Proyecto Sapfir: usando el transbordador espacial soviético como satélite espía

Por Daniel Marín, el 19 septiembre, 2013. Categoría(s): Astronáutica • Rusia • sondasesp ✎ 18

¿Se imaginan un telescopio con un espejo principal de tres metros de diámetro en la bodega de carga del transbordador espacial Burán? Pues eso es justo lo que pretendía el proyecto Sapfir, uno de los pocos misterios que aún guarda la historia del programa espacial soviético.

El transbordador Burán con un satélite Sapfir de 24 toneladas dotado de un espejo de tres metros de diámetro (Vadim Lukasevich / www.buran.ru).

Al menos los orígenes del proyecto son conocidos. En 1979 la oficina de diseño TsSKB Progress dirigida por Dmitri Kozlov comenzó el desarrollo de una nueva generación de satélites espía. Espoleados por la introducción de los satélites norteamericanos KH-11 KENNEN en los años 70, los militares soviéticos querían disponer de un gran telescopio espacial que apuntase a la Tierra para desvelar los movimientos de los enemigos. El proyecto, bautizado como Sapfir (‘zafiro’), era aún más ambicioso que los KH-11. Además de captar imágenes como cualquier otro satélite espía, los Sapfir debían dedicarse a controlar todos los movimientos significativos de las fuerzas estadounidenses. Para cumplir este objetivo, se ideó una constelación de varios satélites denominados Sapfir-V (tres unidades en servicio permanente), Sapfir-Ts (seis unidades) y Strelets.

Los Sapfir-V (visoko-orbitalni, ‘de órbita alta’) estarían situados en órbitas altas con apogeos por encima de los diez mil kilómetros para obtener imágenes de baja resolución (de varios metros), pero con un campo visual enorme. Gracias a esta característica, los Sapfir-V servirían también como satélites para tareas de cartografiado militar. Otras unidades Sapfir estarían situadas en órbitas más bajas, de 300 x 1000 kilómetros, para permitir resoluciones mayores. En 1981 una delegación de gerifaltes soviéticos que incluía al ministro de defensa Ustínov y al ministro del espacio Afanasiev visitó las instalaciones de TsSKB Progress para apoyar el desarrollo de la red Sapfir.

Supuesta foto de un avión obtenida por un Araks-N en una órbita alta (Novosti Kosmonavtiki).

Los Sapfir-V estarían equipados con un telescopio 17V321 de 1,5 metros de diámetro fabricado por LOMO, un sistema óptico muy similar al telescopio 17V317 de la serie de satélites espía Araks-N construidos por NPO Lávochkin. A diferencia de los Sapfir, los Araks-N llegarían a construirse y alcanzaron el espacio en dos ocasiones en 1997 y 2002. Situados en órbitas más bajas (de 1500 x 2800 kilómetros), su resolución era del orden de 1-10 metros. Puede que no parezca mucho, pero por entonces el alto mando soviético daba prioridad a la cobertura con respecto a la resolución. Los satélites espía de las series Yantar y Neman ya alcanzaban resoluciones altísimas de varias decenas de centímetros, pero su cobertura era pésima. Esta misma filosofía fue adoptada por la NRO estadounidense, que supuestamente ha desarrollado satélites espía dotados de telescopios con focales muy cortas (programas 8x o FIA, por ejemplo). El gran inconveniente de esta forma de hacer las cosas era el cuello de botella de la transmisión de datos. Más cobertura geográfica significa una mayor cantidad de datos a transmitir. Los estadounidenses tenían -y tienen- los satélites SDS QUASAR y TDRS (estos últimos usados también por la NASA) para transmitir estas ingentes cantidades de imágenes. Por su parte, los soviéticos desarrollaron en los años 80 el sistema de satélites de retransmisión Luch para poder poner en servicio esta nueva generación de satélites espía.

Satélite Araks-N (NPO Lavochkin).

Los Sapfir, con una masa de 14 toneladas -frente a las 7,5 toneladas de los Araks-N-, debían haber sido lanzados mediante cohetes Zenit, pero parece ser que el peso de las unidades fue aumentando a medida que el programa alcanzaba la madurez, llegando a las 16-18 toneladas. Esta masa quedaba fuera del rango del Zenit, así que se propuso lanzarlos con el Protón o incluso con el 11K37 Tri-Zenit.

El 11K37 ‘Tri-Zenit’ se propuso también para lanzar los Sapfir.

Pero la parte realmente espectacular del proyecto era la que preveía el uso del transbordador Burán. Las lanzaderas soviéticas del programa Burán -recordemos que estaba planeado la construcción de cinco unidades dentro del proyecto- se encargarían de reparar en órbita y cargar de combustible a los Sapfir situados en órbitas más bajas. Dependiendo del coste, también se estudió lanzar los Sapfir usando el Burán, que podía poner en órbita hasta 30 toneladas. Los rumores apuntan a que se llegó a considerar una versión del Sapfir de 24 toneladas dotada de un telescopio con un diámetro de tres metros. Situado en órbita baja, este monstruo habría superado con creces todas las prestaciones de las series norteamericanas KENNEN y CRYSTAL.

Y hasta aquí podemos contar. Lamentablemente, no podemos añadir nada más a esta historia. Decíamos al principio que el proyecto Sapfir es uno de los pocos misterios que aún guarda el programa espacial soviético. Y lo es por una razón. Los tres telescopios 17V321 para el programa Sapfir-V que LOMO construyó a finales de los 80 han sido usados en el programa Persona, el satélite espía más avanzado que Rusia tiene en servicio y que también ha sido construido por TsSKB Progress. Lo que sí sabemos es que Sapfir no se hizo realidad por culpa de la competencia interna de los satélites Araks-N y, por supuesto, por la caída de la URSS en 1991. Personalmente no tengo constancia de ningún proyecto soviético para situar un telescopio espacial con un espejo de tres metros (el del Hubble tiene, como los KH-11, 2,34 metros de diámetro). Las prioridades durante la Guerra Fría estaban muy claritas.

Satélite Persona, el descendiente del Sapfir.

Referencias:



18 Comentarios

  1. Daniel: La imagen que publicas en esta entrada del ‘tri-Zenit’ parece tener un core con tres motores. ¿Tienes idea de que se trata?. Por el tamaño relativo de los tanques de propergoles no parecería ser un core criogénico, sino de xerolox. ¿Sabes cuales son los motores de ese core? ¿Podrían ser NK-33?.
    No me suena de nada algo así, el Sodruzhestvo propuesto para la PTK-NP tiene un core con motor RD-171.

  2. Daniel, ya sé que soy superpesado y molesto con el tema de los superlanzadores, pero es que estoy convencido que sin estos cacharros no hay posibilidad alguna de misiones tripuladas BEO. Nací en 1961, me comieron el coco las misiones Apollo en mi infancia y no quiero morir antes de ver a alguien caminando sobre Marte. Aunque parece que será nuestro cruel destino.
    Estoy convencido que la única arquitectura viable para este tipo de lanzadores es un Core criogénico rodeado de un número variable de boosters xerolox.
    Estuve mirando otras alternativas, como ser lanzadores de xerolox, o tipo Saturno, con una primera etapa xerolox y etapas superiores criogénicas y configuraciones 100% criogénicas y no parece que sean factibles para lanzadores superpesados, por diferentes motivos que no vienen ahora al caso.
    Lo que me preocupa es que el único proyecto en marcha de lanzador superpesado, el SLS, tiene varias deficiencias que ponen en riesgo la continuidad del proyecto. Me refiero a deficiencias en la arquitectura del lanzador, no las consabidas respecto a la falta de objetivos claros, los costos astronómicos, etc. El Saturno V tenía defectos que lo condenaron a muerte: era un lanzador de uso exclusivo, óptimo para el Proyecto Apollo pero muy poco flexible, lo que lo hacía muy caro y poco práctico. Se impusieron otras arquitecturas de tipo modular, los EEVL, donde utilizando un número limitado de componentes menores y mas manejables, se construyen familias de lanzadores de múltiples configuraciones adaptables a diferentes misiones. No es el caso del SLS.
    En realidad, si miras bien las diferentes propuestas rusas o chinas de lanzadores superheavy, verás que de una forma u otra van convergiendo hacia la mejor arquitectura jamás pensada, que no es otra que la de la familia Energya – Vulcan.
    Si te lo miras con atención, verás que si tomas una imagen del Energya y la alargas un poco (strech), conservando las restantes proporciones (diámetro del core y de los boosters) y la superpones a las imágenes del Vulcan, la coincidencia es exacta, para una provisión de 920 Tm de combustible en el Core y unas 390 Tm en cada booster. Yo lo hice y calculé los volúmenes, cuadra con exactitud. Con un core de 4 RD-0120 y esa cantidad de combustible, podría configurarse toda una familia de lanzadores con 4, 6 u 8 boosters (Zenit agrandados). Con una capacidad LEO de 100, 140 y 170 Tm respectivamente.
    Si agregamos una etapa superior de 6 motores RD-0146D y unas 118 Tm de combustible, tendríamos una capacidad TLI entre 50 y 85 Tm, respectivamente.
    Es decir con sólo 3 componentes básicos toda una familia de lanzadores superpesados. Compartiendo los mismos componentes, sistemas, launch pad, motores, fabricación, sistema de transporte, etc. Nada de esto es posible con el SLS. Francamente, temo que termine cancelándose. Espero equivocarme de lleno.

    1. Hola Ernesto:

      Perdona si me meto en un tema que no conozco pero lo que dices de que los Saturno no eran flexibles me suena a algo…

      Estamos hablando de un cohete que se diseñó para una misión (ir a la Luna). Y cumplió con creces. Si los Saturno hubieran sido más generalistas dudo que lo hubieran conseguido con semejante nivel de fiabilidad. Y como bien dices, cuando se acabó ir a la Luna, se acabaron los Saturno.

      Este es un problema común en la ingeniería: Mayor flexibilidad implica menor optimización para una tarea en concreto.

      Vaya, que para el viaje a Marte me da mi que habrá que diseñar el cohete ex profeso.

      Un saludo.

    2. Yo no lo veo así, Pere. En mi humilde opinión, la ingeniería moderna se basa en la estandarización. Y por otra parte, al final lo que habría que rediseñar principalmente serían las ultimas etapas (probablemente sólo la última).

      Saludos.

    3. Hola Enrique:

      Estamos hablando de cosas distintas; Que una cosa sea estándar no quiere decir que sea generalista. Un ejemplo de que mucha flexibilidad no tiene porqué ser óptima es el space shuttle.

      En mi opinión, primero hay que decidir ir a Marte y luego veremos un cohete gigante construido para exactamente esa misión, no antes.

      Un saludo.

  3. Abaratar el acceso al espacio puede lograrse por dos caminos. Uno es el uso de vehículos reutilizables total o parcialmente. La pega está en que no parece posible construir lanzadores reutilizables con una carga útil mucho mayor a unas 15 Tm., al menos por ahora. Para vuelos tripulados BEO necesitamos poner en órbita naves que pesan 10 veces más. El otro camino es aplicar la estandarización, la producción en grandes cantidades de un número reducido de componentes de uso general, adaptables a distintas misiones, a lo largo de muchas décadas, para amortizar los costes de I&D, infraestructuras y cadenas de montaje. Esta es una de las ventajas del concepto EELV. La otra ventaja es que los componentes individuales son más pequeños y manejables, la primera etapa del Saturno V era una pesadilla logística.
    El SLS con boosters de combustible sólido es un viaje de ida, el único camino para mejorarlo es boosters de xerolox, pero aún así es preocupante el tamaño de esos hipotéticos boosters, cada uno sería una bestia de 55 m de largo y 900 Tm de peso.
    El error de concepto fundamental al que me refiero es que se mantenga el diseño del tanque externo del Shuttle, con solo dos puntos de apoyo para los boosters. Sería mucho mejor una configuración que contase con 8 puntos de anclaje distribuidos radialmente, como el Vulcan.

    1. LOMO (Asociación Óptica-Mecánica de Leningrado) es una compañia estatal desde 1919 que entre otras cosas fabricaba las cámaras Lubitel y LOMO-famosas por las aberraciones de sus lentes y, a veces, les entra luz lateral, dando origen a las LOMOGRAFIAS, que son fotos con distorsiones y medio veladas.
      También acabó en 1976 un espejo de 6 metros de diámetro para el observatorio de Evpatoria: era en esa época el mayor del mundo ( 1 metro mayor que el de Monte Palomar) pero tenia gran inercia térmica por su construcción basta ( típica soviética ) y hasta que no equilibraba su temperatura con la externa -tras abrirse la cúpula- no se podian realizar observaciones aceptables. Técnicamente era inferior al de Monte Palomar. de los años 30.
      Ahora vas y lo cuentas.

  4. noooo un telescopio de ese tamaño desperdisio para el clusmerio político .que asco si estas bestia unieran apuntado para arriba hubiéramos descubierto exoplanetas en los 80s.

Deja un comentario

Por Daniel Marín, publicado el 19 septiembre, 2013
Categoría(s): Astronáutica • Rusia • sondasesp