Mientras lees estas líneas, el lanzador espacial más potente del mundo ya está en la rampa esperando su lanzamiento. Hace casi medio siglo el Apolo 17 despegaba rumbo a la Luna. Sería la última misión tripulada lunar estadounidense del programa Apolo. Cincuenta años después, la NASA está lista para llevar a cabo otra misión lunar: Artemisa I. Aunque se trata de una misión sin tripulación, será la primera del programa Artemisa, un proyecto que pretende llevar otra vez humanos a la Luna. Por otro lado, Artemisa I es la culminación de más de una década de desarrollo del cohete gigante SLS y la nave Orión. Por fin, la NASA pondrá a prueba su cohete pesado y su nave de espacio profundo, una hazaña que muchos críticos pensaban que nunca llegaría. Si todo sale bien, el próximo lunes 29 de agosto de 2022 a las 12:33 UTC el primer SLS despegará desde la rampa 39B del Centro Espacial Kennedy (KSC) con la primera nave Orión completa rumbo a la Luna.

La misión tendrá una duración de 42 días, 3 horas y 20 minutos. Tras el lanzamiento, la nave Orión, unida a la segunda etapa ICPS, se situará en una órbita de aparcamiento alrededor de la Tierra antes de realizar el encendido translunar TLI (Trans Lunar Injection), de unos 18 minutos de duración. Dos horas tras el despegue, la nave Orión se separará de la ICPS y, poco después, se liberarán diez pequeños satélites que constituyen la carga secundaria de esta misión. Durante el viaje a nuestro satélite, la nave Orión efectuará una maniobra de corrección antes de situarse el 4 de septiembre en una órbita de tipo DRO (Distant Retrograde Orbit) usando el motor principal del módulo de servicio europeo y mientras pasa a 141 kilómetros de la superficie lunar. Como su nombre indica, se trata de una órbita distante —a un mínimo de 64400 kilómetros de la Luna— y retrógrada con respecto a la rotación lunar. La nave Orión realizará cinco pases por el perilunio —el punto más cercano a la superficie lunar— antes de poner rumbo a la Tierra el 21 de septiembre (el último perilunio será a unos mil kilómetros). Si todo sale bien, la cápsula Orión amerizará en el océano Pacífico el 10 de octubre de 2022 frente a la costa de San Diego (California) tras haber recorrido 2,1 millones de kilómetros y después de haber sobrevivido a una reentrada a 40200 km/h. Aunque la cápsula no irá tripulada en esta primera misión, a bordo viaja un trío de maniquíes astronautas que han sido bautizados como ‘comandante Campos’, Helga y Zohar.

Artemisa I —Artemis I en inglés— será la primera misión del cohete SLS (Space Launch System) de la NASA y de la nave Orión en su configuración completa (recordemos que la cápsula Orión efectuó un vuelo de prueba en órbita baja, la misión EFT-1, en diciembre de 2014, pero sin el módulo de servicio ni muchos sistemas críticos que sí se han incorporado en este vuelo). El SLS de la misión Artemisa I es de tipo Block 1, es decir con una segunda etapa ICPS derivada del cohete Delta IV y una capacidad máxima de carga en órbita baja de unas 95 toneladas o 27 toneladas en una trayectoria hacia la Luna. Estas prestaciones lo convierten, a la espera del debut del sistema Starship de SpaceX, en el sistema de lanzamiento más potente en servicio, si bien su capacidad de carga sigue estando por debajo de la que tenía el mítico Saturno V. El primer SLS Block 1 tiene 98,15 metros de altura y una masa al lanzamiento de 2608 toneladas. Es capaz de generar 3992 toneladas de empuje al despegue, un 15% más que el Saturno V. Está formado por dos aceleradores de combustible sólido, una etapa central criogénica —con hidrógeno y oxígeno líquidos— dotada de 4 motores RS-25, el adaptador LVSA que conecta la etapa central con la segunda etapa criogénica ICPS y el adaptador OSA que une la ICPS con la nave Orión. El contratista principal del SLS es Boeing.

La Etapa Central o CS-1 (Core Stage 1) tiene una longitud de 64,6 metros de largo y 8,4 metros de diámetro y ha sido diseñada tomando como base el Tanque Externo (ET) del transbordador espacial. Su masa en seco es de 85,28 toneladas y con combustible es de 1088,6 toneladas (sin tener en cuenta el peso de los motores). En su parte inferior lleva cuatro motores RS-25, que en realidad son motores SSME (Space Shuttle Main Engines) del transbordador espacial usados en misiones anteriores (en Artemisa I se emplearán los motores 2045, 2056, 2058 y 2060). Los RS-25 funcionan durante unos ocho minutos y generan entre 188,8 y 232,4 toneladas de empuje cada uno. Al igual que el ET del shuttle, la etapa está recubierta de un sistema de protección térmica en forma de espuma anaranjada que se aplica por toda la superficie con el fin de mantener las bajas temperaturas de los tanques de hidrógeno y oxígeno líquidos al mismo tiempo que se protege la estructura de las altas temperaturas generadas por el rozamiento atmosférico y la acción de los motores del lanzador.

La Etapa Central está formada por el tanque de hidrógeno y el de oxígeno. El tanque de hidrógeno, situado en la parte inferior, es un gran cilindro de 40 metros de longitud y 8,4 metros de diámetro formado por cinco secciones de 6,7 metros de largo soldadas entre sí y es capaz de albergar 2,4 millones de litros de hidrógeno a -253 ºC. Situado encima, el tanque de oxígeno tiene un diámetro similar y una longitud de 15,7 metros, siendo capaz de contener 891000 litros de oxígeno líquido a -147 ºC. La Etapa Central, que es el cohete más grande y potente jamás construido por la NASA, llegó al Centro Espacial Kennedy el 29 de abril de 2021 procedente del Centro Stennis de la agencia espacial, situado en Misisipi, donde se llevaron a cabo las pruebas de encendido. Fue construida en las instalaciones de Boeing en Michoud (Luisiana), el mismo lugar en el que se construían los ET del transbordador o las primeras etapas S-IC del Saturno V..

En la parte superior de la Etapa Central se encuentra el adaptador LVSA (Launch Vehicle Stage Adapter), que une la CS con la segunda etapa ICPS y que permanecerá unida a la Etapa Central durante la misión. Construida por Teledyne Brown, tiene una masa de 4,5 toneladas y rodea la parte inferior de la etapa ICPS. Su longitud es de 8,4 metros, con un diámetro máximo inferior de 8,4 metros y uno superior de 5,1 metros.

A cada lado de la etapa central se hallan los aceleradores de combustible sólido o SRB (Solid Rocket Boosters), cuyo núcleo son los motores RSRM (Redesigned Solid Rocket Motors), formados por cinco segmentos de combustible (los RSRM derivan de los SRB del shuttle, que tenían cuatro segmentos). Con una longitud de 54 metros, son los cohetes de combustible sólido más grandes y potentes jamás construidos para un lanzador operativo, capaces de generar 725,8 toneladas de empuje cada uno. Proporcionan el 75% del empuje durante los dos primeros minutos de vuelo del SLS y funcionan durante 126 segundos. A diferencia de los SRB del transbordador, los SRB del SLS no son reutilizables y no se recuperarán en esta misión. Han sido construidos por Northrop Grumman y el combustible que utilizan es PBAN (PolyButadiene AcryloNitrile).

La segunda etapa ICSPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) tiene una longitud de 13,7 metros y un diámetro de 5,1 metros. Emplea un motor RL10B-2 de Aerojet Rocketdyne de 11,2 toneladas de empuje. Ha sido construida por ULA a partir de la etapa DCSS (Delta Cryogenic Second Stage) del cohete Delta IV (se ha alargado el depósito de hidrógeno y añadido tanques de hidrazina para control de orientación, entre otros cambios). El adjetivo de interim se debe a que en su momento se consideró una opción de compromiso hasta que estuviese disponible la EUS (Exploration Upper Stage), una etapa mucho más potente que permitirá que el SLS Block 1B pueda colocar más de 105 toneladas en órbita baja (está previsto que el SLS Block 1B debute en la misión Artemis IV en 2027). Por último, el adaptador OSA (Orion Stage Adapter) une la etapa ICPS con la nave Orión. Con una masa de 800 kg y construido en aluminio, tiene una longitud de 1,5 metros y un diámetro de 5,5 metros. Lleva los diez cubesats que se liberarán camino a la Luna y permanecerá unida a la segunda etapa durante toda la misión.

El sistema SLS/Orión emplea las mismas instalaciones que el transbordador espacial: la rampa 39B y el mítico edificio de ensamblaje VAB (Vehicle Assembly Building) del Centro Espacial Kennedy (la rampa 39A está actualmente controlada por SpaceX). El cohete se ha integrado en la High Bay 3 del VAB y se ha trasladado a la rampa sobre la plataforma de lanzamiento móvil ML (Mobile Launcher), que incluye la torre con umbilicales y brazo de acceso de la tripulación, con una altura total de 122 metros. El conjunto SLS/Orión y la ML se traslada a la rampa mediante el transporte oruga CT-2 (Crawler Transporter 2), que fue construido para el programa Apolo y se empleó con el shuttle. La torre de servicio de la plataforma de lanzamiento ML del SLS Block 1B es incompatible con la actual, de ahí que será necesario usar otra diferente a partir de la misión Artemisa IV.

La carga útil principal del SLS en la misión Artemisa I es la nave Orión, formalmente denominada MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle). Se trata de una nave de la NASA que tiene como contratista principal a Lockheed Martin. El conjunto MPCV incluye la torre de escape LAS, la cápsula Orión o Módulo de Tripulación (CM), el Módulo de Servicio Europeo (ESM), el adaptador que une el CM con el ESM, el cono adaptador SAC (Spacecraft Adapter Cone) que une la nave con el OSA de la segunda etapa ICPS y los paneles desechables SAJ que rodean al módulo de servicio. La nave Orión es capaz de permanecer 21 días en el espacio con una tripulación de cuatro personas sin acoplarse a ninguna estación espacial o módulo lunar. Orión (la cápsula CM más el Módulo de Servicio) tiene una masa total de 25,85 toneladas, una longitud de 7,3 metros y un diámetro de 5,2 metros, con una envergadura de 19 metros con los 4 paneles solares desplegados. La masa de la MPCV con el sistema LAS y los adaptadores es de 33,45 toneladas.

La cápsula (Crew Module) de esta misión es el CM-002 —el primer CM, el CM-001, fue el de la misión EFT-1 de 2014— y tiene una masa de 10,4 toneladas, un diámetro de 5,2 metros y una altura de 3,3 metros. Es la mayor cápsula tripulada jamás construida y su forma general es idéntica al módulo de mando del Apolo, con un ángulo de 57,5º. Su parte central es el segmento presurizado, formado por 7 piezas de una aleación verdosa de aluminio-litio soldadas entre sí. La cápsula lleva cuatro ventanas, una escotilla de acceso lateral para la entrada de la tripulación en la rampa y una escotilla frontal que comunica con el túnel de acoplamiento (el túnel se usará por primera vez en la misión Artemisa III). El escudo térmico trasero, de 5 metros de diámetro, es el mayor que se haya construido para una cápsula espacial —obviamente, el del shuttle o las lanzaderas del programa Burán eran más grandes— y está formado por 186 bloques de material ablativo Avcoat basado en el material empleado en las naves Apolo, unido a una estructura de titanio (cada bloque tiene una forma única). El escudo debe ser capaz de soportar 2760 ºC durante la reentrada. La parte frontal de la cápsula está cubierta por 1300 losetas de sílice derivadas de las empleadas en el escudo térmico del transbordador espacial. Las losetas se hallan cubiertas por una capa de aluminio para protegerlas, una capa que le da a la cápsula un aspecto reluciente. El CM dispone de 12 propulsores MR-104G de Aerojet Rocketdyne a base de hidrazina para orientar la cápsula tras la separación del módulo de servicio y durante la reentrada (cada uno con un empuje de 712 newton). El CM tiene un volumen de 19,56 metros cúbicos, de los cuales son habitables 8,95 metros cúbicos. Aunque en esta misión no lleva tripulación, el CM puede acomodar a un máximo de cuatro astronautas. Para Artemisa I, la cápsula Orión lleva el maniquí ‘comandante Campos’ y los torsos Helga y Zohar, estos últimos dotados de sensores de radiación (Zohar lleva un chaleco protector, mientras que Helga no).

La nave Orión incorpora dos ordenadores de gestión de vuelo, cada uno de ellos formado a su vez por un módulo de ordenadores de vuelo o FCM (Flight Computer Module), un módulo de control de comunicaciones y un módulo de control de representación de datos para los astronautas. Cada uno de los 4 FCM es totalmente redundante y se conectan con el resto de sistemas a través de 8 unidades PDU (Power and Data Units). Para el descenso, la cápsula lleva un total de 11 paracaídas que comienzan a desplegarse a 8 kilómetros de altitud. Primero se despliegan 3 paracaídas pequeños que separan las cubiertas de los paracaídas, seguidos de 2 paracaídas guías que estabilizarán la cápsula antes de desplegar 3 paracaídas pilotos. Estos serán además los encargados de tirar de los 3 paracaídas principales. Cada paracaídas principal está elaborado en nylon y kevlar y tiene una longitud de 67 metros, un diámetro de 35 metros y un peso de 120 kg. Con el fin de garantizar que la cápsula quede flotando en el océano con la orientación adecuada, el CM lleva el sistema CMUS (Crew Module Uprighting System), formado por 5 globos de helio de color naranja que evitarán que la cápsula quede boca abajo o de lado.

El Módulo de Servicio (SM, Service Module) incluye el Módulo de Servicio Europeo (ESM, European Service Module) y el adaptador con la cápsula o CMA (Crew Module Adapter). El ESM, de 4,9 toneladas y 4 metros de largo, ha sido proporcionado por la Agencia Espacial Europea (ESA) e incluye cuatro paneles solares derivados de la nave de carga ATV a la ISS, así como tanques de agua potable (240 litros), oxígeno (90 kg) y nitrógeno (30 kg), además del sistema de propulsión del vehículo. Cada panel solar tiene 7 metros de longitud y está dividido en tres secciones de 2 x 2 metros. Los 4 paneles generan 11,2 kilovatios de potencia eléctrica y alimentan 4 baterías situadas en la cápsula que se encargan de suministrar una corriente a 120 voltios a los sistemas de la nave (en los extremos de los paneles hay una serie de cámaras para enviar imágenes de la nave Orión en el espacio profundo). El ESM se halla rodeado durante el lanzamiento por tres paneles protectores SAJ (Spacecraft Adapter Jettison panels). El ESM de Artemisa I, el ESM-001, ha sido construido por Airbus y se ha bautizado como «Bremen». El sistema de propulsión del ESM integra 33 motores, incluyendo el motor principal, 8 motores auxiliares y 24 motores de control de posición. El motor principal OME (Orion Main Engine) es en realidad un propulsor AJ-10 del sistema OMS (Orbital Maneuvering System) del shuttle. Fabricado por Aerojet Rocketdyne, se trata del motor OME-111, que se usó en 19 misiones del transbordador (voló por primera vez durante la misión STS-41G Challenger en 1984) y tiene un empuje de 2,8 toneladas. La tobera tiene unas dimensiones de 1,91 metros de largo y 1,09 metros de diámetro. Los 8 motores auxiliares son del tipo R4D-11 de Aerojet Rocketdyne, de 50 kgf de empuje, y se emplearán en maniobras de traslación (o como reserva del motor principal), mientras que los 24 motores de posición, que se encuentran agrupados de cuatro en cuatro, están construidos en Europa y derivan de los empleados en el ATV. 12 de estos propulsores son primarios y la otra mitad están de reserva, pero todos tienen un empuje de 220 newton. Como anécdota, los motores R4D fueron empleados originalmente en el módulo de servicio del CSM y del LM del programa Apolo. Para alimentar estos motores, el ESM lleva cuatro tanques de propergoles hipergólicos (MON3 y MMH) de 2000 litros cada uno. Un tanque de helio a 340 atmósferas se encarga de presurizar los tanques de propergoles. El ESM también incorpora un sistema de control de la temperatura con seis radiadores que emplean hidrofluoroéter como refrigerante.

Cubriendo la nave Orión durante el despegue está el sistema de escape, LAS (Launch Abort System). El LAS de la nave Orión es el sistema de emergencia más potente construido, capaz de generar un empuje de 181,4 toneladas. A diferencia de los sistemas de escape de las naves Crew Dragon o Starliner, se trata de una torre de escape tradicional que emplea 3 motores de combustible sólido de 5,2 metros de largo y 1 metro de ancho cada uno que pueden alejar la cápsula del SLS en caso de emergencia durante el lanzamiento. Este sistema es capaz de acelerar la cápsula hasta unos 800 km/h en dos segundos si es necesario. Los motores principales han sido construidos por Northrop Grumman, al igual que el motor de control de actitud, de 3,2 toneladas de empuje, que debe orientar el conjunto LAS/Orión durante un aborto. Por último, el sistema LAS lleva el motor de separación o JM (Jettison Motor), de 1,8 toneladas de empuje, construido por Aerojet Rocketdyne. Para la misión Artemisa I solo este último motor estará operativo, mientras que el resto serán modelos inertes al no llevar astronautas. Por tanto, habrá que esperar a la primera misión tripulada del programa en 2024, Artemisa II, para ver un LAS totalmente activo.

El cohete SLS nació en 2011 por las presiones del Congreso de los EE.UU. después de que la administración Obama cancelase el programa Constelación un año antes. El SLS era un lanzador mucho más pequeño que el Ares V del programa Constelación, por lo que no podría lanzar un módulo lunar y una nave Orión a la vez. Según el mandato del Congreso, la principal misión del SLS sería lanzar la nave Orión en solitario. A su vez, esta nave había sido concebida en 2004 bajo el programa Constelación para misiones tripuladas a la ISS y más allá de la órbita baja. No obstante, tras la cancelación del programa no estaba claro hacia dónde enviarla. Es decir, a diferencia del programa Apolo, en el que el Saturno V se creó con el objetivo claro de poner astronautas en la superficie de la Luna, el SLS fue aprobado sin una misión específica. Aunque en principio se sugirió llevar a cabo misiones tripuladas alrededor de la Luna, a lo Apolo 8, la administración Obama se opuso a estos planes, así como a la construcción de una estación espacial en órbita lunar, apodada Gateway. En 2012 la NASA y la ESA llegaron un acuerdo por el cual la agencia europea se encargaría de construir el módulo de servicio de la nave Orión. En 2014 la NASA lanzó una cápsula Orión sin módulo de servicio a la órbita baja mediante un cohete Delta-IV para comprobar los sistemas principales de Orión. En principio, la primera misión del SLS y la nave Orión, denominada EM-1 (Exploration Mission 1) estaba planeada para 2018 y la idea era enviar la nave sin tripulación a una órbita DRO alrededor de la Luna (primero se barajó una misión de sobrevuelo a lo Apolo 13, pero en 2013 se decidió usar la órbita DRO con el objetivo de que la misión pudiese disponer de más tiempo para poner a prueba los sistemas de la nave). Posteriormente, la misión EM-2 enviaría una Orión con cuatro astronautas alrededor de la Luna. Sin embargo, no estaba claro qué hacer con el SLS y la Orión después de la misión EM-2.

Finalmente, el Congreso y la Casa Blanca acordaron que el conjunto SLS/Orión se usasen en una misión para traer a la Tierra pedazos de un asteroide previamente capturado por una sonda automática que sería transportado hasta el punto L2 del sistema Tierra-Luna. Esta misión ARM (Asteroid Redirect Mission) sería el principal objetivo del sistema SLS/Orión hasta que en 2017 la administración Trump llegó a la Casa Blanca. Trump decidió entonces incluir la Luna entre las prioridades del programa espacial tripulado más allá de la órbita baja a largo plazo —hasta ese momento, solo estaba Marte de forma definida— y resucitó los planes de la estación orbital alrededor de nuestro satélite, que pasó a conocerse formalmente como Gateway. Esta estación estaría formada por módulos lanzados por el SLS y los astronautas viajarían a la misma a bordo de la Orión. En febrero de 2019 la administración Trump optó por reforzar esta estrategia y anunció su intención de enviar una misión tripulada a la superficie lunar en 2028. Es decir, ya no se trataba de limitarse a orbitar la Luna, sino de pisarla. En abril de 2019 se aceleraron inesperadamente los plazos y se decidió que el primer alunizaje tendría lugar en 2024, cuatro años antes de lo previsto. En mayo de ese mismo año se hizo público el nombre del nuevo programa lunar del sistema SLS/Orión: Artemisa. Las misiones SLS/Orión ya no se llamarían EM (Exploration Missions), sino Artemisa I, II, etc. Además de volver a la superficie lunar, el programa mantuvo el desarrollo paralelo de la estación Gateway.

La misión Artemisa I sería similar a la EM-1, es decir, una misión no tripulada de Orión alrededor de la Luna en una órbita DRO. La misión Artemisa II de 2024 también sería idéntica a EM-2, o sea, con cuatro astronautas en un vuelo orbital alrededor de la Luna (aunque ahora se ha incluido un encuentro con la etapa ICPS para ensayar acoplamientos). La principal novedad sería que Artemisa III se convertiría en la primera misión de alunizaje. Artemisa III tenía que ser la primera de un SLS Block 1B con la etapa EUS, pero al final no pudo ser y se llevará a cabo con un Block 1, como las dos primeras. En abril de 2021 la NASA anunció que el módulo lunar HLS de Artemisa III sería una versión de la Starship de SpaceX. Ya con la nueva administración Biden en la Casa Blanca, a principios de ese año las fechas oficiales del programa se modificaron ligeramente, de tal forma que Artemisa III despegará en 2025 y Artemisa IV, la primera de una versión Block 1B, en 2027. En 2028 Artemisa V realizará el segundo alunizaje del programa, en esta ocasión con un módulo lunar diferente al de SpaceX. El objetivo de la NASA es llevar a cabo una misión Artemisa al año, combinando misiones a la estación Gateway y a la superficie lunar. Para 2029 la estación Gateway estará básicamente finalizada y en 2031, con Artemisa VIII, la NASA espera comenzar a construir una base lunar permanente en el polo sur de la Luna.

Para 2025 está previsto que la NASA se haya gastado nada más y nada menos que 93 mil millones de dólares en el programa Artemisa. Por si fuera poco, las primeras cuatro misiones del programa costarán cerca de 4100 millones cada una, de los cuales unos 2200 millones corresponden al SLS, 1300 millones a la nave Orión y el resto a la infraestructura de lanzamiento (principalmente, la torre de servicio de la plataforma móvil de lanzamiento). En esta última década, el cohete SLS ha sido objeto de burlas y críticas por sus continuos sobrecostes, infinitos retrasos y falta de objetivos concretos. Pero, después de todo, el próximo lunes este enorme, complejo y caro cohete despegará desde Florida rumbo a la Luna.