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Jueves, 6 junio 2013
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (108): Little Joe-I

Little Joe-I

Misión experimental; País: EEUU; Nombre nativo: Little Joe-I

Los astronautas del programa Mercury de la NASA volarían en cápsulas aún primitivas y sobre cohetes que no eran sino misiles reconvertidos, propensos a explotar. Debido a ello, sus naves deberían estar equipadas con sistemas de emergencia que los alejaran de cualquier problema ocurrido durante la fase propulsiva del despegue. Los sistemas diseñados para tal tarea, particularmente una torre de arrastre unida a la zona superior de la cápsula, que la arrancaría en caso de accidente y que la alejaría del peligro, situándola en buena posición para un posterior descenso en paracaídas, tendrían que ser probados repetidamente mucho antes de que se iniciaran los vuelos tripulados. El sistema ideado para eso se llamaría Little Joe-I.

La necesidad de tal sistema de ensayos se percibió de forma muy temprana. Cuando el 18 de agosto de 1958 Eisenhower decidió que fuera la futura NASA quien se encargase del programa tripulado civil americano, se pusieron en marcha los engranajes para hacer realidad este mandato. Así, el centro Langley, que pertenecerá a la NASA como herencia del NACA, recibió el encargo de idear el sistema de lanzamiento que permitiría probar la cápsula tripulada a altas velocidades, así como su sistema de aborto de misión (torre de escape).

Dicho y hecho, el 21 de octubre de 1958 se llevó a cabo una primera conferencia a la que asistieron los potenciales candidatos a la fabricación del citado sistema. En noviembre, 12 compañías respondían a la invitación de participar en la selección del contratista que construiría el cohete de pruebas sobre el cual se colocaría la cápsula y que se ocuparía de someterla a las condiciones que intentarían reproducir el comportamiento, en las peores condiciones posibles, de un misil Atlas.

El 1 de diciembre finalizaba el trabajo de diseño del vehículo de lanzamiento Little Joe, y el día 29 la empresa North American Aviation (Missiles Division) firmaba el contrato con la NASA para su construcción. En conjunto, se emplearía para estudiar la dinámica de la nave Mercury a altitudes cada vez más elevadas, para ensayar la torre de escape durante la fase de máxima presión aerodinámica, para cualificar el sistema de paracaídas, y para practicar métodos de búsqueda y rescate de la cápsula tras el aterrizaje/amerizaje. El calendario de ensayos quedó completamente definido el 29 de enero de 1959.

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El primer ensayo Little Joe se produjo el 21 de agosto de 1959, apenas 8 meses después de la selección del constructor del cohete. El Little Joe tenía unos 16,8 metros de alto (incluyendo la cápsula) y un diámetro de 2 metros. El sistema de propulsión consistía en cuatro motores sólidos Castor (987 kN de empuje en total) y cuatro Recruits (587 kN en total). La activación de los motores permitiría llevar a un modelo de la Mercury a altitudes de hasta 185 Km, semejantes a las que impartiría el cohete Redstone. Los ascensos someterían a la nave, de 1.814 Kg de peso, a una tensión estructural y aerodinámica intensa, equivalente incluso a un vuelo sobre un Atlas, exactamente lo que se necesitaba para saber si resistiría un viaje tripulado. Sólo en los casos en que no fuera necesaria tanta violencia se sustituirían los motores Thiokol Castor por otros llamados Pollux, menos potentes. El Little Joe pesaría 18.140 Kg al despegue.

El primer vuelo del sistema concluyó, sin embargo, con un fallo ciertamente embarazoso. El Little Joe-1 (LJ-1) se preparó para su lanzamiento en la base de Wallops, ligeramente inclinado y orientado hacia el océano, cuando, faltando unos 30 minutos para el despegue, una señal eléctrica incorrecta llegó a la cápsula y provocó el encendido del motor de la torre de emergencia. De inmediato, la nave se separó de su cohete, que quedó inmóvil en el suelo, y ascendió hasta unos 600 metros de altitud. La torre se separó con éxito en este punto y el vehículo, que trató de extender su paracaídas sin conseguirlo, acabó aterrizando de forma violenta a otros 600 metros de distancia. Afortunadamente, nadie resultó herido, a pesar de que existía diverso personal en las cercanías de la zona de lanzamiento realizando los últimos preparativos. Dado que el cohete de la misión LJ-1 no se había llegado a utilizar, se decidió emplearlo en la siguiente prueba, la cual recibirá el improvisado nombre de LJ-6. La carga útil sería una cápsula simulada y su torre de emergencia, de modo que sólo se probaría el funcionamiento del cohete y no el procedimiento de aborto de una astronave real.

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Dicho ensayo se llevaría acabo el 4 de octubre de 1959. El despegue desde Wallops se realizó conforme a lo convenido y los motores sólidos Pollux y Recruit actuaron en sucesión, colocando a su carga a una altitud de unos 64 Km. En ese punto, para demostrar el funcionamiento en vuelo del sistema de destrucción de emergencia, se activó éste a los 2 minutos y medio del lanzamiento. El conjunto estalló en pedazos, tal y como estaba previsto. Con la seguridad de que el cohete funcionaba correctamente, la NASA se dispuso a repetir la misión LJ-1 original, rebautizada ahora como LJ-1A.

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El objetivo sería situar a un modelo de la cápsula Mercury a través de la región de máxima presión aerodinámica, para asegurar que su diseño estructural era correcto. Además de la astronave se incluyó el cohete de emergencia, que debería actuar para demostrar la técnica de aborto en ascenso y bajo dichas condiciones. El lanzamiento del LJ-1A se llevó a cabo desde Wallops con aparente normalidad, el 4 de noviembre de 1959. Pero una vez el vehículo se perdió de vista, la telemetría indicó que la torre de escape había entrado en acción con un retraso de casi 13 segundos, una vez sobrepasada la región de máxima presión aerodinámica, con lo que sólo se experimentó una décima parte de la presión esperada. Sin que se pudiera dar por bueno el primer objetivo, los demás parecieron desarrollarse de la forma esperada. Los paracaídas se abrieron correctamente y la recuperación del vehículo también se llevó a cabo sin incidentes. Para los ingenieros, sin embargo, quedaba aún pendiente una importante información, así que se decidió organizar una misión LJ-1B para enero. La próxima en la secuencia de lanzamientos (LJ-2) debía llevar a bordo una carga biológica en diciembre y ya no permitía modificaciones en su plan de vuelo.

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El próximo viaje de la serie Little Joe estaría en efecto protagonizado por un mono rhesus llamado Sam, bautizado así por la School of Aviation Medicine. El LJ-2 centraría su atención en los aspectos biológicos del ascenso hacia el espacio. Además del monito, se introdujeron en la cápsula semillas, tejidos, células nerviosas de ratones, insectos, etc. Se estudiarían en ellos, al regreso, los efectos de la radiación y las aceleraciones. Otro de los objetivos sería analizar la acción de la torre de emergencia bajo condiciones de baja presión aerodinámica pero alta velocidad. Sam experimentaría unos minutos de microgravedad, por lo que los médicos estaban muy interesados en su comportamiento. Los futuros astronautas Alan Shepard y Virgil Grissom acudieron a ver el lanzamiento, que se desarrolló normalmente desde Wallops, el 4 de diciembre de 1959. Llegados al momento programado, con el cohete agotado a unos 31 Km de altitud, la cápsula y la torre de emergencia se separaron. Se accionaron entonces los motores de esta última, y la cápsula siguió ascendiendo hasta los 85 Km (unos 30 Km menos de lo previsto, debido a un problema técnico). Sam experimentó tres minutos de microgravedad en vez de cuatro pero su viaje resultó satisfactorio. Tras resistir las fuertes aceleraciones, fue recuperado en la superficie del océano por el destructor Borie, dos horas después del amerizaje. A pesar de que se trató de un ensayo puramente tecnológico, la prensa prestó especial atención a la carga biológica, en particular a Sam, que se convirtió en un animal famoso.

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El 21 de enero de 1960, la NASA lanzaba su cuarto vehículo Little Joe desde Wallops. El LJ-1B volvió a intentar la activación de la torre de emergencia durante los instantes de máxima presión aerodinámica, lo cual se logró por fin. En esta ocasión, impulsado por dos motores Pollux, el vehículo alcanzó sólo una altitud de 14 Km, suficiente para simular un aborto durante la fase inicial del ascenso. A bordo viajaba otro simio, en este caso la mona Miss Sam, que experimentó medio minuto de ingravidez durante el corto "salto". El entrenado animal se comportó bien y apretó una palanca cada vez que veía una luz, mientras soportaba la enorme aceleración. El vuelo duró en total 8,5 minutos, finalizando con un amerizaje perfecto. Un helicóptero de la Marina recogió la cápsula de forma casi inmediata, evitando la larga espera que sufrió su antecesora. Miss Sam había resistido bien su aventura, a excepción de los breves minutos en que se vio sometida a la acción del empuje de la torre de emergencia, cuyas vibraciones y aceleración la desconcertaron. Después de este vuelo, la NASA decidió realizar aún tres pruebas Little Joe más, lo que obligaría a utilizar uno de los cohetes dedicados a ensayos estáticos. Además, este último vehículo (LJ-5), transportaría ya una cápsula Mercury real.

El programa Mercury debía en efecto acelerar para hacer realidad un primer vuelo tripulado durante los siguientes meses. Mientras se celebraban las elecciones para elegir a un nuevo Presidente de la nación, la NASA estaba por fin lista para ensayar el aborto en un lanzamiento de la primera cápsula real en condiciones de máxima presión dinámica. La nave seleccionada para la misión Little Joe-5 fue la cápsula número 3, que así quedó dispuesta para su despegue desde la rampa LA-1 de Wallops. Sin embargo, el experimento no resultó exitoso. A los 16 segundos de la ignición del Little Joe, el 8 de noviembre de 1960, tanto el cohete de la torre de emergencia como los motores de separación de ésta entraron en acción de forma imprevista. Sin la disociación de los diversos componentes, todo el conjunto acabó impactando en el océano, dos minutos después del lanzamiento. Algunos fragmentos (un 60 por ciento del Little Joe y un 40 por ciento de la cápsula) fueron después recuperados por el USS Opportune. Tras este fallo, los ingenieros tendrían que revisar en profundidad los equipos de anclaje y separación de los sistemas. Afortunadamente, los retrasos en la preparación de esta misión evitaron la inclusión de un primate, lo que hubiera supuesto sin duda su muerte. A la espera del primer lanzamiento de una Mercury a bordo de un cohete Redstone, la NASA aprobó preparar un cohete Little Joe de reserva, lo cual dejó en el inventario a sólo dos vehículos para hacer realidad una prueba tan esencial.

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Aunque no faltaba mucho para el lanzamiento de la primera cápsula Mercury tripulada, la NASA debía continuar haciendo pruebas con el sistema de escape de emergencia de la nave, durante los peores momentos de un ascenso hacia el espacio. Para ello se preparó la cápsula número 14, que fue situada en la cúspide del correspondiente cohete Little Joe (LJ-5A o LJ-6). El despegue se efectuó el 18 de marzo de 1961, desde la rampa LA-4 de Wallops, con el ánimo de resolver los problemas detectados durante la misión Little Joe-5 de meses atrás. Sin embargo, varias de las anomalías observadas entonces aún no habían sido del todo explicadas. Las soluciones incluyeron la adición de un retrocohete de reserva y una instrumentación más sofisticada. Después de un retraso de cuatro horas, los dos motores Castor y los cuatro Recruit del LJ-5A entraron en ignición, acelerando a su carga para simular el ascenso de una combinación Atlas-Mercury. Sin embargo, tampoco esta vez salió todo bien. A los 20 segundos del despegue, 14 antes de lo previsto, se activó la torre de emergencia. Esto era antes de la señal de aborto, y por tanto, la cápsula aún no se había separado de su cohete. A los 35 segundos del lanzamiento, la señal de aborto apareció por fin, pero la separación se realizó en el momento inadecuado, durante una fase de presión dinámica diez veces superior a la del apogeo, cuando debía haber ocurrido. Tras la separación, la cápsula dio vueltas sobre sí misma, escapando por poco de un choque contra su vector. Estos movimientos hicieron caer la torre de salvamento y los retrocohetes. Por fin, la nave abrió sus paracaídas y se posó en el Atlántico, donde fue rescatada por la Marina, a unos 30 Km del punto de origen, casi el doble de lo programado. A pesar de todo, la cápsula estaba en buenas condiciones y pudo ser examinada. Se determinó que el fallo principal residió en la deformación estructural sufrida por la zona próxima a los sistemas de separación. Teniendo esto en cuenta, se preparó otro vuelo para un mes más tarde, que validase de una vez por todas el procedimiento de aborto durante la fase de máxima presión aerodinámica. Se llevaría a cabo con el último Little Joe disponible, mientras que la cápsula a utilizar sería la misma, una vez reparada.

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La cápsula, ahora renombrada 14A, fue instalada pues sobre el Little Joe. La misión LJ-5B (LJ-7) trataría de llevar a cabo lo que sus antecesoras LJ-5 y LJ-5A no consiguieron realizar. En esta ocasión, dos de los motores Castor no llevarían combustible. El lanzamiento desde Wallops, el 28 de abril de 1961, se inició a la hora prevista. Sin embargo, uno de los motores Castor “activos” no entró en ignición durante los primeros 5 segundos, lo que provocó una trayectoria distinta a lo previsto (más baja, casi 4,48 Km). A pesar de ello, los resultados fueron los esperados: aunque la presión aerodinámica fue el doble de lo programado, los sistemas funcionaron sin dificultades. El aborto se inició puntualmente, a los 33 segundos del despegue, y la cápsula se separó y apartó del cohete según el plan de vuelo. Soportando una aceleración máxima de 10 Gs, la nave abrió sus paracaídas y se posó en el océano Atlántico, 5 minutos y 25 segundos después del lanzamiento. La trayectoria la llevó a deslizarse por la atmósfera, más que atravesarla, de modo que cayó algo más lejos de lo esperado (a 15 Km de Wallops). Un helicóptero la capturó y la llevó a tierra.

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Los resultados fueron satisfactorios, ya que la cápsula y el sistema de emergencia habían demostrado su integridad estructural en unas condiciones semejantes o peores a las que se encontraría durante un despegue sobre un cohete Atlas en dirección a la órbita. La validación de los sistemas de aborto en vuelo podía considerarse pues, terminada. Y justo a tiempo, cuando la NASA preparaba ya el lanzamiento de su primer astronauta. La agencia había incluso barajado incluir a un hombre en uno de los vuelos Little Joe, pero en esos momentos, agotados todos los vectores de esta clase, sería el sistema Redstone el que se abriría paso para reclamar todo el protagonismo.

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