La estación lunar Deep Space Gateway (o cómo planea la NASA ir a Marte pasando por la Luna)

La NASA se encuentra en una encrucijada de cara al futuro de su programa espacial tripulado. Por un lado el objetivo declarado de la agencia es realizar una misión tripulada a Marte en algún momento a partir de 2030. Por otro lado, el gobierno prácticamente no ha destinado un centavo para alcanzar este fin. Pero al mismo tiempo surge la necesidad de dar una meta asequible al programa SLS/Orión a corto plazo para justificar su existencia. ¿Qué hacer entonces? La solución salomónica de la NASA es construir una estación internacional en órbita lunar —la famosa Gateway— durante la próxima década para engrasar el sistema de lanzamiento SLS y poner a punto la maquinaria para un eventual viaje tripulado a Marte. Y, por fin, después de años de proyectos vagos y genéricos el pasado martes hemos podido conocer los detalles del plan de la NASA para el futuro del programa tripulado estadounidense, que girará alrededor de dos proyectos: la estación lunar Deep Space Gateway y la nave Deep Space Transport.

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La estación lunar Deep Space Gateway (izquierda), con la nave Orión acoplada, y el Deep Space Transport, los elementos de la NASA para ir a Marte pasando por la Luna (NASA).

La NASA ha decidido dividir su estrategia de exploración de espacio profundo en dos fases. La primera tendría lugar entre 2018 y 2026 y sería cislunar, o sea, limitada a la órbita de la Luna (conviene recordar que la NASA no tiene dinero para desarrollar la infraestructura para llevar astronautas a la superficie de nuestro satélite). La primera misión del cohete SLS (Block 1A) con la nave Orión sin tripulación, la EM-1 (Exploration Mission 1), se llevaría a cabo a finales de 2018 tal y como está previsto. El objetivo de la EM-1 es probar el SLS y la nave Orión, que se situaría en órbita lunar —una órbita DRO (Distant Retrograde Orbit)—de 26 a 40 días. Actualmente la NASA está estudiando por orden del Congreso la posibilidad de retrasar la EM-1 a 2019 o 2020 para que pueda llevar una tripulación, pero lo más probable es que finalmente no lo haga por falta de tiempo y presupuesto.

Posible esquema de la misión EM-1 (ESA).
Misión EM-1 (Airbus Defence and Space).

El siguiente lanzamiento del SLS sería con la versión Block 1B y tendría lugar en 2022. En esta misión se mandará la sonda Europa Clipper hacia Júpiter y, de paso, se pondrá a prueba la versión Block 1B del SLS de cara a la primera misión tripulada (las nuevas normas de la NASA recomiendan realizar primero un lanzamiento no tripulado de cada versión del lanzador antes de llevar astronautas a bordo). En 2023 despegaría la primera misión tripulada de la Orión, la EM-2 con una duración de 8 a 21 días. En esta misión cuatro astronautas viajarían alrededor de la Luna siguiendo una trayectoria de retorno libre emulando el viaje que hizo el Apolo 13 en 1970 (eso sí, de forma involuntaria).

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El plan de la NASA para 2018-2026 y la construcción de la estación lunar Deep Space Gateway (NASA).

De acuerdo con el nuevo plan, en esta misión se lanzaría también el primer módulo de la estación Deep Space Gateway, que así se denomina la última versión de la estación Gateway. El módulo estará equipado con los sistemas de propulsión (probablemente de tipo SEP) y generación de energía (dos paneles capaces de generar un mínimo de 40 kW) y su masa sería de entre 3 y 9 toneladas. A partir de esta fecha la NASA prevé lanzar una misión tripulada del sistema SLS/Orión al año, un significativo incremento de actividad para el que actualmente no existen fondos previstos. En cada una de estas misiones se lanzaría un elemento de Gateway. La siguiente misión tripulada debía ser la ARM (Asteroid Redirect Mission) para traer a la Tierra muestras de un asteroide previamente capturado, pero el Congreso y la administración Trump han finiquitado de facto esta misión.

Con el nuevo plan la EM-3, que tendría entre 16 y 26 días de duración, despegará en 2024 y llevará una nave Orión en la que viajarán cuatro astronautas que acoplará un módulo hábitat a la estación Gateway. Este módulo permitirá ampliar la duración de las visitas tripuladas a la estación de 26 hasta 42 días. En 2025 se añadirá un módulo logístico a la estación durante la misión EM-4 y en 2026 se acoplará una esclusa durante la EM-5. En todas estas misiones viajarán cuatro personas a bordo de la Orión. Otra novedad es que la estación Gateway estará situada en una órbita NRHO (Near Rectilinear Halo Orbit), y no en una órbita DRO o de halo alrededor de los puntos de Lagrange L1 o L2 del sistema Tierra-Luna como se había propuesto anteriormente. Las órbitas NRHO se alejan enormemente de la Luna y situarán a la estación Gateway en el espacio profundo cislunar la mayor parte del tiempo (cada órbita se acercaría hasta 1500 kilómetros de la Luna y se alejaría hasta unos 70.000 kilómetros). A cambio, las órbitas NRHO permiten mantener la estación fuera de la sombra de la Luna y en una línea de visión directa con la Tierra de forma continua.

Órbitas (NASA).
Órbitas NRHO en la que estará situada la estación Gateway (NASA).

La NASA busca la colaboración internacional en el proyecto Gateway —obviamente con el fin de ahorrar costes— y Japón se ha ofrecido a participar en el módulo hábitat, una pieza de equipo en la que también podría cooperar Europa (conviene recordar que la ESA ya colabora con la NASA aportando el módulo de servicio de la nave Orión). Canadá, como es lógico, participaría con una versión de su famoso Canadarm. El diseño de estos módulos estará basado en de los hábitats de espacio profundo que la NASA está financiando actualmente.

Rusia también quiere sumarse al cotarro, aunque el clima de tensión internacional actual obviamente no es el más favorable para una empresa de este tipo. Al menos la actual administración Trump no se muestra abiertamente hostil hacia esta posible cooperación, pero en todo caso el papel ruso en la estación Gateway parece que se limitaría a añadir algún módulo de pequeño tamaño, como una esclusa similar al módulo Pirs o Poisk de la ISS. No obstante sigue abierta la opción de contribuir con vuelos tripulados de la nave Federatsia o misiones con naves de carga lanzadas por cohetes Protón-M o Angará A5. También se está estudiando la posibilidad de que empresas privadas se encarguen de mandar naves de carga a la estación Gateway como ocurre actualmente con la ISS.

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La estación Deep Space Gateway (izquierda) y una nave Orión. La estación está formada por un módulo energético y de propulsión, un hábitat, un módulo logístico y una esclusa, además de un brazo robot (NASA).

En 2027 daría comienzo la segunda fase del programa de exploración de la NASA, la fase preparatoria para el viaje a Marte. La protagonista de esta etapa es el Deep Space Transport (DST), un nave interplanetaria de 41 toneladas que despegaría durante la EM-6 en una misión sin tripulación. El DST es una nave de propulsión solar eléctrica (SEP) con motores iónicos cuyo diseño está basado en las etapas propulsoras propuestas para la misión ARM e incluye un módulo vivienda para que la tripulación pueda vivir durante el viaje a Marte.

Etapa de propulsión SEP de la NASA de 150 kW de potencia para explorar el sistema solar (NASA).
Etapa de propulsión SEP de la NASA de 150 kW de potencia para la misión ARM. Su diseño es muy similar al del DST (NASA).

El DST se acoplará con la estación Gateway mientras se termina el ensamblaje de los módulos restantes. Ese mismo año debe despegar la EM-7 con cuatro astronautas para acoplar un módulo logístico al DST. Un año más tarde se lanzaría un módulo logístico y con combustible de 41 toneladas al DST en la misión no tripulada EM-8. La EM-9 sería lanzada en 2029 con cuatro astronautas y otro módulo logístico. Ese año se llevaría a cabo una prueba tripulada del Deep Space Transport en la que una tripulación pasaría entre 300 y 400 días en el espacio cislunar antes de regresar a la estación Gateway. Durante este vuelo se probarían los sistemas de soporte vital y el sistema de propulsión a una distancia segura de la Tierra.

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Segunda fase del programa de exploración de la NASA que gira alrededor del DST. A partir de 2030 comenzarían los viajes a Marte (NASA).

El esquema se repetiría con la EM-10 y la EM-11 a partir de 2030, que llevarían un módulo logístico y otro de combustible hasta el DST. En 2031 o 2032 el DST se usaría para realizar una misión tripulada hasta Marte, pero sin entrar en órbita. A partir de aquí los pasos a seguir no están claros, pero el objetivo es efectuar un viaje a la órbita marciana en 2033, una fecha sugerida por la propia NASA desde hace un par de años.

Como vemos, el nuevo plan se limita a concretar las propuestas anteriores de la NASA para construir la estación Gateway que desde 2010 han sido descartadas una y otra vez por la administración Obama. Con todos sus defectos, se trata de una alternativa creíble que se adapta perfectamente a los objetivos declarados de la NASA, además de servir para justificar la existencia del sistema SLS/Orión y consolidar las relaciones internacionales forjadas dentro del programa de la ISS. La NASA sabe que es necesario tomar una decisión ya mismo si quiere tener listos los módulos de Gateway para las siguientes misiones del SLS. Lamentablemente, para hacerlo realidad será necesario aumentar el presupuesto de la NASA de forma contundente. Claramente la NASA ha decidido aprovechar la coyuntura del cambio de gobierno para intentar salirse con la suya. Queda por ver si Trump está de acuerdo.

Más info:

  • https://www.nasa.gov/feature/deep-space-gateway-to-open-opportunities-for-distant-destinations/
  • https://twitter.com/jeff_foust


72 Comentarios

  1. Me encanta la idea de la estacion Gateway. Dudo que la NASA pueda mantener 2 estaciones en orbita, pero supongo que la ISS podrá ser adaptada y mantenida por privados.

    Me resulta algo extraña la orbita elegida, que dificultaria las tareas en la superficie lunar, que es el fin concreto de la estación. No comprendo que ventaja importante podría tener.

    En cuanto a la arquitectura, parece bastante realizable e interesante. La unica parte que no me convence es la «prueba» del DST. Yo utilizaria esos 2 lanzamientos del SLS para enviar módulos a la orbita marciana que posibiliten el descenso de la tripulación del EM11. Por ejemplo un modulo de descenso y un modulo habitat.

    1. La mayoría de los módulos de la ISS ya tienen sus años y están próximos al fin de su vida útil. No creo que sea practico reubicarlos porque no estan preparados para ser remolcados y reensamblados. Es probable también que los módulos de la Gateway requieran algun tipo de protección extra frente a la radiacion y adaptaciones importantes a otro sistema de enfriamiento y energía.

    2. Energéticamente, si. Presupuestariamente, no. No existe una nave capaz de moverlos, y construirla sería más caro que lanzar módulos nuevos a una órbita diferente. De la que la termines de construir, los módulos de la ISS agotan su vida útil, y te has comido el dinero que pretendías ahorrar, y algo más.

      Y aparte, lo que dice Gabriel. No quieres módulos de la ISS en otro sitio que no sea órbita baja, que es para donde fueron diesñados. Hará unos veinte-treinta años.

  2. Creo yo que actualmente no se puede hablar de planes de la NASA sin contar con empresas con SpaceX o Blue Origin. . La NASA hace un powerpoint de lo que quiere, luego no puede hacerlo, así que se hace consiguiendo fondos a través de empresas privadas, que obtienen subvenciones para que la NASA cumpla objetivos. No habrá viajes a la Luna o Marte de una empresa u otra, o de un país, al final serán esfuerzos conjuntos para lograr objetivos porque verán que 5 programas tripulados a Marte son mucho más caros que unir fuerzas 5 paises o empresas, así que dentro de 5 o 10 años hasta los chinos y los indios estarán metidos en los grandes programas de exploración.

  3. No me creo lo más mínimo, y perdón que lo diga así cansado de llevar ya décadas (no exagero) oír diciendo que «vamos a enviar a alguien a Marte EN xxxx».

  4. La parte que menos clara me queda de esta historia es:

    Entre la EM2, 3, 4 y 5 se van a poner en órbita 39T (el hábitat, el modulo eléctrico, provisiones y la esclusa) aparte de las oriones

    Si un punto problemático es el exceso de SLS necesarios. ¿no se podría agrupar la EM2, 3, 4 y 5? para ponerlo todo junto de golpe y nos ahorramos 3 vuelos del SLS. Vale que tendríamos menos vuelos tripulados….pero se puede usar el cohete para otras cosas si la historia es volar uno al año.

    Es un tema político?
    No cabe todo en la cofia?

    En 2 lanzamientos se podría montar una misión de sobrevuelo a marte, mas rápido y barato.

  5. Yo creo que se sobreestima la parte tecnológica… Ni con un presupuesto casi ilimitado se podría posar una nave tripulada en Marte. Y si se consiguiera, qué sentido tendría?

    1. “…Ni con un presupuesto casi ilimitado se podría llegar con un barco a un mundo desconocido (América). Y si se consiguiera, qué sentido tendría descubrir a “América”?:

      … ¡no hay cosas imposibles, solo mentes limitadas!.

    2. Por Dios… hay multitud de diseños de misión a Marte con un presupuesto limitado, tanto públicos como privados. Investiga aunque sea minimamente antes de decir tonterías.

      1. La realidad es que no, no hay multitud de diseños de misiones a Marte con presupuestos limitados. ¿Me darías algún ejemplo detallado? Porque no me explicaste cómo podría la NASA liberar fondos para llevar a cabo una misión tipo Marte Directo. ¿Qué debería hacer, cancelar el WFIRST, reducir el número de astronautas en la ISS, y quizá también dar por concluida la misión del Rover oportunity? Por favor dime como. En cuanto a Marte Directo, hay que decir que es una misión demasiado optimista. No contempla suficiente protección contra la radiación (http://sociedad.elpais.com/sociedad/…593618.html) y no deja tampoco mucho margen para cosas como el equipo y el agua (según David Weaver en el documental “The Mars Underground”). Incluso eso de cuatro astronautas no es claro que sea viable. Recuerda que una misión a Marte estaría, virtualmente, atenida a sus propios recursos. La NASA decía que se necesitarían al menos, seis astronautas (Pág 2 en https://www.nasa.gov/pdf/373665main_…009-566.pdf ). Yo considero que deberían ser un ingeniero, un técnico, un piloto, un médico, un geólogo y un biólogo. Si sólo fuesen cuatro, ¿quién de éstos no sería indispensable llevar?
        Es necesario que fundamentes tus respuestas. Además debes proporcionarme las fuentes de donde has tomado tus datos porque yo, al igual que tú, puedo tener una opinión sobre la viabilidad de tal o cual misión a Marte, así como de sus costes pero, si no respaldo lo que dijera, mis palabras no pasarían de ser meras especulaciones. ¿Podrías pues sustentar adecuadamente tus afirmaciones? Gracias
        P.D. ¿Y quién querría invertir los miles de millones dólares necesarios para una misión a Marte? A Elon Musk le encantaría saberlo… Y a mí también.

          1. Las ligas que has dado son del diseño referencial que tenía la NASA, el cual no incluye costos estimados. El segundo es el de Robert Zubrin de siempre, del cual te he planteado objeciones, y a las cuales te solicité respuesta. ¿Cómo pues consideras que has fundamentado tu postura simplemente copiando y pegando ese par de referencias? Por supuesto, no tienes por qué argumentar tus comentarios. Si te basta con asumir que una misión tripulada a Marte no necesita un gran presupuesto, pues adelante. Yo, de mi parte, seguiré tratando de tener siempre una opinión basada en hechos. Gracias por contestar.

  6. que chapuza con latas de refresco ni en sueños se acercaran a Marte y una estación logística a de ser una ciudad espacial tipo Mecano permanente y con todo,será por tecnología…la escusa del dinero,deberíamos estar viviendo ya en el espacio hace veinte años.No quieren y punto.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 29 marzo, 2017
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Luna • Marte • NASA • Sistema Solar