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Viernes, 14 junio 2013
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (114): Pioneer P

Pioneer P

Satélite; País: EEUU; Nombre nativo: Pioneer

En cuanto la NASA recibió la responsabilidad del programa de sondas lunares, tras su creación, en octubre de 1958, quedó claro que estos vehículos, que estaban preparando la USAF y el US Army, necesitaban hacer un salto cualitativo hacia adelante para obtener un mejor rendimiento científico. Para lograrlo las sondas debían ser más sofisticadas, y pesar más, de modo que sería imperativo disponer de un cohete más potente que el Thor-Able o el Juno-II.

La opción más lógica en esa época (noviembre de 1958) resultó ser aceptar la propuesta de Abe Silverstein de unir la etapa Able (utilizada con el Thor) a un misil Atlas. La potencia extra de este último permitiría lanzar sondas con mayor masa a la Luna o hacia los planetas cercanos, como Venus.

Cuando la NASA demostró su interés hacia el Atlas para utilizarlo como primera etapa de un nuevo sistema de lanzamiento de sondas, entró en contacto con las Fuerzas Aéreas y éstas proporcionaron los misiles necesarios. En aquellos momentos, se preveían cuatro lanzamientos utilizando la configuración Atlas-Able-IV. Dos de las sondas serían lanzadas hacia la Luna para intentar orbitarla, y otras dos realizarían un viaje en dirección a Venus, algo que nadie había intentado todavía. Pero los planes encaminados a realizar dichas misiones tuvieron que ser cambiados.

El 1 de mayo de 1959, la NASA se vio obligada a retrasar hasta octubre el lanzamiento de la primera sonda hacia Venus. La nave, que aún no estaba lista, debía haber partido en junio. En julio, la Pioneer venusiana encontró aún más dificultades. La agencia decidió entonces abandonar su lanzamiento en octubre, y en su lugar propuso enviarla hacia la Luna. El repentino éxito del Luna-1 soviético no dejaba posibilidad de error, así que todos los vuelos del sistema Atlas-Able se asignaron al asalto lunar.

Otra Pioneer, también hacia Venus, pero que debía utilizar un Thor-Able, fue asimismo cancelada. La NASA creyó que el objetivo de visitar un planeta era demasiado ambicioso en ese momento, y decidió que la que acabaría llamándose Pioneer-5 se limitara a colocarse en una órbita heliocéntrica, es decir, alrededor del Sol. Los restantes recursos estarían dedicados a la exploración lunar, obvio objetivo soviético.

[Img #14086]
Para ello se desarrolló una sonda llamada Pioneer P, la primera de las cuales (P-1) se preparó para partir hacia septiembre de 1959. Su lanzador, como se ha dicho, sería el Atlas-Able. Teóricamente, éste podía enviar 680 Kg a una órbita baja alrededor de la Tierra, ó 227 Kg en una trayectoria de impacto contra la Luna (por tanto, sin motor de frenado).

En cuanto a la sonda, la NASA encargó a la compañía Space Technology Laboratories la construcción de varios vehículos adaptables a la etapa Able. Incorporando un motor para una inyección alrededor de nuestro satélite, la masa que el Atlas-Able podría lanzar en trayectoria translunar descendía hasta los 175 ó 180 Kg, pero aún existía margen suficiente comparándolo con las prestaciones del Thor-Able (la Pioneer-1, completa, apenas alcanzó los 40 kilogramos).

La empresa STL, tomando como punto de partida las Pioneer originales, creó una sonda que incorporaba una mayor cantidad de instrumentos y el nuevo motor de inyección lunar. Externamente, ofrecía el aspecto de una esfera de aluminio equipada con cuatro pequeños paneles solares. Pesaba unos 176 Kg y medía aproximadamente 1 metro de diámetro. Era la primera vez que se utilizaban paneles solares para producir energía eléctrica a bordo de una nave espacial. Hasta este momento sólo se habían usado células pegadas a la limitada superficie del propio vehículo, mientras que ahora se habían instalado más de un millar por cada panel. La Pioneer llevaba también en su interior varias baterías de níquel-cadmio que se recargaban mediante los mismos paneles solares, prolongando así la vida de los instrumentos. Además de las baterías, se hallaban contadores de radiación, una cámara de ionización, un medidor Geiger para flujos radiactivos, magnetómetros, una sonda plasmática, un espectrógrafo, etcétera. Tampoco podía faltar el indispensable transmisor y varios sensores térmicos que accionarían un mecanismo exterior para regular la temperatura interna de la cápsula a partir del momento en que ésta sobrepasase los 21 grados C.

Completaba la instrumentación de la Pioneer el retrocohete. Aunque el objetivo prioritario de las nuevas Pioneer era orbitar la Luna, no se instalaron de momento dispositivos fotográficos a bordo debido a la penalización de masa que suponían.

[Img #14087]
Con el primer vector Atlas-Able-IVA situado en la rampa de lanzamiento número 12 de Cabo Cañaveral, se decidió efectuar una prueba estática de los motores de la primera fase para asegurar su perfecto funcionamiento. Por desgracia, durante la operación, realizada el 24 de septiembre de 1959, el Atlas-9C estalló envuelto en llamas por la rotura de un tubo de combustible, destruyéndose dramática y totalmente a sí mismo y haciendo lo propio con parte de las instalaciones. Afortunadamente, la sonda Pioneer (P-1) no se hallaba aún instalada en el interior de la cofia, sobre el vehículo. El suceso será algo embarazoso para la NASA, puesto que el Premier soviético se encontraba en esos momentos en el país, y mientras el Atlas explotaba, el Luna-3 (E-2A) se preparaba para fotografiar la cara oculta de nuestro satélite.

La explosión destrozó la rampa de lanzamiento, por lo que ésta tendría que permanecer fuera de servicio durante más de 5 meses. La siguiente misión, al menos, utilizaría ya un Atlas operativo (Atlas-D), supuestamente más seguro. El elegido fue el vector de reserva de la misión Big Joe, y la NASA decidió no efectuar ninguna prueba estática de encendido con él.

En cuanto a la carga útil, se preparó a la Pioneer P-3, casi idéntica a su antecesora (que se quedó en tierra), ya que fue dotada con una cámara. Colocada sobre su cohete, éste encendió sus motores el 26 de noviembre de 1959, iniciando su ascenso hacia el espacio. Sin embargo, pronto empezaron los problemas: a los 45 segundos del despegue, en el momento de máxima presión aerodinámica, se produjo la rotura del carenado protector que albergaba a la sonda. Un fallo estructural la hizo desprenderse hacia atrás, exponiendo a la Pioneer (también llamada A-4) a los rigores del intenso rozamiento atmosférico. La Pioneer se vio arrancada de su posición y fue destrozada por la inmensa presión que actuó sobre ella. Afectada de igual forma, la tercera etapa Able fue separada del resto del cohete y estalló. Sus restos se dispersaron sobre una gran zona. Mientras, el Atlas, en pleno fragor propulsivo, prosiguió la ascensión sin su carga útil. Irónicamente, en el momento previsto, 2 minutos y medio después del lanzamiento, el motor de apoyo se apagó, pero un sencillo fallo técnico impidió la separación. El consecuente encendido de la etapa Able hizo que el Atlas estallara en mil pedazos al recibir la presión destructora de su motor.

[Img #14088]
Los equipos de rescate iniciaron pronto la tarea de recuperación de los fragmentos, en un esfuerzo por averiguar las causas de lo sucedido y evitar que se volvieran a repetir. Una de las conclusiones a las que llegaron los ingenieros fue que el diseño del carenado no compensó adecuadamente la diferencia de presión a medida que el cohete ganaba altitud. Así pues, se practicaron varios orificios y se cambió la forma de la cofia.

Mientras se hacían estas modificaciones, la NASA preparó el lanzamiento de la Pioneer P-2, esta vez en dirección a una órbita alrededor del Sol. Esta meta demandaba una precisión inferior a la que sería necesaria para una trayectoria hacia Marte o Venus, mejorando las expectativas de éxito. A pesar de todo, no serían pocos los objetivos científicos que debería afrontar el vehículo. La llamada Pioneer-5 intentaría colaborar en la definición exacta de la llamada Unidad Astronómica (la distancia media entre la Tierra y el Sol, establecida en unos 150 millones de kilómetros), al tiempo que efectuaría algunas medidas de su entorno en su ruta alrededor de nuestra estrella.

[Img #14089]El desarrollo y preparación de la Pioneer-5 como orbitador solar fueron muy complicados. El despegue no había podido programarse hasta 9 meses después de lo previsto en el plan original. Bajo la responsabilidad del Goddard Space Flight Center, la compañía Space Technology Laboratories realizó la construcción de la sonda y de la etapa superior Able-IV, utilizando para ello el mismo diseño básico usado en el desarrollo del satélite científico Explorer-6 (Explorer S2), lanzado al espacio en agosto de 1959, a bordo de un Thor-Able-III. El Explorer llegó a pesar casi 65 Kg al despegue, pero esa cantidad resultaba excesiva para la capacidad de este cohete en una misión de escape, de modo que su masa tuvo que ser disminuida de forma considerable. Las mayores diferencias entre ambos vehículos se centraron en el tamaño, la forma de los paneles solares y en el número de instrumentos que viajarían en la Pioneer.

La nave, que pesó 43 Kg, consistía en una esfera de 66 centímetros de diámetro, equipada con cuatro paneles solares unidos a su superficie mediante brazos articulados, de tal forma que, totalmente extendidos, le conferían una envergadura máxima de 1,40 metros. En su interior llevaba un magnetómetro, una cámara de ionización y un tubo Geiger-Müller, dos telescopios de rayos cósmicos, un contador de micrometeoritos, una célula fotoeléctrica, etcétera. Uno de los aspectos más interesantes del equipo instalado en la nave era el Telebit, un nuevo sistema de telemetría digital que ya fue probado en el Explorer-6 y que sería un gran paso adelante para garantizar las comunicaciones en futuros vuelos interplanetarios.

Su lanzador, el Thor-Able-IV, fue trasladado a la rampa número 17A de Cabo Cañaveral, en Florida, en octubre de 1959. Allí tuvo que esperar la llegada de su carga útil hasta marzo de 1960, momento del despegue.

Los responsables de la NASA decidieron colocar la sonda entre las órbitas de la Tierra y Venus, convenientemente situada para recolectar información sobre el medio ambiente que rodea al Sol, sobre todo acerca de la radiación cósmica, campos magnéticos, fenómenos solares y distribución de polvo de meteoritos en el espacio.

La Pioneer-5 fue lanzada al espacio con total normalidad, el 11 de marzo de 1960. La última fase del cohete insertó directamente a la sonda en una trayectoria alrededor del Sol. Moviéndose sobre el plano de la eclíptica al igual que la Tierra, la Pioneer-5 quedó situada en una órbita cuya máxima distancia a nuestra estrella era de 0,99 UA y la mínima de 0,80 UA.

Muy pronto, los instrumentos instalados a bordo empezaron a enviar información a la Tierra. Esta situación se prolongaría unos tres meses, antes de que se interrumpiera el contacto, el 26 de junio de 1960. Durante ese tiempo, se recolectaron datos acerca del viento solar, sobre la actividad del Sol (protuberancias principalmente), densidad de meteoritos, etcétera. La última comunicación se hizo a unos 36 millones de kilómetros de distancia, un nuevo récord. Nunca anteriormente se había podido mantener el contacto con ningún objeto tan alejado. Dicha cifra era 55 veces mayor que la anterior, lo que decía mucho en favor de los sistemas con los que estaba equipada la Pioneer-5. A pesar de todo, era una magnitud inferior a la necesaria para garantizar las comunicaciones con una sonda enviada a Marte o Venus.

[Img #14090]
Concluida la misión de la Pioneer-5, la NASA dirigió su atención hacia sus dos próximas sondas lunares, las Pioneer-Y y Z (P-30 y P-31). La agencia ya estaba planeando una sonda más potente y compleja, la futura Ranger, la cual podría fotografiar de cerca la superficie lunar, así que los ingenieros eliminaron la cámara que sí había llevado la Pioneer P-3 y la sustituyeron por un espectrómetro y una sonda plasmática.

El despegue desde Cabo Cañaveral de la P-30, de 176 Kg de peso, se llevó a cabo el 25 de septiembre de 1960, bajo una gran presión de la opinión pública. Otro fracaso más y parecería que los Estados Unidos no poseían la tecnología necesaria para alcanzar su camino hacia la Luna. Desafortunadamente, pocos minutos después del lanzamiento, los peores presagios se hacían realidad. Aunque la primera etapa trabajó más o menos bien, la segunda, sufriendo un defecto importante en el sistema de alimentación de oxígeno líquido al motor, funcionó menos tiempo de lo esperado, impidiendo la consecución de la velocidad prevista. Además, la tercera fase no llegó a entrar en ignición. Así pues, la P-30 se precipitó sobre la atmósfera terrestre, desintegrándose. Antes, sin embargo, se había ordenado el encendido en vuelo del retrocohete lunar, lo que demostró su correcto funcionamiento y capacidad de reencendido.

[Img #14091]Con un único lanzador Atlas-Able en el inventario, la NASA ordenó una investigación completa. Aceptadas las conclusiones, el último vector de este tipo fue preparado para el despegue, acontecimiento ocurrido el 15 de diciembre de 1960. Lamentablemente, también se verá abocado a la destrucción. Sesenta y ocho segundos después del despegue, y sin dar tiempo a mucho más, la primera fase del cohete estallaba, habiéndose sobrepasado apenas los 12 kilómetros de altitud. Posteriores análisis confirmaron que el "problema" había consistido probablemente en un encendido prematuro de la etapa superior Able, lo cual había propiciado la explosión inmediata del Atlas, aún en funcionamiento. Una lluvia de fragmentos que incluían a la desafortunada Pioneer P-31, de 175 Kg de peso, se precipitó hacia abajo.

Con las Ranger pidiendo paso, las Pioneer lunares desaparecieron por completo de los planes de la NASA. Habrá que esperar varios años para que otros vehículos con el mismo nombre alcancen por fin el éxito completo. Utilizados para diversas misiones alrededor del Sol, se convertirán en alguno de los ingenios espaciales más longevos que hayan funcionado jamás.

La configuración Atlas-Able, por su parte, la más nefasta serie de lanzamientos realizada nunca por un cohete operativo (0 por ciento de efectividad), no será utilizada otra vez. El Atlas-Agena sería ahora el vehículo elegido para explorar la Luna.

Nombres

Lanzamiento

Hora (UTC)

Cohete

Polígono

Identificación

Pioneer P-1

24 de septiembre de 1959

-

Atlas-9C-Able-IVA

Cabo Cañaveral LC12

-

Pioneer P-3

26 de noviembre de 1959

07:26

Atlas-20D-Able-IVB

Cabo Cañaveral LC14

-

Pioneer-5 (P-2)

11 de marzo de 1960

13:00

Thor-Able-IV

Cabo Cañaveral LC17A

1960-Alfa 1

Pioneer P-30

25 de septiembre de 1960

15:13

Atlas-80D-Able-VA

Cabo Cañaveral LC12

-

Pioneer P-31

15 de diciembre de 1960

09:10

Atlas-91D-Able-VB

Cabo Cañaveral LC12

-




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