Viaje a la Luna: así se prepara el cohete más poderoso de la NASA para volar

Un intento de lanzamiento del 29 de agosto se canceló debido a un problema con el motor del gigantesco vehículo naranja y blanco, conocido como Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS por sus siglas en inglés). Si todo sale como está planeado, el SLS podría volar por primera vez hoy, 2 de septiembre, en una misión llamada Artemis I. Esta prueba sin tripulación enviará una nueva cápsula espacial llamada Orión para orbitar la luna entre 6 y 19 días antes de volar de regreso a la Tierra.

Primeras pruebas del cohete más potente de la NASA

En una tarde de marzo sin nubes en el Centro Espacial Kennedy de la NASA, el SLS, un cohete de 98 metros, salió del edificio donde fue montado. El vehículo espacial hacía su debut en público, completamente ensamblado para una serie de pruebas finales antes de ser autorizado para volar. Acoplado a una torre de soporte y montado en un vehículo de transporte, se acercaba a la plataforma de lanzamiento por un camino de 6.7 kilómetros pavimentados con piedras de río. Pero, de repente, la procesión se detuvo.

¿Sucedía algo? ¿Había un problema mecánico? La parada se prolongó durante más de media hora. Como si presintieran algún defecto mortal en este “pájaro recién salido del cascarón”, los buitres empezaron a dar vueltas por encima.

Pronto me di cuenta de que los carroñeros estaban simplemente sobrevolando el aire caliente que provenía desde el techo soleado del Edificio de Ensamblaje de Vehículos, un monolito de 175 metros donde se unieron no solo el sistema de lanzamiento, sino también el cohete Saturno V del programa Apolo y el transbordador espacial. Finalmente, el SLS continuó su camino, imperturbable. No había presagios sombríos, sino formas de alcanzar mayores alturas.

Qué busca el Programa Artemis de la Nasa

Antes del impedimento que postergó su lanzamiento, el SLS tenía planificado volar por primera vez el 29 de agosto en la misión Artemis I. Esta prueba no tripulada, con una ventana de lanzamiento de dos horas se abriría a las 8:33 am (hora del este de Estados Unidos) y enviaría la nueva cápsula espacial Orión.

Sin embargo, el lanzamiento fue reprogramado para el 2 de septiembre. Este vuelo será la primera exploración del programa Artemis de la NASA. La iniciativa, que con acierto se denomina así por la diosa griega de la Luna, busca llevar a la primera mujer y a la primera persona de color a la superficie lunar.

En mayo de 2024, una tripulación de cuatro astronautas podría viajar a la órbita lunar con el Artemis II (será la primera vez, desde 1972, que los humanos harán el viaje de aproximadamente 386 242 km). Y ya en 2025, la NASA planea llevar personas a la Luna con la misión Artemis III.

Pero antes de que los astronautas puedan abordar la nave, el SLS y la Orión deben someterse a una serie de pruebas. En el momento en que la nave del Artemis I despegue, y cuatro motores y dos propulsores de combustible sólido (los más grandes que jamás se han construido) generen hasta 4 millones de kilogramos de empuje, se sentirá un trueno artificial en la isla Merritt de Florida (Estados Unidos). En su ascenso al espacio, que dura 500 segundos, el SLS alcanzará velocidades de 28 000 km por hora.

Mientras que Saturno V funcionaba como una tortuga que salía de la plataforma y alcanzaba una velocidad de forma lenta y constante, el transbordador espacial era una liebre ansiosa y agitada. Gracias a sus propulsores de combustible sólido, es probable que el SLS despegue de la plataforma como el transbordador, y deje una llamarada incandescente.

El nuevo cohete y la cápsula Orión son las primeras naves espaciales con capacidad humana diseñadas por la NASA desde el transbordador, que voló por primera vez en 1981. El SLS es también el cohete más potente que ha construido la NASA. “Le dije a nuestro equipo que hiciera una pausa, que observara el lugar donde estaba y apreciara este momento porque ser el primero en lograr algo así en tu profesión no es algo que sucede todos los días”, contó Charlie Blackwell-Thompson, director de lanzamiento de Artemis I, en una sesión informativa días antes del primer lanzamiento.

Para despegar, el SLS ha tenido que enfrentarse a algo más que a la fuerza de gravedad: años de retrasos, miles de millones en sobrecostes, críticas incesantes y la posibilidad de que empresas privadas lancen pronto cohetes de peso similar a precios más baratos.

Por ahora, sin embargo, el SLS es el único cohete capaz de lanzar personas a la Luna. Para John Blevins, ingeniero jefe del cohete en la NASA desde 2019, representa un aspecto fundamental de las ambiciones únicas de nuestra especie. “Si piensas en las sociedades y cómo las describiríamos (como a los fenicios, los egipcios, y otros grupos), siempre se definen por el arte, las contribuciones científicas y luego, la exploración", dijo Blevins, quien enfatizó: "Este es nuestro aporte de exploración para el país”.

La fábrica de cohetes de Estados Unidos

Los núcleos de los cohetes SLS nacen en la planta de ensamblaje Michoud de la NASA, a 38 kilómetros al este del centro de Nueva Orleans (Luisiana). Esta planta de 174 000 metros cuadrados alberga la mayor parte de la fabricación de cohetes de la agencia espacial. Michoud, que alguna vez fue una plantación azucarera francesa conocida por sus cipreses y su población de ratas almizcleras, se inició en el sector aeroespacial en 1942, cuando el gobierno estadounidense requisó un astillero inacabado para construir aviones de carga.

La NASA se hizo cargo de las instalaciones en septiembre de 1961, deseosa de contar con un lugar de fabricación con un puerto de aguas profundas para construir el cohete Saturno V del programa Apolo.

La etapa central del Saturno V se fabricó aquí, al igual que el emblemático depósito de combustible naranja del transbordador espacial. "Hasta hace poco, no se salía de la órbita terrestre a menos que se pasara por Michoud", indicó la ingeniera de Boeing, Amanda Gertjejansen.

La construcción de las etapas centrales del SLS, supervisada por Boeing, atraviesa Michoud de este a oeste. Las cajas de madera rellenas de paneles de aluminio entran por las puertas de la fábrica. A continuación, los paneles se sueldan en segmentos de barriles cilíndricos, que se apilan para hacer los depósitos de combustible, el barril inter-tanque y el faldón cilíndrico que conecta el cuerpo del SLS con los adaptadores que sostienen la cápsula Orión.

Después de comprobar exhaustivamente las soldaduras, rociar espuma aislante en el exterior, instalar los sistemas de aviónica y hacer innumerables adiciones y ajustes, las etapas terminadas del núcleo salen de las instalaciones, listas para ser trasladadas a Florida en una barcaza.

En otro rincón de Michoud, Lockheed Martin construye los bastidores estructurales de Orión, que luego se terminan en el Centro Espacial Kennedy. Los cohetes impulsores sólidos que flanquean el núcleo son construidos por secciones por Northrop Grumman en Utah y luego transportados por tren para su montaje en Florida. Y los motores RS-25 de la época del transbordador que impulsan la etapa central son probados por Aerojet Rocketdyne en Mississippi.

La construcción de un cohete de este tamaño requiere una vasta infraestructura que no se ve. Basta con tener en cuenta solo las soldaduras de la etapa central del SLS.

A diferencia de las soldaduras típicas realizadas con sopletes supercalientes o arcos de plasma, las del SLS se crean con fricción. Se coloca un pasador en forma de tornillo en las costuras entre dos placas metálicas. Al girar rápidamente, el pasador calienta el metal de la costura a unos 482 grados, lo suficiente para ablandarlo como la mantequilla. Al arrastrar el alfiler a lo largo de la costura se funden los bordes.

El proceso da lugar a soldaduras más fuertes, con menos imperfecciones y sin necesidad de metales de relleno. Cuando una versión de prueba del tanque de combustible de hidrógeno líquido del SLS se comprimió hasta que estalló con más de 2.5 veces las cargas que experimentará durante el vuelo, no se rompió a lo largo de una soldadura.

Para hacer estas soldaduras se necesitan algunas herramientas importantes. En el Centro de Ensamblaje Vertical de Michoud, cuatro pilares de acero azul con entramado se elevan 51 metros hacia el lejano techo. El artilugio de 23 metros de ancho es la mayor máquina de soldar de su clase jamás construida. Cada segmento en forma de barril se encaja en la parte inferior de la torre, y con cada nuevo segmento, el tanque crece hacia el techo. Un círculo de 72 abrazaderas mantiene los barriles en su sitio, mientras que un brazo robótico recorre una pista circular, soldando las secciones con el pasador de fricción.

Los cimientos de la máquina contienen unos 10 kilómetros de barras de refuerzo, y para llenarla de hormigón se necesitó una línea de camiones de tres kilómetros de largo. Sin embargo, el dispositivo es tan preciso que puede seguir su propia posición con una precisión de una milésima de pulgada. El ingeniero de Boeing, Steve Ernst, miraba la torre como un padre orgulloso. "Yo fui uno de los primeros ingenieros de esta torre, desde el día en que tres de nosotros empezamos a dibujarla en una pizarra", me dijo.

Más tarde, ese mismo día, en el edificio 103 de Michoud, Gertjejansen me mostró el fruto de todo este trabajo: la etapa central del SLS para Artemis II. De 64 metros de largo una vez terminada y 8 metros de diámetro, la etapa central del vehículo se sentía visceral y absurdamente grande: un monumento de color entre crema y albaricoque, cuyo exterior cubierto de espuma se volvía naranja al reaccionar con el oxígeno del aire.

Unas gruesas tuberías plateadas recorrían el exterior del cohete para alimentar los motores con combustible. Cuando asomamos la cabeza a la sección del motor, que no había sido montada, la cavidad tenía la sensación de un gimnasio de la selva estrecho, relleno de una maraña de tuberías.

Gertjejansen ha visto cómo este cohete se ha ido construyendo pieza a pieza. Nacida en Nueva Orleans, empezó a trabajar en Boeing, en Filadelfia, y luego Michoud la llamó para un puesto de seis meses. Nueve años más tarde, Gertjejansen es responsable de la gestión de un gran equipo de trabajadores con diversas cualificaciones.

Las mantas térmicas de la sección del motor se cosen a medida. La espuma aislante se rocía a mano. Los marcadores en forma de tablero de ajedrez a lo largo de los lados del cohete (utilizados para seguir la orientación y la velocidad del vehículo desde lejos) se pintan a mano. "Cuando se piensa en la construcción de un cohete, se piensa en los científicos de cohetes, y estos son solo una parte muy pequeña de nuestro equipo", precisó.

Antes, junto a los paneles de control del Centro de Ensamblaje Vertical, conocí a algunos de los soldadores. Uno de ellos, un contratista llamado Shawn McGee, es la tercera generación de empleados de Michoud. Su abuela trabajó aquí durante el Apolo. Su padre recibió patentes por sus trabajos de soldadura en el transbordador espacial.

"Es algo muy importante", expresó McGee.

Despegue simulado

En algunos aspectos, el SLS toma literalmente prestado el transbordador espacial. Sus cuatro primeros lanzamientos utilizarán motores RS-25 que ya han volado en misiones del transbordador, reformados y equipados con nuevos controladores de vuelo. Los segmentos de los cohetes impulsores sólidos del SLS también volaron en misiones del transbordador, canibalizados a partir de impulsores extraídos del Atlántico y reformados. Cuando el Artemis I despegue, los componentes de 83 vuelos diferentes del transbordador volarán con él.

Pero la fabricación de un nuevo vehículo a partir del hardware del transbordador no ha sido un camino sencillo. El depósito de combustible del transbordador estaba situado junto a sus motores principales, pero en el SLS esos motores están directamente debajo del depósito, un nuevo entorno para el depósito y el motor. Para estudiar cómo se comportará el nuevo vehículo en vuelo, los ingenieros utilizan un cohete virtual en el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Alabama.

Una estantería de computadoras en el Laboratorio de Integración de Sistemas, llena de ventiladores, traza un semicírculo tan ancho como el propio SLS. Cubierto de cajas metálicas y cables blancos, contiene una copia calificada para el vuelo de los ordenadores y la aviónica del SLS. En otro lugar del laboratorio zumba un sistema llamado Entorno Avanzado de Tiempo Real para el Modelado, la Integración y la Simulación (Artemis) que emula los lanzamientos del SLS con una precisión exacta, hasta el propulsor de los tanques del cohete.

Permanentemente en tierra, las computadoras "tienen una larga pero muy ocupada vida", dijo entre risas Dan Mitchell, jefe de software del SLS. 

Artemis simula las fuerzas que actúan sobre el cohete durante el lanzamiento, desde la resistencia aerodinámica hasta la temperatura y la presión de los tanques de combustible, hasta 10 000 veces por segundo. En respuesta, la computadora de vuelo del SLS realiza ajustes en el cohete virtual cada 20 milisegundos. El ordenador de vuelo ejecuta unas 50 000 líneas de código; Artemis, otras tres millones. Juntos han permitido que este sistema realice cientos de miles de vuelos virtuales del SLS y que supere todo tipo de problemas que planteados por los ingenieros al cohete digital.

Para Shaun Phillips, responsable del software de vuelo del SLS, el momento de la verdad llegó en marzo de 2021 en el Centro Espacial Stennis de la NASA en Mississippi. Durante una prueba de la etapa central del Artemis I, sus cuatro motores RS-25 se encendieron y produjeron 725 000 kilos de empuje durante ocho minutos, el tiempo que necesitarán para disparar durante el Artemis I. Hasta entonces, el software del cohete solo había controlado cohetes virtuales durante ese tiempo. Ahora, el software controla el cohete real sin problemas.

"Cuando los motores se encendieron, fue esa sensación de que se te sale el corazón del pecho", dijo Phillips. La próxima vez que esos motores se enciendan durante ocho minutos, será para lanzar el Artemis I a la Luna.

Los obstáculos del cohete más poderoso de la NASA

Como suele ocurrir en el ámbito de la exploración espacial, el camino del SLS no ha sido sencillo. La génesis del cohete se remonta al 1 de febrero de 2003, cuando el transbordador espacial Columbia se rompió durante la reentrada y mató a sus siete tripulantes. En enero del año siguiente, una junta de revisión pidió la retirada de los transbordadores y el presidente George W. Bush esbozó un nuevo plan para enviar astronautas a la Estación Espacial Internacional (ISS), la Luna y Marte.

Esta iniciativa, formalizada como programa Constellation en 2005, preveía una cápsula para la tripulación llamada Orión, un módulo de aterrizaje lunar y una familia de nuevos cohetes. Pero Constellation pronto se volvió costoso y se retrasó, y en febrero de 2010 la administración de Barack Obama propuso cancelarlo. La medida alarmó al Congreso porque el programa mantenía los contratos de la NASA que sustentan miles de empleos cualificados y bien remunerados en todo el país.

En respuesta, el Parlamento estadounidense financió dos programas de cohetes diferentes: el programa Commercial Crew, que ahora contrata a SpaceX y Boeing para transportar astronautas a la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés) y el SLS.

Para el equipo del SLS, la inmensidad de la tarea se ha visto agravada por los desafíos que se presentan en todas las direcciones. Un tornado pasó por Michoud en 2017 y dañó dos edificios, el huracán Ida destrozó el tejado el pasado septiembre y la COVID-19 creó contratiempos grandes y pequeños. Estos golpes externos se sumaron a los innumerables obstáculos que complican los proyectos de ingeniería de este tamaño.

Según la Oficina del Inspector General de la NASA, se perdieron entre 2 y 3 meses debido a un lote contaminado de tubos de combustible para cohetes. Otros 9 meses se esfumaron cuando la máquina de soldadura por fricción se desajustó mientras se construía.

Finalmente, el cohete está listo para volar, pero ha tenido un precio. Según un cronograma clave de la NASA de 2014, se preveía que el diseño y la construcción del SLS costarán unos 9100 millones de dólares para un lanzamiento en noviembre de 2018. El pasado mes de junio, la Oficina de Rendición de Cuentas del Gobierno de EE.UU. descubrió que esos costes han aumentado a casi 11 800 millones de dólares, con un retraso de más de tres años.

"Ha sido una época muy frustrante", lamentó Lori Garver, quien fue administradora adjunta de la NASA de 2009 a 2013. "Cuando dejé la NASA en 2013 proyecté que el lanzamiento se retrasaría uno o dos años, y en ese momento estaba previsto para 2017. Ha superado mis peores pesadillas y, sin embargo, aquí estamos".

Los problemas con el SLS "no son culpa de las decenas de miles de personas que trabajan en esto", añade. "Es un logro, aunque haya costado tanto".

El SLS no es la única pieza de Artemis que ha sufrido contratiempos. En marzo, la Oficina del Inspector General de la NASA estimó que el programa global costaría unos 93 000 millones de dólares entre octubre de 2011 y septiembre de 2025, lo que incluye 4100 millones por cada uno de los cuatro primeros lanzamientos, un conjunto de gastos "insostenible", según Paul Martin, el inspector general.

Los críticos del programa argumentan que los costos se derivan de un enfoque anticuado en la estructuración de algunos de los contratos clave de Artemis. Aunque la NASA es propietaria y opera el SLS, debe pagar todos los gastos en los que incurren sus contratistas mientras lo construyen, con tasas adicionales por encima. "Artemis, tal y como está diseñado, es el último aliento de la industria espacial tradicional", afirma John Logsdon, experto en política espacial y profesor emérito de la Universidad George Washington.

Los constructores del cohete sostienen que el programa ha dado un giro. Cuando se inició la construcción, la soldadura de un solo segmento de barril de tanque tardaba entre 40 y 50 días; ahora tarda 16. Y si la NASA y Boeing lo dicen, hay valor en el camino elegido. En su opinión, el cohete no está anticuado, sino que está probado. Su construcción no es lenta, sino meticulosa. Su presupuesto no es excesivo; es un precio que merece la pena pagar por el futuro de la exploración. "No podemos permitirnos el lujo de no hacerlo", enfatizó Chris Cianciola, subdirector del SLS en el centro Marshall de la NASA.

A la luna

Sin embargo, se necesitará aún más para terminar las mejoras previstas para el SLS. Actualmente, el cohete tiene más empuje en el despegue que el Saturno V de Apolo, pero no puede lanzar tanta masa a la Luna. En gran parte, esa diferencia se debe a la etapa superior de la nave espacial, que se separa en el espacio y enciende sus propios motores para impulsar a Orión en una trayectoria lunar.

La etapa superior del SLS es un modelo provisional con un motor que sólo volará en las tres primeras misiones Artemis. A partir de Artemis IV, el cohete utilizará una "etapa superior de exploración" más potente y con cuatro motores que aumentará la masa que el SLS puede lanzar, es decir, de 27 a 38 toneladas como mínimo. A continuación, el cohete contará con propulsores de combustible sólido mejorados, lo que elevará su carga útil lunar a más de 43 toneladas.

La NASA necesitará toda esta capacidad adicional para construir una estación espacial en órbita lunar, como tiene previsto hacer tras el aterrizaje del Artemis III. La agencia espacial también espera desarrollar una estación de investigación en la Luna, utilizando la configuración final del SLS conocida como "Bloque 2", que David Beaman, gerente de la Oficina de Ingeniería e Integración del SLS de la NASA, llama la "madre de todos los vehículos".

SpaceX, la empresa de cohetes fundada por Elon Musk, puede discrepar de ese superlativo. En 2018, la compañía debutó con su propio cohete de carga pesada, el Falcon Heavy parcialmente reutilizable, que puede lanzar un estimado de 18 a 22 toneladas a la luna por tan solo 97 millones de dólares. SpaceX también ha estado construyendo un cohete aún más grande llamado Starship, que, a diferencia del SLS, está diseñado para ser totalmente reutilizable. Si Starship funciona, permitirá el lanzamiento de grandes cargas útiles a unos precios sin precedentes. A largo plazo, SpaceX quiere utilizar este cohete para establecer una ciudad en Marte.

Sin embargo, Starship es todavía un prototipo y solo alcanzará todo su potencial si puede repostar en órbita, algo que nunca se ha hecho antes. Los responsables de la NASA subrayan que no hay competencia, ya que ambos cohetes son cruciales para el éxito de Artemis. Los astronautas de Artemis III que aterricen en la Luna saldrán de la Tierra en una cápsula Orión lanzada por el SLS y luego se transferirán a una versión de la etapa superior de Starship para aterrizar en la superficie lunar.

El éxito de Starship también depende de la capacidad de SpaceX para aterrizar y relanzar el inmenso cohete. En cambio, cada cohete SLS tiene los días contados. A menos de dos minutos de vuelo, los propulsores del SLS caerán en el Atlántico y, a diferencia de los propulsores del transbordador, no podrán ser recuperados. A los ocho minutos y medio del viaje, su etapa central se cortará y se romperá mientras desciende hacia el Pacífico. Y a poco más de dos horas del lanzamiento, la etapa superior se separará de la cápsula de la tripulación Orión y entrará en una órbita solitaria alrededor del sol.

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Gertjejansen adopta un tono agridulce al reflexionar sobre el destino de cada cohete SLS. "No podrás verlo para siempre pero sabrás que formaste parte de él", comentó.

Antes de que cada SLS complete su misión y encuentre su muerte, debe rodar por el camino del Centro Espacial Kennedy con Orión encima, tal y como hizo éste en marzo.

Cuando el sol se puso ese día, los buitres subieron en espiral al cielo y volaron. El vehículo de tránsito que transportaba el SLS alcanzó una velocidad máxima de 1.2 kilómetros por hora mientras se dirigía hacia el Complejo de Lanzamiento 39B, donde tenía lugar un ensayo completo de Artemis I. En su camino, el imponente SLS pasó por delante de una multitud de espectadores mientras la luna aparecía en el horizonte.

Con el SLS bañado por la luz lunar, había una belleza innegable en la ambición de todo ello. Dentro de unos años, la Luna podría recibir nuevamente a visitantes humanos, lanzados por lo que equivale a un gigantesco petardo de color cremoso.

La historia tendrá mucho que decir sobre el SLS y la próxima aventura espacial de la humanidad. Por ahora, para los miles de personas que dieron vida al cohete, la audacia de su viaje será suficiente.