Programa Constelación: cuando los EEUU quisieron volver a poner un hombre en la Luna antes de 2020

En 2005 el presidente Bush Jr. anunciaba un plan revolucionario para la NASA. La agencia espacial estadounidense abandonaría la ‘aburrida’ estación espacial internacional (ISS) para volver a la superficie de la Luna antes de 2020. Los Estados Unidos se disponían a revivir así la pasada gloria de las misiones Apolo. De esta forma tan grandiosa nacía el Programa Constelación (Constellation Program o CxP), el primer y -hasta el momento- último gran proyecto tripulado de la NASA en este siglo. Como todos sabemos, el Programa Constelación sería cancelado por el presidente Obama apenas cinco años más tarde sin lograr ni uno solo de sus objetivos.

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Versión de 2007 del módulo lunar Altair (LSAM) del Programa Constelación (NASA).

En realidad, las raíces del Programa Constelación hay que buscarlas a principios de siglo, cuando la NASA creó el programa OSP (Orbital Space Plane) para buscar un sustituto al transbordador espacial. El OSP podría haber pasado a la historia como el enésimo esfuerzo de la agencia destinado a estudiar un recambio para el shuttle, pero lo interesante del caso es que por primera vez se consideró seriamente reemplazar la lanzadera por cápsulas desechables tradicionales. Hasta ese momento casi todos los proyectos para sustituir al transbordador pasaban por naves aladas de pequeño tamaño, pero dentro del marco del OSP se rompió este tabú por primera vez de forma abierta. Los partidarios de las cápsulas proponían que estas eran mucho más sencillas y seguras -como la Soyuz rusa había demostrado en repetidas ocasiones-, mientras que las naves con alas eran una pesadilla desde el punto de vista logístico y no se podían usar en misiones más allá de la órbita baja terrestre.

Al mismo tiempo que el OSP veía la luz nacieron varias iniciativas dentro de la NASA para sustituir el transbordador por nuevos lanzadores que usasen su misma tecnología. Esta línea de acción era novedosa dentro de una agencia espacial acostumbrada a hacer borrón y cuenta nueva cada vez que comenzaba una nueva etapa histórica (por ejemplo, el shuttle usó muy pocos elementos tecnológicos del Saturno V). En esta época, la NASA decidió estudiar nuevos lanzadores pesados que usaban los motores de criogénicos SSME y los cohetes de combustible sólido SRB del transbordador, herederos de los proyectos Shuttle-C de los años 80. Todos estos proyectos podrían haber caído en el olvido de no ser por un trágico suceso. En 2003 el transbordador Columbia se desintegraba durante la reentrada en la misión STS-107, matando a toda su tripulación.

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Logo del Programa Constelación (NASA).

La tragedia del Columbia generó un intenso debate sobre el futuro de la NASA. Aprovechando los nuevos tiempos y que el transbordador había demostrado ser una máquina tremendamente cara de operar y relativamente peligrosa -no tanto por el riesgo de fallo como por la ausencia de sistemas de escape en caso de emergencia durante el lanzamiento y la reentrada-, el administrador de la NASA Mike Griffin vio una oportunidad de oro para dar un golpe de timón y orientar el rumbo de la agencia hacia la exploración más allá de la Tierra. Griffin sabía que una misión a Marte -la preferida dentro de la agencia- era demasiado cara para ser aprobada por el Congreso o la Casa Blanca, así que optó por regresar a la Luna. No nos debe sorprender si digo que el plan que concibió era resultado directo de los distintos proyectos que comentábamos anteriormente. El transbordador sería sustituido por una cápsula tradicional -una ‘Apolo con esteroides’, como él mismo la definió- que pasó a denominarse CEV (Crew Exploration Vehicle). El CEV sería lanzado por un cohete ciertamente extraño con capacidad para unas treinta toneladas en órbita baja conocido como CLV (Crew Launch Vehicle), formado por una primera etapa derivada de un cohete SRB del shuttle y una segunda etapa que mezclaba tecnología del transbordador y de la era Apolo. El módulo lunar o LSAM (Lunar Surface Access Module) y la etapa de escape EDS (Earth Departure Stage) serían puestos en órbita por un cohete gigante llamado CaLV (Cargo Launch Vehicle), que también emplearía tecnologías derivadas del shuttle y podría poner en órbita hasta 130 toneladas en órbita baja.

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Elementos del Programa Constelación (NASA).
Configuración inicial del módulo lunar LSAM/Altair (NASA).
Configuración inicial del módulo lunar LSAM/Altair (NASA).
Configuración de 2005 del conjunto Orión/Altair (NASA).
Configuración de 2005 del conjunto Orión/Altair (NASA).
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Configuración de 2007 del módulo lunar Altair y la nave Orión rumbo a la Luna (NASA).

Este plan fue apoyado por la Casa Blanca en 2004 bajo la iniciativa VSE (Vision for Space Exploration), que se transformaría en el Programa Constelación un año más tarde. En principio la nueva arquitectura parecía apropiada, o por lo menos así le pareció a los numerosos partidarios de la exploración más allá de la órbita baja terrestre, hartos de que las misiones tripuladas se limitasen a dar vueltas alrededor de nuestro planeta. Por una vez, la NASA apostaba por sistemas robustos, seguros y fiables. El Programa Constelación parecía ir en serio. Pero todos sabemos que el diablo está en los detalles, y el nuevo plan de Griffin no era una excepción. Los expertos pronto se echaron las manos a la cabeza al estudiar en detalle las especificaciones de los lanzadores CLV y CaLV, que en julio de 2006 pasarían a conocerse como Ares I y Ares V (en honor al Saturno I y Saturno V del programa Apolo). De paso, el CEV pasó a ser conocido ese mismo año como Orión y a finales de 2007 el módulo lunar LSAM fue bautizado como Altair.

El CaLV/Ares V (izquierda) y el CLV/Ares I según la VSE de 2005 (NASA).
El CaLV/Ares V (izquierda) y el CLV/Ares I según la VSE de 2005 (NASA).
Versiones de 2006 del Ares I y el Ares V (NASA).
Versiones de 2006 del Ares I y el Ares V (NASA).

En concreto, el Ares I fue el blanco de todo tipo de críticas. Este lanzador debía ser capaz de situar entre 25 y 30 toneladas en órbita baja, pero en seguida se pudo comprobar que era imposible alcanzar estas prestaciones, incluso usando un SRB alargado de cinco segmentos en vez de los SRB normales de cuatro segmentos que usaba el shuttle. Además, el uso de un SRB como primera etapa se convirtió en una pesadilla para los ingenieros del Centro Marshall de la NASA. Nunca antes un lanzador tripulado había empleado un único cohete de combustible sólido como primera fase. Las dificultades asociadas con garantizar la fiabilidad de este elemento -los SRB tienen un empuje predeterminado para cada fase del lanzamiento- se multiplicaron, en especial a la hora de diseñar el sistema de escape de la Orión. Por si fuera poco, el lanzador, apodado despectivamente como ‘el palo’ (the stick) por sus detractores, no parecía tener mucho sentido. Si su único objetivo era lanzar la nave Orión en órbita baja, ¿por qué no se usaba para esta tarea un lanzador tradicional (EELV) como el Atlas V y el Delta IV?

Diseño definitivo de la Orión de 2009 (NASA).
Diseño definitivo de la Orión de 2009 antes de ser cancelada (NASA).

Y es que el motivo de la existencia del Ares I no tenía nada que ver con la tecnología, sino con la política. Griffin era consciente de que ‘el palo’ era un lanzador penoso, pero era esencial para sus planes. ¿Por qué? Pues porque la NASA no iba a recibir los fondos para desarrollar el cohete pesado Ares V y el módulo lunar Altair hasta la segunda década del siglo. Griffin sabía que el Congreso jamás aprobaría el desarrollo de todos los elementos del Programa Constelación al mismo tiempo, así que optó por una estrategia astuta, pero muy arriesgada (temeraria sería un adjetivo más apropiado). Primero se desarrollaría el Ares I y la nave Orión, que, al incorporar elementos de tecnología del shuttle, permitiría mantener a los trabajadores de los contratistas del transbordador en sus puestos de trabajo y asegurarse el apoyo político de los políticos en cuyos estados se fabricaban elementos de este vehículo. Una vez el programa estuviese en marcha, Griffin esperaba que, de forma más o menos mágica, una administración posterior se encargaría de aprobar el grueso del presupuesto para construir el Ares V y el Altair. Para entonces, suponía Griffin, el Programa Constelación ya estaría en marcha y ningún presidente querría pasar a la historia como aquel que canceló el glorioso programa tripulado norteamericano. Para garantizar el éxito de esta estrategia casi suicida, Griffin sabía que tenía que quemar sus naves y no mirar atrás, lo que en el caso de la NASA significaba retirar el shuttle en 2010 y abandonar la ISS en 2016. Al fin y al cabo, parecía preguntarse Griffin, ¿qué podía salir mal? Si echamos la vista atrás resulta evidente que Griffin era un novato que iba de farol en una partida póker con experimentados jugadores profesionales. Huelga decir que sus oponentes lo vieron venir sobre la marcha.

Muchos dentro y fuera de la NASA no estaban dispuestos a tirar por la borda el programa tripulado de los EEUU por culpa de los caprichos de Griffin y atacaron la línea de flotación del elemento más débil del programa, que, obviamente, era el Ares I. Para estos críticos lo lógico era usar lanzadores convencionales o, en su defecto, usar un lanzador derivado del shuttle más capaz que el Ares I y menos potente que el Ares V. En este sentido, probablemente la alternativa al Ares I más popular fue la de DIRECT, creada por un grupo de entusiastas, muchos de ellos trabajadores de la NASA. Griffin se defendió como gato panza arriba, alegando de forma irresponsable que tanto el Atlas V como el Delta IV no eran cohetes seguros para los lanzamientos tripulados de la nave Orión. Con respecto a DIRECT, solo lo mencionó para poco menos que burlarse del mismo. Hoy sabemos que las críticas de Griffin a estos lanzadores eran directamente falsas (sin ir más lejos, el Atlas V será el encargado de lanzar en 2017 la nave CST-100 Starliner de Boeing). Sin duda, la campaña de descrédito iniciada por Griffin y sus partidarios contra los lanzadores EELV y DIRECT fue la parte más vergonzosa de la guerra sucia que se libró entre 2005 y 2009 para mantener a flote el Programa Constelación y el Ares I.

Propuesta de lanzador DIRECT. Las similitudes con el actual SLS son notables (Direct Launcher).
Propuesta de lanzador DIRECT. Las similitudes con el actual SLS son notables (Direct Launcher).
Evolución del lanzador Ares I (nasaspaceflight.com).
Evolución del lanzador Ares I, a.k.a. ‘el palo’ (nasaspaceflight.com).
El Ares I con la Orión en la rampa. La tripulación habría usado una especie de montaña rusa para evacuar la rampa en caso de emergencia (NASA).
El Ares I con la Orión en la rampa según la configuración de 2007. La tripulación habría usado una especie de montaña rusa para evacuar la rampa en caso de emergencia (NASA).

Pero la realidad es tozuda y, para desgracia de Griffin, el Ares I no paró de empeorar sus prestaciones. Su capacidad en órbita baja ya iba por 22 toneladas y seguía descendiendo al mismo tiempo que se convertía en un agujero negro presupuestario. El resultado es que la principal agencia espacial del mundo se vio incapaz de diseñar, no ya construir, un simple cohete con capacidad para situar unas veinte toneladas en órbita (unas prestaciones similares a las de los lanzadores Ariane 5, Protón-M o Delta IVH). ¿Y querían ir a la Luna en estas condiciones? La credibilidad de la agencia tocó fondo. Como respuesta, la NASA decidió sacrificar las prestaciones de la nave Orión para aligerarla de tal forma que pudiese ser puesta en órbita por el escuálido ‘palo’. La capacidad de la nave se redujo de seis a cuatro astronautas y el módulo de servicio se hizo más pequeño.

El Ares I ya no sería capaz de situar la Orión en órbita y lo más que podría hacer era colocarla en una trayectoria suborbital, por lo que el módulo de servicio debería encargarse de dar el último empujón para alcanzar la velocidad orbital. Cuanto más se encogía la Orión y mayores eran los problemas con el Ares I, más evidente era que el empecinamiento de Griffin en el Ares I era un callejón sin salida que terminaría por condenar a todo el programa. Para compensar la reducción de prestaciones de la Orión, el módulo Altair tuvo que aumentar la complejidad de su diseño de forma notable y, como consecuencia, la capacidad de carga que debía situar en órbita el Ares V se disparó, convirtiéndose en el mayor lanzador espacial jamás concebido seriamente. En 2007 fue necesario aumentar el tamaño de la etapa EDS, así como el diámetro de la cofia, que pasaría de 8,4 metros a 10 metros (!). En 2008 se decidió usar seis motores RS-68B en la primera etapa en vez de los cinco RS-68 originales, mientras que los SRB llevarían cinco segmentos y medio frente a los cinco del Ares I. En 2009 la capacidad del Ares V ya alcanzaba unas increíbles 188 toneladas en órbita baja (recordemos que originalmente eran 130 toneladas). Nadie sabía si era posible construir semejante monstruo. Total, ya pagarían la factura los que viniesen detrás.

Versión de 2008 del módulo lunar Altair (NASA).
Versión de 2008 del módulo lunar Altair (NASA).
Última versión del Altair antes de su cancelación (NASA).
Última versión del Altair antes de su cancelación (NASA).
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Detalles del Altair definitivo (NASA).
La nave Orión acoplada al Altair y a la etapa EDS (NASA).
La nave Orión acoplada al Altair y a la etapa EDS según el diseño definitivo (NASA).

Así las cosas, era evidente que el Programa Constelación no podía durar mucho más. En 2009 la NASA todavía no había logrado construir un Ares I ni una nave Orión completos, aunque para cubrir el expediente ese mismo año se lanzó la misión Ares I-X, que no era otra cosa que una especie de maqueta de este lanzador sin mucha relación con el producto final. La puntilla al programa la dio el informe de la Comisión Augustine en 2009. Según este documento, era imposible que la NASA desarrollase el Programa Constelación sin un aumento sustancial -mejor dicho, milagroso- de su presupuesto en los años siguientes, algo que obviamente no iba a suceder. Griffin dejó la agencia por la puerta trasera y la nueva administración Obama -que el tiempo demostraría que no estaba especialmente interesada en el espacio, por decirlo suavemente- decidió aprovechar el despropósito en que se había convertido todo el asunto para no prolongar la agonía del enfermo. Consecuentemente, el Programa Constelación fue cancelado de forma fulminante en enero de 2010.

Configuración final del Ares I (NASA).
Configuración final del Ares I (NASA).
El Ares I según el diseño de 2009 (NASA).
El Ares I según el diseño de 2009 (NASA).
Diseño final del Ares V (NASA).
Diseño final del Ares V (NASA).

El resto es conocido por todos. Para no pasar a la historia como la administración que había liquidado el programa tripulado estadounidense -el transbordador iba a ser retirado en 2011 sí o sí-, Obama optó por subsidiar a la industria privada para que desarrollase una nave espacial tripulada que volaría en algún momento entre 2015 y 2020. Mientras, los astronautas de la NASA deberían confiar en los rusos para viajar a la ISS. Obviamente, numerosos empleados de la NASA y políticos relacionados con el programa espacial pusieron el grito en el cielo ante las intenciones de Obama. Sus presiones dieron resultado y el Congreso resucitó a mediados de 2010 la nave Orión y dio luz verde al SLS, una especie de híbrido entre el Ares V y DIRECT. Para evitar repetir los errores del pasado, el SLS sería diseñado en tres versiones que se introducirían progresivamente, cada una con más capacidad de carga que la anterior, de 70 a 130 toneladas. Lamentablemente, la NASA carece ahora de fondos para ir a Marte o a la superficie lunar con el SLS/Orión, así que el debate actual se centra en las posibles misiones que podrían realizar estos vehículos. La paradoja de toda la historia es que si Griffin hubiese optado por un SLS para el Programa Constelación desde un principio habría tenido muchas más probabilidades de salir adelante y evitar su cancelación. Y sin embargo se empeñó a toda costa en sacar adelante ‘el palo’.

Anexo: el calendario de vuelos del Programa Constelación

Como complemento a esta entrada, me interesa recordar cómo debían haberse desarrollado las misiones del Programa Constelación. Las agencias espaciales tienen la desagradable manía de olvidarse de los proyectos que no llegaron a ver la luz -y a veces de los que lo hicieron-, así que no está demás guardar para la posteridad cómo habría sido esa realidad alternativa en la que la NASA hubiese regresado a la Luna en 2020. Veamos. El primer calendario concreto de misiones surgió en 2006 y era tal que así:

  • Ares 1 (2008): misión conocida primeramente como Ares I-1 y que terminaría por denominarse Ares I-X (sería la única que se llevó a cabo).
  • 2009-2011: pruebas para comprobar la capacidad de aborto en el despegue del Ares.
  • Ares 2 (septiembre 2012): primer lanzamiento de un cohete Ares I operativo. Sería un lanzamiento suborbital de una maqueta de la nave Orión.
  • Orión 3 (septiembre 2013): primer lanzamiento de una Orión operativa sin tripulación que estaría en órbita dos semanas.
  • Orión 4 (junio 2014): segundo vuelo no tripulado de la Orión. Se acercaría a la ISS, pero no sin acoplarse con ella.
  • Orión 5 (septiembre de 2014): primer vuelo tripulado de la Orión. Llevaría una tripulación de dos personas durante dos semanas y se acoplaría a la ISS.
  • Orión 6 (diciembre 2014): primer vuelo de la versión de carga no tripulada de la Orión que se acoplaría durante tres meses a la ISS.
  • Orión 7 (mayo 2015): primera misión tripulada regular a la ISS con tres astronautas. La nave permanecería acoplada seis meses a la estación.
  • Orión 8 (mayo 2015): vuelo de carga no tripulado a la ISS que debía permanecer acoplado un mes.
  • Orión 9 (julio 2015): similar al Orión 8.
  • Orión 10 (septiembre 2015): misión de relevo a la ISS con tres astronautas.
  • Orión 11 (diciembre 2015): misión de carga no tripulada a la ISS de treinta días de duración.
  • 2016: la NASA abandona su participación en la ISS.
  • Ares V-1 (junio 2018): primer lanzamiento del supercohete Ares V.
  • LSAM2/Altair 2 (junio 2019): primer lanzamiento completo de un Ares V. Primer vuelo del módulo lunar Altair y la etapa de escape EDS.
  • Orión 12 (junio 2019): primer vuelo de la Orión en versión lunar en una misión de 21 días. Con una tripulación de cuatro astronautas, se acoplará al Altair/EDS lanzados por el Ares V y se dirigirá a la Luna, donde se pondrá en órbita. El Altair realizará entonces una maniobra de descenso no tripulada. Hubiera sido la primera misión lunar tripulada desde 1972.
  • Orión 13 (diciembre 2019): primera misión tripulada de aterrizaje en la Luna desde el Apolo 17 con una tripulación de cuatro personas y el módulo LSAM3/Altair 3. Un astronauta debía permanecer en órbita dentro de la Orión y las otras tres descenderán a la superficie.
  • Orión 14 (junio 2020): otra misión de aterrizaje en la Luna.

Para 2009 este calendario se habría modificado sustancialmente, de tal forma que la primera Orión tripulada (Orión 1) despegaría en septiembre de 2014. Hasta 2020 se lanzarían trece naves tripuladas Orión a la ISS -para entonces la NASA había decidido prolongar su participación en la estación hasta ese año- y ninguna de carga -ese papel lo llevarían a cabo las naves de la iniciativa privada-. El primer vuelo lunar lo efectuaría la Orión 14, que llevaría el módulo no tripulado Altair 1, mientras que la primera misión de aterrizaje completa correría a cargo de la Orión 15 y el Altair 2.

Lo gracioso del caso es que en su momento este calendario fue criticado por el poco numero de misiones tripuladas que incluía. Ahora la NASA pretende llevar a cabo solo dos vuelos tripulados del SLS/Orión entre 2018 y 2024. Esperemos que en el futuro no nos parezcan demasiados.

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Manifiesto del programa Constelación de 2009-1 (NASA).
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Manifiesto del programa Constelación de 2009-2 (NASA).


67 Comentarios

  1. Preguntita técnica. Siempre me ha llamado la atención la enorme desproporción en tamaño (léase depósitos de combustible) entre la fase de descenso y de ascenso del Altair. ¿Sabe alguien cual es el motivo? En el LEM estaban más «igualadas» en tamaño…

    1. Realmente ni idea, pero me atrevo a aventurar dos posibles causas: 1) la necesidad de poder alunizar en latitudes más alejadas del ecuador, o en cualquier sitio que quieran ( cosa que estaba limitada en el Apolo), 2) Estancias más largas y por tanto necesidades de O2 mayores, que luego no se necesita durante el ascenso.

    2. La razón principal es que la etapa de descenso era criogénica (el LH2 ocupa mucho volumen) y la de acenso hipergólica. Además, para compensar el pequeño tamaño del módulo servicio de la Orión la etapa de descenso del Altair debía ser la encargada de frenar el conjunto Orión-Altair en órbita lunar (en el Apolo era el CSM el encargado, no el LM). Por otro lado, para maximizar la cantidad de carga útil del Altair la etapa de ascenso debía ser lo más pequeña posible (para llevar menos combustible), de ahí que al despegar dejase elementos presurizados atrás conectados a la etapa de descenso (como la esclusa).

  2. La verdad la sola idea de volar al espacio en un cohete cuya primera etapa era un petardo glorificado devia bastar para acojonar al mayoría de los astronautas sin mesionar el lanzamiento del ARES I -X en el cual la maqueta de la segunda etapa dio un giro de 180 grados y choco con la primera 🙁
    PD: les recomiendo mucho el segundo episodio del documental»choque de genios: von braun vs koroliet» que pasaron por el canal NATGEO 🙂

    1. El Space Shuttle voló mas de 100 veces con dos de ellos en cada vuelo y fallo en uno solo vuelo.

      Me gusto solo la primera parte de ese documental, cometieron muchos errores por la parte rusa, como el conteo regresivo durante en lanzamiento de Gagarin y enseñarles a los cosmonautas un modelo de un cohete Atlas y llamarlo Vostok 1. (En Hispanoamerica se le titulo Mentes Brillantes a esa serie documental).

  3. Daniel podrias dedicar una entrada sobre el premioX y sus avances algun dia???? Se supone estan los equipos ya mas que seleccionados, que se lanzara con un falcon…. Pero la informacion es muy confusa en la red, y cada tanto se leen cosas mas absurdas y sin sentidos que no sabes si son rumores, noticias, powerpoints…

    Muchas gracias.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 22 septiembre, 2015
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Constellation Program • Luna • NASA • Sistema Solar