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Cohete N1-r3

Y EEUU alcanzó a la URSS

En una entrada anterior que trataba también temas espaciales entre EEUU y la URSS expliqué un poco la razón por la que en los inicios la URSS era la que alcanzaba las metas antes que nadie. El cohete R7 les ayudó muchísimo en la labor de poner en órbita diferentes objetos alrededor de la tierra.

La carrera espacial acabó convirtiéndose en un asunto de máximo interés nacional cuando en 1961 el presidente Kennedy hizo su promesa en la que decía que acabarían posando un hombre en la luna antes de que finalizase esa década.

El juego ya no consistía en colocar cosas en la órbita de la tierra si no de escapar de la gravedad terrestre e ir a otro cuerpo. Esto hace que diseños de cohetes anteriores ya no sirvan puesto que los 28.000 km/h necesarios para poner objetos en órbita no son suficientes para escapar de la gravedad terrestre. Hace falta algo que alcance los 40.000 km/h y que además sea capaz de levantar una carga bastante más pesada que los cohetes anteriores para poder llevar los módulos y la instrumentación necesaria para el alunizaje. También hay que tener en cuenta que cuanto más grande y pesado sea el cohete, más combustible será necesario. Esto nos da como resultado el diseño de cohetes con un tamaño monstruoso comparado con los anteriores diseños.

Cuando EEUU cumplió el objetivo de posarse en la luna antes que la URSS los soviéticos se apresuraron a decir que ellos nunca habían tenido como meta posar un hombre en la luna, que no hubo tal carrera y que el objetivo de la URSS era simplemente explorar nuestro satélite con sondas y robots (cosa que sí hicieron con los lunojod). Se sabe que los soviéticos mentían por varias razones:

  • La CIA a mediados de la década de los 60 recibió información sobre un proyecto de construcción soviético de un gran cohete que sería capaz de mover 160tn. Un cohete como este solo podía tener la clara finalidad de llevar un hombre a la luna.
  • Las misiones Zond soviéticas, que tenían como objetivo orbitar la luna y sacar fotos de zonas interesantes para un posible alunizaje, aunque fueron sin tripulación.
  • El programa Soyuz inicialmente contemplaba la creación de una nave para llevar al hombre a la luna
  • Multitud de comentarios que realizaban cosmonautas soviéticos sobre la posibilidad de una misión a la luna. En este libro se recogen muchos de esos comentarios.

Cuando se habla de cohetes rusos es inevitable hablar de dos personas cruciales: Sergei Korolev y Valentin Glushkó. El problema es que estas dos personas no se llevaban nada bien entre ellas. Hubo ciertas cosillas típicamente soviéticas en las que básicamente Glushkó denunció a Korolev, acaban los dos una temporadita en un gulag y bueno, el lógico deterioro de las relaciones entre ellos. El haber entrado en la guerra y la necesidad que tenía la URSS de disponer de sus mejores ingenieros hizo que ambos acabasen saliendo del gulag y se pusiesen a trabajar en diseños derivados del cohete nazi V2. A pesar del odio que había entre ellos, colaboraron en varios proyectos entre los que se encuentra el famoso cohete R7 del que ya he hablado varias veces. Normalmente, y en el caso del R7 también fue así, Korolev diseñaba el cohete y Glushkó se centraba más en los motores. Finalmente acabaron llevando sus discrepancias a otro nivel y acabaron por no ponerse de acuerdo en cómo debía ser ese cohete que se usaría para ir a la luna. Korolev era partidario de la combinación queroseno-oxígeno y su alto impulso específico. En cambio Glushkó deseaba motores con propulsores hipergólicos, un tipo de sustancias que cuando entran contacto unas con otras provocan una combustión espontánea y con un impulso mayor que la combinación de Korolev. Su ventaja es que no requieren mantenimiento, con lo que pueden ser almacenados en los cohetes durante mucho tiempo. Su desventaja es que eran sustancias altamente tóxicas que acababan causando numerosas muertes entre los operarios a los que les tocaba manejarlas.

Korolev acabó cansándose de discutir con Glushkó y se buscó un proveedor de motores alternativo para sus proyectos futuros. Ahí apareció en escena Nikolai Kuznetsov, diseñador de motores como el NK15 y su variante reutilizable NK33 que serían fundamentales para el cohete lunar soviético en el que ya se encontraba trabajando Korolev.

Ese cohete sería conocido como N1 y ya iba tomando forma. Usaría 36 motores divididos en tres etapas: Primera(24 motores), segunda(8 motores) y tercera(4 motores). El problema que tenía el NK15 es que era muy inferior en  empuje a su homólogo americano, el F1 utilizado en el Saturno V (1550 kN contra 7700 kN) . Esa fue la razón de la complicada disposición en la primera fase, con un total de 24 motores que ponían en peligro la estabilidad del cohete y que requerían de un sistema informático más complejo para controlar el empuje de tantos motores de forma simultánea.

Cohete N1-r3
Cohete N1-l3

Tanto los americanos como los soviéticos tuvieron que decidir qué tipo de viaje a la luna querían hacer. Básicamente se contemplaban dos tipos, que en esencia eran muy similares en planteamiento tanto por parte de los americanos como de los soviéticos:

  1. Viaje directo: Más sencillo en su preparación. Requería de un lanzador super-pesado, como el N1 o el Saturno V. En el caso ruso, el N1 debía colocar en órbita terrestre la fase H2, la fase H3 y el módulo Soyuz. La fase H2 sería la encargada de llegar hasta la Luna. Una vez en órbita lunar, la fase H3 y el Soyuz, acoplados, descenderían hasta la superficie lunar. De esta forma el módulo de descenso lunar pesaba nada más y nada menos que 20 Tn y medía 25 metros de altura. Esta disposición era muy peligrosa para afrontar un alunizaje puesto que entre otras cosas el cosmonauta debía descender por una escalerilla de 20 metros. Una vez concluida la estancia en la luna el motor de la fase H3 permitiría alcanzar la órbita lunar, el módulo Soyuz se separaría y gracias a su motor regresaría a la Tierra, efectuando una reentrada estándar. La ventaja de esta configuración era que se evitaban los complejos acoplamientos en órbita, sobre todo porque la URSS no había dispuesto un programa similar al Gemini americano en donde sí se practicaron esas cosas. Entre las desventajas estaba la necesidad previa de la construcción del N1 y el aparatoso conjunto que se destinaba al alunizaje.
  2. Viaje con acoplamiento doble: La puesta en órbita de la carga necesaria para el viaje podía efectuarse en varios lanzamientos. Podía usarse un N1 para lanzar la carga y un R7 (más fiable) para lanzar la tripulación en una nave Zond. La Zond se acoplaría en órbita terrestre a la carga del primer lanzamiento.
    La fase H2 sería la encargada del viaje hasta la Luna. La fase H3 tendría un papel menor que el vuelo directo, simplemente efectuaría los ajustes en órbita lunar y se separaría. Quedaría un conjunto de Zond+Soyuz, quedando la Zond con un cosmonauta en órbita, mientras la Soyuz con dos cosmonautas descendería. El módulo de descenso sería mucho más pequeño y viable, de tamaño similar al módulo americano.

El nombre oficial del proyecto fue N1-L3 y acabaron optando por la segunda opción. En un principio se pensó en lanzar 3 N1 y 1 R7 pero esto complicaba la logística de la operación al usar 3 de los gigantes N1. Más tarde los soviéticos pudieron ver cuáles eran los planes que tenía la NASA y acabaron modificando el proyecto para simplificar toda la operativa. Finalmente, se lanzaría un N1 con su tripulación y los módulos. El N1-l3 tenía dos partes diferenciadas muy al estilo del saturno V:

  • Módulo lunar LK, similar al americano en tamaño, que incorporaba 2 motores, uno de reserva.
  • Una soyuz especial agrandada y con células de combustible en lugar de paneles solares.

Además de estas dos naves, existía una fase llamada Blok D encargada de estabilizar la órbita lunar, que junto al Módulo LK descendería a la superficie.

módulos soviéticos
módulos soviéticos

El viaje completo habría sido de este modo: El N1 despega poniendo en órbita las 90 tn del conjunto N1-L3. La cuarta etapa del N1 proporciona el empuje necesario para llegar a la Luna. El Blok D efectúa el frenado y la entrada en órbita lunar. Una vez estabilizada la órbita, uno de los cosmonautas entra al módulo lunar saliendo al espacio (el LK y la soyuz no estaban conectadas directamente como en el Apollo). El conjunto LK+Blok D se separa de la soyuz e inicia el descenso. El cosmonauta debe alunizar manualmente y sólo dispone de 25 segundos de motor para encontrar una zona viable. El Blok D se separa a unos 2 km de la superficie. Si todo va bien, el cosmonauta permanecería en la superficie unas seis horas. Para el ascenso se usaría su motor y se encontraría en órbita con la nave soyuz. El cosmonauta efectuaría otro paseo espacial, esta vez cargado de rocas lunares, para ir del LK a la soyuz.  La Soyuz iniciaría la vuelta a la Tierra efectuando una doble reentrada sobre territorio soviético.

Sin embargo, el N1 ponía al límite de sus posibilidades a la tecnología soviética. En su configuración original sólo podría poner en órbita un total de unas 75 Tn, insuficientes para una misión de este tipo. Korolev decidió incrementar el número de motores de la primera fase de 24 a 30, haciendo un total de 42 motores en el cohete. Esto aumentaba enormemente las posibilidades de un comportamiento inestable, que se intentó paliar implementando un sistema informatizado de compensación entre los empujes de los motores para equilibrar el conjunto si un motor fallaba. Fiel a la filosofía soviética, el escaso presupuesto para el lanzador se dividía entre varias oficinas rivales, con la intención de que hubiera competencia entre ellas. Paralelamente al trabajo de Korolev y su N1-L3 Vladimir Chelomei trabajaba en su proyecto L1 y su correspondiente lanzador, el UR700. Por si fuera poco, se continuaba trabajando en una alternativa al N1, el R56. Las intrigas políticas también influyeron. En 1964 Kruschov es eliminado del poder, arrastrando consigo a su protegido Chelomei. Korolev se posiciona como la única esperanza soviética de competir con EEUU. Pero desgraciadamente fallece en 1966, dejando el huérfano el programa espacial.

comparación de cohetes
comparación de cohetes

Aún con el panorama en contra Chemolei pudo continuar con el desarrollo de su proyecto L1 al que se le acabó dando una oportunidad de probarse en el espacio. Esto acabó en la muerte del cosmonauta Vladimir Komarov y la demostración de que al proyecto L1 le quedaba mucho tiempo para estar preparado, no ya para un viaje a la luna si no para cosas más simples como acoplar módulos y la reentrada a la tierra.

Volviendo al N1, el primer lanzamiento se efectuó en febrero de 1969. El cohete se levantó unos 150 metros, pero el sistema de compensación de los motores apagó la primera fase completa y el cohete se desplomó. Con la siguiente prueba en julio dos semanas antes del apollo 11, sobrevino el desastre. El gigantesco cohete se levantó del suelo para caer directamente sobre la rampa de lanzamiento. Es considerada como una de las explosiones no nucleares más potentes de la historia de la humanidad y terminó arrasando con casi la mitad de la base. Se tardaron dos años en recuperar la zona y reconstruir las instalaciones. El tercer lanzamiento, en junio de 1971, tampoco prosperó, elevándose 12 km pero perdió fuerza y cayó. El último N1 sería lanzado en noviembre de 1972 también sin éxito, alcanzando 40 km pero sus problemas en el cambio de etapas obligaron a destruirlo en el aire. Se destituyó al sustituto de Korolev, Mishin, por el antaño antagonista Glushkó. Este canceló el N1 y se centró en su sustituto, el que posteriormente sería el cohete Energía.

Por aquel entonces los paseos de astronautas americanos por la luna ya eran algo prácticamente rutinario y la carrera espacial se podría decir que se dio por terminada.

Para concluir me gustaría apuntar a algunas causas por las que la URSS acabó siendo derrotada en su carrera a la luna:

  • Mala organización del proyecto. El problema de la URSS y la eficiencia de su industria venía de lejos. Copiando a los programas militares, el sistema fomentaba la rivalidad entre oficinas para de esta manera incrementar la competencia. Esto era una ingenuidad puesto que en realidad, las oficinas trabajaban sin prácticamente ninguna información compartida, lo que era un auténtico dispendio de recursos. Además, no había una clara separación entre lo civil y lo militar, provocando continuas interferencias. De esto último se deriva parte del siguiente punto.
  • Las interferencias políticas y la falta de presupuesto.
  • En el caso del N1 había un claro error de diseño. Su primera etapa con tantos motores era ingobernable sin una tecnología informatizada avanzada. Pero en realidad los diseños soviéticos no adolecían de problemas de concepción o diseño, siendo en muchas ocasiones superiores a los americanos. El problema era más profundo y afectaba al programa espacial y a toda la industria soviética en general: el control de calidad. La mayoría de fallos del programa espacial soviético, tanto en sondas automáticas como en proyectos tripulados derivan de este problema. Otro día escribiré sobre unos famosos transistores que la URSS copió de mala manera a los americanos y que hicieron que varias misiones soviéticas se fueran al traste en mitad de su viaje a marte.

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