De los aviones a los cohetes
A finales de los años 50, la figura de Kuznetsov era ampliamente conocida gracias al trabajo de su oficina de diseño OKB-276, situada en la ciudad de Samara. Los motores de aviación fabricados por Kuznetsov eran sinónimos de altísima calidad y equipaban a multitud de aeronaves soviéticas. Por ejemplo, ahí tenemos al NK-12, el potente motor de turbohélice que propulsaba a los poderosos Túpolev Tu-95 y Tu-114. Kuznetsov era feliz con su trabajo y probablemente sólo hubiese sido recordado por sus motores a reacción si no fuera porque en mayo de 1959 se cruzó en su camino el legendario Ingeniero Jefe, Serguéi Koroliov.
Nikolái Dmítrievich Kuznetsov (Wikipedia).
Koroliov tenía en esos momentos un problema muy grave. El gobierno soviético había depositado en el mítico ingeniero la responsabilidad de construir el primer misil intercontinental (ICBM) de la historia. Koroliov había cumplido con su tarea de forma diligente, diseñando el legendario R-7 Semyorka, cohete se haría famoso por lanzar los primeros sputniks. Como lanzador espacial, el Semyorka no tenía rival, pero como arma dejaba mucho que desear. El empleo de queroseno y oxígeno líquido (kerolox) impedía que el misil estuviese en alerta de lanzamiento durante largos periodos de tiempo. Como resultado, los militares soviéticos se habían dirigido a la OKB-586 de Mijaíl Yangel para construir el R-16, un ICBM a base de propergoles hipergólicos capaz de ser lanzado en cualquier momento. Pero Koroliov seguía convencido de la superioridad de los combustibles criogénicos e insistió en usarlos en el que debía ser el sustituto del Semyorka, el misil R-9. Desgraciadamente, el constructor más importante de motores cohete de la Unión Soviética, Valentín Glushkó (OKB-456), se mostraba contrario a dedicar parte de su esfuerzo en el diseño de un motor criogénico potente para el R-9. Glushkó prefería centrarse en los motores hipergólicos, los favoritos de los militares.
Misil R-9 (RKK Energía).
Cansado de las continuas peleas con Glushkó, Koroliov decidió romper la baraja y dirigirse a Nikolái Kuznetsov para encargarle el diseño de los motores criogénicos del R-9. Kuznetsov no tenía ninguna experiencia previa en motores cohete, por lo que tuvo que dedicar importantes esfuerzos para cumplir con la tarea encomendada por Koroliov. El fruto del trabajo de Kuznetsov sería el motor NK-9 (8D517). Cuatro NK-9 propulsarían el R-9A formando un conjunto denominado 8D717. El NK-9 tenía un empuje de 36-38 toneladas y una presión en la cámara de combustión de 10,5 MPa. No eran unas prestaciones especialmente impresionantes, pero lo realmente importante era el diseño del motor. El NK-9 usaba un novedoso esquema de combustión por etapas (también denominado de ciclo cerrado), gracias al cual todo el combustible y el oxidante participan en la propulsión. Este sistema permite construir motores mucho más eficientes que los de ciclo abierto, a cambio de una complejidad significativamente mayor. Y es que el NK-9 tenía un impulso específico de 328 segundos, algo impresionante en un motor de kerolox de principios de los 60 (como comparación, el F-1 del Saturno V tenía un Isp máximo de 304 s). El NK-9 sería el primer motor cohete de ciclo cerrado rico en oxígeno de la historia.
El NK-9.
Cierto es que Kuznetsov no tuvo que partir de cero a la hora de diseñar el NK-9, ya que utilizó la experiencia de la OKB-1 de Koroliov con el prototipo de motor de ciclo cerrado D-33 (11D33). Desgraciadamente, el diseño del NK-9 era demasiado complejo y no estaría listo a tiempo para el R-9. En su lugar se utilizaría el RD-111 (8D716, de ciclo abierto), diseñado por Glushkó. Aunque no serviría de mucho, porque el R-9 resultaría otro fracaso como misil. Pero Koroliov no se olvidó del NK-9 y en 1961 decidió emplearlo en su nuevo proyecto, el cohete global GR-1. El GR-1 sería cancelado en 1964 y se convertiría en el último proyecto de misil intercontinental en el que trabajaría la oficina del Ingeniero Jefe.
El programa lunar y el NK-15/NK-33
Pero Koroliov había quedado gratamente satisfecho con los resultados de Kuznetsov y su NK-9. La OKB-276 había logrado diseñar un motor de kerolox de ciclo cerrado en un tiempo récord, algo que Glushkó había considerado una tarea imposible apenas unos años antes. Así se comprende que Koroliov decidiese en 1960 confiar en Kuznetsov para construir los motores del nuevo cohete N1, lo que provocó un monumental enfado por parte de Glushkó. Este lanzador pesado debía poner en órbita grandes estaciones espaciales y naves con destino a Marte, así que era necesario construir un motor potente para la primera etapa. Kuznetsov estudió tres variantes del nuevo motor, con un empuje de 150, 300 y 600 toneladas respectivamente. Por supuesto, cuanto más potente fuese el motor, menos unidades se requerirían para propulsar el N1. Lamentablemente, las limitaciones presupuestarias y de tiempo obligaron a que Kuznetsov se decantase finalmente por la versión menos potente. A principios de los 60, el gobierno soviético no había aprobado aún el programa N1 y no había dinero para construir las enormes instalaciones que hubiesen requerido un motor de 600 toneladas, equivalente al F-1 de la NASA.
A finales de 1961, Kuznetsov ya había detallado el diseño de los motores que propulsarían el N1. En la primera etapa se emplearía el NK-15 (11D51), una versión más potente del NK-9 con un empuje de 154-157,4 toneladas. La segunda etapa usaría el NK-15V (11D52), una variante del NK-15 optimizada para uso en el vacío. Por último, la tercera y cuarta etapas dispondrían de los NK-19 (11D53) y NK-21 (11D54) respectivamente, ambos diseños derivados directamente del NK-9. El 24 de septiembre de 1962, el Consejo de Ministros de la URSS y el Comité Central del PCUS publican el decreto autorizando la construcción de los motores del N1 por parte de Kuznetsov. La primera prueba de un NK-15 tendría lugar el 15 de noviembre de 1963.
Pero el N1 no paraba de crecer. Inicialmente destinado a tener una capacidad en órbita baja de "sólo" 80 toneladas, Koroliov decidió usarlo como respuesta al Saturno V norteamericano. La OKB-1 diseñó un plan de misión lunar semejante al programa Apolo que requería un sólo lanzamiento del N1. Para poder mandar el módulo lunar LK y la Soyuz LOK hacia la Luna, el N1 debía poder lanzar un mínimo de 95 toneladas. Entre las muchas medidas introducidas para permitir este incremento en la capacidad, se decidió aumentar hasta treinta (!) el número de motores NK-15 en la primera etapa. La segunda etapa solamente necesitaría ocho NK-15V.
Los 30 motores NK-15 de la primera etapa del N1.
El programa lunar soviético N1-L3 empezó tarde y mal. Nunca llegó a disponer de un presupuesto mínimamente adecuado a sus ambiciosos objetivos. No es de extrañar que los cuatro lanzamientos del N1 que se llevaron a cabo entre 1969 y 1972 resultasen un fiasco. Tradicionalmente se ha culpado al enorme número de motores del N1 como uno de los motivos principales que hizo fracasar el programa, lo cual es falso. El N1 falló por falta de recursos materiales y humanos, no por carecer de la tecnología adecuada. Por ejemplo, nunca se llegó a probar en tierra el funcionamiento de los treinta motores NK-15 de la primera etapa al unísono. Sólo se realizaron pruebas de motores individuales, lo que resultó a todas luces insuficiente.
En 1968 Kuznetsov comenzó a trabajar en versiones mejoradas de los motores del N1, denominadas NK-33 (11D111), NK-43 (11D112), NK-31 y NK-39. No obstante, el programa lunar soviético N1-L3 sería cancelado a principios de los 70. La OKB-1 (entonces denominada TsKBEM) planeaba introducir una nueva versión del N1 con motores criogénicos, pero el gobierno decidió entonces fusionar la antigua oficina de Koroliov con la OKB-456 para crear NPO Energía. Paradojas de la vida, Valentín Glushkó sería ahora el jefe de la oficina de su antiguo rival. Glushkó ordenó inmediatamente la cancelación del N1 y lo sustituyó por una nueva familia de lanzadores denominada RLA, antecesores del cohete Energía. También decidió prescindir de la colaboración con Kuznetsov para a continuación comenzar a diseñar desde cero el que llegaría a ser el cohete de combustible líquido más potente jamás construido, el RD-170. La última prueba de encendido de un NK-33 en la URSS tendría lugar en 1976. Para entonces, se habían construido más de 200 motores NK-15/33 y se realizaron 575 encendidos de prueba, con un tiempo total superior a las 28 horas de ignición.
NK-33 (lprd.de).
Pero las unidades de NK-15 y NK-33 ya existentes constituían un recordatorio de las limitaciones del pasado de Glushkó. El nuevo jefe de Energía mandó destruir los motores almacenados, así como toda la documentación correspondiente. Sería como si los NK-15 y NK-33 no hubiesen existido nunca. Glushkó defendería posteriormente su decisión afirmando que lo único que hizo fue seguir ordenes del gobierno. El programa lunar era ahora alto secreto y había que borrar las huellas de su existencia. Pero evidentemente el rencor personal jugó algún papel, aunque fuese sólo en parte. Por otro lado, Kuznetsov continuó diseñando motores de aviación como si nada hubiese ocurrido, pero es de suponer que la decisión de Glushkó no le hizo ninguna gracia. Esta fue la primera vez que se intentaría borrar el recuerdo de la obra de Nikolái Kuznetsov.
Motores NK-33 almacenados.
El redescubrimiento
Por suerte, los trabajadores del programa N1 desobedecieron las órdenes de Glushkó y guardaron varios NK-15 supervivientes en un almacén del cosmódromo de Baikonur sin que constase en ningún registro. Del mismo modo, la OKB-276 de Kuznetsov almacenó decenas de NK-33 y NK-43 construidos para el programa lunar. Veinte años después, estas unidades se volverían a descubrir tras la caída de la URSS y sus detalles técnicos serían conocidos por todo el mundo. Lejos de ser los principales causantes de la desgracia del N1, los NK-33 eran una maravilla de la tecnología espacial soviética.
Tabla comparativa de varios motores de primera etapa.
Cuando se hicieron públicas sus características, muchos ingenieros estadounidenses no se lo podían creer. Los EEUU nunca habían sido capaces de construir un motor de kerolox de ciclo cerrado. Los desafíos tecnológicos derivados del empleo de oxígeno gaseoso a alta presión no parecían justificar el aumento en la eficiencia. "Imposible", dijeron. Y, sin embargo, allí estaban varias decenas de NK-33 intactos dispuestos a desafiar el sentido común. Es cierto que el gran RD-170 era también un motor de ciclo cerrado, pero se trataba de un proyecto "moderno". Pero los NK-15/33 de Kuznetsov habían sido construidos a principios de los años 60. Se suponía que la URSS no había tenido acceso a esa tecnología hasta veinte años después. Para los expertos occidentales, el NK-33 era el equivalente aeroespacial del Mecanismo de Antikythera. El NK-33 no debía existir, era una anomalía histórica.
Parecía que el genio de Nikolái Kuznetsov había sido finalmente reivindicado. El viejo ingeniero falleció en 1995, justo después de que el mundo conociese las bondades del NK-33 y se hiciese justicia con su memoria. Poco antes, la empresa Motorostroitel -antigua OKB de Kuznetsov- presentó el NK-33-1, una versión ligeramente modernizada del NK-33.
NK-33 (izqda.) y NK-33-1 (dcha.)(Novosti Kosmonavtiki).
Pero en 1993 la compañía estadounidense Aerojet decidiría ir de compras a una Rusia destrozada por una brutal crisis económica. Tras arduas negociaciones -imaginamos que con sus correspondientes "maletines" de por medio-, la empresa norteamericana logró lo imposible: hacerse con la familia de motores NK-33. Todavía no está nada claro cómo se desarrollaron estas negociaciones, pero lo cierto es que el gobierno ruso regaló de forma bastante lamentable uno de los principales exponentes de su tecnología espacial más preciada.
Aerojet adquirió todos los derechos de construcción y comercialización de los motores de Kuznetsov fuera de Rusia. El NK-33 y el NK-43 serían conocidos a partir de entonces como AJ26-58/59 y AJ26-60/61, borrando así todo rastro de su origen soviético (posteriormente se cambiaría una vez más la denominación del NK-33 y actualmente se comercializan bajo el nombre de AJ26-62). En un principio, estos motores debían emplearse en el malogrado cohete Kistler K-1. Tras la cancelación de este proyecto, el futuro de los "NK-33 americanos" parecía bastante oscuro. Pero entonces llegó la empresa Orbital con su lanzador Taurus II, básicamente un cohete con una primera etapa construida en Ucrania que hace uso de dos NK-33.
Prueba de un AJ-26/NK-33 de Aerojet (Aerojet).
El Kistler K-1 (Wikipedia).
El NK-33/AJ-26 (Orbital Sciences).
Pese a muchos esfuerzos, Aerojet ha sido incapaz de construir el NK-33 por cuenta propia, limitándose a llevar a cabo pequeñas modificaciones en el diseño original. Por otro lado, la recuperación económica rusa ha propiciado la aparición de varias propuestas de lanzadores basados en el NK-33. El aumento de la demanda autóctona ha llevado a la empresa Kuznetsov (antigua Motorostroitel) y a Roskosmos plantearse la posibilidad de resucitar la línea de producción del NK-33.
El Soyuz-1 de TsSKB Progress es uno de los muchos proyectos rusos que planean usar el NK-33 (TsSKB Progress).
Desgraciadamente, en estos meses estamos asistiendo a un segundo intento de borrar el recuerdo de la obra de Kuznetsov. A lo largo de 2010 han tenido lugar varias pruebas de encendido del NK-33 en Estados Unidos como resultado de la colaboración entre Aerojet y la NASA para certificar los motores del Taurus II. Pero parece que a la agencia espacial norteamericana le incomoda el origen de estos motores y ha decidido borrar sistemáticamente cualquier referencia al mismo. ¿Creen que exagero? Pues muy fácil, sólo tienen que leerse esta noticia de la NASA (o esta otra) acerca de la última prueba de un AJ26 en el Centro de Stennis el pasado 17 de diciembre. Les reto a que encuentren una sola palabra que haga mención al origen soviético de los motores de Aerojet.
Operarios de la NASA trasladan un NK-33 para una prueba de encendido. Se aprecia el número de serie en cirílico (NASA).
Prueba de un AJ26 (NK-33) el pasado 17 de diciembre en el Centro Stennis de la NASA (NASA).
El intento de manipulación histórica por parte de la NASA es indigno de una agencia espacial de prestigio y supone una enorme falta de respeto a la memoria de su legítimo creador, Nikolái Dmítrievich Kuznetsov. Afortunadamente, el recuerdo de la obra de Kuznetsov ha resultado ser mucho más difícil de eliminar de lo que creían sus enemigos. Esperemos que por mucho tiempo.
Kuznetsov junto a su obra, el motor NK-33.
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