El módulo MLM ‘Nauka’ (configuración orbital) • [Ampliar]

I. INTRODUCCIÓN

Roscosmos, la Agencia Cosmonáutica Federal de Rusia, tiene previsto próximamente —hacia la mitad de 2017 según el último anuncio oficial— el lanzamiento mediante un cohete Proton-M del módulo MLM Nauka [Наука; Naúka, literalmente ciencia] para ser acoplado al Segmento Orbital Ruso [ROS, Russian Orbital Segment] de la Estación Espacial Internacional (ISS). Nauka es un módulo de grandes dimensiones y masa de cerca de 13 metros de longitud, 4.11 m de diámetro máximo, 70 m³ de volumen presurizado y 21.2 toneladas en el lanzamiento (hasta 24 toneladas de masa en órbita).

El MLM Nauka es el primer módulo específicamente dedicado a la investigación y experimentación científicas del Segmento ruso de la ISS —con 16 estaciones de trabajo interiores y una docena más en el exterior— y además amplía el Sistema de soporte vital de la Estación e incorpora nuevos compartimentos de descanso y aseo para los tripulantes, una esclusa automática exterior de experimentación científica, un brazo robótico de fabricación europea, un panel radiador de control térmico de grandes dimensiones, así como generación adicional de energía eléctrica gracias a los 75 m² de superficie de sus paneles solares fotovoltaicos.

La incorporación del Nauka a la ISS tras un dilatado proceso de fabricación, modificaciones y sucesivos aplazamientos —su lanzamiento estaba previsto inicialmente para mediados de la pasada década— supone la mayor ampliación del complejo orbital internacional en los últimos años y se inscribe en los planes de Roscosmos de incrementar a partir de 2017 con al menos tres nuevos módulos el Segmento ruso de la ISS, el primero de ellos el Nauka; módulos que posteriormente serían desacoplados para ser la base de una futura estación autónoma rusa en un escenario post ISS a partir de la mitad de la década de 2020, hacia el final de la vida útil prevista de la Estación Espacial Internacional. Así, aunque va a acoplarse a la ISS, el módulo Nauka sería el primer acto de estos futuros planes de independencia espacial rusa, algo que indudablemente está relacionado con el actual agravamiento de la tensión en las relaciones ruso-estadounidenses.

El choque geoestratégico actual de EEUU con la Federación de Rusia —cuyos escenarios principales son Oriente Medio y el Este de Europa— que implica sanciones económicas de Washington y Bruselas a Moscú, podría poner fin en un futuro más o menos inmediato a la etapa de cooperación espacial entre EEUU y Rusia iniciada con el Programa Shuttle-Mir en los años 90 y que al final de esa década dio origen a la Estación Espacial Internacional.

La actual estrategia de tensión, la escalada armamentística y la política de sanciones económicas de Washington y sus satélites contra Moscú implica una contradicción evidente en la relación de éstos con sus «socios espaciales» rusos que deja a la NASA en una posición un tanto paradójica. Tras la cancelación del programa de transbordadores orbitales Shuttle en 2011 y hasta que sean realmente operativas nuevas cápsulas tripuladas estadounidenses de empresas privadas como Boeing o SpaceX o las Orion de la NASA, los astronautas estadounidenses, europeos y japoneses dependen de las naves rusas Soyuz para ir al espacio, por lo que pagan a Rusia el correspondiente peaje. Al factor Soyuz se añade algo no menos importante: los cargueros rusos Progress son los que reabastecen de combustible al Segmento ruso, el único desde donde se pueden realizar los encendidos de motores imprescindibles para rectificar periódicamente la altitud de la órbita de la Estación; si no fuera así, la ISS descendería progresivamente y sin control hacia las capas altas de la atmósfera terrestre y acabaría calcinada en la reentrada… con los módulos de EEUU, Europa y Japón del Segmento orbital estadounidense incluídos.

Nuevos módulos rusos: la ISS y más allá

Infografía núm. 1: Plan de ampliación del Segmento orbital ruso de la ISS (2017-2019) • [Ampliar]

Los nuevos módulos que se añadirán al Segmento ruso de la ISS en próximos años y que posteriormente integrarían la primera fase de una futura Estación orbital rusa independiente —denominada provisionalmente ROB (Rossiskaia Orbitalnaia Baza, Base orbital rusa)— son los siguientes, según los planes de Roscosmos:

• 2017: MLM Nauka. Módulo Laboratorio Multifuncional* de 21 toneladas en el lanzamiento con 70 m³ de volumen presurizado y acoplado al puerto nadir del módulo Zvezda, actualmente ocupado por el módulo-esclusa DC Pirs (13 m³, 3.8 t). Previamente, el módulo Pirs será desacoplado por un carguero Progress y sufrirá un «destino fatal»: su desorbitación y destrucción en la reentrada.
  [*]: Многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ); Mnogofunktsionalnyi Laboratornyi Modul (MLM).

• 2018: UM Prichal. Módulo de Acoplamiento* de forma esférica, unas 4 toneladas de masa y cerca de 20 m³ de volumen presurizado que dispone de cinco puertos libres para naves y módulos. Será acoplado al puerto nadir (la parte orientada hacia la Tierra) del módulo Nauka y actualmente está en proceso de fabricación.
  [*]: Узловой модуль (УМ); Uzlovoi Modul (UM).

• 2019: NEM. Módulo Científico-Energético* de 21 toneladas en el lanzamiento y 94 m³ de volumen presurizado que se acoplará al puerto de estribor del módulo UM Prichal. El NEM —actualmente en fases previas a la fabricación— es el primer proyecto de módulo ruso de gran tamaño cuyo diseño no está estrictamente basado en los módulos del programa espacial tripulado de la URSS.
  [*]: Научно-энегетически модуль (НЭМ); Nauchno-Enegueticheski Modul (NEM).

Los módulos de mayor masa, MLM Nauka y NEM, serán puestos en órbita por sendos lanzadores Proton-M, mientras que el nodo UM Prichal se acoplará a la ISS mediante un módulo de servicio Progress especialmente adaptado que será lanzado por un cohete Soyuz-2.

Izquierda: el módulo-nodo UM ‘Prichal’, con cinco puertos más su unidad de acoplamiento activo (a la derecha del módulo) • Derecha: el Módulo Científico-Energético (NEM); configuración en el lanzamiento y configuración orbital (con los paneles solares desplegados) • [Ampliar]

Con la incorporación de los módulos Nauka, Prichal y NEM al Segmento ruso de la ISS, el volumen presurizado y la masa de éste se incrementará sensiblemente: desde ~203 m³ y ~70 toneladas en 2015-2016 hasta cerca de 390 m³ y unas 115 toneladas en 2019. Con la incorporación del Nauka y del NEM, la superficie instalada de paneles solares aumentará desde 92 m² (paneles del Zvezda) hasta 367 m² (Zvezda, Nauka y NEM), lo que supondrá un incremento de la generación de energía eléctrica de más de 20 kW.

Las características y funciones de los módulos que llegarán al complejo orbital internacional tras el Nauka apuntan claramente en la dirección de la nueva etapa post ISS del programa cosmonáutico ruso referida anteriormente: el módulo esférico UM Prichal estará dotado con cinco puertos (seis contando su propia unidad de acoplamiento) y sería el nodo central de interconexión de hasta media docena de elementos (módulos y naves) en una nueva Estación rusa; por su parte, el módulo Científico-Energético NEM dispondrá de unos grandes paneles solares fotovoltaicos de 25 metros de envergadura y más de 200 m² de superficie que generarán alrededor de 18 kW; lo que además de asegurar la independencia energética del actual Segmento ruso de la ISS, podrá cubrir gran parte de la demanda de electricidad de los módulos de una futura Estación orbital independiente.

Además de los módulos MLM Nauka, UM Prichal y NEM, están previstos en principio otros dos nuevos elementos que formarían parte de la nueva Estación orbital rusa: un módulo-esclusa para actividades extravehiculares y un módulo inflable de 19 m³ en el lanzamiento que una vez expandido pasaría a disponer de 80 m³ más de volumen presurizado habitable —en total, cerca de 100 m³ en configuración orbital.

Completan los planes de futuro de Roscosmos:

• La nueva familia de cohetes Angará, que ya ha iniciado la fase de los primeros vuelos de prueba, aumentará la capacidad de puesta en órbita de módulos pesados, en principio de hasta 38 toneladas (Angará A5V), posibilitará misiones lunares y más allá en un futuro y serán los lanzadores de las próximas naves tripuladas rusas PTK-NP (Angará A5P).

• El recientemente inaugurado Cosmódromo de Vostochni (Extremo Oriente siberiano), en territorio de la Federación de Rusia —no olvidemos que el Cosmódromo de Baikonur está ubicado en la República de Kazajistán, antes parte de la URSS.

• La nave tripulada de nueva generación PTK-NP*, que tendrá un difícil reto: sustituir a las eternas, robustas y eficientes naves de diseño soviético Soyuz más de medio siglo después de su primer vuelo. La nave PTK-NP, un vehículo espacial bimodular reutilizable con mayor masa y capacidad que las Soyuz, tiene previsto su primer vuelo de prueba no tripulado con destino a la ISS en 2021.
  [*]: Пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК НП); Pilotiruyemyi Transportnyi Korabl Novogo Pokoleniya (PTK NP), Nave tripulada de transporte de nueva generación.

Izquierda: el nuevo lanzador para cargas pesadas Angará A5 (A5-1LM) camino de la rampa de lanzamiento para su primer vuelo orbital de prueba el 23/12/2014 en el Cosmódromo de Plesetsk, 800 km al norte de Moscú. • Derecha: «Configuración de la nueva nave tripulada» [PTK-NP] y cotas generales (metros). [Imagen: Izvestia] • [Ampliar]

Interior del módulo reutilizable VA [Возвращаемый аппарат; ‘Vozvraschaemi Apparat’, Aparato de retorno] de la nave tripulada de nueva generación PTK-NP. [Mijaíl Vetlin para Astro Rossa y SP Korolev RSC Energia • Ampliar]

Como se puede ver y avanzábamos al principio, el lanzamiento del módulo MLM Nauka puede ser considerado el primer paso de un ambicioso plan repleto de novedades que a pesar de que estará condicionado por los vaivenes de la tensa e inestable situación geopolítica actual, inaugura una nueva etapa en el programa cosmonáutico tripulado de la principal potencia espacial.

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II. CONFIGURACIÓN EXTERIOR DEL ‘NAUKA’: NAVE AUTOMÁTICA Y MÓDULO ORBITAL

Infografía núm. 2: Configuración exterior del módulo ‘Nauka’ • [Ampliar]

En cuanto a su configuración externa, el MLM Nauka tiene un aspecto general muy similar al primer elemento de la ISS, el módulo de fabricación rusa FGB Zarya [Функционально-грузовой блок; Funktsionalno-gruzovoi blok, Bloque funcional de carga], lanzado y puesto en órbita en 1998. De hecho, el MLM Nauka fue inicialmente concebido como un módulo de reserva idéntico al FGB Zarya y designado FGB-2.

FGB ‘Zarya’, el primer módulo de la ISS. Así se veía en órbita desde el transbordador espacial ‘Endeavour’ en diciembre de 1998, el año de su lanzamiento. Se pueden observar grandes similitudes con el módulo ‘Nauka’ en su aspecto general. [Foto: NASA • Ampliar]

Tanto el FGB Zarya como el Nauka son módulos cuyo diseño básico es heredero de las naves de transporte y servicio TKS [Транспортный корабль снабжения, Transportnyi Korabl Snabzheniia]*, proyectadas a mediados de los años 60 por el Buró de diseño espacial OKB-52 de la URSS para el programa de estaciones orbitales Salyut-Almaz (1971-1986). Las naves soviéticas TKS estaban integradas por una cápsula de retorno VA (Возвращаемый аппарат, Vozvraschaemi Apparat) y un módulo de propulsión/servicio igualmente llamado FGB [véase al respecto nuestra infografía «Complejo orbital TKS-Almaz»]. También estuvieron basados en el diseño del módulo FGB de las naves TKS cinco de los siete módulos de la Estación Orbital Mir lanzados durante las décadas de los 80 y los 90: Kvant-1 (URSS, 1987), Kvant-2 (URSS, 1989), Kristall (URSS, 1990), Spektr (Rusia, 1995) y Priroda (Rusia, 1996).

[*]: Sobre las naves TKS del Programa Salyut-Almaz, véase el trabajo «La nave secreta de la Unión Soviética», realizado y publicado conjuntamente por Eureka y Ciudad Futura.

Dos fases del proceso de fabricación del módulo ‘Nauka’ [fotos: Energia • Ampliar] • La longitud y la altura del módulo son algo superiores a las de un autobus o un autocar estándar [ampliar]…

La función hace la forma

Los módulos Zarya, Zvezda o el propio Nauka del Segmento ruso de la ISS son máquinas complejas, sobre todo si los comparamos con los módulos estadounidenses, japonés o europeo con aspecto de «bote de cerveza» del US Orbital Segment  (USOS). La función hace la forma: la principal diferencia estriba en que los citados módulos rusos no son sólo habitáculos presurizados, sino también naves espaciales capacitadas para alcanzar la órbita de una estación orbital y acoplarse a ésta de forma activa y automática; mientras que los módulos del Segmento estadounidense llegaron a la ISS dentro de la bodega de carga de los extintos transbordadores espaciales de la NASA y fueron acoplados mediante brazo robótico.

El módulo-nave Nauka dispone de motores de propulsión —dos unidades DKS [ДКС]— para elevarse hasta la órbita de la ISS tras la separación del cohete lanzador, así como de múltiples motores de maniobra orbital —DPS [ДПС] y DTS [ДТС]— para el control de actitud y rectificaciones de trayectoria, imprescindibles en las operaciones de cita espacial [rendez-vous]. Las antenas del Sistema automático de aproximación Kurs (RTSS [PTCC]) y la Unidad de Acoplamiento Activo ASA-G [АСА-Г] aseguran la unión con la Estación en la fase final del vuelo del módulo con destino a la ISS. Una panoplia de antenas de telemetría, radiocomando, TV, sensores de orientación y cámaras completan los equipos de navegación y telecomunicaciones en el exterior del módulo y aseguran la conexión permanente con el Centro de Control de Moscú durante el vuelo automático no tripulado hasta la Estación. La mayoría de estos equipos son redundantes para aumentar la seguridad del vuelo hacia la ISS en caso de fallo técnico en alguno de ellos.

Sobre el fuselaje del módulo, fabricado en aleación de aluminio con una cobertura textil térmica y de protección contra micrometoritos, se sitúan depósitos de combustible, oxidante, nitrógeno y paneles radiadores. A babor y estribor están ubicados sendos paneles solares fotovoltaicos desplegables y orientables de 10.67 x 3.35 m cada uno y 75 m² de superficie total que generan alrededor de 3 kW de energía eléctrica. Una vez acoplado el Nauka a la ISS, será fijado a éste un panel radiador adicional desplegable de tres elementos que actualmente está alojado en el módulo Rassvet.

El ‘Nauka’ durante el proceso de fabricación, sin la cobertura térmica textil. Izquierda: en primer plano, la Unidad de acoplamiento activo (aún sin la Sonda de acoplamiento), la parte del módulo que se unirá a la ISS. • Derecha: los motores de maniobra orbital a ambos lados; en el centro (círculo rojo), una de las plataformas giratorias a las que van fijados los paneles solares; en el extremo derecho, el Adaptador presurizado con los dos puertos del módulo y la cúpula superior que aloja una ventana. [Fotos: Energia • Ampliar]

Puerto, esclusa automática y brazo robótico

Además de una nave, el Nauka es un puerto: a su Unidad de acoplamiento pasivo híbrido SSP-G [ССП-Г], situada en el extremo opuesto a la Unidad de acoplamiento activo, se pueden acoplar naves tripuladas Soyuz, cargueros Progress u otro módulo. El puerto de acoplamiento híbrido SSP-G permite recibir tanto vehículos espaciales con unidad de acoplamiento activo (caso de las naves Soyuz o Progress) como los dotados con unidades de acoplamiento híbrido. Una unidad de acoplamiento andrógino sirve de puerto para la Esclusa automática exterior de experimentación científica, actualmente alojada en el exterior del módulo Rassvet (junto con el panel radiador y un codo suplementario del brazo robótico ERA) y que será trasladada al Nauka una vez acoplado.

Esclusa automática (arriba) y panel radiador (abajo) alojados en el módulo ‘Rassvet’ del Segmento ruso de la ISS. Pasarán a ser operativos cuando sean fijados al módulo ‘Nauka’ tras su acoplamiento. En el margen superior derecho de la imagen se distinguen también los módulos ‘Zarya’, ‘Pirs’ (con un carguero Progress acoplado) y ‘Zvezda’ (en el extremo superior derecho). [Foto: NASA • Ampliar]

El equipamiento exterior lo completa el Brazo robótico ERA (European Robotic Arm) fabricado en los Países Bajos, una estructura articulada de fibra de carbono y aluminio de 11.3 m de longitud, 8 toneladas de capacidad de carga y ±5 mm de precisión en sus extremos [End Effector 1 y 2]. El ERA dispone de bases de trabajo en tres diferentes ubicaciones del fuselaje del Nauka y formará equipo con la Esclusa automática para introducir o extraer cargas de pago científicas hacia el interior o el exterior, donde se alojan un total de 12 [ó 13 según fuentes] estaciones externas para las cargas de pago denominadas External Multipurpose Workstations (EMPWS), dotadas con anclajes para la fijación de las cargas científicas.

Componentes principales del brazo robótico europeo ERA. [Ilustración: ESA • Ampliar]

La combinación de una esclusa automática y un brazo robótico que puede ser dirigido desde un puesto de control interior mediante la unidad IMMI (equipo informático Intravehicular Activity Man Machine), servirá para minimizar la necesidad de actividades extravehiculares para trasladar cargas científicas llegadas a la ISS hacia las estaciones de trabajo (EMPWS) del exterior del módulo. No obstante, el sistema ERA incluye una unidad EMMI (Extravehicular Activity Man Machine) con la que los cosmonautas en actividad extravehicular podrán gobernar el brazo robótico también desde el exterior.

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III. CONFIGURACIÓN INTERIOR: CIENCIA, TECNOLOGÍA Y NUEVOS SERVICIOS

Infografía núm. 3: Configuración interior del MLM ‘Nauka’ (sección) • [Ampliar]

La sección principal del Nauka es el Laboratorio, un cilindro con una longitud de cerca de 10 metros por 3 de diámetro (4.11 m de diámetro máximo) y 58 m³ de volumen presurizado que conecta el módulo con el Segmento ruso de la ISS (módulo Zvezda) a través de la Unidad de acoplamiento activo ASA-G [АСА-Г]. El Laboratorio dispone de 16 puestos de trabajo fundamentalmente dedicados a la experimentación e investigación científicas, entre los que destacamos los siguientes:

Tres baterías de racks de experimentos que podrán ser contratados por agencias, empresas o centros de investigación con un sistema de bandejas deslizantes donde se alojarán los equipos científicos. Este sistema está dotado de conexión telemática. La distribución modular con racks, más funcional y eficiente, es la habitual en los módulos-laboratorio europeo, japonés y estadounidense de la ISS (ERL Columbus, JEM Kibo y US Lab Destiny, respectivamente) aunque una novedad en el Segmento ruso. La combinación de múltiples racks y estaciones de trabajo en el Laboratorio, así como las plataformas científicas en el exterior del módulo Nauka, ampliarán las posibilidades de uso comercial del Segmento orbital ruso de la ISS.

Compartimentos especiales para el almacenaje de carga científica en un entorno de temperatura y ambiente controlados termostáticamente.

Puesto de control de la actividad extravehicular con las estaciones de trabajo científicas exteriores EMPWS que incluye la unidad IMMI del sistema ERA para el control del brazo robótico y el ordenador multifunción DMS-R.

Cámara de vacío para experimentos en un entorno de atmósfera cero accesible desde el interior del Laboratorio.

Glovebox de microgravedad, una caja de guantes para manipular objetos en un entorno hermético. [En la imagen, la unidad ‘Microgravity Science Glovebox’ instalada en la ISS por la Agencia Espacial Europea (ilustración: ESA)].

Plataforma móvil a prueba de vibraciones para trabajos y experimentos que requieran especial precisión en la manipulación de objetos.

La tecnología de materiales en microgravedad tiene también su espacio en el Laboratorio con una sección peculiar en una estación espacial: un taller habilitado con las herramientas necesarias para su funcionamiento, incluyendo equipos de corte, perforación y soldadura.

Mejoras para la tripulación

Además de los compartimentos de servicio dedicados a los equipos de energía y del Sistema de soporte vital, el Laboratorio del Nauka incluye una serie de componentes que mejorarán la calidad de vida de la tripulación de la ISS:

• Cabina de descanso individual que se añade a las dos ya existentes en el módulo Zvezda del Segmento ruso.
• Cuarto de aseo para los cosmonautas similar al WC del módulo Zvezda. 
• Unidad para el reciclaje de orina y su conversión en agua (el líquido elemento es un bien escaso en una estación espacial).
• Dos compartimentos de despensa de víveres, uno de ellos frigorífico y otro para alimentos no refrigerados.

Izquierda: interior del Laboratorio del módulo ‘Nauka’ durante el proceso de fabricación, aún sin ‘decorar’. Al fondo se distinguen la cabina individual de descanso (fijada al «techo») y el acceso circular de la escotilla que da paso al Adaptador presurizado. [Foto: Energia] • Derecha: fotografía del interior del módulo FGB ‘Zarya’ de la ISS captada desde una posición muy similar a la de la imagen de la izquierda. [Foto: NASA] • [Ampliar]

Izquierda: aseo del módulo ‘Zvezda’, hasta ahora el único WC del Segmento ruso de la ISS, en una réplica de exposición a escala real. El ‘Nauka’ aportará otro WC similar, algo que sin duda agradecerán los cosmonautas. [Foto: Oleh Dovhal] • Derecha: el Adaptador presurizado (primer plano) durante la fabricación del ‘Nauka’. Se distinguen la cúpula con ventana (arriba), el puerto del módulo (parte frontal) y los motores de maniobra orbital. [Foto: Energia] • [Ampliar]

Conectado al Laboratorio mediante una escotilla estanca que da paso a una intersección cónica, está el Adaptador presurizado, una sección esférica que sirve para la transferencia entre el Nauka y otros vehículos acoplados a éste. Consta de dos puertos de acoplamiento: un puerto para naves u otro módulo con un diámetro de acceso de 80 cm (unidad SSP-G [ССП-Г]) y otro con una compuerta hermética interior especialmente diseñado para la conexión de la Esclusa automática y el acceso a ella desde el módulo. El Adaptador presurizado integra además una cúpula con una ventana circular que estará orientada hacia la Tierra una vez acoplado el módulo en el eje cénit-nadir de la ISS.

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IV. EL LANZADOR: PROTON-M

Infografía núm. 4: El lanzador Proton-M (8K82KM). Configuración con el módulo MLM ‘Nauka’ • [Ampliar]

El Proton-M (8K82KM), versión moderna del Proton-K, es un cohete de tres etapas alimentadas por propergoles hipergólicos: dimetilhidracina asimétrica H₂N-N-(CH₃)₂ como combustible y tetraóxido de dinitrógeno N₂O₄ como oxidante; respectivamente, UDMH y NTO para los amigos. El Proton o UR-500 es otro legado de la tecnología espacial soviética —la URSS lanzó el primer Proton en 1965— que llega hasta nuestros días con plena vigencia. Junto con la familia de lanzadores Soyuz, el Proton es uno de los cohetes más reclamados a nivel internacional para la puesta en órbita de satélites de todo tipo. Su base de operaciones es el Cosmódromo de Baikonur (áreas 81 y 200) y es capaz de poner en órbita baja terrestre (LEO, Low Earth Orbit) en torno a 21 toneladas de carga útil.

Características principales

A la espera de que entren en servicio los nuevos lanzadores Angará A5, el Proton-M es el cohete ruso de mayor potencia y capacidad de carga en la actualidad. Su primera etapa, llamada KM-1 e integrada por un cuerpo central que es el tanque de NTO rodeado por seis pétalos de tanques de UDMH, está impulsada por seis motores RD-276 que ofrecen un empuje total de 11 meganewton (MN) de fuerza. La segunda etapa, KM-2, está impulsada por tres motores RD-0210 y un RD-0211 con 2.4 MN de empuje. La tercera etapa, KM-3, es la encargada de elevar la carga útil hasta la órbita baja terrestre e integra los equipos de aviónica de las tres primeras etapas y un motor RD-0212 con 583 kN de empuje. El motor RD-0212 de la tercera etapa está conformado por un RD-0213 y un RD-0214 con cuatro cámaras direccionales que sirven para corregir la trayectoria del lanzador.

Despegue del lanzador Proton con el módulo ‘Zvezda’ desde la rampa de lanzamiento del Área 81 del Cosmódromo de Baikonur el 12 de julio de 2000 rumbo a la ISS. [Ampliar]

El cuerpo central del Proton-M (etapas I a III) tiene un diámetro de 4.1 m, con un diámetro máximo de 7.4 m en la primera etapa (tanque central más los seis periféricos). La longitud de las tres primeras etapas supera los 42 m. Las dimensiones de la Etapa superior, con un diámetro máximo de 4.35 m (cofia eyectable de protección aerodinámica), varían en función de la carga útil que aloje. En la configuración para lanzar un módulo como el MLM Nauka, el Proton-M (etapas I, II, III más la Etapa superior) alcanza una longitud de cerca de 61 metros, equivalente a la altura de un edificio de 20 plantas. La masa total con esta configuración es de alrededor de 690 toneladas en el lanzamiento, incluídos los propelentes cargados.

A lo largo de una dilatada trayectoria de medio siglo, desde la década de los 60 hasta nuestros días, el Proton ha sido el encargado de lanzar sondas soviéticas de misiones lunares e interplanetarias a Venus o a Marte, poner en órbita las primeras estaciones espaciales de la historia en los años 70 (programa Salyut de la URSS), los cuatro módulos soviéticos y los dos rusos de la Estación Orbital Mir en las décadas de los 80 y los 90, así como los módulos de mayor masa de la Estación Espacial Internacional, el Zarya —primer componente de la ISS (1998)— y el Zvezda (2000). Los módulos Nauka y NEM serán lanzados por sendos cohetes Proton-M en 2017 y 2019, respectivamente, con destino al Segmento orbital ruso de la ISS.

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V. EL LANZAMIENTO

Infografía núm. 5: Lanzamiento y vuelo orbital con destino a la ISS
Datos basados en el lanzamiento de los módulos FGB ‘Zarya’ y SM ‘Zvezda’ • La ISS, el módulo ‘Nauka’ y el lanzador Protón están representados a la misma escala. • [Ampliar]

El viaje del módulo Nauka con destino a la ISS previsto para 2017 se puede dividir en dos fases principales: la fase suborbital o lanzamiento, en la que el protagonista es el lanzador Proton-M, y la fase orbital del vuelo, en la que el módulo ejerce de nave espacial automática con capacidad para acoplarse por sí misma a la Estación.

De cero a 27 198 km/h en menos de diez minutos

Desde el despegue [T 00:00:00] de la rampa de lanzamiento del Cosmódromo de Baikonur hasta la llegada del módulo a la primera inserción orbital, el lanzador Proton pondrá su carga útil en órbita en menos de diez minutos. Durante ese corto período de tiempo, la I Etapa agota su combustible en poco más de dos minutos, comenzando la ignición y separación de la II Etapa [T 00:02:06]; a tres minutos del despegue [T 00:03:03] es eyectada la cofia de protección aerodinámica de la Etapa Superior, finalizando la fase atmosférica del lanzamiento a una altitud de 78 km y a más de 7 000 km/h; la II Etapa sigue acelerando hasta que a cinco minutos y medio del despegue [T 00:05:34] se inicia el encendido de la III Etapa y se efectúa la separación de la II Etapa (altitud: 138 km, velocidad: 19 933 km/h)… y finalmente, a una altitud de 185 000 metros y a 27 198 km/h, menos de diez minutos después del inicio del lanzamiento [T 00:09:47], la III Etapa cumple su función e inserta al módulo en una órbita elíptica de 185 x 354 km para después caer en medio del Océano Pacifico Norte, al Este de Japón [31º55’N 153º45’E].

Tres estaciones de seguimiento a lo largo del continente asiático, desde Kazajistán (Asia Central) hasta el litoral del Extremo Oriente de la Federación de Rusia, asegurarán la conexión permanente con el lanzador durante la fase suborbital del lanzamiento.

Fase orbital del vuelo y cita espacial con la ISS

Tras la primera inserción orbital y la separación del módulo del lanzador mediante un mecanismo pirotécnico, se activa el Sistema de mando y control, se ponen en marcha los comandos de despliegue de antenas y paneles solares (los paneles tardan unos 2 minutos en desplegarse) y el módulo-nave inicia su vuelo autónomo hacia la ISS con una serie de encendidos de los motores de propulsión orbital —dos unidades DKS [ДКС]— para elevar e igualar sucesivamente su órbita a la de la Estación desde órbitas intermedias. Durante esta fase del vuelo, el módulo activa todos sus sistemas y se pone a prueba su correcto funcionamiento.

Una vez alcanzada la órbita exacta de la ISS, el módulo inicia las operaciones de aproximación a la Estación mediante correcciones de trayectoria. Por último, los motores de maniobra orbital o control de actitud DPS [ДПС] y DTS [ДТС] y el Sistema radiotécnico de aproximación Kurs —RTSS [PTCC]— aseguran el acercamiento final (fase de cita espacial o rendez-vous) hasta que, con la sonda de acoplamiento extendida, la Unidad de Acoplamiento Activo ASA-G [АСА-Г] del Nauka se une al puerto nadir del módulo Zvezda. Después de ser presurizado el volumen entre la unidad de acoplamiento del módulo y el puerto del Zvezda, expuestos al vacío exterior antes del acoplamiento, se procederá a la apertura del Nauka… fin del trayecto.

Infografía núm. 6: Estación Espacial Internacional. Perfil de estribor • [Ampliar]
(configuración con el módulo MLM ‘Nauka’)

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REFERENCIAS Y ENLACES RECOMENDADOS

• ISS Russian Segment User Manual (SP Korolev RSC Energia, 2011).
• Космическая Техника и Технологии, Nº2/2013 (SP Korolev RSC Energia, 2013).
• Launch of the ISS: Zarya and Unity (NASA, CSA, ESA, NASDA, Roscosmos, 1998).
• «Designing a Power Supply System of the Science and Power Module for the International Space Station Russian Segment» (Bideev A.G, Semin A.Yu., Kuznetsov A.V., Akhmedov M.R, Космическая Техника и Технологии, Nº2/2015, SP Korolev RSC Energia, 2015).
• Reference Guide to the International Space Station (NASA, 2015)
• Zvezda, cornerstone for early human habitation of the ISS (Boeing, NASA, 2000)
• European Robotic Arm (ESA Document HSO-COU-007, rev. 2.0)
• Эксперимент на МКС по радиолокационному исследованию Земли в Р-диапазоне (Roscosmos, 2012)
• El mapa de la ISS
• Cosmos tripulado
• Dossier Mir
• La nave secreta de la Unión Soviética (Eureka / Ciudad Futura)
• El futuro del programa espacial tripulado ruso hasta 2025 (Eureka)
• Proton rocket (Russian Space Web)
• The European Robotic Arm (ESA.int)
• S.P. Korolev Rocket and Space Public Corporation Energia
• Roscosmos

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Nota: Las infografías principales de esta entrada [1 a 6], así como la ilustración de cabecera, podrán ser adquiridas próximamente en alta resolución (por separado o como dossier) en formato impreso junto con otros materiales de diseño gráfico (posters) en una tienda online en fase de preparación.