Programa lunar N1/L3
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Este programa espacial fue el equivalente soviético del Programa Apolo. Nunca fue reconocido oficialmente por la URSS, solo despues de 1991, tras su desaparición.
Sumario
Historia del programa
La URSS se convirtió en la primera nación del mundo en poner un satélite en órbita, el Sputnik 1 en 1957. Cuatro años después lanzaría el primer hombre al espacio, Yuri Gagarin. Como resultado, ese mismo año el presidente estadounidense John Kennedy propuso una misión a la Luna para superar a los soviéticos en la incipiente carrera espacial, surgiendo así el Programa Apolo.
Los soviéticos, que hasta entonces habían tomado la iniciativa en el espacio, no respondieron de forma clara a este desafío, por un lado porque no estaban seguros de que el gobierno de los Estados Unidos lo llevase a cabo, y por otro, por la rivalidad existente entre las diversas oficinas de diseño (OKB) que competían por los distintos proyectos. Los proyectos asignados a estas oficinas de diseño dependían en buena medida de las relaciones de sus jefes con los líderes políticos y militares soviéticos del momento. Debido en gran parte a esta red de intereses contrapuestos, la respuesta inicial soviética fue confusa y tardía.
Contra todo pronóstico, el primer programa lunar aprobado no fue asignado a la oficina de Koroliov, artífice de los grandes éxitos del programa espacial soviético, sino a la de Vladímir Cheloméi, gracias a los contactos que éste mantenía con Nikita Jrushchov. Aunque las autoridades soviéticas no aprobaron una misión de aterrizaje tipo Apollo, permitieron a Chelomei el desarrollo de un plan más modesto que consistía en rodear la Luna en una trayectoria de retorno libre. Para ello Chelomei debía diseñar la nave LK-1 y el cohete UR-500 (posteriormente conocido como Protón). Se trataba de un plan mucho más modesto que el de la NASA, pero a cambio podía ser llevado a cabo de forma más rápida y barata.
Si el Programa Apolo llegaba a fructificar, las autoridades propusieron a Koroliov que estudiase el desarrollo del N-1. En principio debía tener una capacidad de carga de unas 75 toneladas en órbita baja, para poder lanzar estaciones espaciales que compitiesen con el programa de estación espacial militar estadounidense MOL.
Problemas
El desarrollo del N-1 se enfrentaba a numerosos problemas. El principal tenía que ver con los motores: Koroliov prefería el uso de combustibles criogénicos, debido a su mayor rendimiento. Por el contrario, el principal diseñador de motores de cohete soviético Valentín Glushkó prefería combustibles hipergólicos, con menos rendimiento y de carácter peligroso, pero que podían ser almacenados durante tiempo indefinido y además requerían motores más sencillos.
Glushkó prefería además este tipo de combustibles con vistas al diseño de misiles balísticos, ya que en este caso eran preferibles. El desencuentro entre ambos hombres impidió que Koroliov se aprovechase de la amplia experiencia de la oficina de Glushkó. Como resultado, Koroliov se vio obligado a encargar el diseño de los motores a la oficina de Nikolái D. Kuznetsov (no confundir con el Almirante Nikolái G. Kuznetsov), únicamente con experiencia en motores a reacción para la aviación.
Debido a este inconveniente, así como a los pocos fondos de los que disponía, el N-1 tenía en su primera etapa nada más y nada menos que 30 motores NK-15, frente a los cinco F-1 que tenía el Saturno V, añadiendo complejidad y costes al programa.
El Programa Apolo en marcha
En 1962, cuando se comprobó que el Programa Apolo seguía adelante y recibía grandes fondos, las autoridades soviéticas aún no habían decidido que oficina u oficinas se encargarían de cada proyecto. Todavía entonces las autoridades tomaron en consideración el proyecto de cohete gigante R-56 de Mijaíl Yángel como posible alternativa al N-1, aunque acabaría siendo desestimado.
El 3 de agosto de 1964, un decreto del gobierno soviético manifestaba por primera vez que el objetivo principal del vector pesado N1 LV era la exploración lunar a través de misiones tripuladas.
Se aprueban los primeros proyectos
El primer diseño de misión lunar propuesto data de 1961. Koroliov inicialmente propuso el concepto de "Complejo Soyuz A-B-C", que se ensamblaría en órbita terrestre, los componentes serían lanzados con cohetes R-7. Este proyecto no recibió el apoyo de las autoridades y no fue incluido en el programa espacial soviético tras determinarse que el esquema de varias naves en órbita que además debían acoplarse automaticamente para realizar una sola misión no era tecnologicamente factible en aquel momento.
No sería hasta 1964, con tres años de retraso respecto a los estadounidenses, cuando las autoridades soviéticas aprobaron los fondos necesarios para el desarrollo de los programas lunares. Incluso entonces se decidió continuar el desarrollo de dos programas paralelos:
- Sobrevuelo de la Luna: otorgado a la oficina de Cheloméi, que incluía el desarrollo de las naves LK-1, LK-3 y el cohete Protón (UR-500).
- Programa de aterrizaje lunar: otorgado a la oficina de Koroliov, incluía el desarrollo del cohete pesado Nositel N-1, la nave Soyuz LOK (ya en desarrollo) y el módulo de alunizaje LK. Este programa fue denominado N1/L3. Una típica misión a la Luna estaría compuesta por dos cosmonautas, descendiendo sólo uno en la misma.
Cae Jrushchov
En 1964 Jruschov es destituido y Cheloméi pierde su principal apoyo político. Como consecuencia, el programa de sobrevuelo lunar pasa a ser controlado por Koroliov, quien sustituye la proyectada nave LK-1 por una versión de la Soyuz (7K-L1). La consecuencia de esta combinación es la creación del Programa Zond, en la que la nave Soyuz 7K-L1, diseño de Koroliov, es lanzada en sobrevuelo lunar por el cohete Protón, de Cheloméi.
Fallece Koroliov
En 1966 fallece Koroliov, que será sustituido como líder de la OKB-1 (entonces llamada TsKBEM), por Vasily Mishin. La pérdida del carismático Ingeniero Jefe hace peligrar la supervivencia del programa N1/L3, ya que Cheloméi contraataca y propone su programa UR-700 como alternativa al N-1. El cohete UR-700 debía ser capaz de lanzar más de 100 toneladas en órbita baja, mientras que el N-1 debe ser rediseñado para poder lanzar 95 toneladas, el mínimo necesario para una misión lunar.
El cohete
El N1 o N-1 (ruso: Nositel-1, Transporte-1) fue el cohete designado para enviar un cosmonauta soviético a la superficie lunar, fue diseñado por el propio Koroliov en su oficina de diseño, la OKB-1 (actualmente la compañía RKK Energia). El propio Koroliov dirigió su desarrollo hasta su muerte en 1966. Posteriormente, Vasily Mishin tomaría el relevo del ingeniero jefe y acabaría la construcción de este cohete gigante, equivalente al Saturno V de la NASA.
Cohete N1 en la planta de ensamblaje
Salida de la planta de ensamblaje
Traslado del cohete a la rampa de lanzamiento
Acercamiento a la rampa de lanzamiento
Preparativos antes de la colocación del cohete
Montaje del cohete en la rampa de lanzamiento
Dos cohetes N-1 en el Cosmódromo de Baikonur en 1969
Imagen aérea del sitio de lanzamiento de los cohetes Nositel en el Cosmódromo de Baikonur
Características técnicas
El primer diseño dispondría de tres etapas, capaz de poner en órbita una carga útil de entre 40 y 50 toneladas. Tras ser elegido como lanzador destinado a situar a varios hombres en la superficie lunar, su diseño se modificó para poder elevar una carga de entre 50 y 75 toneladas, después de hasta 92, de 95 y finalmente de 98 toneladas, por lo que se modificó su sistema propulsor, pasando de tres a cuatro etapas más una quinta adosada al módulo lunar para las maniobras de corrección y descenso.
Etapas
Estaba formado por tres etapas básicas más dos (bloques G y D) destinadas la misión lunar. El diámetro de la base era de 17 metros y su altura total de 103 metros incluida la torre de salvamento, similar a la empleada por el Saturno estadounidense:
- La primera fase, de 28 metros de altura, poseía 30 motores del tipo NK-15 alimentados por queroseno y oxígeno líquido.
- La segunda fase medía 20 metros de altura y poseía 8 motores NK-43.
- La tercera fase 12 metros de altura y 4 motores NK-39.
Estas tres primeras fases, mediante el encendido durante 9 minutos, podían situar en órbita alrededor de la Tierra a su carga útil (la nave lunar de 43 metros de longitud).
Bloques propulsores del complejo lunar
El vehículo lunar estaba situado dentro de un carenado de 6 metros de diámetro y estaba compuesto por varios bloques:
- El primero, denominado bloque G, era una etapa propulsora de 7,5 metros de altura equipada con un motor NK-31 que se utilizaría para inyectar todo el conjunto en dirección a la Luna desde la órbita terrestre (tras dar 1 ó 2 vueltas a la Tierra y encender el motor durante unos 8 minutos hasta alcanzar la velocidad de escape). La nave quedaría entonces en trayectoria de retorno libre, es decir capaz de rodear a la Luna y volver sin necesidad de encender motor alguno, tras lo cual se eyectaría el bloque G.
- Durante el vuelo a la Luna, las correcciones serían efectuadas por el bloque D, de 5,5 metros de longitud y situado sobre el anterior. Ambos formaban el denominado LRK. El motor del bloque D sería empleado asimismo para disminuir la velocidad al llegar a la órbita lunar, situando a la nave en una órbita circular de 119 km de altitud, la cual sería posteriormente disminuida hasta alcanzar sólo los 16.000 metros de altura sobre la superficie lunar. Sobre el bloque D se localizaba el módulo lunar LK denominado bloque Ye, dotado de un compartimiento esférico similar al Soyuz, un motor de descenso-ascenso y un sistema de aterrizaje formado por cuatro patas.
Especificaciones técnicas
- Masa al despegue: 2.735.000 kg
- Longitud: 105 m
- Capacidad de carga de los vehículos de prueba: 70 toneladas en órbita baja
- Capacidad de carga de los vehículos de serie (nunca construidos): 95 toneladas en órbita baja
- Empuje al despegue: 4.400.000 kgf
- Diámetro de la primera etapa: 17 m
- Número de etapas: 4 (más el complejo L3)
- Combustible: queroseno y oxígeno líquido (LOX)
- Motores primera etapa: 30 NK-15
- Motores segunda etapa: 8 NK-15V
- Motores tercera etapa: 4 NK-21
- Motores cuarta etapa: 1 NK-19
Vehículo de descenso lunar LK
El LK (Lunnaya Kabina– Cabina Lunar – o Lubniy Korabl o Lunova Koralby – nave lunar– en ruso) era el módulo de descenso soviético, similar al módulo lunar norteamericano, destinado a poner en la superficie de la Luna a un cosmonauta, dentro del programa NI/L3.
Características
Se trataría de un ingenio dotado de un compartimiento esférico, semejante al módulo superior de la naves Soyuz, dotado de un motor de descenso y ascenso y un sistema de alunizaje dotado de 4 patas, integrado junto al módulo orbital LOK.
El espacio interior permitiría acomodar a un cosmonauta, el cual debería permanecer todo el tiempo en posición de pie. La novedad de este módulo residía en su sistema de energía, dotado de células de combustible en lugar de paneles solares, así como el sistema de orientación, el cual iba situado en la parte superior y consistía en un módulo autónomo.
Módulo de descenso lunar LK
Módulo de descenso lunar LK
Despegue de la fase superior del módulo LK
Módulo LK
Perfil de la misión en el LK
La misión se iniciaría con la salida del cosmonauta al espacio desde el LOK para efectuar un corto trayecto en el vacío e introducirse en el módulo LK. Una vez dentro, iniciaría el descenso controlado hasta tomar contacto con la superficie, quedando instalada la base lunar.
Tras alunizar, el tripulante efectuaría una primera salida extravehicular (EVA) de 90 minutos en la que recogería muestras, tomaría fotografías y plantaría la bandera soviética para posteriormente regresar a la seguridad de la nave.
Ya dentro, el cosmonauta presurizaría el módulo, y una vez comprobados los sistemas, podría desembarazarse de su pesado traje y descansar unas horas. Si fuese posible, efectuaría una segunda salida, y si no abandonaría la superficie lunar con las muestras más valiosas e iniciaría el regreso. Este módulo había sido diseñado para permanecer autónomamente 72 horas, de las cuales 48 podían ser pasadas en la superficie lunar.
Tras finalizar la misión, el módulo se dirigiría a una órbita de espera, mediante el impulso del motor de ascenso, dónde sería localizado por el radar del la nave Soyuz y acoplado a la misma. Una vez allí, el cosmonauta efectuaría otro breve paseo hasta penetrar en la cabina con su carga de rocas lunares y material científico.
Para el regreso a la Tierra, se eyectaría el módulo lunar LK, y se iniciaría el viaje en la Soyuz LOK, posteriormente se desprendería de todos los otros módulos, hasta quedar sólo el de descenso, que penetraría con seguridad en la atmósfera terrestre cayendo en el desierto de Kazakhstan o amerizando en el Mar negro tras una misión que podría haber durado al menos 7 días.
Pruebas
Se realizaron tres pruebas con el módulo LK en órbita terrestre, con el lanzamiento de las Cosmos 379, Cosmos 398 y Cosmos 434. La primera prueba fue lanzada el 24 de noviembre de 1970, la segunda el 26 de febrero de 1971 y la tercera el 12 de agosto de 1971, todas ellas lanzadas con cohetes Soyuz-L.
Vehículo de regreso Soyuz LOK
LOK (Lunova Orbitalny Korably, también llamada Soyuz 7K-L3) era una nave espacial lunar orbital soviética, similar a la nave Apollo estadounidense que permanecería en órbita alrededor de la Luna, mientras se efectuaba el alunizaje del módulo LK, hasta el regreso definitivo a la Tierra. La nave fue elegida para integrar el complejo L3 frente a otros diseños anteriores de la nave Soyuz propuestos para el mismo fin, como la Soyuz 7K-L1.
La Soyuz LOK poseía tres módulos diferentes: uno de propulsión para maniobrar e iniciar el regreso a la Tierra, una cápsula de descenso en la cual los dos cosmonautas pasarían la mayor parte del tiempo y un módulo de servicio esférico situado en la parte superior de la nave. Tenía unos 9,5 metros de longitud total.
Los lanzamientos que se efectuaron con maquetas de las naves que serían empleadas en el viaje lunar fueron todos un gran fracaso, lo que unido a los innumerables cambios que se iban efectuando en su diseño, hicieron que el programa se alargase siendo superado por los estadounidenses con los vuelos del Apolo.
Orbitador lunar Soyuz LOK
Comparación entre la versión lunar de la Soyuz y la nave Apollo
Características
Esta nave poseía tres módulos diferenciados, del mismo modo que la nave Soyuz:
- Un módulo de propulsión, encargado de las maniobras de retorno (similar al módulo de servicio estadounidense, pero con cohetes más potentes que en la Soyuz, este módulo tendría más longitud que el de la Soyuz).
- Una cápsula de descenso a Tierra (similar al módulo de mando estadounidense) en la cual dos cosmonautas pasarían la mayor parte del tiempo y sería la única parte que regresaría con los dos tripulantes a la Tierra.
- Un módulo de servicio esférico situado en la parte superior de la nave, que comunicaría por una esclusa con el módulo de alunizaje (es decir con el módulo LK).
El diseño externo de la LOK era una versión ampliada de la célebre nave Soyuz aún en uso. Al parecer, a diferencia de las naves Soyuz, el LOK no usaría los paneles fotovoltaicos desplegables, al estilo alas, sino que produciría por sistemas electrógenos a reacciones químicas su propia electricidad.
Escafrandra Krechet
La escafrandra Krechet fue un modelo de traje espacial soviético diseñado por la compañía Zvezda para ser usado en la superficie lunar. Consistía de extremidades flexibles unidas a una unidad corporal rígida, con casco incluido. El tiempo máximo de operación del traje eran 10 horas.
La parte rígida disponía de una parte posterior que se podía abrir y por donde el cosmonauta entraba en el traje, el mismo método utilizado en los trajes Orlan utilizados en la estación espacial Mir y en la Estación Espacial Internacional.
La mochila contenía el sistema de soporte vital e iba integrada con el sistema de apertura del traje. El casco disponía de un visor recubierto de una lámina de oro para reflejar los rayos ultravioleta.
Lanzamientos del Nositel N-1
El primer lanzamiento del complejo N1-L3 tuvo lugar el 21 de febrero de 1969. El vehículo, denominado N1 3L, es lanzado desde Baikonur y 68,7 segundos después los 30 motores de la primera etapa son apagados debido a un incendio, con la consiguiente pérdida del cohete.
Tras este fracaso, las autoridades soviéticas saben que es prácticamente imposible ganar a los estadounidenses en este reto, especialmente después de la exitosa misión del Apolo 8 alrededor de la Luna en 1968.
El segundo lanzamiento se realizó el 3 de julio de 1969, designado como N1 5L, es lanzado 13 días antes del lanzamiento del Apolo 11. En esta ocasión el vehículo vuelve a experimentar problemas con los motores de la primera etapa y cae sobre la rampa de lanzamiento, destruyéndola por completo, lo que retrasó el programa varios años.
Tras la misión del Apolo 11 las autoridades se plantean cancelar el programa lunar N1/L3, pero deciden seguir con el desarrollo del N-1 por si puede ser usado en otras misiones.
El tercer lanzamiento fue el 27 de junio de 1971. El cohete N1 6L, con importantes mejoras, es lanzado con éxito, pero 50,2 segundos después se pierde el control del vehículo y debe ser destruido desde tierra. En este lanzamiento y el siguiente, el cohete portaba una maqueta a escala real igual en peso y tamaño del complejo L3, compuesto por la nave LOK y el módulo LK.
El cuarto y último lanzamiento del N1-L3 (N1 7L) se realizó el 23 de noviembre de 1972. El cohete empleado en esta ocasión era una versión muy modificada, con mayor capacidad de carga, equipado con más de 13.000 sensores para analizar el comportamiento integral del ingenio, y dotado con nuevos sistemas electrónicos de control, telemétricos y radiales. 106,9 segundos tras el despegue, a sólo siete segundos antes de la separación de las etapas I y II, la ruptura realmente instantánea de la bomba del oxidante de un motor, provocó un incendio y la destrucción del vector.
El siguiente lanzamiento (quinto) estaba programado para la segunda mitad de 1974. Hacia el mes de mayo de ese año, y teniendo en cuenta la experiencia ganada en los anteriores lanzamientos, todas las actividades estaban dirigidas a garantizar la supervivencia del cohete, este lanzamiento no sucedió al cancelarse el programa.
Fin del programa
Hacia enero de 1973, la inversión realizada en el programa N1-L3 alcanzaba los 3.600 millones de rublos, de los cuales 2.400 millones correspondían al desarrollo del vector N1 LV.
En febrero de 1976, Leonid Brezhnev cancela el programa de forma oficial por medio de un decreto gubernamental, para dar paso al desarrollo del nuevo sistema Energía-Buran, y todos los costos son computados como pérdidas. Luego, tanto los cohetes ensamblados -dos completos y cuatro parcialmente ensamblados-, como todos los equipos asociados al programa N1-L3 fueron destruidos. En total, se estima que fueron gastados unos 6.000 millones de rublos.
