Aviso sobre el Uso de cookies: Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar la experiencia del lector y ofrecer contenidos de interés. Si continúa navegando entendemos que usted acepta nuestra política de cookies. Ver nuestra Política de Privacidad y Cookies
Tienes activado un bloqueador de publicidad

Intentamos presentarte publicidad respetuosa con el lector, que además ayuda a mantener este medio de comunicación y ofrecerte información de calidad.

Por eso te pedimos que nos apoyes y desactives el bloqueador de anuncios. Gracias.

Continuar...

Viernes, 25 julio 2014
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (351): Saturn-I

Saturn-I

 

Cohete; País: EEUU; Nombre nativo: Saturn-I


La escasa potencia de los lanzadores estadounidenses lastró el programa espacial de esta nación durante los primeros años de la carrera iniciada con la Unión Soviética. Esta última, sin aliados cerca de Estados Unidos, tuvo que desarrollar un misil intercontinental para poder enviar sus bombas nucleares hacia América. Ese mismo misil, el R-7, fue la base del cohete que lanzaría al Sputnik y a un enorme número de satélites posteriores. Los americanos, sin embargo, tenían buenos bombarderos y bases cerca de la URSS, y además disponían de una bomba nuclear altamente miniaturizada, lo que permitía utilizar misiles de medio o corto alcance, menos potentes y más baratos. Cuando se inició la carrera espacial, Estados Unidos basó pues sus primeros cohetes en vehículos de baja potencia, los disponibles en ese momento, mientras que sus rivales dispondrían de un auténtico misil intercontinental para la misma tarea, lo que les proporcionaría una notable ventaja durante mucho tiempo.

 

Esta situación tardaría unos años en ser corregida. Pero cuando se consiguió, fue gracias a trabajos que se remontan a incluso antes del Sputnik. En efecto, en abril de 1957, el equipo de von Braun en el Redstone Arsenal, responsable de misiles para el US Army como el Redstone o el Jupiter, inició una serie de estudios sobre cohetes capaces de colocar en órbita baja cargas de entre 9 y 18 toneladas, o de entre 2,7 y 5,4 toneladas en rutas de escape. La nación ya estaba trabajando en satelizar a su primer vehículo (Vanguard), pero a todas luces en el futuro sería necesario un vehículo más grande.

 

Para lograr tal potencia se preveía el funcionamiento simultáneo de varios motores en la primera etapa del cohete (exactamente el método usado por el R-7 soviético), capaces de generar hasta 6.672.000 newtons de empuje (1,5 millones de libras). Estos estudios serán la semilla del futuro cohete Juno-V (los Juno-I y II se usaron para los primeros vuelos orbitales) y reflejaban un interés temprano por adecuar las capacidades americanas a la amenaza soviética.

 

El 18 de julio de 1958, la ABMA anunciaba su apoyo a las propuestas de von Braun sobre reunir varios motores para producir un cohete cuyo empuje inicial fuera de 1,5 millones de libras. El programa se llamaría inicialmente Super-Jupiter y debería estar dotado con cuatro motores E-1, pero finalmente se optó por emplear ocho motores semejantes a los utilizados en los misiles Thor y Jupiter, que ya habían demostrado su fiabilidad. El también denominado Juno-V seguiría la estela de los Juno-III y Juno-IV, diseños conceptuales de diversos cohetes avanzados de varias etapas. El uso de motores disponibles ahorraría 60 millones de dólares y hasta dos años de tiempo de desarrollo. Por su parte, las opciones Juno-III (un Jupiter dotado de un mayor número de motores sólidos en las etapas superiores que en los Juno-I y II, para poder colocar entre 225 y 275 kg en órbita baja) y Juno-IV (un Jupiter con una etapa superior más sofisticada, de propergoles líquidos), perdieron opciones por el esperado aumento de la masa de las futuras cargas útiles y por la competencia de los lanzadores de la USAF. De hecho, el Juno-III dejó de ser considerado en serio por el US Army en marzo de 1958, y los satélites meteorológicos TIROS, que debían ser colocados en órbita a bordo de los Juno-IV, tendrían que ser transferidos a cohetes Thor-Able debido a su posterior cancelación.

 

[Img #21272]

 

Pensando sobre todo en el Juno-V, el 29 de julio de 1958 la ARPA otorgaba un contrato inicial al grupo de von Braun para el desarrollo de este cohete, y el 15 de agosto se autorizó definitivamente al US Army su construcción. Conforme a lo previsto, el grupo de von Braun se ocupará del diseño del vehículo, que deberá proporcionar un empuje al despegue de 6,7 MNewtons, cuatro veces el del misil Atlas. Esto se conseguirá instalando ocho motores MB-3 procedentes del programa Thor, todos ellos alimentándose desde un tanque del misil Jupiter, cargado con oxígeno líquido, así como de ocho procedentes del misil Redstone (situados a su alrededor). Cuatro de estos últimos llevarán queroseno, los demás oxígeno líquido.

 

Los estudios encaminados a la creación del potente cohete Juno-V se iniciaron el 1 de septiembre de 1958, en el Redstone Arsenal. El plan preliminar de vuelos indicó cuatro misiones, la primera en septiembre de 1960 (sólo la primera etapa). La tercera, ocho meses después, utilizaría ya una etapa superior para colocar cargas en el espacio.

 

El 11 de septiembre de 1958, la compañía Rocketdyne firmaba un contrato con la ABMA para la mejora del motor usado en los misiles Thor (MB-1/3) y Jupiter (S-3D). El nuevo motor se llamará H-1 y será el que será instalado en la base del Juno-V. Se conseguirá así el gigante de 1,5 millones de libras de empuje al despegue, el cual podrá utilizar como etapa superior a un misil Atlas o Titan. En diciembre de 1958 se efectuaba ya el primer encendido a plena potencia del motor H-1.

 

El 6 de enero de 1959, un comité de expertos de la NASA y de los diversos estamentos militares llegó a la conclusión de que la mejor opción por el momento para disponer de un cohete pesado era la propuesta Juno-V. Bajo esta premisa, la NASA diseñará sus futuros programas teniendo en cuenta el potencial de este vehículo. Así, el 27 de enero de 1959, la agencia entregaba a Eisenhower el documento "A National Space Vehicle Program". En él se especificaban los cuatro cohetes espaciales principales de los que se quería disponer a corto y medio plazo. Se trataba de los Atlas-Vega, Atlas-Centaur, Juno-V y Nova. Este último sería empleado para un alunizaje tripulado. Para misiones de bajo peso, se pensaba, entre otras opciones, en los Atlas-Able, Thor-Able y Juno-II.

 

[Img #21273]

 

El 3 de febrero de 1959, la ARPA le cambiaba el nombre al cohete Juno-V. A partir de ese momento, pasaría a denominarse Saturn, inaugurando una legendaria familia que jamás fallará totalmente durante su vida activa.
Durante los próximos meses, los ingenieros trabajarían duro para poner a punto el cohete. El 28 de abril, por ejemplo, se enviaba el primer motor H-1 a la ABMA.

 

Mientras tanto, en los despachos se discutía sobre la utilidad del Saturn. Los militares de la USAF estaban apostando por desarrollar un cohete pesado adicional alrededor del misil Titan-II. Uno de éstos equipado con aceleradores sólidos (Titan-C) podría ser empleado para lanzar el avión espacial Dyna Soar. Un comité de evaluación examinó la necesidad de desarrollar uno de los dos o ambos. El 16 de septiembre de 1959, el comité, organizado en abril, presentó su informe, que advirtió que el Saturn no sólo tendría una mayor capacidad de carga útil sino que además estaría disponible un año antes. Además, los costes del Titan serían mucho mayores de lo esperado. Ante estas conclusiones, el Saturn debería proseguir su desarrollo, aunque probablemente sólo en manos de la NASA. Tanto el lanzador como la ABMA deberían ser transferidos a la agencia civil.

 

En efecto, Eisenhower dio la orden de transferir ambos a la NASA. En noviembre, la agencia empezó a pensar en cómo usar este potente lanzador en sus futuros proyectos espaciales tripulados y automáticos. Según los planes preliminares, el Saturn sería útil en las misiones orbitales, mientras que un Saturn avanzado podría encargarse de los alunizajes. El Saturn inicial debería ser dotado con una etapa superior adecuada (una vez descartado el uso en este papel de misiles como el Titan, una de las ideas barajadas por los militares). Para optimizar su carga útil, se pensó en una etapa criogénica (oxígeno e hidrógeno líquido), más en concreto, una segunda etapa con cuatro motores de 20.000 libras de empuje cada uno (los mismos que se utilizarán en la Centaur), y una tercera etapa con sólo dos motores de este tipo (una Centaur modificada). Más adelante, estas etapas recibirán los nombres de S-IV y S-V, respectivamente. La NASA prevé diez cohetes Saturn, para dejar paso en 1967 a un vehículo mayor.

 

El 15 de diciembre de 1959, el Saturn Vehicle Evaluation Committee recomendaba el desarrollo de la familia de cohetes Saturn, el primero de los cuales sería llamado Saturn C-1. El día 31, el Saturn Vehicle Team encabezado por Abe Silverstein recomendó a la NASA avanzar de inmediato en el desarrollo del C-1. El 18 de enero de 1960, el programa Saturn era aprobado de manera formal y se le otorgaba la máxima prioridad nacional.

 

Uno de los usos que tendría el Saturn estaría centrado en el programa lunar de la NASA. Por eso, en febrero de 1960, la ABMA enviaba a la NASA un informe titulado "A Lunar Exploration Program Based Upon Saturn-Boosted Systems". El US Army había preparado dicho informe para comprobar que estos cohetes serían útiles para el proyecto Horizon, que contemplaba una base tripulada militar en la Luna y que había desarrollado el grupo de von Braun. En dicho informe se describían conceptos de naves espaciales compatibles con un lanzamiento a bordo de cohetes Saturn C-1 y C-2 (una configuración avanzada), con capacidad para tres hombres y una vida útil de dos semanas. Se podrían emplear para vuelos circunlunares o circunterrestres.

 

El 16 de marzo, la transferencia a la NASA del programa Saturn era ya oficial. Y a tiempo, puesto que el día 28 se iniciaron las pruebas estáticas con un prototipo de la primera fase de propulsión del nuevo vector Saturn C-1, en Huntsville. La etapa de ensayos, llamada SA-T, poseía de momento dos motores H-1, de los ocho que llevaría. Con esta configuración, se efectuó un encendido de 8 segundos que resultó satisfactorio.

 

[Img #21274]

 

Pensando en las etapas superiores, el 26 de abril de 1960 la NASA otorgaba el contrato de construcción de la etapa S-IV (la que se emplearía como segunda fase en el lanzador Saturn C-1) a la compañía Douglas Aircraft. El vehículo estará dotado de varios motores derivados del que se usaría en la etapa Centaur, alimentados por oxígeno e hidrógeno líquidos. La NASA, con este movimiento, desestimaba definitivamente el uso de etapas superiores no criogénicas en los Saturn (configuración B-1, etc.).

 

El 1 de julio, el Marshall Space Flight Center de la NASA se hacía cargo del programa Saturn. El 10 de agosto, además, se otorgaba el contrato definitivo a la empresa Pratt & Whitney para el desarrollo del motor LR-119, una versión mejorada del LR-115 (futuro RL-10). Consumirá oxígeno e hidrógeno líquidos y será empleado en las etapas superiores S-IV y S-V del cohete Saturn C-1.

 

Las configuraciones, sin embargo, aún no estaban claras. El 30 de septiembre, una revisión llevada a cabo por un comité de expertos consideró que el nuevo lanzador Saturn C-1 podría ser insuficiente para ciertas misiones, por lo que se recomendó el desarrollo inmediato de un C-2 equipado con una segunda etapa S-II, más potente que la S-IV del C-1. De hecho, el C-2 podría llevar las etapas S-I, S-II y S-IV, más, opcionalmente, una cuarta etapa S-V.

 

Para hacerlo posible, el 21 de octubre se firmaba con la empresa Convair un contrato de estudio para la etapa S-V, que actuaría como tercer escalón, en caso necesario, del cohete Saturn C-1.

 

El 16 de enero de 1961, los ingenieros del Marshall Space Flight Center finalizaban la construcción del primer cohete Saturn C-1 (SA-1), que constaría de tan sólo la primera etapa S-I. El vehículo quedó ensamblado horizontalmente. Volaría con una maqueta simulando las etapas S-IV y S-V. Sin embargo, el 25 de enero, Wernher von Braun opinaba abiertamente que el cohete Saturn C-1 debía prescindir de la etapa superior S-V. Dejándolo como un vehículo de dos etapas (S-I y S-IV), facilitaría la aprobación del desarrollo de la versión Saturn C-2 (S-I, S-II, S-IV). Así pues, la etapa S-V será cancelada definitivamente.

 

En febrero de 1961, con la unión de las dos etapas superiores en forma de maqueta (S-IV y S-V), el primer Saturn C-1 (SA-1) quedaba preparado para las pruebas.

 

En las mesas de diseño, no obstante, se seguía hablando sobre qué tipo de Saturn debía utilizarse para las futuras misiones lunares. El 7 de febrero de 1961, el Manned Lunar Landing Task Group entregaba su informe, en el que se aceptaba que era posible un alunizaje tripulado durante la presente década, utilizando técnicas de ascenso directo o de encuentro en órbita terrestre (utilizando cohetes Saturn C-2, de tres o cuatro etapas). Cuatro días más tarde, la NASA determinaba que necesitaría un Saturn C-1 mejorado para poder colocar en órbita terrestre a la futura cápsula Apolo. La nueva versión (C-1B), basaría su mejor rendimiento en una etapa superior nueva (futura S-IVB). En mayo, la NASA reexaminó la configuración del cohete Saturn C-2 en relación a un posible vuelo circunlunar y concluyó que se necesitaría un vehículo capaz de desarrollar una mayor potencia (Saturn C-3).

 

En marzo, el centro Marshall había ordenado a la empresa Pratt & Whitney dejar de desarrollar el motor LR-119, ya que en su lugar se utilizaría directamente el RL-10 A-1 de la Centaur en la etapa S-IV. Además, el 29 de abril se hacían exitosamente las pruebas de calificación del primer Saturn C-1 (SA-1).

 

El calendario en ese momento indicaba la realización de tres vuelos iniciales sin etapas superiores. El 1 de junio, la NASA anunció que introduciría la etapa superior S-IV en el cuarto vuelo del programa de pruebas del cohete Saturn C-1. Además, los vehículos SA-7 a SA-10 transportarían maquetas de la cápsula Apolo e incrementarían la cantidad de propergoles. También recibirían aletines en la primera etapa para aumentar su estabilidad. Por su parte, los Saturn C-2 servirían para enviar cápsulas Apolo en vuelos de circunvalación lunar. Mientras, los nuevos Saturn C-3 podrían participar en las misiones de alunizaje, enviando los componentes a la órbita terrestre, donde se acoplarían. Para un ascenso y alunizaje directos, sería necesario un cohete mucho más potente, llamado Nova.

 

El 10 de junio de 1961, el comité Lundin, establecido por la NASA el mismo día del discurso de Kennedy para estudiar los vehículos que harían falta para hacer realidad los alunizajes tripulados, presentó un informe en el que se daba preferencia a la opción EOR (Earth Orbit Rendezvous, Encuentro en Orbita Terrestre). Dos o tres cohetes Saturn C-3 colocarían en órbita terrestre las piezas del vehículo lunar, que se acoplarían entre sí antes de iniciar el camino hacia nuestro satélite.

 

El 15 de septiembre de 1961, el primer cohete Saturn C-1 (SA-1) era llevado a la rampa de lanzamiento. Ensamblado en el complejo 34, consistirá en sólo una primera etapa operativa.

 

Mientras, el 3 de octubre de 1961, los ingenieros del Marshall Space Fligh Center, de acuerdo con las necesidades del Space Task Group, y por tanto del programa tripulado lunar, aprobaron sustituir los seis motores LR-115 (RL-10) que impulsaban la etapa S-IV por un único motor J-2. La nueva etapa S-IVB será empleada en los cohetes Saturn C-3, C4 y Nova.

 

La primera misión en vuelo del Saturn (SA-1) sería necesariamente suborbital, ya que sólo estaría operativa la primera etapa. Se llevó a cabo el 27 de octubre de 1961 y, en efecto, sólo debía ensayar la etapa S-I del vehículo. Sobre ella se habían colocado maquetas de las etapas S-IV y S-V, con las mismas dimensiones que las que algún día podrían volar hacia el espacio. Para simular el peso, habían sido llenadas con agua. Con esta configuración provisional (Block I), el Saturn C-1 ya poseía un aspecto impresionante, y de hecho era el cohete más grande del mundo occidental. El primero de los 10 C-1 de prueba previstos utilizaría la rampa de despegue LC34, en Cabo Cañaveral. Estaba compuesto, como se ha dicho, por la etapa S-I, carente de aletines y equipada con 8 motores H-1 que consumían oxígeno líquido y queroseno y proporcionaban un empuje total de 6.690 kN al despegue. Medía 6,5 metros de diámetro. La etapa simulada S-IV transportaba 91 toneladas de agua, y la S-V estaba cubierta por un cono de reentrada de un misil Jupiter. La altura total del cohete era de 49,38 metros, con un diámetro máximo de 6,95 metros. El peso total alcanzaba las 493 toneladas. A la sazón, el lanzamiento, que buscaba comprobar la estructura y la aerodinámica del Saturn durante el ascenso, resultó extremadamente exitoso. La primera etapa funcionó durante unos 141 segundos, y el vehículo siguió una ruta balística perfecta. La altitud máxima fue de 135 Km. Unos 8 minutos y 3 segundos después del despegue, la misión terminó con un impacto en pleno Atlántico, a 342 Km de distancia de la plataforma de partida. El vehículo alcanzó una velocidad máxima de 5.771 Km/h. El único problema que indicó la telemetría (más de 500 mediciones informaron a los ingenieros en tierra) fue un inesperado movimiento de los propergoles en sus tanques, que sería rápidamente rectificado en el vuelo SA-3. Con este cohete la NASA disponía por fin de un vector más potente que cualquier otro en activo en la URSS.

 

[Img #21275]

 

El 17 de noviembre de 1961 se otorgó a la empresa Chrysler un contrato para la fabricación de las primeras etapas (S-I) de los próximos 20 cohetes Saturn C-1. Los vehículos iniciales habían sido construidos por personal de la propia NASA, en el Marshall Space Flight Center.

 

Las siguientes misiones serían también exitosas. La SA-2, aún suborbital, transportó de nuevo sólo agua el 25 de abril de 1962. Lo mismo ocurrió el 16 de noviembre (SA-3).

 

En febrero de 1963, el Saturn C-1 vio cambiado su nombre. A partir de ese momento, sería llamado Saturn-I. El 28 de marzo, se llevaba a cabo la cuarta misión (SA-4), aún sólo con la primera etapa activa.

 

En junio, la NASA empezó a preparar la presencia de prototipos de la cápsula Apolo a bordo de los Saturn-I. Para ello, se unió una de ellas con la etapa superior S-IV. Pero según transcurrían los meses, la NASA decidió que el Saturn-I no protagonizara vuelos tripulados, lo que permitió cancelar seis de sus misiones. Los restantes vuelos llevarían cápsulas Apolo para pruebas y satélites Pegasus para el estudio del ambiente de meteoritos en la órbita terrestre. Las misiones tripuladas quedarían reservadas para la versión C-IB (renombrada Saturn-IB en febrero de 1963). Los Saturn-IB llevarían la etapa superior S-IVB, más potente con su único motor J-2. También tendría motores H-I de mayor rendimiento.

 

La vida del Saturn-I, por tanto, sería ya corta, y serviría básicamente para asegurar el éxito de sus hermanos mayores (Saturn-IB y V). El primero completo (SA-5, el primero de la serie Block 2), se lanzó el 29 de enero de 1964. Alcanzó la órbita prevista, transportando sólo lastre en el interior de un cono de misil Jupiter. La nueva etapa S-IV funcionó perfectamente. Tenía 12 metros de altura y 5,5 metros de diámetro y sus 6 motores RL-10 proporcionaban un empuje de 400 kN. Funcionaban durante unos 410 segundos. También operó bien la llamada unidad de instrumentos (IU), el nuevo cerebro electrónico que gobernaba el cohete.

 

Los 5 restantes Saturn-I volarían entre el 28 de mayo de 1964 y el 30 de julio de 1965. Todos llevaron como carga una cápsula Apollo Boilerplate (una maqueta activa) para pruebas del vehículo en el espacio. Además, los tres últimos llevaron un satélite Pegasus.

 

Todas las misiones Saturn-I fueron exitosas. Su enorme potencia (y su coste), lo convirtieron, paradójicamente, en poco adecuados para enviar satélites científicos al espacio, cuyo peso era mucho más moderado. Un Saturn-I podía enviar 9.070 Kg a una órbita baja, y había pocos vehículos previstos con ese peso. Su única misión viable sería su participación en el programa tripulado Apolo, y para éste se emplearía sólo su versión mejorada Saturn-IB.

 

 

Nombre

Motores etapa 1 (empuje)

Motores etapa 2 (empuje)

Fecha primer lanzamiento orbital

Saturn-I Block I

8 x H-1 (T=6.690,2 kN)

 

27 de octubre de 1961 (suborbital)

Saturn-I Block II

8 x H-1 (T=6.690,2 kN)

6 x RL-10A-3-3 (T=400,3 kN)

29 de enero de 1964

 

 

 

 

Noticias relacionadas

Copyright © 1996-2017 Amazings® / NCYT® | (Noticiasdelaciencia.com / Amazings.com). Todos los derechos reservados.
Depósito Legal B-47398-2009, ISSN 2013-6714 - Amazings y NCYT son marcas registradas. Noticiasdelaciencia.com y Amazings.com son las webs oficiales de Amazings.
Todos los textos y gráficos son propiedad de sus autores. Prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio sin consentimiento previo por escrito.
Excepto cuando se indique lo contrario, la traducción, la adaptación y la elaboración de texto adicional de este artículo han sido realizadas por el equipo de Amazings® / NCYT®.

Amazings® / NCYT® • Términos de usoPolítica de PrivacidadMapa del sitio
© 2017 • Todos los derechos reservados - Depósito Legal B-47398-2009, ISSN 2013-6714 - Amazings y NCYT son marcas registradas. Noticiasdelaciencia.com y Amazings.com son las webs oficiales de Amazings.
Powered by FolioePress