El supercohete SLS en la recta final de sus pruebas

El SLS (Space Launch System) es el nuevo cohete de la NASA y también el más potente de la agencia espacial estadounidense. En el Centro Espacial Kennedy de la NASA, un SLS está siendo sometido a las pruebas finales tras el largo trabajo de desarrollo de este prometedor lanzador. Después de esto, se iniciarán los preparativos para la misión lunar Artemis 1. En esta misión, el SLS enviará una nave espacial Orión sin tripulación en un vuelo que preparará el camino para futuras misiones del programa Artemis con astronautas, incluyendo el primer alunizaje de una mujer y el primero de una persona de color.

La serie de pruebas que ahora afronta el SLS se centra en hacer un ensayo de la misión Artemis 1, incluyendo operaciones para cargar propergol en los depósitos del cohete y llevar a cabo una cuenta atrás de lanzamiento completa.

Está previsto que el lanzamiento espacial de la misión Artemis 1 se lleve cabo dentro de unos meses, no antes de mayo.

La misión Artemis 1 será la primera vez en que operarán conjuntamente el SLS, la nave Orión y varios sistemas nuevos, incluyendo algunos del centro de control de vuelo.

La Artemis 1, primera de una serie de misiones cada vez más complejas, tendrá como objetivo principal enviar a la Orión hasta una distancia de 450.000 kilómetros de la Tierra, miles de kilómetros más allá de la Luna, en el transcurso de una misión de unas tres semanas. La Orión permanecerá en el espacio más tiempo del que ha hecho cualquier nave diseñada para astronautas sin acoplarse a una estación espacial.

El cohete SLS y la nave Orión en el complejo de lanzamiento 39B, del Centro Espacial Kennedy, con ocasión de las pruebas finales antes de comenzar los preparativos de la misión Artemis 1. (Foto: NASA / Kim Shiflett)

Llegar a la Luna requiere un potente cohete que acelere la nave hasta una velocidad lo bastante alta como para superar la atracción de la gravedad terrestre y ponerla en una trayectoria precisa hacia su destino. En la misión Artemis 1, el SLS producirá al despegar un máximo de unos 4 millones de kilogramos de empuje, ejerciendo más potencia que cualquier cohete operativo de la historia.

Al igual que muchos cohetes, la propulsión del SLS se realiza por etapas.

En el momento del despegue, la etapa principal del SLS y los cohetes aceleradores gemelos se ponen en marcha para propulsar el lanzador de 2.600 toneladas de peso desde el complejo de lanzamiento en el Centro Espacial Kennedy de Florida y enviar a la órbita terrestre una nave espacial Orión sin tripulación. Para ello, en apenas ocho minutos, los cuatro motores RS-25 del SLS consumen alrededor de 2,8 millones de litros de propergol líquido para generar un empuje de casi un millón de kilogramos y los cohetes impulsores gemelos consumen aproximadamente un millón de kilogramos de propergol sólido para generar más de 3 millones de kilogramos de empuje.

Una vez que el cohete agota el combustible de los aceleradores y de la etapa principal, los deja caer, de forma parecida a como un excursionista deja caer una pesada mochila para subir los últimos kilómetros hasta la cima de una montaña. El SLS utiliza su potencia para maximizar la carga que el cohete puede enviar a la Luna. Por eso, el SLS no lleva el combustible extra ni los sistemas de propulsión necesarios para devolver a la Tierra cualquier etapa para su reutilización. Los aceleradores se separan a los dos minutos de vuelo, y la etapa principal se desprende unos ocho minutos después del lanzamiento.

Después de que el SLS pierda ese peso de las partes desprendidas y del propergol consumido, todavía se necesita más potencia para enviar la Orión a la Luna. En este momento, la parte superior del cohete y la Orión están a casi 160 kilómetros de la superficie de la Tierra, volando a más de 28.000 kilómetros por hora, y comenzando una órbita circular alrededor de la Tierra. Esta es la órbita terrestre baja, a menudo denominada LEO (por sus siglas en inglés).

En su configuración denominada Block 1, el SLS puede llevar más de 95 toneladas a esta órbita. Para vencer la gravedad de la Tierra y alcanzar la Luna, se recurre a lo que se conoce como inyección translunar, o TLI. Esta es la maniobra que permite enviar la Orión a 450.000 kilómetros de la Tierra, y nos 50.000 kilómetros más lejos de la distancia máxima hasta la que se ha aventurado hasta ahora una nave espacial cualificada para transportar seres humanos de manera segura.

La cantidad de masa que un cohete puede enviar a la Luna viene determinada por la eficiencia de su TLI. La configuración inicial del SLS puede enviar más de 27 toneladas a órbitas lunares y las futuras actualizaciones permitirán al cohete enviar al menos 46 toneladas.

En el caso de Artemis 1, la maniobra TLI comenzará cuando la parte superior del cohete active un motor RL10 que generará unos 11.000 kilogramos de empuje para acelerar el vehículo hasta unos 40.000 kilómetros por hora, una velocidad lo bastante alta como para superar la atracción de la gravedad terrestre e impulsar a la Orión fuera de la órbita terrestre baja, enviándola a la Luna. La maniobra TLI hace también que la trayectoria de la nave sea la idónea para que la gravedad de la Luna capture al vehículo cuando pase lo bastante cerca de ella.

Justo después del encendido de la TLI, esta fase propulsiva se separa de la Orión, que ya está en el rumbo adecuado para llegar a las inmediaciones de la Luna y completar su misión de tres semanas. La fase propulsiva sigue una ruta parecida, soltando CubeSats por el camino para que estos lleven a cabo sus respectivas misiones, que incluyen cosas como estudiar la Luna o dirigirse al espacio profundo.

Mientras los CubeSats inician sus misiones individuales, la Orión enciende los motores de maniobra de su módulo de servicio proporcionado por la ESA (la Agencia Espacial Europea) para hacer que la nave pase al otro lado de la Luna, a la cara oculta. En este vuelo, la NASA probará la eficiencia de sistemas vitales teniendo como escenario el espacio profundo. Entre los sistemas objeto de pruebas, destacan diversos elementos del sistema de soporte vital para la tripulación y otros del sistema de navegación. Estas pruebas se realizarán tan lejos de la Tierra que el Sistema de Posicionamiento Global, o GPS, que mucha gente utiliza a diario, no le servirá de nada a la nave. En vez de usar el GPS, Orión se comunicará a través de la Red de Espacio Profundo.

Más tarde, cuando la Orión esté a punto de completar el trayecto de retorno a la Tierra, deberá afrontar una de los desafíos más cruciales en misiones como esta: su escudo térmico deberá soportar temperaturas de hasta 2.600 grados centígrados (la mitad de la temperatura que reina en la superficie del Sol), durante la reentrada a la atmósfera terrestre. Tras posarse la nave en una zona del océano Pacífico, frente a la costa de California, el último paso en este perfil de misión es recoger la nave. Con la ayuda de la Marina, la NASA recuperará la Orión

Tras realizarse el primer vuelo, el siguiente paso será comenzar a enviar personas en misiones a la Luna y más allá. El SLS permitirá a la NASA enviar misiones al espacio profundo y llegar a destinos lejanos más rápido que lo conseguido hasta ahora. En la segunda misión (Artemis 2), que incluirá la Orión y astronautas a bordo, el SLS enviará a la nave y a su tripulación más lejos de la Tierra que lo logrado por humanos en todas las misiones tripuladas previas, unos 400.000 kilómetros, aproximadamente 15.000 kilómetros más allá de la Luna. Al igual que Artemis 1, el segundo vuelo utilizará un SLS con la configuración Block 1.

En el tercer vuelo, Artemis 3, el SLS enviará la Orión y los astronautas a la superficie de la Luna. Esta misión está prevista para 2024.

Reanudar los viajes tripulados a la Luna, después de los muchos años transcurridos desde que se fueron de ella los últimos astronautas en visitarla, le servirá a la NASA y a sus socios internacionales y comerciales, de campo de pruebas para ensayar tecnologías y preparar misiones a Marte.

Para lograr hacer alunizar cargas más pesadas y para enviar personas a Marte, el SLS evolucionará hacia una configuración denominada Block 1B. Esta configuración le permitirá al cohete enviar 42 toneladas a la Luna.

El paso final en la evolución del SLS será la configuración denominada Block 2, que podrá transportar tripulación y carga (o solo carga) para realizar viajes de exploración a Marte. Con esta configuración, el SLS también permitirá llevar a cabo misiones interplanetarias a mundos del sector externo del sistema solar, y lanzar hasta más de 46 toneladas al espacio profundo. (Fuente: NCYT de Amazings)