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El primer ATV (Automated Transfer Vehicle), de nombre Jules Verne, ha despegado hoy con éxito desde Kourou a bordo de un cohete Ariane 5 ES. Con el Julio Verne la Agencia Espacial Europea (ESA) se convierte en la segunda potencia espacial tras Rusia en desarrollar una nave de carga automática. Y no es que el camino haya sido precisamente fácil.

Lanzamiento del ATV-1 "Jules Verne" el 9 de marzo de 2008 (ESA).

El ATV comparado con el Apolo y la Progress (ESA).

En los años 80, una ESA animada por los éxitos del cohete Ariane y el laboratorio Spacelab se embarcó en una serie de proyectos que incluían la construcción de estaciones espaciales y naves tripuladas. Como resultado de estos ambiciosos planes surgieron los programas Columbus, Hermes y Ariane 5. A principios de la década de los 90 se planteó la posibilidad de lanzar algún tipo de nave de carga automática usando el cohete Ariane 5, primero denominada ARIES y luego ATV (Ariane Transfer Vehicle), aunque eran muchos los que veían en un vehículo de estas características una competencia interna al minitransbordador Hermes.

Uno de los primeros diseños del ATV (1993). Por entonces no estaba claro si la nave debía acoplarse al sector ruso de la estación o al americano (ESA).

Imagen del ATV acoplado a la ISS. Se puede observar que la nave está unida al sector americano de la estación, no al ruso, y que carece de sección presurizada. Como curiosidad, en la imagen también aparece una cápsula tripulada europea de emergencia (ESA).

Pocos años después, Rusia se incorporaba al programa de la estación espacial. Desde un principio quedó clara la dependencia de la ISS hacia las naves rusas Soyuz y Progress. Las Soyuz servirían como vehículos de emergencia (el transbordador espacial sólo puede permanecer unos días acoplado a la estación) y las Progress complementarían al shuttle a la hora de llevar víveres, aunque su papel más importante sería el de transportar combustible hasta la ISS. Tras el accidente del Challenger, las estrictas normas de seguridad de la NASA impedían el transporte de combustible en el transbordador. Puesto que la órbita de la ISS debe ser elevada de forma regular para compensar el pequeño pero constante frenado atmosférico, las Progress se revelaban elementos cruciales para mantener la estación operativa.

Diseño del ATV de mediados de los 90. La sección presurizada es una versión simplificada del módulo Columbus. No hay paneles solares (ESA).

Diseño de 1996. La sección presurizada se haya protegida por material de color oscuro, de forma similar a las Soyuz y Progress rusas (ESA).

En 1997 la ESA decidió usar paneles solares para el ATV. En este diseño de 1999 podemos ver ya cuatro paneles. Por entonces ya se había decidido que el ATV se acoplaría al sector ruso de la estación (ESA).

Diseño definitivo del ATV (ESA).

Desde un principio la NASA intentó evitar esta incómoda dependencia. Por un lado comenzó a desarrollar el X-38 para sustituir a las Soyuz como vehículo de emergencia. Por otro, intentó embarcar a la ESA en el diseño de un carguero automático que minimizase la importancia de las Progress. El programa X-38 fue cancelado pocos años después debido a su alto coste, pero la NASA aprovechó la coyuntura interna de la ESA para que la agencia europea se implicase en un vehículo de carga para la estación, ahora denominado Automated Transfer Vehicle (ATV). Tras la cancelación del Hermes, financiado mayoritariamente por Francia, el programa tripulado europeo giraba alrededor del módulo Columbus, liderado por Alemania. El ATV aparecía así como una magnífica oportunidad para equilibrar las inversiones de las dos grandes potencias en el seno de la ESA. En octubre de 1995 la ESA dio luz verde al proyecto del ATV. Finalmente, en noviembre de 1998 la ESA otorgó el primer contrato, por un valor de 470 millones de dólares, para desarrollar del ATV a la empresa EADS Launch Vehicles (ahora Astrium Space Transportation). Rusia recibió en un primer momento 23 millones de dólares por la fabricación del equipo para el acoplamiento y trasvase de combustible. En un principio, el coste de cada ATV se estimó en unos 190 millones de dólares, 70 millones correspondientes al vehículo propiamente dicho y el resto al cohete Ariane 5 ES. En la actualidad la suma invertida en el proyecto asciende a 2500 millones de euros, de los cuales aproximadamente la mitad corresponde al desarrollo del vehículo y el resto (unos 1300 millones) a la construcción y lanzamiento de las naves. Puesto que hasta ahora se han encargado cinco vehículos hasta el año 2013, el precio por unidad se aproxima a los 400 millones de euros, casi el doble de lo inicialmente previsto. El ATV es un proyecto multinacional en el que han colaborado más de 10 países europeos (incluida España), además de Rusia y los EE UU.

El ATV a bordo del Ariane 5 (ESA).

El ATV acoplado al módulo ruso Zvezdá (ESA).

Al tratarse de un vehículo de carga con una misión similar a las Progress rusas, desde el principio quedó claro que sería más sencillo diseñarlo para que se pudiera acoplar al sector ruso de la estación. De esta forma se podía usar toda la experiencia rusa en el manejo de las Progress, facilitando y abaratando los costes de construcción del vehículo. Además, los módulos rusos son los únicos que tienen motores incorporados para elevar la órbita de la estación de forma regular, así que el ATV sería mucho más útil si incorporaba la capacidad de trasvasar combustible a dichos módulos. Para todo ello era necesaria la colaboración con Rusia, en especial con la empresa RKK Energía, fabricante de las naves Soyuz y Progress, así como del módulo de servicio de la ISS, Zvezdá. Sin embargo, esta cooperación resultó ser mucho más complicada de lo esperado. La ESA pecó de cierta ingenuidad al olvidarse del trasfondo político inherente a cualquier trabajo conjunto con los rusos. En ocasiones su conducta fue también bastante prepotente, tratando a sus colegas de Energía como meros subcontratistas de poca monta. Como resultado, a finales de los noventa la parte rusa aumentó en repetidas ocasiones el precio de los componentes que debía suministrar a la ESA, para gran indignación de los europeos. Esto explica por qué el ATV carece de los sistemas de acoplamiento Kurs y TORU que incorporan las naves Progress. Ante las elevadas exigencias económicas por parte de los rusos, la ESA prefirió diseñar por su cuenta un novedoso sistema de acoplamiento óptico usando GPS, láseres, cámaras de vídeo (videometros) y sensores estelares . Por si acaso, el ATV también incorpora un sistema de acoplamiento de reserva que emplea un radar distinto al Kurs (telegoniómetros). La ausencia del sistema TORU es la principal víctima de los desencuentros entre la ESA y Rusia, lo que supone una desventaja para un vehículo tan grande y costoso. Al carecer de equipamiento Kurs y TORU, el ATV sólo se puede acoplar al puerto trasero del módulo Zvezdá.

Sistema de acoplamiento óptico del ATV (ESA).

Sonda de acoplamiento del ATV fabricada por RKK Energía, similar a las de las Soyuz y Progress (ESA).

El ATV está formado por dos partes principales:

El módulo de servicio (Service Module), no presurizado, incluye los motores principales y de maniobra, así como los paneles solares y la aviónica del vehículo. También recibe el nombre de SSA (Spacecraft SubAssembly). A su vez, este módulo se divide en dos secciones, EPB (Equipped Propulsion Bay), con los tanques de combustible y motores principales dedicados a la propulsión del vehículo, y EAB (Equipped Avionics Bay). El Julio Verne transporta 5,8 t de combustible hipergólico, monometilhidracina (MMH, 2200 kg) y óxido nítrico (3600 kg). El 60% de esta cantidad se empleará para las maniobras orbitales del vehículo (que incluyen numerosas pruebas de los sistemas de propulsión), incluyendo la maniobra de frenado para destruir el vehículo en la atmósfera. El 40% restante se empleará para elevar regularmente la órbita de la ISS. El módulo de servicio utiliza la energía generada (4,8 kW al principio de su vida operativa, 3,8 kW al final) por cuatro paneles solares, con un área de 8,4 m² cada uno. El sistema de propulsión incluye cuatro motores principales de 490 N y 28 motores de maniobra con 220 N de empuje cada uno.

La sección presurizada, o ICC (Integrated Cargo Carrier), está basada en los módulos logísticos de construcción italiana MPLM, a su vez basados en la estructura del Columbus. Esta sección está fabricada por Thales Alenia Space (Turín). A su vez, este módulo está dividido en tres partes: EPM (Equipped Pressurized Module, la sección presurizada propiamente dicha), EEB (Equipped External Bay) y el sistema de acoplamiento de fabricación rusa. En la sección EEB se incluyen cuatro tanques de combustible para su trasvase al módulo Zvezdá, con un total de 860 kg de dimetilhidracina asimétrica (UDMH) y tetróxido de nitrógeno. En la EEB también hay tres tanques de agua y tres para gases. En esta ocasión, Julio Verne transportará 270 kg de agua en un sólo tanque, además de 20 kg de oxígeno. En el interior del módulo presurizado, el Julio Verne lleva 1,3 t de "carga seca", incluyendo 500 kg de víveres, 136 kg para el equipamiento del módulo Columbus y 80 kg de ropa y efectos personales. También viajan dos manuscritos originales del propio Julio Verne. Una vez cumplida su función, la sección presurizada será usada para guardar hasta 6,34 t de basura y equipo innecesario que se destruirá al reentrar la nave en la atmósfera.

Partes del ATV (ESA).

Despliegue de prueba de uno de los paneles solares del ATV (ESA).

El interior de la sección presurizada del ATV antes de ser sellada. La escotilla que se ve en la imagen al fondo es la que usarán la tripulación de la ISS para acceder al interior del vehículo (ESA).

Con una masa de 20750 kg, el ATV es la nave más grande y compleja jamás construida por la ESA, más parecida a un módulo de la estación que a una Progress. Su grado de automatización es aún mayor al de esta última. Tras el lanzamiento del ATV, Rusia pierde el monopolio en el transporte automático de carga a la ISS. De esta manera la NASA ve cumplida una de sus mayores aspiraciones a la hora de reducir su dependencia de Rusia. Sin embargo, las naves Progress seguirán siendo usadas para el mantenimiento de la estación, pues aunque su capacidad de carga es menor, su precio también lo es, lo que posibilita una frecuencia mayor de lanzamientos. En efecto, frente a las tres o cuatro Progress por año, el ATV sólo podrá ser lanzado cada 17 meses aproximadamente. Esto no impedirá que, tras la retirada del transbordador espacial en 2010, el ATV se convierta en un elemento esencial para mantener la ISS operativa durante la próxima década.

Julio Verne supone un paso de gigante para la industria aeroespacial europea. Tras su construcción, la ESA ve más cerca la posibilidad de desarrollar una nave tripulada por cuenta propia. De hecho, ya existen propuestas dentro de la agencia para crear vehículos basados en el ATV con cápsulas para devolver carga a la superficie terrestre y, quizás algún día, incluso astronautas.