Comisión Augustine: el futuro de los EEUU en el espacio

En busca de un programa espacial tripulado digno de una gran nación.

Así empieza el informe final del Comité para la Revisión de los Planes del Programa Espacial Tripulado de los EEUU, más conocido como Comisión Augustine. El objetivo de esta Comisión es asesorar a la Casa Blanca para trazar el rumbo de las actividades tripuladas en el espacio durante las próximas décadas. Hasta la fecha, este futuro se guiaba por las directrices del Programa Constellation -iniciado por la anterior administración Bush a raíz de la catástrofe del Columbia- y pasaba por la retirada del transbordador espacial en 2010 y su sustitución por una nueva cápsula tripulada denominada Orión. Al mismo tiempo, la NASA debía construir dos cohetes, el Ares I y Ares V, para volver a la Luna antes de 2020 y sentar las bases de la colonización del Sistema Solar en las siguientes décadas.

Un programa muy ambicioso que pronto se topó con su mayor enemigo: la falta de financiación adecuada. Como consecuencia, los problemas técnicos a la hora de diseñar el Ares I y la cápsula Orión resultaron ser mucho más complicados de resolver que lo inicialmente previsto y los plazos se fueron retrasando inexorablemente. Para cuando el presidente Obama fue elegido, todo el programa se había descontrolado. La Orión no había parado de aumentar su masa a la vez que sus prestaciones habían disminuido radicalmente: mientras que inicialmente debía ser capaz de transportar a seis personas, al final la NASA debería contentarse con enviar a cuatro astronautas solamente. El Ares I, en principio un lanzador fácil de desarrollar gracias al empleo de tecnologías y elementos provenientes de la lanzadera, se había convertido en una pesadilla logística y la fecha de su primer lanzamiento se alejaba más y más en el horizonte. El cohete gigante Ares V apenas había recibido financiación y no estaba formalmente aprobado, pero parecía evidente que construir una máquina tan impresionante llevaría al límite el exiguo presupuesto de la NASA. Estaba claro que, a este ritmo, para 2020 no sólo no tendríamos ningún hombre en la Luna, sino que además la Orión no podría despegar antes de 2018 como muy pronto. Por otro lado, el tiempo corría en contra del programa de la lanzadera, cuyo fin estaba cada vez más cerca. La NASA se enfrentaba a un dilema: si retiraba al transbordador en 2010 podría contar con más fondos para el desarrollo del Programa Constellation, pero durante casi ocho años sería incapaz de lanzar un astronauta al espacio por sus propios medios, debiendo confiar en Rusia y sus naves Soyuz para tal fin. El Programa Constellation parecía que iba a correr la misma suerte que otras iniciativas de exploración tripulada como la SEI: el olvido.


Ambicioso programa de exploración de la NASA planteado a finales de los años 60.

Estaba claro que en el camino algo había ido tremendamente mal y debía corregirse. No bastaba con elegir un nuevo administrador de la NASA y hacer unos simples ajustes, sino que debía evaluarse todo el programa espacial tripulado norteamericano, incluyendo su misma razón de ser. Para ello se creó un Comité de diez personas representantes del sector aeroespacial norteamericano liderados por Norman Augustine. El Comité ha realizado numerosas entrevistas a multitud de especialistas de la industria aeroespacial, miembros de la NASA y a otros expertos. Durante los últimos meses, la Comisión ha estudiado la viabilidad de las diversas opciones a las que se enfrenta el programa espacial tripulado de la NASA: quedarse en órbita baja como en los últimos cuarenta años, ir a la Luna, a Marte o a otros destinos del Sistema Solar (asteroides, puntos de Lagrange, etc.).

El pasado septiembre pudimos ver el informe preliminar, donde quedaba claro que dentro del presupuesto actual era imposible llevar a cabo cualquier programa de exploración más allá de la órbita baja. Sólo si la Casa Blanca se comprometía a aumentar el dinero destinado a la NASA de forma continuada se podría viajar a algún sitio. El informe preliminar decepcionó a muchos no sólo por sus conclusiones, sino por la falta de datos técnicos para justificar las decisiones propuestas. A este respecto, este informe final es más exhaustivo, pero no mucho más. Básicamente es una versión ampliada y mejor presentada del informe anterior, pero sin llegar a ser la obra de referencia que todos esperábamos dada su importancia. No obstante, puesto que se trata de un informe a partir del cual la NASA y la administración Obama van a decidir el futuro de la presencia norteamericana en el espacio, vale la pena repetir las recomendaciones de la Comisión, pese a que no haya sorpresas significativas:


Conclusiones generales:

• Transbordador Espacial: deberá seguir operativo en 2011. Como máximo, se contempla una posible misión extra en 2012 gracias a que todavía hay un tanque externo (ET) de repuesto disponible (la línea de montaje del ET se cerró hace poco y se necesitaría una inyección de dinero para poder reabrirla). Si la NASA decide continuar operando con el transbordador a partir de 2012, deberían favorecerse lanzadores pesados basados en la tecnología del shuttle (Shuttle Derived Launch Vehicle). En caso contrario, toda extensión de la vida útil del transbordador tendrá un impacto negativo en las estrategias de exploración, aunque de los tres mil millones de dólares anuales que cuesta el programa, sólo se liberarían 1-2 mil millones tras la retirada debido a los costes fijos (infraestructura, personal, etc).

Personal que trabaja en el transbordador. Pronto habrá que tomar una decisión si se quiere ampliar la vida útil del shuttle.

• ISS: se recomienda que permanezca operativa hasta 2020. Para ello, la NASA deberá gastar unos 14 mil millones de dólares adicionales en el periodo 2015-2020. El Programa Constellation preveía la cancelación de la estación en 2015 para liberar fondos de cara al programa lunar, todo un absurdo si tenemos en cuenta que la estación se terminará el año que viene. Por cierto, resulta significativo que el diagrama del montaje de la estación que aparece en el informe sea incorrecto en cuanto a los elementos del segmento ruso. Además, de acuerdo con el informe, la NASA piensa que Rusia no podría mantener por su cuenta a la ISS: se ve que no han oído hablar del proyecto OPSEK.

Comparativa de la capacidad de carga de los vehículos destinados a la ISS.

• Orión: el Comité considera que los Estados Unidos deben disponer de una nave con capacidad para viajes más allá de la órbita terrestre (el transbordador carece de ella) y que el diseño general de la nave es el idóneo, aunque sería preferible una versión más pequeña. En todo caso, es partidario de seguir con su desarrollo como prioridad nacional.

• Programa Constellation: es simplemente inviable según el presupuesto actual.

Arquitectura actual del Programa Constellation.


Comparación de la financiación prevista para el Programa Constellation (línea azul) y la real.


Lanzadores:

• Ares I: debido a los retrasos y sobrecostes, está claro que este lanzador no permitiría una participación de los EEUU en la ISS hasta finales de la próxima década, algo inaceptable. La Comisión apuesta por su cancelación y que la cápsula Orión sea lanzada por un cohete del sector privado (EELV). El cohete que deberá realizar esta tarea no está claro. La Comisión afirma que que ha estudiado el Delta IV HLV como opción alternativa al Ares I (no está del todo claro por qué no se menciona al Atlas V) y que, aunque técnicamente es posible lanzar la Orión con este cohete, los cambios que deberían introducirse no justifican su coste. Este es uno de los puntos que no había quedado claro en el informe preliminar y que ahora parece que se confirma. Según el informe, la Orión a bordo del Delta IV HLV formaría un conjunto tan costoso como el Ares I. Sólo en el caso de que se favorezca el desarrollo de un super-EELV para misiones de exploración tendría sentido apostar por el Delta IV. Todo un mazazo para ULA y sus recientes planes para hacerse un hueco en el programa espacial tripulado norteamericano. La Comisión considera que se puede desarrollar un cohete nuevo si la NASA invierte en el sector privado unos cinco mil millones de dólares. Por contra, el Ares I necesitaría recibir entre cinco y seis mil millones de dólares para finalizar su diseño, pero eso siendo optimistas y pensando que la mayor parte de los costes de los elementos comunes con el Ares V no necesitarán una inversión adicional. En todo caso, el Ares I sería un cohete extremadamente caro de operar: más de mil millones de dólares por lanzamiento.

La Comisión descarta una versión del Delta IV para lanzar a la Orión.

• Ares V: la Comisión piensa que cualquier arquitectura de exploración debe contar con lanzadores pesados, aunque considera que las últimas versiones del Ares V (con una capacidad en LEO superior a las 160 toneladas) son demasiado grandes desde el punto de vista operativo y se decanta por un Ares V Lite con capacidad para 140 t (como comparación, el Saturno V tenía una capacidad de 110 t), muy semejante al Jupiter de la propuesta Direct. En el informe preliminar no se daban muchos detalles sobre el Ares V Lite, pero ahora podemos saber que tendría dos cohetes de combustible sólido de cinco segmentos -igual que la primera etapa del Ares I-, en vez de los cinco segmentos y medio del Ares V actual. Además emplearía cinco motores RS-68 en la primera etapa y no seis. La Comisión se digna a citar la propuesta de Direct -fue muy criticada por no mencionarla por su nombre en el informe preliminar-, pero la descarta amablemente en favor del Ares V Lite. El Ares V Lite sería usado sin embargo como lanzador único para misiones tripuladas y de carga, del mismo modo que la propuesta de Direct. Las misiones lunares necesitarían dos lanzamientos de este cohete, permitiendo una masa útil mayor (2x140 toneladas, frente a las 160+25 toneladas del Ares V + Ares I).

• Lanzador derivado del shuttle (Shuttle Derived Launch Vehicle, SDLV): un cohete de este tipo tendría una capacidad en órbita baja de 100-110 toneladas. La Comisión entiende que su desarrollo sólo sería positivo en caso de una extensión de la vida de la lanzadera hasta 2015. Aunque se reducirían costes de desarrollo -emplearía los mismos SRB y ET del transbordador-, saldría más caro que el Ares V por unidad de masa puesta en órbita. Además, la Comisión piensa que su nivel de seguridad sería menor en misiones tripuladas debido al montaje lateral. Se han estudiado variantes de este vehículo con motores SSME reutilizables -los mismos del transbordador- o con RS-25E -una versión desechable del SSME-, así como otras combinaciones.

Lanzador basado en el shuttle.

• Super-EELV: el Comité ha estudiado versiones de los cohetes privados actuales que puedan poner en órbita baja de 30 a 75 toneladas. Para ello se deberían emplear tecnologías de la NASA a la hora de diseñar el nuevo vehículo. El informe considera que con varias modificaciones se podrían alcanzar las 75 t en LEO, muy por debajo de las otras opciones, pero superior a las 40-60 toneladas que la Comisión considera el mínimo para llevar a cabo un programa de exploración fuera de la órbita baja. En todo caso, el super-EELV debería usar en su primera etapa el motor ruso RD-180, toda una paradoja.

Super-EELV: la primera etapa estaría formada por tres bloques basados en el Atlas V, con dos RD-180 cada uno.



Tablas comparativas de las capacidades de carga de los distintos lanzadores estudiados.


Capacidades de los lanzadores en misiones lunares.


Quo vadis?


Pero obviamente, el punto más importante del informe ha sido la discusión sobre la elección del destino para la exploración tripulada. La Comisión piensa a este respecto que, aunque Marte es el destino más interesante al que podemos viajar con la tecnología actual, una misión directa queda fuera de cualquier presupuesto realista a corto plazo y apuesta por ir a la Luna o por el llamado “Camino Flexible”.



Propuestas de misiones a Marte usando el Ares V.

El Camino Flexible propone desarrollar la tecnología para viajar más allá de la órbita baja y visitar primero los puntos de Lagrange, asteroides cercanos o realizar sobrevuelos de planetas. Aunque no sea tan espectacular como una misión a Marte, el Camino Flexible promete llevar a cabo una serie de misiones interplanetarias muy variadas durante las próximas décadas. El objetivo último de esta arquitectura sería poner un hombre en la superficie de Marte, aunque también sería posible pasar antes por la Luna si el presupuesto lo permite. La Luna es un objetivo mucho más cercano y realista, aunque el Comité deja claro que la ciencia no es la única prioridad a la hora de elegir un objetivo para el programa espacial tripulado, una declaración de intenciones muy sincera que es de agradecer.


Posibles destinos para el programa espacial tripulado.


Ventajas y desventajas de cada destino.


Resumen del "Camino Flexible".


Resumiendo, la Comisión propone ocho escenarios para el futuro de la exploración tripulada agrupados en tres tipos distintos según el destino:

• Opción 1: Programa Constellation. El programa tal y como fue concebido en un principio. Cohetes Ares I y Ares V, retirada del shuttle en 2010 y de la ISS en 2015. La Comisión considera que esta opción es inviable con el presupuesto actual y que sólo se podría llegar a la Luna en 2030 como muy pronto, ya que solamente se podría empezar a construir el Ares V a partir de 2020.

• Opción 2: Programa Constellation modificado. Se emplearía el Ares V Lite y un lanzador privado en vez del Ares I. Retirada del transbordador en 2011 y de la ISS en 2020. Inviable con el presupuesto actual: no llegaríamos a la Luna antes de 2040.

• Opción 3: la Luna. Semejante a la Opción 1, pero sin las limitaciones presupuestarias actuales. Se podría lanzar la Orión en 2017 y llegar a la Luna en 2025 siendo muy optimistas.

• Opción 4A: la Luna. Igual a la Opción 2 pero con un aumento del presupuesto. Se podría volver a la Luna en 2025 y llevar a cabo una media de dos misiones tripuladas al año.

• Opción 4B: la Luna + extensión del shuttle. Aumento de la vida útil del transbordador hasta 2015 y empleo de un lanzador pesado basado en el shuttle. Retirada de la ISS en 2020 y uso de un lanzador privado en vez del Ares I. Se podría volver a la Luna en 2025 con un aumento del presupuesto.

• Opción 5A: Camino Flexible. Retirada del shuttle en 2011 y de la ISS en 2020. Uso del Ares V Lite y un lanzador privado para la Orión. A principios de los años veinte se podrían llevar a cabo los primeros sobrevuelos lunares y misiones a los puntos de Lagrange, con misiones a la superficie lunar o a las lunas marcianas a finales de la década.

• Opción 5B: Camino Flexible. Retirada del shuttle en 2011 y de la ISS en 2020. Uso de lanzadores derivados de los cohetes privados actuales (super-EELV, con una capacidad máxima de 75 t en LEO). A principios de los años veinte se podrían llevar a cabo los primeros sobrevuelos lunares y misiones a los puntos de Lagrange, con misiones a la superficie lunar o las lunas marcianas a finales de la década.

• Opción 5C: Camino Flexible. Retirada del shuttle en 2011 y de la ISS en 2020. Uso de un lanzador derivado del transbordador (100-110 t). Como en el caso de la Opción 5A y 5B, a principios de los años veinte se podrían llevar a cabo los primeros sobrevuelos lunares y misiones a los puntos de Lagrange, con misiones a la superficie lunar o a las lunas marcianas a finales de la década.

Tabla resumen de las distintas opciones.


Tecnologías a desarrollar en cada una de las opciones.


Lanzadores y objetivos para cada opción.


Para cualquiera de las opciones, con la excepción de la 1 y la 2 (el Programa Constellation actual), sería necesario un aumento sostenido del presupuesto de la NASA en tres mil millones de dólares anuales durante los próximos lustros. Algo nada desdeñable si tenemos en cuenta que éste es aproximadamente el presupuesto anual del transbordador espacial.

La Comisión no se decanta claramente por ninguna opción, ya que deja claro que estamos ante una elección política y como tal es la Casa Blanca quien debe decidir sobre el futuro de los Estados Unidos en el espacio. Sin embargo, a diferencia del informe preliminar, el Comité "se moja" y deja entrever su predilección por las opciones 4A y 5A, o lo que es lo mismo: retirada del shuttle en 2011 y de la ISS en 2020, cancelación del Ares I y desarrollo del Ares V Lite.


El Camino Flexible podría evolucionar hacia misiones a la superficie marciana o lunar.


En todo caso, es importante recalcar que sería necesario un aumento del presupuesto de la NASA para llevar a cabo cualquier arquitectura de exploración. La Comisión adopta un tono menos pesimista que en el informe preliminar y recomienda a la Casa Blanca que apueste por este incremento. Según el Comité, el aumento entra dentro de lo razonable y permitirá a los EEUU mantener el liderazgo en materia espacial durante las próximas décadas. El informe incluye una serie de gráficas presupuestarias muy ilustrativas, como éstas donde podemos ver el porcentaje del presupuesto de la NASA con respecto al PIB norteamericano y el presupuesto federal:




Como vemos, la "Era Apolo" queda claramente marcada en las gráficas, así como la reducción continuada del presupuesto de la NASA en las últimas décadas. No obstante, si corregimos la inflación del gasto en exploración espacial, podemos ver como el pico de la era Apolo se suaviza:



O lo que es lo mismo, la NASA no invierte en el espacio en la actualidad muchísimo menos que en los años 60, por lo que no hace falta un milagro presupuestario para volver a explorar el Sistema Solar. Esta otra gráfica también me ha llamado la atención:



En ella podemos ver el porcentaje del presupuesto espacial destinado a las misiones tripuladas a lo largo del tiempo. Actualmente, la NASA dedica un 50% aproximadamente a estas actividades, una cifra bastante inferior a lo que mucha gente piensa.


Presupuesto de la NASA para 2007 comparado con el de otras agencias espaciales.


Como complemento, el informe resalta la necesidad de cooperar con otras naciones para desarrollar un programa tripulado ambicioso, aunque no aporta ejemplos de cómo podría ser esta colaboración. Igualmente, el Comité se declara partidario de forma un tanto vaga de favorecer nuevas tecnologías de propulsión (nuclear, VASIMR, etc.) y otras técnicas como la aerocaptura para disminuir los costes en misiones interplanetarias.


El uso de nuevas tecnologías podría reducir ocho veces la masa necesaria para una misión a Marte.


Ahora el reloj sigue corriendo y la pelota está en el tejado de la Casa Blanca. El presidente Obama debe tomar muy pronto una decisión sobre el futuro del programa espacial norteamericano en base a las conclusiones de este informe. ¿La Luna o los asteroides cercanos? ¿Sobrevolar Marte o pisar Fobos? ¿Explorar el Sistema Solar o quedarnos en casa? Sea cual sea, la elección será decisiva para las próximas décadas.