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El trasbordador espacial

El gran mérito de Julio Verne consiste en haber imaginado desde el siglo pasado lo que estaría ocurriendo en esta época en materia científica y tecnológica. Sus escritos contenían referencias a lo que en su era fue catalogado como fantasías y hoy constituyen concretas realidades. El Transbordador Espacial o Space Shuttle es una prueba de ello. Qué lejos están los días de los primeros vehículos automotores, cuando en los diarios del mundo entero se afirmaba que el ser humano no había sido diseñado por la naturaleza para soportar velocidades superiores a los treinta kilómetros por hora !!. En este siglo que terminará en menos de dos años, hemos sido testigos del desarrollo de vehículos en los que la familia entera se desplaza a más de cien kilómetros por hora, trenes de gran velocidad que alcanzan los trescientos kph, aviones que duplican la velocidad del sonido -340 metros por segundo, en promedio- (y con ello producen un estruendo que rompe vidrios en la viviendas bajo su ruta), y naves que escapan a la fuerza de gravedad del planeta y giran alrededor de él cada noventa minutos, a veintiocho mil kilómetros por hora.
La cohetería es una disciplina de este siglo y sus mayores avances han ocurrido en su segunda mitad. A finales de la década de los años cincuenta, el 4 de octubre de 1957 entró en órbita el primer satélite artificial, mérito que corresponde a la URSS, con su SPUTNIK 1. El 3 de noviembre lanzarían el SPUTNIK 2, y el 1º de febrero del año siguiente los EE.UU. lanzaron su Explorer 1, comenzando así la carrera espacial, que ahora lleva poco más de cuarenta y un años. En 1961 comienzan los vuelos tripulados. Primero fue Yuri Gagarin, cosmonauta ruso lanzado al espacio el 12 de abril, luego los estadounidenses Alan Sheppard -el 5 de mayo- y Virgil Grissom -21 de julio-. Los tres anteriores simplemente recorrieron unos cuantos miles de kilómetros al borde de nuestra atmósfera y regresaron, sin dar la vuelta al planeta. Corresponde a John Glenn el mérito de orbitar tres veces a la Tierra, el 20 de febrero de 1962, (el mismo astronauta que en octubre de 1998, con más de setenta años de edad, salió al espacio nuevamente, esta vez por ocho días).
Desde aquellos primeros y tímidos intentos a nuestros días han ocurrido grandes avances y algunas tragedias. En 1965 ocurrió la primera cita espacial, con el encuentro de las naves GEMINI 6 y 7. En 1966 se dio el primer acoplamiento mecánico en el espacio, entre un vehículo AGENA y el Géminis 8. Varios hombres han estado sobre nuestro satélite lunar, a partir de aquel histórico alunizaje de Neil Armstrong y Edwin Buzz Aldrin, el 21 de julio de 1969, (con Michael Collins orbitando la Luna en el Apolo 11, en el que regresaron a la Tierra). Antes se sucedieron los viajes de las naves Apolo 8, en diciembre del 68 orbitó diez veces a la Luna, el Apolo 9 practicó el acople del módulo de servicio y el módulo lunar orbitando a la Tierra, en marzo del 69, y el Apolo 10 ocho semanas después, realizó el ejercicio en órbita lunar, llegando a 15 kilómetros de la superficie de nuestro satélite natural.
Aquellos viajes extraplanetarios implicaban la utilización de muchos elementos (tres etapas con cohetes), de los cuales únicamente se recuperaba la cápsula en que viajaba la tripulación, y ésta quedaba para pieza de museo. Se impuso entonces la necesidad de emplear una tecnología que permitiera la reutilización de los cohetes y de la nave. Nace el transbordador espacial u orbitador. Es una nave con alas Delta, de 37 metros de largo, 24 metros de ancho y cerca de 100 toneladas de peso básico. Tiene, además del compartimiento que ocupa la tripulación (cabina de mando en la planta alta, alojamiento y servicios en la porción inferior), una bodega de casi 5 metros de ancho por 18 de largo, donde lleva su carga útil -generalmente satélites- y el brazo mecánico articulado, de 16 metros, para el apropiado manejo de su valiosa carga. La tecnología del Space Shuttle permite la reutilización de los dos cohetes laterales (que regresan sostenidos por paracaídas), el tanque exterior si se desintegra al reingresar a nuestra atmósfera. Cada uno de los transbordadores puede realizar varias misiones al espacio. El transbordador espacial Columbia (hay otros, llamados Challenger y Discovery), realizó su primer viaje el 12 de abril de 1981, y desde entonces han salido ochenta misiones y doscientos astronautas, de distintas nacionalidades y campos profesionales.
Aparte del desastre ocurrido el 28 de enero de 1986 al vehículo Challenger, cuando por una fuga de combustible a través de una empacadura circular defectuosa, en la base de uno de sus cohetes laterales, la nave explotó y sus siete tripulantes perecieron al chocar contra el océano la cápsula en que se hallaban, ningún otro accidente ha podido empañar la Historia del transbordador espacial. En 1988 se reanudaron las misiones y hasta ahora han servido para colocar muchos satélites en órbitas bajas y altas, para realizar experimentos en condiciones de ingravidez y hasta para reparar el telescopio espacial y recuperar otros artefactos para ser reacondicionados en tierra. Su labor ha sido sumamente positiva.
Los soviéticos tuvieron su propio transbordador espacial, bautizado Burän, (que significa Ventisca) el cual tiene un diseño muy similar al del orbitador norteamericano e hizo su único vuelo en 1988, sin tripulantes. La desintegración de la URSS y los altos costos de este proyecto, han forzado a suspenderlo. Los franceses trabajan en su transbordador, llamado Hermes, (nombre de un Dios mitológico), con capacidad para cuatro toneladas de carga útil, el cual intentarán poner en órbita con su cohete Ariel 5. Y Japón está diseñando el Hope, ( que significa Esperanza) y esperan ponerlo a funcionar para comienzos del siglo próximo. Uno de los posibles usos de estos transbordadores, es de tipo comercial para transportar pasajeros a alturas y velocidades superiores a las que actualmente caracterizan a los aviones normales. Se pudiera viajar en media hora desde Nueva York a Tokio, a altitudes de más de cien kilómetros, donde la fricción de la atmósfera se reduce al mínimo. Y desde hace tiempo se trabaja arduamente en el diseño de una nave que no requiera de cohetes y tanque exteriores, como el actual transbordador. La próxima meta de la Ciencia y la Tecnología espaciales es producir un vehículo autosuficiente, que pueda realizar docenas de viajes hacia órbitas bajas, en condiciones similares a las de un avión comercial de pasajeros, sin aditamentos desechables o recuperables y reutilizables. Ello exige mejores y más compactos motores y un combustible más poderoso, que ocupe menos volumen en la masa total de la nave. Quizás nuestros hijos o nietos lo disfruten y en un futuro no muy lejano pueda viajarse como turista a la Luna, y las fotos de esas travesías serán colocadas en el álbum familiar que guarda los recuerdos gráficos de nuestros viajes de hoy a la playa o a la montaña.
Para poder vencer la fuerza de gravedad y alcanzar altitudes donde la fuerza gravitacional universal le permita circunvolar el planeta sin necesidad de utilizar sus motores, las naves espaciales deben producir una enorme potencia de despegue. El vehículo debe desarrollar muy altas velocidades desde el lanzamiento para poder alcanzar una órbita alrededor de la Tierra. Mientras gire en torno al planeta tiene carácter de satélite artificial. Si quisiera continuar alejándose, deberá lograr velocidades de once kilómetros por segundo, para escapar de la atracción del planeta e ingresar al campo gravitacional del Sol. Si ese vehículo pudiera alcanzar una velocidad de 42 kilómetros por segundo, ello le permitiría escapar de la fuerza de atracción solar y vagaría por el espacio más allá de nuestro sistema planetario. (Cualquier objeto que gire alrededor de la Tierra es denominado Satélite, los demás en el espacio del Sistema Solar y hasta fuera de él, se llaman Sondas).
El transbordador tiene en su popa los tres motores más poderosos que el hombre ha diseñado y construido, (213 toneladas métricas c/u), que funcionan con millones de litros de combustible líquido (Nitrógeno y Oxígeno), almacenados en el inmenso tanque exterior, que a 40 Km de altitud se desprende y se desintegra (el único elemento no reusable del conjunto). Cada motor principal está construido para 55 usos, su fuerza equivale a la de 64.000 motores de ocho cilindros, de vehículos normales, y colocan al transbordador fuera de nuestra atmósfera en poco más de ocho minutos. Pero además de esos tres motores fijos requiere, para vencer la fuerza de gravedad, del empuje de dos cohetes colocados a sus lados, que funcionan con combustible sólido en forma simultanea a los tres ya mencionados, con lo que "sacan" al space shuttle hasta una altitud en la que poco influye nuestra fuerza de gravedad y en ella es sujeto de la Fuerza de Gravitación Universal, por lo que puede orbitar al planeta sin encender motores, indefinidamente. Los dos cohetes que ayudan a impulsar al orbitador regresan suspendidos de paracaídas y son reutilizados en posteriores misiones.
Al momento del despegue, la baja temperatura del combustible líquido mantenido en el tanque exterior hace que se forme hielo en las paredes del transbordador, pero inmediatamente después de encender los cinco poderosos motores, la temperatura es tan alta que es necesario rociar un millón de litros de agua al foso de la plataforma de despegue, para evitar que se fundan algunas partes del equipo involucrado. Los gases de la combustión durante los primeros segundos son de tal magnitud, que la nube que forman ocupa tres kilómetros de amplitud.
Además de los grandes motores mencionados, cada transbordador (Columbia, Discovery, Endeavour y Atlantis -el Challenger explotó en 1986), cuenta con cuarenta y cuatro pequeños cohetes que eyectan gas comprimido, permitiendo realizar maniobras relacionadas con su posicionamiento en el espacio, a efectos de corregir la ruta, o acoplarse con otro vehículo. Cada vez que un cohete es accionado, el vehículo gira unos pocos centímetros por el efecto del chorro de gas liberado, y como están distribuidos tanto en la Proa (porción delantera) como en la Popa (porción trasera) del vehículo, permiten maniobrar en cualquier dirección. La precisión es imprescindible cuando se trata de realizar ciertas maniobras, como acoplarse con la Estación Orbital rusa MIR, viajando a 28.962 kilómetros por hora y a más de doscientos kilómetros de distancia respecto del planeta. Esta estación rusa, por cierto, lleva más de doce años prestando servicio en el espacio alrededor de nuestro planeta y en poco tiempo será reemplazada por una Estación Orbital más grande y moderna, de carácter internacional, que ya está siendo ensamblada. Recientemente fueron transportados al espacio donde será armada, dos de sus porciones, una por parte de los rusos y otra por parte de los estadounidenses. La Estación MIR estaba diseñada para ser desechada el año pasado, pero a pesar de que ya pasó su tiempo de vida programado y de un choque por un mal acoplamiento, que le ocasionó algunos daños, los rusos la mantienen en funcionamiento, ya que cuesta 250 millones de dólares anuales, en tanto que cada misión del transbordador consume más de 500 millones de dólares. En esa estación se han impuesto records de permanencia en el espacio, 416 días es el máximo hasta ahora, y un mismo cosmonauta ha visto transcurrir dos Navidades estando en la MIR. Cuando la Estación MIR reingrese a nuestra atmósfera va a producir un extraordinario espectáculo visual, -si ocurre de noche-, una de las mayores "estrellas fugaces" que la humanidad haya visto.
Por supuesto que, luego de tan prolongados períodos sin experimentar la gravedad terrestre, los músculos se atrofian y estos cosmonautas deben ser trasladados en camilla a su regreso, ya que sus piernas no los pueden sostener. Los problemas de la atrofia muscular y de la pérdida de calcio en los huesos, son parte de las interrogantes que se plantean los científicos enfrentados al reto de realizar viajes a planetas distantes, cuya duración sería de años. Mención aparte merecen los problemas derivados del aislamiento, para el equilibrio mental de los viajeros espaciales, acostumbrados como cualquiera de nosotros a una interrelación -social y ambiental- múltiple y constante.
Dentro del transbordador hay una atmósfera controlada en todos sus elementos; presión, humedad, temperatura, y el aire se renueva cada siete minutos. Se utiliza mucha agua en las labores a bordo, y el agua que se desecha es expulsada al exterior, donde queda flotando en forma de pequeñas partículas de hielo, ya que en el espacio las temperaturas son muy bajas. Actualmente se estudia la manera de producir, mediante bioingeniería, bacterias capaces de digerir la ropa interior desechable que usen los astronautas, para reducir el volumen de lo que se va acumulando en forma de basura en travesías que tienden a alargarse en el tiempo. Las tripulaciones también aumentan su número, de dos en la primera misión, ya alcanza a siete en misiones normales del transbordador. Todo es controlado por cinco computadoras idénticas a bordo, cada maniobra es chequeada por las computadoras propias y por las que están en el Centro de Control en tierra. Hay 3.200 kilómetros de cables que conectan miles de circuitos en cada una de esas maravillosas naves. Frecuentemente se realizan maniobras sin la participación de los tripulantes, las computadoras se encargan de realizar los miles de cálculos necesarios y toman las decisiones en centésimas de segundos, sin molestar ni preocupar a los astronautas. Para que ello sea posible, 300 programadores han elaborado específicas instrucciones para cada misión (420.000 líneas escritas para cada vuelo), y para evitar errores, cada misión se ensaya "virtualmente", antes del lanzamiento real correspondiente.
En el espacio la fuerza de gravedad terrestre se reduce a casi nada, por lo que los astronautas -y cualquier objeto en el transbordador- flotan. Esto obliga a diseños especiales en lo concerniente a los equipos y utensilios para comer, bañarse, orinar y evacuar, dormir, etc. Hubo inclusive una licitación singular para determinar cual refresco enlatado iría al espacio, ya que la lata debía llenar ciertos requisitos referidos a la ingravidez del ambiente dentro del orbitador.
Para regresar, el transbordador debe desacelerar gradualmente hasta alcanzar cada vez órbitas más bajas y por último ser atraído por nuestra gravedad. Recordemos que por Gravitación Universal está girando alrededor de la Tierra a más de 28.000 Kph y realiza una vuelta en torno al planeta cada hora y media. El mayor peligro del reingreso lo representa el intenso calor que genera el choque del vehículo con millones de moléculas gaseosas, que eleva la temperatura a 1.650 grados centígrados. Los meteoritos al entrar a nuestra atmósfera se queman y desintegran, produciendo el fenómeno de las hermosas "estrellas fugaces", que podemos ver de noche. Para reducir el efecto del extremo calor, el vehículo espacial es recubierto con 34.000 baldosas de alta resistencia térmica, cada una diferente a las demás, diseñada para adaptarse a una específica área del fuselaje externo. Como las partes que más se calientan son el morro alrededor de la cabina y los bordes de las alas delta, estas áreas se recubren con 9.000 baldosas de carbono reforzado. El resto de las baldosas son de sílice (vidrio), y todas son colocadas a mano, con una pega especial y permitiendo un pequeño espacio entre ellas para que la dilatación y contracción por los cambios de temperatura no las rompan. Es tal su velocidad al ingresar a la baja atmósfera que se producen dos ondas de choque, al romper la barrera del sonido. El transbordador se transforma entonces en un gigantesco planeador, a 4.800 Kph. Recorre ese último trayecto piloteado manualmente, disminuyendo progresivamente su velocidad, hasta tocar pista a 300 Kph, en la Base Andrews, situada en el estado occidental de California, USA. Allí se le coloca encima de un avión 747 y es llevado de vuelta al estado de Florida, para ponerlo en forma y lanzarlo en su próxima misión al espacio.