Shuttle, el Transbordador Espacial


Shuttles, los Transbordadores Espaciales
Tomado de: Britannica.com

Lunes 9 de abril de 2007: La exploracion espacial entro en una nueva era cuando el 12 de abril de 1981 Estados Unidos de America puso en orbita el transbordador espacial Columbia, la primera nave espacial tripulada diseñada para ser reutilizada. El programa se inicio a finales de los 60s cuando la Nasa puso su interes en un ambicioso programa que pretendia el establecimiento de una tripulacion permanente en una estacion espacial, un transporte Tierra-orbita, y transportes espaciales reusables de propulsion tanto quimica como nuclear. Como resultado del apretado presupuesto, solo el vehiculo de tranporte Tierra-orbita, el Shuttle, sobrevivio, y como una nave reutilizable de “etapa y media” mas que completamente reutilizable, como originalmente se habia planeado. Este diseño fue elegido para reducir los costos de desarrollo y al mismo tiempo bajar los costos operacionales de los vuelos espaciales tripulados.

En su presente forma, el Shuttle consiste de un Orbitador alado, un Tanque Externo, y dos Boosters de combustible solido. Este conjunto mide 56 metros de altura y pesa 2.000.000 kilogramos al momento del despegue. El Orbitador transporta la carga y la tripulacion y contiene virtualmente todos los computadores y hardware electronico, asi como los tres Motores Principales. Al centro del Orbitador esta el Compartimento de Carga, la que mide 4,6 metros de diametro y 20 metros de largo y puede transportar 19.500 kilogramos al espacio y 14.500 kilogramos de vuelta a Tierra. Al poner todo el hidrogeno liquido (combustible), y el oxigeno liquido (oxidante) de los Motores Principales en un Tanque Externo que es descartado despues del apagado de los motores, hace que el tamaño del Orbitador sea mas pequeño y los costos mucho mas bajos que si el propelente fuera transportado internamente. Se eligieron dos Boosters de combustible solido para la primera etapa bajo el concepto de bajo riesgo que podria compensar los cambios en el diseño del Orbitador o del Tanque Externo. Esta fue la primera vez que un vehiculo espacial tripulado usaba cohetes de combustible solido, como principal impulsor.

Durante el lanzamiento, los Boosters de combustible solido y los motores principales del Orbitador funcionan conjuntamente generando 31.000.000 Newtons de empuje durante aproximadamente 2 minutos, cuando los boosters se apagan y son separados para retornar a Tierra en paracaidas y recuperados desde el mar. Los dos Cohetes de combustible solido pueden ser usados hasta veinte veces cada una. Los motores principales del Orbitador continuan funcionando por otros 6,5 minutos, dando al Shuttle el 99% de la velocidad orbital. En este punto, el Tanque externo es separado (este se desintegra en su reingreso a la atmosfera), y dos motores de maniobra dan el empuje final para ponerlo en orbita. Para la reentrada, estos motores son usados como retrocohetes. Para proteger la estructura de aluminio del orbitador durante la reentrada a la atmosfera y disipar las altas temperaturas que produce el frenado con el roce atmosferico, las partes expuestas a altas temperaturas estan cubiertas por tejas de silica de alta resistencia a la temperatura. A medida que disminuye su velocidad y el aire se hace mas denso, la sustentacion se pruduce sobre las alas y le nave se transforma en un planeador hipersonico que hace un descenso planeando sin motores hasta la pista de aterrizaje.

Mientras esta en orbita -usualmente por alrrededor de una semana y hasta 19 dias- el Shuttle puede llevar a cabo una variedad de tareas, las que pueden variar desde el despliegue de satelites hasta el demostraciones con juguetes para demostrar las leyes basicas de la fisica. Cada mision tiene una meta primaria, pero tambien se agrega un numero de tareas secundarias para hacer un aprovechamiento completo del tiempo de la tripulacion.

Ya que el Shuttle fue diseñado para llegar solo a una orbita terrestre baja (menos de 480 kilometros en la mayoria de las misiones), deben desarrollarse una variedad de “terceras etapas” para llevar satelites a mayores altitudes. Inicialmente esto debio hacerlo un remolque espacial, pero el recorte presupuestario hicieron necesario idear una Etapa Superior Interina (ahora llamada Etapa Superior Inercial (IUS)) para hacer dicha tarea. El IUS pesa alrrededor de 20.000 kilogramos y puede colocar 2.500 kilogramos de carga en una orbita geoestacionaria. Ya que la mayoria de los satelites de comunicacones pesa menos que eso, fue desarrollado un Modulo de Asistencia de Carga para pesos menores. Tambien, se desarrollo una version de cuerpo ancho del cohete Centauro (usado en el cohete booster Atlas) para impulsar sondas al espacio profundo cuando el IUS encontro problemas de desarrollo.

La Cabina de dos niveles del Orbitador esta demasiado sobrecargada de intrumentos para llevar a cabo experimentos. En un esfuerzo para participar en el programa Shuttle, la ESA ofrecio construir un Spacelab, un set de modulos y paneles que podian ensamblarse en distintas configuraciones para experimentos en todas las disciplinas de las ciencias espaciales. Transportado en la Bahia de Carga, El Spacehab sirve como una especie de Estacion Espacal, dando alojamiento y las facilidades necesarias para hacer investigacion en el espacio.

Problemas en el desarrollo de los motores principales del Shuttle (los que no solamente son reusables, sino que producen mas empuje que los motores anteriores) y problemas en la colocacion de las tejas refractarias al primer Orbitador, el Columbia, y recortes en el presupuesto anual retrasaron el primer lanzamiento por tres años. Las primeras 4 misiones fueron consideradas vuelos de desarrollo y llevaron una ripulacion de solo dos astronautas. El primer vuelo de carga consistio de intrumentacion de desarrollo. Del segundo al cuarto vuelo transportaron cargas diseñadas para demostrar la capacidad del Shuttle para hacer observaciones terrestres y para conducir ciencia espacial y experimentos militares, luego se le agrego un brazo robotico para manipular cargas fuera del Shuttle. En su quinta mision, en noviembre de 1982, el Shuttle fue, por primera vez, empleado para operaciones comerciales: puso en orbita dos satelites de comunicaciones, el Telesat Canada Anik C y el SBS-3. La mision Spacehab 1 en la STS-9 demostro que el Shuttle y el laboratorio espacial construido por la ESA podia manejar experimentos en todos los campos de la ciencia espacial.

Ademas de proporcionar un medio para conducir experimentos cientificos y desplegar satelites en el espacio, el Shuttle ha sido usado para reparar y recuperar satelites inoperativos desde orbitas terrestre. El objetivo de la mision No 11, en abril de 1984, fue para reparar el satelite Solar Maximum Mission. La tripulacion del Shuttle exitosamente capturo el satelite dañado con la ayuda del brazo robotico e hizo las reparaciones necesarias para retornalo a su operacion normal. En una mision posterior en noviembre de 1984, los astronautas usaron un equipo llamado Manned Maneuvering Unit (MMU) para capturar dos satelites de comunicaciones para su reuso. El MMU, introducido durante la decima mision en febrero de 1984, capacita a los astronautas para realizar actividades extravehiculares mucho mas complicadas que cualquiera emprendida en el pasado. Esencialmente es una mochila equipada con jets, el MMU puede propulsar al usuario hasta 98 metros del Orbitador sin ser atado por un cordon umbilical a la nave espacial.

Mision STS-51L- El programa del Transbordador Espacial sufrio un serio traspie el 28 de enero de 1986 cuando el Orbitador Challenger exploto 73 segundos despues del despegue, matando a sus siete tripulantes (incluyendo una profesora de high-school, el primer civil en volar a bordo de esta nave). Se determino que la falla de un sello entre las secciones de un booster de combustible solido debido a las bajas temperaturas al momento del despegue, este era la mision No 25 de los Shuttles y resulto en la suspension de los vuelos para corregir los problemas de diseño. Los vuelos del Shuttle fueron reasumidos en 1988 despues de adoptar medidas correctivas e instalar nuevos sistemas de seguridad en en los tres Transbordadores restantes: Discovery, Columbia, y Atlantis.

El Shuttle Endeavour Reeplazo en 1991 al destruido transbordador Challenger. Destaca entre sus misiones, el record de caminatas espaciales y la mision mas prolongada de un transbordador hasta la fecha (marzo de 2005).

El Transbordador Espacial hizo posible tareas que no se podian efectuar con las naves espaciales convencionales. Entre estas esta el ensamblaje y reabastecimiento de una estacion espacial permanentemente tripulada. La Nasa habia estudiado la factibilidad de un proyecto de estacion espacial desde los 60s pero siempre la habia postergado por otros programas o por problemas presupuestarios. En 1984 sin embargo el gobierno de USA pidio a la Nasa el desarrollo de una estacion espacial durante los 90s. USA estudio el proyecto de la estacion espacial Freedom para desplegarla a finales de los 90s. Pero finalmente debido a restricciones presupuestarias se acordo un proyecto internacional, la ISS.

La Estacion Espacial Internacional, ISS es un proyecto internacional en el que participan 16 naciones y que depende de la capacidad del Shuttle para su reabastecimiento, puesta en orbita de grandes modulos, ensamble y rotacion de tripulantes; y de la experiencia gano Rusia en la contruccion y mantenimiento de sus anteriores estaciones espaciales. La Estacion se empezo a ensamblar en orbita en 1998 con el lanzamiento del primer modulo, el Zarya, lanzado por Rusia el 20 de noviembre de 1998, y el Modulo Unity llevado a orbita por el Shuttle Endeavour en diciembre de 1998. Ambos modulos fueron unidos en la misma mision del Endeavour con el uso del brazo robotico del Shuttle y durante varias caminatas espaciales.

La construccion de la ISS progreso hasta el 2002 con la mayoritaria participacion de los Transbordadores, los que realizaron 16 misiones de Contruccion y ensamble, de transporte de grandes modulos y reabastecimiento de la Estacion. Esta empezo a estar habitada desde noviembre de 2000 por tres astronautas los que dependian para su rotacion del Shuttle.

Mision STS-107- En un vuelo del Shuttle no relacionado a la contruccion de la Estacion Espacial fue lanzado el Transbordafor Columbia el 16 de enero de 2003, 16 dias mas tarde, el 1 de febrero de 2003,durante su reingreso a la atmosfera, el Shuttle se desbarato sobre los cielos de Texas, falleciendo sus siete tripulantes. A causa de este accidente la Nasa suspendio los lanzamientos del Transbordador para determinar las causas y hacer las correcciones correspondientes, esto retraso seriamente la contruccion de la ISS. Debido a la suspension de los vuelos de los Shuttles, los años 2003, 2004, y hasta mayo o junio del 2005, la tripulacion de la ISS se redujo a dos astronautas, y el relevo de estos lo asumio la nave Rusa Soyuz, y el reabastecimiento la nave espacial Rusa Progress.

La investigacion determino que la causa del accidente se debio al desprendimiento de un trozo de aislacion termica del Tanque de Combustible Externo que golpeo y fracturo la proteccion termica de un ala del Orbitador, que permitio que al reingresar a la atmosfera se filtran los gases a alta temperatura que desbarataron la estructura del ala, haciendo finalmente perder la estabilidad de la nave y produciendo su destruccion sobre los cielos de Texas. Como consecuencia de esto la Nasa debio modificar los tres Shuttles restantes para darles alguna capacidad de reparacion en orbita, e hizo las modificaciones en la aislacion termica del Tanque Externo ademas de tener siempre en un vuelo del Shuttle el apoyo de la ISS para la permanencia alli de su tripulacion de ser necesario, y de la disponibilidad de otro Transbordador para el pronto retorno de la tripulacion a Tierra.

Actualmente el retorno del Shuttle al espacio esta fijado para despues del 13 de julio de 2005, empezando por la mision STS-114 del Discovery a la ISS.

Despegue de un Transbordador
Despegue de un Transbordador.

Separacion de los Boosters
Separacion de los Boosters.

El Endeavour en orbita
El Endeavour en orbita.

MMU en el Challenger
MMU en el Challenger.

Retroencendido del Shuttle
Retroencendido del Shuttle.

El Shuttle desciende
El Shuttle desciende.

El Atlantis aterrizando
El Atlantis aterrizando.

Discovery retornando a Florida
Discovery retornando a Florida.

Ver tambien:
Retorno al espacio del Shuttle
Shuttle, nave reutilizable
Flota de Transbordadores
ISS, Estacion Espacial Internacional
ISS, Status Report, ultimos
ISS, Status Report 2004
Soyuz TMA
Space Indice

Linkas externos:
Enciclopedia Astronautica Britannica.com


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