Requisitos del Programa Constellation

Los documentos y presentaciones de la NASA sobre el Programa Constellation son una fuente inagotable de datos que nos sirven para ponernos al día en el desarrollo de este polémico proyecto. En esta ocasión vale la pena centrarse en el documento NASA Constellation Program Key Driving Requirements and Element Descriptions (Roland M. Martínez), donde aparecen los requisitos que deben cumplir los lanzadores Ares para las misiones lunares. De entrada, en este interesante gráfico podemos ver los criterios más importantes a la hora de definir las futuras misiones lunares:



Resumiendo, los puntos a destacar serían:

1- La capacidad del Ares I para una Orión lunar se fija en 23,6 toneladas "más reservas", es decir, una cantidad de masa indeterminada que depende del tamaño final de la nueva nave de la NASA. La masa mínima de la nave tras realizar las maniobras orbitales oportunas se estima en 20,2 t (el CSM del Apolo tenía una masa de unas 30 t).

2- La Orión podrá permanecer hasta 4 días en órbita baja (LEO) para esperar el lanzamiento del Ares V con el módulo lunar Altair y la etapa de escape EDS (Earth Departure Stage). Recordemos que en los primeros diseños de misiones lunares del Programa Constellation, era el Ares V el que debía despegar primero.

3- La masa total (Orión y Altair) que la etapa EDS manda a la Luna es de 65 t, de las cuales un mínimo de 45 t corresponden al Altair (en el caso del Apolo eran unas 46 t de masa total y el módulo lunar tenía una masa de 15 t).

4- El encendido para entrar en órbita lunar (LOI, Lunar Orbit Insertion) lo lleva a cabo el Altair (Delta V = 1 km/s) en tres encendidos separados para circularizar la órbita. El Altair puede permanecer entre 1 y 5 días en órbita lunar baja (LLO) antes de aterrizar.

5- Altair debe llevar una carga mínima de 4 personas y 500 kg hasta la superficie lunar, y permanecer allí un mínimo de 7 días. Durante el regreso, la etapa superior debe poseer una Delta V de 1,9 km/s y llevar un mínimo de 100 kg de carga presurizada (una cifra comparable al módulo lunar del Apolo).

6- Para el regreso a la Tierra, Orión debe encender sus motores y proporcionar una Delta V de 1,56 km/s.

El documento incluye los preceptivos diagramas del equipamiento del Programa Cosntellation, lo que siempre es de agradecer:


Nave Orión (NASA).


Ares I (NASA).


Módulo lunar Altair (NASA).


Ares V (NASA).


Etapa EDS (NASA).

Sin embargo, los datos más interesantes los encontramos en la tabla de requisitos de los sistemas. Nada nuevo, pero merece recalcar un par de puntos:

• La capacidad del Ares I se estima en 22-24 t en una órbita de 29º y 20 km x 185 km. Sí, han leído bien: 20 km de perigeo. Para compensar el crecimiento en la masa de Orión, la NASA decidió hace tiempo que el cohete Ares I era incapaz de una inserción orbital directa y por lo tanto Orión debe encender su motor para entrar en órbita.
• El volumen interno mínimo del Orión y del Altair es de 10 m³ (el CM del Apolo tenía 6,17 m³ y el módulo lunar 4,53 m³). La presión en el Orión será de 65,4-103 kPa. Este último dato es altamente probable que cambie. Mantener una presión de este tipo es conveniente para misiones a la ISS en LEO, pero en misiones lunares está claro que es mejor usar una atmósfera de oxígeno puro a una presión mucho menor, como en el Apolo.
  
• El Ares V tiene debe poner en trayectoria lunar una masa total de 65-70 t. Es decir, sólo hay 5 t de margen para el desarrollo del Altair y el Orión. Hay que resaltar que lo importante no es la capacidad en LEO del Ares V, sino su capacidad en el momento del TLI (Trans Lunar Injection) con la Orión acoplada al conjunto Altair-EDS.
  

Una vez más, queda claro que la principal dificultad del programa Constellation radica en el "sobrepeso" de la nave Orión y la imposibilidad de aumentar la capacidad del Ares I. El módulo lunar Altair deberá ser diseñado para compensar en parte las limitaciones de la Orión, pero su margen de crecimiento, como vemos, no es ilimitado.