La sonda YuS del programa Tsiolkovsky para el estudio de Júpiter y el Sol.
Tsiolkovsky
En 1986, las políticas de glasnost y perestroika de Mijaíl Gorbachov comenzaban a dar sus frutos muy lentamente. En el programa espacial, la apertura se tradujo en un mayor énfasis -al menos sobre el papel- en los proyectos de exploración espacial mediante sondas no tripuladas. Hasta ese momento, el programa de sondas espaciales de la URSS había sido el coto privado de la oficina de diseño NPO Lávochkin. A diferencia de los EEUU, donde el famoso JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA se encargaba de coordinar el esfuerzo en este campo, la Unión Soviética carecía de una arquitectura adecuada en materia de sondas espaciales. Como resultado, se decidió impulsar el IKI (Instituto de Investigaciones Espaciales), un organismo dependiente de la Academia de Ciencias de la URSS destinado a convertirse en el JPL soviético. El gobierno vio en el programa de sondas no tripuladas una buena manera de rentabilizar el esfuerzo espacial del país al mismo tiempo que se creaban lazos de unión con otras naciones.
En plena ebullición de nuevas propuestas para explorar Marte, Venus, asteroides y cometas, entre 1986 y 1987 NPO Lávochkin llevó a cabo un estudio preliminar (NIR) para planificar la exploración del Sistema Solar exterior. El estudio recibiría la denominación no oficial de Tsiolkovsky y estaría dirigido por Vladímir Pérminov. El nuevo programa preveía el lanzamiento de una nueva familia de sondas espaciales que incorporarían generadores de radioisótopos -RTGs (RITEG en ruso)- en vez de paneles solares y sistemas de comunicación a muy larga distancia. A finales de los 80, Lávochkin se mostraba confiada en disponer de la electrónica necesaria para realizar viajes al Sistema Solar exterior. Según el estudio, con la financiación adecuada la Unión Soviética podría diseñar naves con una tecnología semejante a la norteamericana. El principal proyecto dentro del estudio Tsiolkovsky fue la sonda YuS (Yupíter-Solntse / Юпитер Солнце, ЮС), "Júpiter-Sol" en ruso. De hecho, a veces se presenta el proyecto YuS como sinónimo del programa Tsiolkovsky, pero debemos señalar que se trataba de dos cosas bien distintas.
La sonda YuS para el estudio de Júpiter y el Sol.
YuS tenía por objetivo el estudio de Júpiter y el Sol. Sí, han leído bien. Júpiter Y el Sol, al mismo tiempo. Aunque parezca extraño, la mejor forma de acercarse mucho al Sol es alejándose primero para pasar por Júpiter. ¿Cómo puede ser esto posible? Las maniobras orbitales vienen dictadas por la energía necesaria para viajar de un punto a otro del Sistema Solar, algo que podemos expresar en términos de Delta-V. Si queremos desplazarnos hasta el Sol desde la Tierra debemos tener en cuenta que nuestro planeta se mueve en su órbita a unos 30 km/s, es decir, tendremos que llevar a cabo una maniobra de frenado de la misma magnitud para alcanzar una trayectoria directa hacia nuestra estrella. El truco consiste en usar el tremendo campo gravitatorio de Júpiter para mandar la sonda hacia el Sol sin ningún gasto extra de combustible. Obviamente, primero debemos llegar a Júpiter, pero para alcanzar los planetas exteriores desde la órbita baja terrestre sólo es necesario un Delta-V del orden de varios km/s, así que la maniobra nos sale a cuenta. Este sistema sería el usado por la sonda europea Ulysses para estudiar los polos del Sol, aunque a mucha mayor distancia.
Trayectoria hacia Júpiter.
Trayectoria hacia el Sol.
YuS sería una sonda de 900-1200 kg equipada con una antena de alta ganancia de 3,2 metros de diámetro y de dos a seis unidades RTG (con una potencia individual mínima de 125 W). Cada nave estaba dividida en tres partes: módulo de propulsión (etapa superior), módulo de trayectoria (con los RTG, la aviónica y la antena) y la sonda solar. Según el plan original, se construirían dos sondas idénticas, de acuerdo con la venerable tradición soviética de lanzar las naves interplanetarias de dos en dos.
Partes de la YuS.
Módulo de trayectoria.
Las YuS serían lanzadas mediante dos cohetes Protón en 1995 y 1996. Al llegar a Júpiter dos años después, las sondas atravesarían el sistema de satélites antes de soltar una cápsula en la atmósfera del gigante gaseoso -de forma similar a la misión Galileo de la NASA-, la cual experimentaría una deceleración de 1500 g. Además de dirigirse hacia el Sol, YuS utilizaría la gravedad de Júpiter para cambiar su plano orbital y seguir una trayectoria por encima de la eclíptica. De este modo, YuS sería capaz de estudiar la corona sobre las regiones polares del Sol, unas zonas de tremendo interés desde el punto de vista de la física solar. Tras 1,7 años de viaje, la sonda se acercaría al Sol a una distancia inferior a los cuatro millones de kilómetros de la superficie solar (la fotosfera), viajando a la impresionante velocidad de 300 km/s. La sonda solar tendría una masa de 460 kg y se separaría del bloque propulsivo de la YuS diez días antes del máximo acercamiento al Sol. El principal problema en el diseño de la sonda solar era obviamente el escudo térmico. Lávochkin estudió varias configuraciones con forma cónica y de disco, decantándose por esta última para el diseño final.
La sonda solar de YuS en forma de "OVNI".
La misión YuS sería la primera del programa Tsiolkovsky, pero luego debían lanzarse otras similares a Saturno y al resto de planetas del Sistema Solar exterior. Con Tsiolkovsky, la Unión Soviética esperaba reducir la distancia tecnológica con la NASA e inaugurar una nueva era de exploración.
Fuego y Hielo
Desgraciadamente, todos estos planes no verían la luz. La URSS sucumbió en 1991 y se llevó consigo la mayor parte de sueños espaciales de una generación. No obstante, Rusia y los Estados Unidos comenzaron un proceso de aproximación de sus respectivos programas espaciales durante el periodo 1993-1994 que daría como resultado el proyecto Fire and Ice. Este proyecto no era más que la fusión de los principales elementos del programa Tsiolkovsky con varias propuestas estadounidenses de sondas espaciales.
La misión Fire tenía que haber sido muy parecida al plan original de YuS, pero la nave estaría formada en esta ocasión por una sonda principal norteamericana y otra rusa. La sonda rusa sería más pequeña y menos ambiciosa que su predecesora YuS. Ambos vehículos viajarían conjuntamente hasta Júpiter y luego sobrevolarían el Sol a distintas distancias. La sonda americana pasaría sobre los polos a 5,6 millones de km, para acercarse luego a sólo 2,8 millones de km sobre el ecuador solar. La sonda rusa no llegaría a menos de siete millones de km sobre el ecuador y volaría sobre los polos solares a 14 millones de km.
Fire: configuración de lanzamiento en un cohete Protón con la sonda norteamericana (arriba) y la rusa (en medio) (NASA).
Otras configuraciones de la misión Fire (NASA).
Detalle de la sonda solar estadounidense con el escudo térmico en la parte superior (NASA).
La sonda rusa de la misión Fire (NASA).
Trayectoria de las sondas Fire (NASA).
Por su parte, la misión Ice vería el lanzamiento de dos naves de 120-140 kg hacia Plutón mediante sendos cohetes Protón. Las naves, de fabricación estadounidense, incorporarían una pequeña sonda rusa (Drop Zond) de 6 kg para explorar Plutón y/o Caronte. Las Drop Zonds se separarían a una distancia de 34 millones de km y transmitirían datos hasta el impacto final con la superficie, incluyendo imágenes tomadas a través de una cámara con lente de ojo de pez. Las El viaje duraría 8 ó 10 años, dependiendo de la fecha de lanzamiento.
Sonda Ice con la pequeña subsonda rusa (NASA).
Subsonda rusa de la misión Ice (NASA).
Configuración de lanzamiento de la Ice en el Protón, con etapas superiores Star norteamericanas (NASA).
Lanzamiento de Ice (NASA).
Trayectoria de la misión Ice.
Trayectoria de sobrevuelo de Plutón y Caronte por parte de Ice (NASA).
Las misiones Fire and Ice tampoco seguirían adelante, principalmente por culpa de la brutal crisis económica rusa que prácticamente liquidó el programa de sondas espaciales de este país durante los años 90. La contribución norteamericana a la misión Fire evolucionaría posteriormente hasta convertirse en la actual Solar Probe +, mientras que Ice daría lugar a la New Horizons. Hoy en día podemos encontrar la herencia del programa Tsiolkovsky en Laplace, una propuesta de misión rusa para estudiar los planetas exteriores.
Resulta curioso que Rusia y los Estados Unidos no pudieran cooperar de forma estrecha en el campo de la exploración no tripulada del Sistema Solar y, sin embargo, hayan decidido embarcarse en la construcción de la compleja y costosa ISS. Una verdadera pena.
Por último, una pequeña reflexión. ¿Qué habría sido del programa de sondas automáticas soviéticas si la URSS no hubiese desaparecido?¿Habríamos sido testigos de una nueva generación de rovers marcianos, sondas en Saturno y naves solares? Nunca lo sabremos.
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