PTK-NP: El relevo para la Soyuz cuando cumpla medio siglo

Aún a falta de datos definitivos, que esperamos se vayan confirmando en próximas fechas (perdonad, por tanto, las posibles divergencias según las fuentes), hemos asumido el reto¹ de realizar una infografía sobre las que serán las naves tripuladas más avanzadas de las próximas décadas. La agencia cosmonáutica de la Federación Rusa tiene previsto y en marcha que la llamada aún provisionalmente por sus siglas en ruso PTK-NP (Nave de Transporte Tripulada de Nueva Generación) o también PPTS (Proyecto de Sistema Transporte Tripulado) sustituya a las Soyuz cuando estas prodigiosas naves de diseño soviético cumplan nada menos que medio siglo de servicio ininterrumpido en la década entrante, hacia 2017 ó 2018.

INFOGRAFÍA: LA PTK-NP EN DIEZ PASOS…

1.— Lanzamiento mediante un cohete Rus-MP desde el Cosmódromo de Vostochny (Siberia Oriental) con la ignición de la primera etapa (motores principales + cohetes aceleradores)

2.— Separación de la torre de escape de emergencia a unos 45.000 m de altura (115 segundos después del despegue)

3.— Unos segundos después, apagado y separación de los cohetes aceleradores (primera etapa) a unos 50.000 m de altura. Los motores del cuerpo principal de la primera etapa permanecen encendidos.

4.— Apagado y separación del cuerpo principal de la primera etapa. Ignición de los motores de la segunda etapa cuando el cohete ya ha superado las capas más altas de la atmósfera, apenas cinco minutos después del despegue.

5.— Apagado y separación de la segunda etapa ocho minutos y medio después del lanzamiento tras haberse alcanzado la velocidad necesaria en la Tierra para insertar una nave en órbita —8 km/s (28.800 km/h) en una órbita elíptica de 135 x 440 km. Comienza la misión orbital de la nave con el encendido de los motores del módulo de servicio para elevar la órbita transcurridos sólo unos 10 minutos desde el despegue.

6.— Despliegue de los dos juegos de paneles solares fotovoltaicos y viaje de alrededor de 48 horas con destino a la estación espacial, situada en una órbita de unos 460 km de altura.

7.— Operaciones y maniobras de cita espacial en las cercanías de la estación para el acoplamiento de la nave mediante su sonda de atraque activa a un puerto del complejo orbital. Una vez acoplada la nave, la tripulación se traslada a la estación orbital y se transfiere la carga útil.

8.— Pasados de unos meses hasta un año con la nave acoplada, se inician las maniobras de regreso a la Tierra con el desacoplamiento y separación de la Estación. Tras efectuarse una maniobra de frenado y disminuir la velocidad orbital la nave es atraída por la gravedad terrestre. Se separa el módulo de descenso del módulo de servicio y se inicia la reentrada en las capas altas de la atmósfera. El escudo térmico formado por placas de material cerámico y carbono protege el hábitat de los cosmonautas del enorme calor generado por la fricción a alta velocidad con las capas altas de la atmósfera. Una especie de flaps aerodinámicos controlarán la actitud de la nave y reducirán su velocidad durante el descenso atmosférico en caída libre.

9.— Despliegue de las patas telescópicas y encendido de los retrocohetes de frenado antes de tomar tierra (sólo en caso de fallo de los motores se desplegarían los paracaídas de emergencia tras ser eyectada la sección de retropropulsión para aligerar el peso del módulo de descenso).

10.— Aterrizaje suave (dentro de un perímetro máximo de 10 km) en una región plana, árida y deshabitada unos 40 minutos después de iniciar las primeras maniobras de reingreso en la atmósfera. Apertura de la escotilla y salida al exterior.

La carrera espacial ha resultado ser una carrera de fondo y el ganador es…

Al mismo tiempo que la NASA ha cancelado el proyecto de nave tripulada orbital y lunar Orión, previsto para sustituir a unos veteranos transbordadores espaciales que realizarán próximamente sus últimos vuelos, la agencia cosmonaútica de la Federación Rusa, Roscosmos, sigue adelante con el desarrollo de una nueva nave tripulada llamada a sustituir a las Soyuz a partir de mediados de la próxima década. Tras los primeros vuelos automáticos de prueba hacia 2015, en 2017 ó 2018 estaría previsto el primer lanzamiento tripulado de lo que —de momento— se denomina oficialmente PTK-NP (siglas rusas de Pilotiruemyi Transportny Korabl Novogo Pokoleniya; en castellano, “Nave de Transporte Tripulada de Nueva Generación”)² o también PPTS (algo así como “proyecto de sistema de transporte tripulado”)³.

La PTK-NP dispondrá de unas dimensiones capaces de albergar hasta seis tripulantes en 18 m³ de volumen total, doblando los tres cosmonautas que pueden transportar las Soyuz en la actualidad y con un diseño que contempla un solo módulo habitable frente a los dos de las Soyuz actuales (Orbital y de Mando-descenso). No obstante, no se descarta la posibilidad de añadir un Módulo Orbital en la proa de la configuración básica de la PTK-NP [la que hemos reflejado en la infografía].

Como hemos visto anteriormente, el perfil de una misión con destino a una estación orbital como la ISS sería muy similar al de las Soyuz; la gran diferencia estriba en que la PTK-NP contará con una nueva familia de cohetes lanzadores para su puesta en órbita que también sustituirán a los actuales lanzadores Soyuz FG para misiones tripuladas en órbita baja… y más allá. Los nuevos lanzadores Rus-M, con diferentes configuraciones, tendrán capacidad para lanzar cargas a la órbita baja terrestre… o a la de la Luna. No obstante, Roscosmos no descarta tampoco que las misiones estándar de la PTK-NP a estaciones orbitales terrestres cuenten con un lanzador de nueva generación específico.

Aterrizar como un ‘platillo volante’

Si bien los sistemas de cita espacial y de acoplamiento en órbita son muy similares a los de la Soyuz, la nueva nave rusa dispondrá de un novedoso sistema de aterrizaje suave en Tierra mediante retrocohetes y patas telescópicas dotadas de horquillas con suspensión que no harán necesarios los paracaídas excepto en caso de emergencia debido a un fallo de los motores. Para entendernos —y valga la metáfora un tanto metafísica— la nueva nave rusa aterrizará como un platillo volante con un margen de precisión en el lugar previsto de alrededor de 10 km, si bien en principio los requisitos que se especificaban al respecto eran bastante más exigentes: sólo 2.000 metros.

Además, el módulo de la tripulación será reutilizable una decena de veces en una vida útil de hasta 15 años gracias a un sistema de protección térmica para la reentrada atmosférica a base de placas cerámicas y carbono; algo que sin duda abaratará significativamente el coste unitario y, posiblemente, los plazos de entrega de cada misión.

Datos básicos de la PTK-NP

Las cotas de la nueva nave son otra de las grandes novedades: si bien la PTK-NP en su configuración básica tiene algo menos de longitud que una Soyuz (6 metros y medio frente a más de 7 metros, respectivamente), el diámetro máximo del módulo de la tripulación será de 4,40 m frente a los 2,20 m de los módulos habitables de las Soyuz, lo que permitirá que hasta media docena cosmonautas viajen sin estrecheces. Completa la configuración de la PTK-NP un módulo de servicio cilíndrico de 4,15 metros de diámetro y 2,6 m de longitud con los sistemas de propulsión, dos juegos de paneles solares desplegables, los depósitos de combustible, la instrumentación y otros sistemas en la popa de la nave. La masa total será de alrededor de 12 toneladas (7.770 kg el módulo de la tripulación y 4.230 kg el módulo de servicio) frente a poco más de siete toneladas de una Soyuz TMA [véase tabla comparativa sobre las características de ambas naves en Eureka].

El complejo de lanzamiento de las nuevas naves sería el nuevo macro-cosmódromo de Vostochny (Lejano Oriente siberiano), cuyas obras de construcción ya han comenzado y que está llamado a ser la alternativa a Baikonur (Kazajistán) a medio plazo. También se ha valorado como posibilidad adicional —no como alternativa— el Centro Espacial europeo de Kourou en la Guayana Francesa (Sudamérica), aunque esta opción parece poco probable. La nave podría aterrizar tanto en la estepa de Kazajistán, lugar habitual de toma de tierra de las Soyuz, como en la propia Rusia… e incluso en el desierto de Woomera, una vasta zona restringida antiguamente destinada a pruebas nucleares británicas situada al Noroeste del continente australiano.

Para terminar diremos que según las especificaciones del proyecto conocidas hasta ahora la nave PTK-NP o PPTS podrá realizar misiones autónomas de una duración de hasta un mes en órbita baja o permanecer acoplada a una estación orbital durante todo un año —operativa para el regreso programado de tripulantes al finalizar su misión o para la evacuación de éstos en eventuales situaciones de emergencia. También está previsto, al parecer de aquí a 2015, el desarrollo e implementación de una versión automática de la PTK-NP que cumpla las funciones que actualmente realizan los cargueros espaciales Progress M, la “versión no tripulada” de las Soyuz.

Texto e infografía: Paco Arnau / Ciudad futura

Fuentes y referencias principales:
Russian Space Web • Eureka • RKK Energía • Novosti Kosmonavtiki

Notas:
[1]: Nuestro buen amigo Daniel Marín, astrofísico canario y autor del excelente blog sobre astronomía y cosmonáutica ‘Eureka‘, nos propuso el reto —que aceptamos— de realizar esta infografía; así que es a él a quien debemos reconocer la paternidad de la idea.
[2]: Пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК-НП).
[3]: Перспективная пилотируемая транспортная система (ППТС).

Entradas relacionadas en Ciudad futura (selección de infografías e ilustraciones sobre cosmonaútica tripulada realizadas por nuestro estudio):
Ilustración e infografía de la nave Soyuz TMA
Infografía: Lanzador Soyuz FG
Estado actual y cronología de la ISS
Los colores de la Soyuz
45 años del primer paseo espacial (1965-2010)
Vostok y Mercury: Los primeros pasos de la carrera espacial tripulada (1961-1963)
China pone a punto su propio programa de estaciones orbitales al tiempo que EEUU abandona la carrera espacial tripulada
1969-2009: Apolo XI
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13 pensamientos en “PTK-NP: El relevo para la Soyuz cuando cumpla medio siglo

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  4. Paco: genial, felicitaciones. Tu trabajo es excelente, y el post esta realmente genial. Has cumplido!. No voy a poder creer ver volar a la PPTS…veremos que pasa. Pero esta info hace mas fascinante seguir el desarrollo del programa.

    un saludo y felicitaciones !

  5. Tiene que volar la PPTS porque si no, menudo curro desaprovechado (y todo por culpa vuestra, jejeje)… más de 30 capas en Photoshop para hacer esta infografía ;). Gracias, como siempre, camarada Gabriel.

  6. Impresionante. ¡La primera infografía de la PPTS en español! Genial. Ah, y muchas gracias por los piropos ;-)

    Si no es mucho abusar, me gustaría referenciar la imagen el blog. ¡Esto hay que anunciarlo a los cuatro vientos!

    PD: como al final no vuele el cacharro, vamos a Moscú y secuestramos a Pérminov ;-)

    Saludos

  7. Gracias, Daniel.
    Referenciar la imagen, reproducirla o publicarla no es ningún abuso… ¿qué sentido tienen este tipo de trabajos si no es para que se difundan y sean de dominio público?; así que no hacen falta permisos. Puedes, Daniel —o podés, Gabriel— utilizar las ilustraciones de CF para lo que os plazca. Buena idea lo de la “acción directa” aplicada al progreso de la cosmonaútica ;).

    P.s.: Como ‘padre de la idea’ y como experto te pediría (esto sí es un abuso por mi parte) que repases los datos (del 1 al 10 de la info y demás). He encontrado algunas divergencias según las fuentes y no he dispuesto de mucho tiempo para contrastarlas… además de que pudiera haber algún error (u horror) propio de un autodidacta como yo. (Esta solicitud la suscriben también el Politburó del CC y el Presidium del Soviet Supremo… :)

  8. Este blog es un lujo!. hay tratamiento idiomático diferencial!. ajaja!.

    Enserio: estupendo el trabajo (laburo como decimos por acá). hay que difundirlo y gracias por ponerlo a disposición.

  9. Actualizados datos e información:
    – Requisitos de precisión en el lugar de aterrizaje.
    – Posibles centros de lanzamiento.
    Gracias por tu colaboración y pronta respuesta, Daniel.

    @Gabriel: Intentamos preservar la ‘biodiversidad’ de nuestro idioma común :)

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  11. Gran trabajo.
    Realmente meritorio el esfuerzo dedicado a la infografía, aunque quizá no tanto como la prodigalidad y desprendimiento que demuestras a la hora de permitir su uso.
    Mi enhorabuena, extensiva al tratamiento que haces de la información en tu blog.
    Saludos!

  12. Xerman :

    Gran trabajo.
    Realmente meritorio el esfuerzo dedicado a la infografía, aunque quizá no tanto como la prodigalidad y desprendimiento que demuestras a la hora de permitir su uso.
    Mi enhorabuena, extensiva al tratamiento que haces de la información en tu blog.
    Saludos!

    Gracias por tu generoso comentario, Xermán.
    Simplemente se trata de ser consecuente con tus ideas y principios, y eso —a pesar de que en estos oscuros tiempos no suele ser lo habitual— no debería ser ningún mérito extraordinario, sino algo común (en toda la extensión del término). Como dijo nuestro admirado Ernesto Guevara de la Serna, también partidario de lo común, “la mejor forma de decir es hacer”.

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