La historia de la sonda Luna 3 o la relación entre la CIA y las primeras imágenes de la cara oculta de nuestro satélite

Durante toda nuestra historia hemos estado condenados a observar un único hemisferio de la Luna -bueno, en realidad un poco más gracias a las libraciones-, así que no es de extrañar que el poder ver toda la superficie de nuestro satélite haya sido uno de los anhelos más antiguos de nuestra especie. Un sueño que se hizo realidad hace 55 años cuando una pequeña nave llamada Luna 3 observó por primera vez la otra cara de nuestro satélite.

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Imagen procesada de la cara oculta de la Luna tomada por la Luna 3 (Don P. Mitchell / http://mentallandscape.com/C_CatalogMoon.htm).

El proyecto Luna 3 nació a finales de los años 50 bajo el código Ye-2 (E-2 en ruso). La oficina de diseño OKB-1 dirigida por Serguéi Koroliov se embarcó en la ambiciosa tarea de diseñar una nueva serie de naves lunares cada cual más compleja. Un grupo liderado por Gleb Maksímov propuso cuatro familias de sondas para estudiar nuestro satélite. La serie Ye-1 se dedicaría a impactar contra la Luna para poner a prueba las tecnologías asociadas con el guiado, navegación y comunicaciones a distancias lunares. Las series Ye-2 y Ye-3 se encargarían de fotografiar la cara oculta, mientras que la Ye-4 usaría un artefacto nuclear para generar una bonita explosión en la cara visible de la Luna (obviamente, no hace falta decir que esta serie sería cancelada poco después).

Entre septiembre de 1958 y septiembre de 1959 se lanzaron un total de seis naves de la familia Ye-1, de las que solo dos lograron alcanzar el espacio. No obstante, ambas sondas serían todo un éxito mediático para la URSS. La primera, bautizada posteriormente como Luna 1, se convirtió en el primer artefacto humano en abandonar el pozo gravitatorio de la Tierra. La segunda, la Luna 2, pasó a la historia como la primera sonda que impactó contra nuestro satélite. Nikita Jruschov estaba exultante, pero la serie Ye-1 ya había mostrado todo de lo que era capaz. Ahora le tocaba el turno a la familia Ye-2.

Pasar de la serie Ye-1 a la Ye-2 se reveló como un auténtico salto cuántico en la tecnología soviética. Las Ye-1 eran aparatos relativamente simples estabilizados mediante giro que enviaban una cantidad muy limitada de datos. Por contra, las Ye-2 deberían fotografiar la cara oculta de la Luna, y eso significaba resolver dos grandes problemas de diseño: la orientación del vehículo y el envío de imágenes a la Tierra. Para solucionar el primer escollo la Ye-2 tenía que ser la primera sonda soviética orientada en tres ejes, es decir, la nave debería poder calcular en todo momento su posición con respecto a la Luna, el Sol y la Tierra.

La tarea que tenían ante sí los ingenieros de la OKB-1 era tan complicada que Koroliov autorizó que dos grupos distintos trabajasen en el diseño de las nuevas sondas. Al equipo de Alexéi Bogomolov, originalmente encargado de dirigir la construcción la nave, se le sumó otro grupo dirigido por Mijaíl Ryazanski. La propuesta de Ryazanski, denominada Ye-2A para diferenciarla de la de Bogomolov -conocida simplemente como Ye-2-, sería finalmente la elegida. El diseño preciso de la sonda correría a cargo, una vez más, del equipo de Gleb Maksímov.

La sonda Ye-2A tendría 278,5 kg al lanzamiento, una longitud de 1,30 metros, un diámetro medio de 95 cm y un diámetro máximo de 1,20 metros, unas dimensiones descomunales para la época. Su forma sería cilíndrica, con dos hemisferios en ambos extremos y estaría cubierta de varios grupos de paneles solares. El interior estaría presurizado con 0,23 bares de nitrógeno para permitir el correcto funcionamiento de la electrónica. Un sistema de ‘persianas’ se encargaría de que la temperatura de los sistemas no superase los 25º C. Seis antenas de comunicación se encargarían de mandar los datos a la Tierra a 183,6 MHz, mientras que las instrucciones se enviarían a 102 MHz. Un segundo canal de reserva para la telemetría funcionaría a 39,986 MHz.

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Sonda Luna 3. 1: antenas; 2: ventilador; 3: detector de protones; 4: paneles solares; 5: espectrómetro de masas; 6: sensores solares; 7: detector de micrometeoros; 8: antenas desplegables; 9: sensor lunar; 10: tapa de la cámara; 11: paneles solares principales; 12: persianas; 13: sistema de control de la temperatura; 15: sensores solares; 16: propulsores de nitrógeno.

El complejo sistema de orientación había sido diseñado por el NII-1 MAP, a cargo de Borís Raushenbaj. Estaba formado por un conjunto de ocho sensores solares, un sensor lunar y tres sensores de velocidad angular. Para maniobrar el vehículo se instalaron ocho pequeños propulsores de nitrógeno en la parte inferior de la sonda (el hemisferio frontal estaría ocupado por la ventana de la cámara) alimentados por un tanque a 150 atmósferas (antes de salir al exterior la presión del gas se reducía a cuatro atmósferas para evitar la pérdida de control del la sonda). En 1958 el equipo de Raushenbaj completó el primer prototipo del sistema de orientación, que denominó Chayka (‘gaviota’) y en abril de 1959 se llevaron a cabo las primeras pruebas del sistema en el cosmódromo de Tyuratam (actualmente Baikonur). La precisión del sistema de orientación alcanzaba el medio grado, pero la sonda sólo podría corregir su posición y no sería capaz de modificar su trayectoria una vez lanzada.

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Modelo de la sonda Ye-2A en el Museo de la Cosmonáutica de Moscú (Eureka).
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Parte trasera de la sonda Luna 3 donde se aprecian los sensores solares y los propulsores de nitrógeno (Eureka).
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Parte delantera de la sonda en la que se puede ver la ventana de la cámara Yenisey (Eureka).

Solucionado el espinoso asunto de la orientación, ahora había que decidir cómo enviar las imágenes a la Tierra. Hay que recordar que en 1958 no existían ni los faxes ni la fotografía digital, así que hubo que inventar estas tecnologías de la nada. Tras varias pruebas infructuosas, el Instituto de Investigación Científica de Televisión de la URSS (VNII) desarrolló una cámara especial para la misión. Denominada Yenisey-2, se trataba de un ingenioso sistema facsímil consistente en una cámara convencional cuya película sería revelada a bordo y posteriormente escaneada por un fotómetro para permitir su transmisión a la Tierra. El sistema era tan complejo y tan poco fiable que se jugó con la opción de recoger la película en una cápsula que aterrizaría en nuestro planeta, pero este plan fue descartado por el enorme incremento en la masa y complejidad de la misión que conllevaría. La cámara Yenisey-2 sería desarrollada por P.F. Bratslavets e I.A. Rosselevich, del  Instituto de Investigación Científica de Televisión, mientras que el sistema de procesado corrió a cargo de Yuri Lipski, del Instituto Astronómico de Sternberg. El fotómetro encargado de escanear la película era obra del equipo de Yevgueni Boguslavski, del NII-885, y empleaba por primera vez transistores en vez de válvulas de vacío, suministrados por NPO Svetlana.

Al mismo tiempo que se desarrollaba la cámara Yenisey el instituto de televisión de la URSS estaba trabajando en el sistema Seliger para transmitir imágenes y vídeo digital de forma directa. Pero el sistema Seliger, que sería usado en las naves Vostok, aún estaba en una fase inicial de desarrollo y no ofrecía la resolución adecuada para fotografiar la Luna. Por su parte, la cámara Yenisey permitía enviar las imágenes digitales en dos modos: uno rápido y otro lento. Por este motivo, se crearon dos sistemas de recepción de datos en tierra para cada modo, denominados Yenisey-1 y Yenisey-2. En el modo lento el tiempo de transmisión de cada imagen era de unos 30 minutos, a 1,25 líneas por segundo. En el modo rápido la imagen se enviaba en 15 segundos a 50 líneas por segundo. El modo rápido había sido concebido para distancias no superiores a los 40000 o 50000 kilómetros de la Tierra, mientras que el modo lento permitía en teoría transmitir imágenes desde la órbita lunar.

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Cámara Yenisey-2.

El diseño de la cámara Yenisey fue fijado en abril de 1958. En agosto de 1959 ya se habían construido varios ejemplares de vuelo y dos estaciones de tierra Yenisey, una en Kamchatka y otra en Crimea. Finalmente la cámara Yenisey-2 de la serie Ye-2A sería capaz de tomar un total de 40 imágenes con un objetivo de 200 mm (f/5,6) y otro de 500 mm (f/9,5), empleando para ello una película de 35 mm. Durante la fase de revelado y crucero la sonda Ye-2A giraría sobre su eje longitudinal para estabilizarse y garantizar unas temperaturas uniformes en el exterior del vehículo. Mientras la sonda tomase fotografías el sistema de orientación de Raushenbaj debía garantizar que la nave apuntase hacia la Luna, ya que la cámara no podía moverse por si misma.

Pero había otro problema adicional. La película fotográfica convencional no era idónea para este tipo de misión por culpa de la radiación procedente del viento solar y los rayos cósmicos. Si se quería evitar un ruido excesivo en las imágenes era necesario desarrollar película fotográfica a prueba de radiación. Cuanto menor fuera el tiempo de exposición, mayor sería la necesidad de contar con película resistente a la radiación. Debido a los errores del sistema de orientación, el equipo de la cámara Yenisey eligió tiempos de exposición muy pequeños, así que resultaba imperativo usar este tipo de película. Desgraciadamente, la industria soviética había comenzado recientemente a fabricar esta película, por lo que los diseñadores del sistema Yenisey decidieron emplear una fuente de película fotográfica en absoluto convencional.

De acuerdo con las memorias de los ingenieros a cargo del Yenisey, el instituto de televisión VNII tuvo acceso a película fotográfica resistente a la radiación fabricada en… ¡Estados Unidos! Cómo acabó esta película en el programa espacial soviético es una historia aún más increíble. A mediados de los años 50 el presidente Eisenhower autorizó el Proyecto Genetrix (WS-119L) de la CIA para espiar a la URSS mediante globos aerostáticos. Como resultado de esta decisión, entre enero y febrero de 1956 se lanzaron 516 globos desde Europa equipados con cámaras especiales. De estos, sólo 54 fueron recuperados y sólo 31 proporcionaron fotografías mínimamente útiles. Pero unos cuantos globos Genetrix terminaron en territorio soviético con sus cargas de película resistente a la radiación, una película que finalmente alcanzarían la Luna.

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Globo espía de la CIA del Proyecto Genetrix para fotografiar la URSS desde la estratosfera (Wikipedia).

Pero quedaban algunos flecos por solucionar. Además del problema de la orientación y la película fotográfica quedaba por resolver la cuestión de la trayectoria. Como hemos visto, la cámara Yenisey podía enviar fotografías a corta distancia de la Tierra, pero no era tan eficiente desde la órbita lunar. Un equipo de científicos de la Academia de Ciencias de la URSS a cargo de Mtislav Keldish -que trabajaron usando un ordenador del Instituto Steklov- concibió una ruta que llevaría a la sonda alrededor de la Luna para luego devolverla a las cercanías de la Tierra al mismo tiempo que se mantenían los requisitos de iluminación y comunicaciones de la misión. Pero la trayectoria de Keldish sólo tenía pocas ventanas de lanzamiento. Dos para ser exactos: una en octubre de 1959 y otra en abril de 1960. En la primera ventana la sonda sobrevolaría el polo sur lunar, mientras que durante la segunda se acercaría a nuestro satélite por su polo norte.

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Trayectoria de la sonda Luna 3 (Wikipedia).

El 4 de octubre de 1959, justo dos años tras el primer Sputnik, se lanzó la sonda Ye-2A nº 1 mediante un cohete Luna desde el cosmódromo de Tyuratam. Era la primera sonda lanzada durante la ventana de octubre y, contra todo pronóstico, el lanzador se comportó de forma impecable, situando la sonda en una órbita altamente elíptica de 48280 x 468300 kilómetros y una inclinación de 55º. El lanzamiento sería anunciado por la URSS una vez la nave estuviese rumbo a la Luna. La sonda sería conocida como Estación Interplanetaria Automática y sólo años después se le llamaría de forma retroactiva Luna 3. Al principio la sonda dio algún que otro susto al mostrar ciertos problemas de calentamiento -se alcanzaron 40º C en el interior del aparato- y una telemetría bastante ruidosa, pero pronto se solucionaron una vez que se mandaron las instrucciones necesarias para reducir la velocidad de giro de la nave. El radiotelescopio de Jodrell Bank captó la señal de la sonda después de que las autoridades rusas hicieron públicas las frecuencias usadas para la telemetría.

El 6 de octubre a las 14:16 UTC la Ye-2A pasó por el polo sur de la Luna a 6200 kilómetros de distancia. La gravedad lunar curvó la trayectoria de la nave, que pasaría ahora sobre la cara oculta de la Luna. El 7 de octubre se activó el sistema de orientación de Raushenbaj y la sonda comenzó a buscar el disco lunar. La cámara Yenisey se activó a una distancia de 62500 kilómetros y funcionó durante unos 40 minutos, tomando 29 fotografías en total. La última imagen fue captada a 66700 kilómetros de distancia. Con el fin de crear un marco de referencia para las imágenes de la cara oculta los encargados de la misión planearon que durante la sesión fotográfica sólo un 70% de la cara oculta estuviese iluminada. De este modo, el 30% restante correspondería a la cara visible, fácilmente identificable.

Desde el control de tierra la telemetría indicaba que la sesión fotográfica había tenido lugar y que las imágenes habían sido reveladas, pero nadie sabía si la sonda había fotografiado la cara oculta o el negro del espacio. Con la sonda girando otra vez sobre su eje, el 7 de octubre se intentó enviar las imágenes en modo lento desde la órbita lunar, pero las estaciones terrestres sólo recibieron una imagen con tanto ruido que era inservible. En el apogeo de la órbita, a 470 000 kilómetros, se volvió a intentar una segunda sesión de comunicaciones, que también fue infructuosa. El control de la misión decidió esperar a que la sonda alcanzase el perigeo para volver a intentar enviar las imágenes. El problema era si la sonda lograría sobrevivir hasta ese momento.

A partir del 17 de octubre se llevaron a cabo cuatro intentos de transmitir las imágenes en modo rápido, pero la señal resultó ser demasiado débil para las estaciones terrestres. Finalmente, el 18 de octubre, con la nave cerca de la Tierra, se intentó una vez más enviar las imágenes. El gobierno soviético decretó el silencio de radio en las cercanías de la estación de Yevpatoria en Crimea para minimizar el ruido de radio. Varios buques de la armada soviética se encargaron de patrullar las aguas del mar Negro y hacer efectiva la medida. Gracias a esta decisión se pudieron recibir 17 imágenes, aunque la mayoría eran extremadamente borrosas. De hecho, el gobierno sólo decidió publicar seis de ellas al considerar que el resto eran muy pobres y podrían dañar el prestigio del programa espacial soviético. Curiosamente, la primera imagen no sería procesada e impresa por Yuri Lipski unos diez días después. Durante unos instantes, Lipski se convirtió en el único humano que había visto cómo era la cara oculta de la Luna.

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Una de las fotografías originales de la Luna 3.

Pero borrosas o no, se trataban de las primeras imágenes de la cara oculta de nuestro satélite. La humanidad había conseguido hacer realidad un logro largamente esperado y el éxito mediático del gobierno soviético fue mayúsculo. Contra todo pronóstico, la cara oculta de la Luna no estaba cubierta por mares oscuros como la cara visible. Apenas se identificaron un par de zonas que parecían ser mares, las cuales fueron bautizadas como el cráter Tsiolkovski, el Mare Moscoviense y el Mare Mechtá (‘sueño’, en honor de la sonda Luna 1). El Mare Mechtá sería finalmente bautizado como Mare Ingenii por la Unión Astronómica Internacional.

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Mapa de la cara oculta obtenido a partir de los datos de la Luna 3.
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Mapa y globo de la cara oculta realizado a partir de las imágenes de la Luna 3.

El 22 de octubre, solamente cuatro días después de transmitir sus imágenes, la Ye-2A dejó de funcionar. La sonda, ya inerte, seguiría orbitando la Tierra en una trayectoria altamente elíptica y el 20 de abril de 1960 se desintegraría al entrar en la atmósfera terrestre tras haber completado once órbitas. Habían transcurrido 207 días desde el lanzamiento.

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Órbita a escala de la Luna 3.

Ese mismo mes la Unión Soviética intentó lanzar dos sondas Ye-3 para fotografiar la cara oculta aprovechando la segunda ventana de lanzamiento. Las Ye-3 eran sondas Ye-2A con cámaras mejoradas que debían proporcionar imágenes más nítidas y que originalmente habían sido conocidas como Ye-2F. Lamentablemente, los dos cohetes Luna (8K72) fallaron estrepitosamente el 15 y el 19 de abril, frustrando así la oportunidad de obtener mejores imágenes de la cara oculta. La URSS decidió cancelar la serie de sondas Ye-3 y concentrarse en otros proyectos más avanzados. No sería hasta julio de 1965 cuando la Unión Soviética volvió a fotografiar la cara oculta de la Luna, esta vez gracias a la sonda Zond 3 (3MV-4 nº 3).

Pero la odisea de la Luna 3 no terminaría aquí. Los estadounidenses habían quedado tan impresionados con las prestaciones de la sonda Ye-2A que cuando se enteraron de que los soviéticos iban a enviar un modelo de la sonda a México no se lo pensaron dos veces y concibieron un plan para ‘secuestrar’ la nave. La CIA, con el permiso del gobierno mexicano, logró desviar el camión que llevaba la maqueta hasta un almacén. Allí la nave fue desmontada y fotografiada en detalle antes de volver a ser ensamblada. Para sorpresa de los espías, no se trataba de una simple maqueta, sino del modelo de reserva de la Ye-2A. Obviamente, el modelo no llevaba película fotográfica de los globos Genetrix, algo que sin duda habría sorprendido a los espías de la CIA. A día de hoy no está claro si las autoridades soviéticas se enteraron en su momento de esta operación que parece sacada de una película de Hollywood.

Décadas después, las técnicas digitales de procesamiento de imágenes nos han mostrado que las fotografías de la Luna 3 no eran tan malas como inicialmente se había pensado. Pero lo importante es que hasta octubre de 1959 nadie había visto la cara oculta de nuestro satélite. A partir de entonces no volveríamos a ver la Luna con los mismos ojos.

 



23 Comentarios

  1. ¡¡Menuda historia!!

    Lo que no entiendo es cómo la URSS mandó una sonda auténtica a México… Podría enterder si fuese a algún país europeo, pero a casa del vecino del enemigo…

    Off-Topic: ¿alguna opinión sobre la película «Taming of the fire»?

    1. Parece buena, gracias por el dato ( y a San Youtube).
      En un corto muestra a Koroliov moviendo a mano unas toberas para cerciorarse que funcionaban, habrá sido así de rustico sus sistemas de prueba?

  2. Excelente artículo, como siempre. Una pregunta, por qué los soviéticos llevaron una Ye-2 a México? La sonda sigue estando allá. en un museo, o fue para una exposición itinerante de logros científicos soviéticos?

  3. Como mexicano quedé gratamente sorprendido de que la Unión Soviética en aquel entonces mandara una de sus sondas más avanzadas de muestra a nuestro país, muy rocambolesca la historia de la intercepción.
    Definitivamente la primera etapa de la era espacial fue sumamente emocionante y llena de esta clase de anécdotas como la de la película norteamericana o la primera imagen de la superficie de la Luna tomada por la sonda soviética Luna 9 que no fue publicada originalmente en primer lugar por los soviéticos sino por los británicos…

  4. ¿Cuanto menor fuera el tiempo de exposición, mayor sería la necesidad de contar con película resistente a la radiación? ¿No debería ser al revés?

  5. Menudo historia jajajajaj gracias Dani, por revelarnos estas curiosidades de la carrera espacial, película obtenida de globos espías, sondas secuestradas por espías (de carne y hueso), que rocambolesca fue aquella época.

    Yo me quedo con una frase, que hoy día no se si sería posible: «en 1958 no existían ni los faxes ni la fotografía digital, así que hubo que inventar estas tecnologías de la nada.» tremendo…

  6. Ya había oido esta historia. Era de un sitio llamado «Sondas Espaciales». Pero tenía entendido que no los rusos no solo habían utilizado la pelicula sino también las camaras que tenían dichos globos del programa Genetrix para ello. ¿Podrías confirmar esto Daniel?

    Creo recordar haber leido que cuando empezaron a recibirse las fotos, la primera fue decepcionante, que lo unico que probaba era que la Luna era redonda, creo que fue la tercera la que provo ser útil.

      1. Una pregunta Daniel ¿Y que paso luego con ese modelo del Luna 3 que la CIA norteamericana estudio? ¿Acaso esta en algún museo de Moscú?

  7. Por lo que has dicho de lo mexico, el robo se dio en verano de 1960.
    Lo digo porque en invierno de ese año EE.UU. lanzo el primer satelite propio con paneles solares, de forma parecida a la Luna 3.
    E hizo «la primera transmision de fax de la historia por satelite», patentando asi el fax como invento de EE.UU., cuando por lo expuesto fue desarrollado en 1959.
    El satelite estadounidense era el Courier 1b.
    Si es cierto, menuda cagada para los soviéticos, diseñaron el fax de hoy en dia para los americanos.

  8. Cuanta menor sea la exposición mayor sensibilidad tiene que tener la película. La película sensible suele tener sensibilidad también a otras radiaciones y por eso se contamina. Lo que necesitaba la misión es que fuese muy sensible a la luz visible pero no a otras radiaciones como rayo s x. Por ejemplo la película de 1600asa usada en astronomía tenia unos avisos enormes de que no podia ser expuesta a los rayos x de los aeropuertos

  9. Divertidísima la anécdota de la película americana. A veces pienso que Daniel es un alter ego de Aldrin o Leonov porque no sé de dónde saca estas historias ^_^ Puestos a imaginarnos pensad en qué hubiera pasado si la URSS hubiera puesto la película del globo espía tal cual y esta hubiese sido «tomada de vuelta» por la CIA en México. La escena podría haber sido más o menos esta:
    CIA: Señor Presidente, tenemos malas noticias.
    Eisenhower: ¿Cuáles?
    CIA: Hemos analizado la Luna 3 y hemos deducido que es absolutamente imposible batir a los soviéticos en el espacio.
    Eisenhowe: ¿Tan avanzada es la sonda?
    CIA: La sonda en sí no es gran cosa pero en las imágenes que ha tomado de la Luna hemos visto ciudades soviéticas, aeropuertos soviéticos y baterías de misiles soviéticas.

    1. Esa ha sido buena! Jajajaj hubiera sido muy pero que muy gracioso. A parte de eso el artículo es genial. Lo de los globos era completamente desconocido para mi.

  10. Daniel! Felicitaciones por el Blog, siempre que ando en busqueda de datos curiosos o poco conocidos de las misiones espaciales termino en tu blog (en parte gracias a google). Fantastico este articulo y una historia digna de contar! Abrazos desde Argentina!!

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 5 octubre, 2014
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Historias de la Cosmonáutica • Luna • Rusia