La base lunar de la NASA II

De acuerdo con la Estrategia de Exploración Global de la NASA, la agencia planea establecer una base en el polo sur lunar a partir de 2020. Se trata de un proyecto muy ambicioso y con altas posibilidades de no ver jamás la luz, pero no por ello es menos interesante. Una base lunar plantea una serie de desafíos técnicos que deberán ser resueltos para hacer realidad este proyecto. El primero es el diseño del futuro módulo lunar LSAM del que depende la configuración final de la base y la capacidad para llevar una carga útil a la superficie lunar. El siguiente desafío es abastecer de energía al complejo. Aunque la NASA ha anunciado inicialmente que se usará energía solar, probablemente para no buscarse enemigos innecesarios en una fase tan preliminar del proyecto, lo cierto es que la opción nuclear es la mejor dadas las condiciones de nuestro satélite. Por último, hay que decidir cómo van a explorar la luna los tripulantes de la base lunar, ya que limitarse a explorar la zona de los alrededores de la base eliminaría casi todo el interés en construirla. Para ello es primordial el uso de vehículos (rovers) que aumenten el radio de exploración.

En el reciente congreso del American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) celebrado el pasado septiembre surgieron varias propuestas para enfrentarse a estos retos que merecen ser comentadas.

En lo relativo al primer problema, esto es, la configuración de la base lunar, hay varias alternativas:

• Los elementos de la base serán llevados a la superficie lunar usando vuelos tripulados del LSAM: esta opción es la más barata (no hace falta diseñar derivados sin tripulación del LSAM), pero a cambio la carga útil es mínima.

• Similar a la opción anterior, pero usando una versión de carga no tripulada del LSAM: versión favorecida por la NASA. Los astronautas montarían los diversos módulos y equipos transportados por los LSAM de carga. El montaje sería algo así como el proyecto de estación espacial Freedom, es decir, complejo y con necesidad de realizar muchas EVAs.
  

Opciones 1 y 2. Se muestran los módulos ensamblados por la tripulación y los paneles solares que alimentarían de energía a la base.

• Lanzar un gran hábitat lunar en una misión no tripulada: opción más cara que las anteriores, pues este módulo-base no sería una mera versión de carga del LSAM y habría que diseñar un nuevo vehículo. Además si este módulo se estrella contra la Luna, la pérdida sería más grave que perder un sólo módulo de la propuesta anterior. A cambio los astronautas tendrían una base operativa desde el primer día que se posasen en el polo sur lunar sin necesidad de operaciones de ensamblaje. Por seguir la analogía con las estaciones espaciales, esta opción se parece más al montaje de la Mir.

Base de un solo módulo.


La base monolítica (opción 3) con las etapas de descenso de los LSAM (para usar sus baterías y sistemas) conectadas a los paneles solares.

• Usar un LSAM móvil: como vimos, hay propuestas de LSAM que podrían funcionar como rovers. En vez de explorar la Luna con rovers, se usaría el propio módulo de aterrizaje. Versión tipo "si Mahoma no va a la Luna...". Desgraciadamente, esta opción presupone un LSAM con movilidad y por lo tanto más complejo (y caro).

El LSAM móvil. Una vez completada la misión, la fase de descenso se quedaría en la superficie lunar y serviría para ampliar la base.

Naturalmente, existe la posibilidad de opciones intermedias, por ejemplo se puede construir una base con módulos más grandes que los de la segunda opción pero más pequeños que el módulo único de la tercera:


Base formada por tres módulos de tamaño medio. Los paneles solares son tipo Orión.

En cada una de estas opciones, la tripulación haría uso de rovers para explorar nuestro satélite. Aquí también hay varias posibilidades:

• Rover sin presurizar similar al de las misiones Apolo: muy barato, pero limitaría la exploración a la capacidad de los trajes espaciales (unas pocas horas).

• Gran rover presurizado: más bien una estación espacial con ruedas. Sería lo ideal, pero resultaría muy caro y complejo. Quizás no podría lanzarse más de una unidad, lo que significa que su radio de acción estaría limitado.

Rover presurizado de gran tamaño.

• Rover presurizado de pequeño tamaño: podrían lanzarse dos unidades como mínimo, ampliando el radio de acción.

Rover no presurizado (tipo Apolo) comparado con un rover presurizado de pequeño tamaño sin esclusa.


En los casos presurizados se ha optado por una atmósfera de nitrógeno (70-75%) y oxígeno, a diferencia de las naves Apolo que empleaban oxígeno puro. Esto es debido a que una atmósfera de oxígeno puro puede ocasionar problemas de salud tras varios meses. Naturalmente, los trajes usarán oxígeno puro para facilitar la movilidad.

La opción favorita por el estudio es la tercera, ya que el rover gigante se considera demasiado caro y complejo, por lo que es poco probable que se pueda lanzar más de uno. Sin embargo, un rover presurizado pequeño es más barato y ligero y podrían usarse dos unidades, aumentando el radio de acción. El problema con el rover presurizado de pequeño tamaño es cómo asegurar unos sistemas de soporte vital y motores lo suficientemente fiables. Otro problema es cómo instalar una esclusa para realizar actividades extravehiculares (EVA). La solución a este último punto es fusionar los trajes espaciales con la esclusa (suitlock) o directamente eliminar la esclusa y exponer los trajes espaciales al exterior (suitdock). En este último escenario, los astronautas entrarían a los trajes desde el interior presurizado del rover, funcionando la cubierta del traje como escotilla, de modo similar a los trajes rusos Orlán. La opción suitlock es más segura y protege a los trajes del molesto regolito lunar, pero la suitdock permite ahorrar una gran cantidad de masa en el diseño del rover. A cambio habría que diseñar los trajes de forma más robusta (diseño rígido) de lo normal (¿cómo se repararía un traje averiado?).


Rover presurizado pequeño (para dos astronautas) con los trajes en configuración "suitdock".


Detalle del funcionamiento del concepto suitdock. Los trajes son parecidos a los Orlán rusos:




Comparativa de prestaciones entre un rover presurizado grande y uno pequeño.



Otra configuración de rover con suitdock.



Detalle del concepto de rover presurizado pequeño.



Otro concepto de rover presurizado pequeño. También utiliza suitdock, pero con una cubierta para proteger los trajes del regolito lunar. Además incorpora un brazo manipulador y una torre con cámaras.


Radio de acción de los tres tipos de rover. Se presupone una sola unidad para el rover presurizado grande y dos unidades para el pequeño, así como otros supuestos que hacen de este gráfico una estimación sujeta a muchas variables.

Una incógnita es la fuente de energía de los rover. El estudio hace referencia de forma críptica a células de combustible ("fuel cell options are investigated") o a la posibilidad de recargar las baterías durante el trayecto con paneles solares desplegables. A nadie se le escapa que los RTG serían la mejor opción, pero una vez más la NASA no quiere pillarse los dedos con la opinión pública.

En cuanto a la ciencia, lo de siempre: muestras lunares, viento solar, sismología, etc., etc. Naturalmente, se hace referencia a la astronomía lunar, aunque para mi asombro se propone montar un pequeño telescopio para observar...¡la Tierra!. Francamente no tiene mucho sentido, pero curioso sí que es:



En fin, parece que la propuesta de base lunar va tomando forma usando conceptos muy atractivos y originales. Desgraciadamente, hemos de recordar que esta base depende por completo del cohete gigante Ares-V (que aún no ha sido aprobado), el módulo lunar LSAM (que tampoco ha sido aprobado) y, por supuesto, de la nave Orión, así que todavía no es más que una bonita declaración de intenciones.