruoso del OOS (Vadim Lukashevich/www.buran.ru).

Todos estos diseños de transbordadores espaciales han caído en el olvido. ¿Pero cómo sería el panorama espacial hoy en día si MAKS o alguno de sus hermanos hubiese entrado en servicio? Imposible saberlo, pero está claro que se trata de uno de los sistemas de lanzamiento con más posibilidades que se hayan creado. Para bien o para mal, nunca los veremos volar.

Referencias:



18 Comentarios

  1. Por un lado, me he enamorado del doble Antonov, ojalá pudiera pilotarlo en un simulador. Por otro lado, me interesaría mucho saber que habría pasado con esas lanzaderas si los aviones propulsados por energía nuclear (imaginaos un AN-225 con un motor nuclear de ciclo cerrado) hubiean pasado del prototipo Tupolev-119 y como habría afectado a la industria aeroespacial (igual da para un post, yo lo dejo caer). Saludos y enhorabuena por estos posts que me descubren esos temas desconocidos y super interesantes.

  2. Me he quedado impresionado. Por cierto, alguien mas le ve el parecido a MAKS-M y al X-37B?
    Me imagino que todos tienen un aspecto tan similar por las caracteristicas aerodinamicas que presenta el diseño (cosa que para variar no tengo ni idea).

  3. La pregunta no es “¿cómo sería el panorama espacial hoy en día si?” la tiene que ser, porque no se han retomado esos proyectos. Para mi el preferido siempre serán las naves representadas por el Starclipper, elegante y solo desechando un tanque de combustible barato.

    1. Completamente de acuerdo… Llegará un día en el que halla que retomar viejos proyectos, pero no creo que sea muy pronto. Hasta que haya necesidad de buscar recursos fuera del planeta, no va a haber ni interés ni dinero para financiar proyectos así.

  4. La verdad que me he quedado impresionado con los conceptos, y pensar que el Venture Star parecía tan innovador. Todas las cosas que desconocemos en occidente!
    Lo bueno es que a pesar de las cancelaciones el RD-701 sobrevivió y su desarrollo fue concluido exitosamente por lo que pude leer.
    Ya se me ocurren varias aplicaciones de lanzadores parcialmente re-utilizables para este motor.
    Todavía no puedo creer que no se haya utilizado para otros proyectos, lo leo y todavía no puedo creerlo! Tripropelente y con un empuje máximo de 200 ton en modo kerolox!

  5. Cómo me gusta ver lo de CCCP sobre el fuselaje de cualquier cosa!!

    Había oído ahblar de alguno de estos proyectos, lo que no sabía es que estuviesen tan avanzados como para ver esas maquetas ya construidas.

    Es una pena, pero por mucho que me gusten, yo creo que es normal que todos estos proyectos acaben cancelados. El cohete con capsula es a lo único realista a lo que podemos aspirar mientras sigamos tan limitados en cuanto a potencia de motores/cantidad de combustible. Mientras no aparezca una nueva tecnología que revolucione los motores, no podemos salirnos del binomio cohete/capsula, todo lo demás es demasiado caro como para que sea posible a largo plazo.

    Motor nuclear ya!!

  6. Dani, a mi siempre me han fascinado los proyectos inconclusos en materia de lanzaderas espaciales soviéticas, empezando por el abortado Burán y siguiendo por estos proyectos fantásticos. En particular el proyecto MAKS-OS me parece fabuloso. Es obvio que la configuración de lanzamiento presenta relativas ventajas a los realizados en cosmódromos, desde el punto de vista climático y azimutal. Ahora, ¿cuán distinto era esta propuesta desde el punto de vista financiero?, especialmente comparándolo con el Burán-Energía.

    Genial entrada, como es habitual.

    1. Hola Gabriel. Las estimaciones de coste que he visto son muy optimistas, pero prometían unos costos operacionales muchísimo más bajos que cualquier sistema convencional. Si lo comparamos con el Energía-Burán, ya ni te cuento. Eso sí, el sistema tenía algunas limitaciones. Por ejemplo, que sólo existe un An-225, o que la capacidad de carga del MAKS es muy poca para el mercado comercial (otra cosa es la versión no tripulada).

      Saludos.

      1. Amigos espaciotranstornados: como OFF TOPIC en la página web de JPL hay una animación estupenda de un Fly by de Ceres.
        Saludos desde Argentina

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