Módulo Lunar: hay otra manera

Aprovechando que la NASA ha hecho pública una maqueta de una posible base lunar (maqueta que, todo sea dicho, guarda poca relación con una base lunar real, si es que ésta se llega a construir alguna vez), es interesante comentar la marcha de los estudios para construir el futuro módulo lunar (ML) del Programa Constellation (denominado LSAM). En un anterior post ya comentamos algunos estudios por parte de Lockheed-Martin donde podíamos ver módulos lunares que compartían una serie de características básicas que los diferenciaban del clásico LM del Apolo:

• Uso de una etapa de descenso desechable: es decir, la nave usa un cohete de frenado hasta unos pocos kilómetros por encima de la superficie lunar, luego esta etapa se desprende y el módulo propiamente dicho debe encender sus motores para completar el alunizaje. De esta forma, el ML puede tener una masa útil mayor. Al ser desechable, esta etapa de descenso puede hacer uso de combustibles criogénicos (hidrógeno y oxígeno líquidos), que tienen un rendimiento mucho mayor que los hipergólicos (a cambio, hay que recordar que los motores hipergólicos son muchísimo más fiables, baratos y sencillos que los criogénicos). Los ingenieros del programa Apolo descartaron esta opción por considerarla demasiado arriesgada, pero no así sus homónimos rusos de la época que, estando mucho más limitados en el tema de la masa útil por las características del cohete N-1 (menor capacidad que el Saturno V), decidieron usar una etapa de descenso desechable (Bloque-D) para su malogrado módulo LK.
• Configuración horizontal: en muchos de estos diseños preliminares (no en todos), Lockheed-Martin ha optado por naves que cambian su configuración de vuelo al alunizar para ser horizontales, apartándose del clásico esquema vertical tipo cohete.
• Uso de combustibles criogénicos (al menos en la etapa de descenso): como hemos mencionado, estos combustibles permiten una mayor masa útil en la superficie. El problema es que es necesario mantener su temperatura durante meses o días, algo tecnológicamente muy complicado. Además, y como ya hemos señalado, los motores criogénicos son complejos, caros y menos fiables que los hipergólicos.
  

Ahora, en este documento, podemos ver aún más opciones propuestas por distintos centros de la NASA para el diseño del LSAM. Para recapitular, recordemos que la propuesta no oficial de la NASA sobre el futuro ML es una versión ampliada (para cuatro personas) del LM del Apolo (dos tripulantes) y al igual que éste constaría de dos etapas en vertical: una de descenso y otra de ascenso, con un aspecto tal que así:



Pero no hay necesidad de repetir el diseño del Apolo. El documento nos presenta varias sugerencias. Primero tenemos la propuesta del Marshall Space Flight Center (MSFC):



Consiste en un ML de dos etapas: la etapa de descenso está formada por un hábitat cilíndrico situado entre los tanques de combustible y encima de los motores. La etapa de ascenso sirve a la vez de esclusa para EVAs. Con este diseño se consigue minimizar la masa de la etapa de ascenso, maximizando la cantidad de material que se queda en la superficie lunar, por lo que este ML sería ideal para la construcción de una base lunar, pues los hábitats permanecerían en la superficie. Por contra, el retorno a la órbita lunar y el acoplamiento con la Orión sería más arriesgado, pues la etapa de ascenso contaría con menos recursos vitales. Además, el diseño carece de movilidad.

La propuesta del JPL (Jet Propulsion Laboratory) es de las más novedosas:



Como vemos, utiliza una etapa de descenso desechable (LOIDS) para maximizar la masa del ML. Éste a su vez está separado en un hábitat y una etapa de ascenso, al igual que la propuesta del MSFC, por lo que tiene sus mismas desventajas y ventajas. Como novedad, el ML está apoyado en... ¡seis ruedas!, lo que proporciona movilidad al conjunto y lo convierte en un auténtico rover lunar (aunque no sé yo si esto sería muy factible).

La propuesta de Langley es un cruce entre el ML radical del JPL y los diseños más tradicionales:



Se puede ver que se usa una vez más la etapa de descenso desechable, aunque esta vez se emplea un ML con una configuración vertical en dos etapas. La etapa de ascenso es muy pequeña, pero a cambio se maximiza la carga útil que se puede llevar en la etapa de descenso. Este diseño no permite en su versión tripulada dejar módulos en la superficie para construir una base lunar, ni tampoco cuenta con movilidad, pero a cambio es más conservador, y por lo tanto, quizás sea más barato de desarrollar y menos arriesgado de operar. Para contrarrestar su escasa capacidad para llevar carga, los chicos de Langley han propuesto otro ML automático que se dedicaría exclusivamente a poner material en la superficie lunar (aumentando los costes del programa, por cierto).

El Centro Espacial Johnson (JSC) ha sugerido el siguiente modelo de ML:




Se parece mucho al diseño del MSFC, pero tiene una característica única: el hábitat lunar no es un módulo acoplado al ML, sino que los propios tanques de combustible (hidrógeno líquido) se usarían como módulos de vivienda tras el aterrizaje. Ni que decir tiene que las operaciones para reconvertir un tanque de combustible criogénico en un hábitat lunar serían complejas y costosas. A cambio la masa útil del ML se dispararía.

Otro diseño viene de la mano de los chicos del Glenn Space Center:



Es un diseño minimalista que apuesta por la simplicidad y los combustibles criogénicos. Una vez más, podemos ver la etapa de descenso desechable.

Por último, tenemos la propuesta conjunta de los centros espaciales de Goddard, Johnson y Glenn:



Además de la etapa de descenso desechable, el diseño usa la esclusa como etapa de ascenso, minimizando su masa.

En definitiva, podemos ver que ideas no faltan (personalmente, me encanta la propuesta del JPL). Ahora está por ver si la NASA se decide a elegir un diseño avanzado como los aquí mencionados o al final opta por la primera propuesta, clásica y poco eficiente. El tiempo dirá.