Lanzadores Espaciales. USA


A finales de mayo de 2022, la NASA anuncio los planes para volver a enviar astronautas a la superficie de la Luna, para luego misiones tripuladas a Marte. envió al Congreso de Estados Unidos un proyecto denominado “National Space Exploration Campaign” que prevé “misiones de exploración humana y robótica para expandir las fronteras de la experiencia humana y el descubrimiento científico de los fenómenos naturales de la Tierra, otros mundos y el cosmos”.
Se expresan al menos 4 estrategias para lograr sus objetivos:
1-Las misiones en la órbita baja de la Tierra y
2-Las misiones de exploración robótica de recursos en la Luna,
3-El retorno de los astronautas de los Estados Unidos a la superficie de la Luna para una campaña sostenida de exploración y uso.
4-Demostrar las capacidades requeridas para misiones humanas a Marte y otros destinos.
En un comunicado, La NASA explica que la Luna es una parte fundamental del pasado y el futuro de la Tierra, “un continente fuera del mundo que puede contener valiosos recursos para apoyar la actividad espacial y tesoros científicos que pueden decirnos más sobre nuestro propio planeta”.

Los lanzadores se suelen clasificar
-por cuantos kilogramos o toneladas pueden poner en órbita baja (LEO, Low Earth Orbit, hasta unos 1 500 km) y
-se consideran lanzadores superpesados aquellos que pueden poner más de 50 toneladas en LEO, acelerado hasta unos 28.000 km/h orbitando la Tierra.

-Misiones Roboticas:
A partir de 2020 se contemplan las misiones robóticas a la superficie lunar, que se esperan abordar a través de la cooperación internacional y con socios comerciales, orientados a  la exploración científica de los recursos lunares y prepararán la superficie lunar para una presencia humana sostenida.

La NASA indico que esta segunda ola  de exploración lunar «será fundamentalmente diferente»:
-Cerca de la Luna (en un Gateway: una plataforma orbital lunar donde residirán astronautas), se construirán y probaran sistemas necesarios para las posteriores misiones en la superficie lunar y las de exploración a otros destinos más alejados de la Tierra, incluido Marte, y de allí al espacio profundo. También estudiará los efectos de la vida en el espacio profundo, como la radiación y la microgravedad, durante largos periodos sobre organismos vivos.
-Misiones tripuladas orbitaran la Luna a partir de 2023
A fines de la década del 2020 se espera tener un módulo de aterrizaje lunar capaz de transportar tripulaciones y carga y hacer que los astronautas aterricen nuevamente en la superficie lunar.

Programa Constellation con el lanzador Ares I/V [cancelados]:
Tras el desastre del trasbordador Columbia, la NASA reorganizo su estrategia para reemplazar al Shuttle como transporte de astronautas a la Estación Espacial Internacional (ISS) y reforzar su programa de espacio profundo.
Asi surgio el programa Constellation, con los lanzadores Ares I para misiones tripuladas a LEO y Ares V para misiones lunares y marcianas.
Tras acumular multitud de sobrecostes y retrasos, el programa fue cancelado en 2009. Pero tras las presiones de las compañías involucradas en la construcción del Ares, el programa Constellation dio lugar al Space Launch System.

Programa Artemis: Retorno de Astronautas de los EE.UU a la luna.
Este programa contempla el desarrollo y empleo de los sistemas de exploración del espacio profundo
:
-la nave espacial Orion,
-el cohete Space Launch System (SLS) y
-los sistemas de tierra en el Centro Espacial Kennedy en Cabo Cañaveral, Florida.

El lanzador SLS
El SLS debía ser construido en poco tiempo y con un coste moderado. Se reutilizarían elementos ya existentes, como los motores RS-25 sobrantes del Space Shuttle y sus boosters (los cohetes laterales al tanque)
Antes de 2017 debería estar operativo, pero acumula aun retrasos y sobrecostes y ha estado cerca de quedarse sin fondos.
La filosofía de contratos de la NASA : para este proyecto, es de tipo cost-plus contracting,  dode la NASA asigna unos presupuestos a los contratistas, pero también se hace cargo de los sobrecostes y retrasos  en que pudieran incurrir.
El elevado precio de cada lanzamiento es difícil de estimar, pero se calcula que ronda los dos mil millones por lanzamiento.
Otras alternativas con las que compite el SLS incluye :
Falcon Heavy de SpaceX: cargara la misión al sistema solar exterior, Europa Clipper.
capacidad de carga a TLI:
La masa que puede enviarse hacia la Luna (carga a TLI, Trans Lunar Injection) es considerablemente menor que la que se puede subir a LEO, y cada kilo será importante.
Block-1: La primera versión, llamada Block-1, con casi 100 metros de altura y 2.700 toneladas de peso total, tendrá una capacidad de carga a LEO de 95t , y al LTI de 27t aprox, sin embargo esto no es suficiente para cumplir los planes de la NASA de vuelta a la Luna.
Block-1B: versión futura con 105t a LEO, y al LTI de 40t aprox.
Block-2 : versión  futura de 130t a LEO y al LTI de 45t aprox, con capacidad similar al Saturno V.

El 20 de junio de 2022 a las 14:00 avanzará en la primera prueba integrada de estos sistemas: el ‘wet dress rehearsal’.[nota antes previsto al 19/06/2022]
-Lugar: plataforma de lanzamiento 39B (misma del  Saturno V)
-El proceso de carga, junto con el ensayo de todas las operaciones hasta T – 10 segundos previas a un lanzamiento. El Combustible y oxidante son criogénicos, por lo que no pueden almacenarse en el cohete y deben cargarse antes del despegue.
En el caso del SLS se cargan unos 2.6 millones de litros entre oxigeno e hidrógeno líquido; la cantidad de propelentes necesarios para dar la vuelta alrededor de la Luna y volver . Esa cantidad apenas cabría en una piscina olímpica de dos metros de profundidad.

Artemis I
Se espera que el primer lanzamiento sea en agosto de 2022, más de cinco años después de lo inicialmente previsto.
Será la primera de una serie de misiones cada vez más complejas,
-Artemis I será una prueba de vuelo sin tripulación con en el cohete más poderoso del mundo y se elevara a 450.000 kilómetros desde la Tierra, (mucho más allá de la Luna-la misión Artemis I no alunizará-) en el transcurso de una misión de cuatro a seis semanas.
-Orion permanecerá en el espacio más tiempo que cualquier nave para astronautas sin acoplarse a una estación espacial para luego regresar a la Tierra.
-el SLS tendrá una configuración inicial (Block-1) capaz de enviar más de 26 toneladas métricas a la Luna.
“Esta es una misión que realmente hará lo que no se ha hecho y aprenderá lo que no se sabe. Abrirá un camino que la gente seguirá en el próximo vuelo de Orion, empujando los bordes del sobre para prepararse para esa misión”, dijo Mike Sarafin, gerente de la misión Artemis I en la sede de la NASA en Washington.

Artemis II
-En el segundo lanzamiento, esta vez con humanos a bordo tendrá una trayectoria diferente y se probará los sistemas críticos de Orion .
-El cohete SLS evolucionará desde una configuración inicial (Block-1) capaz de enviar más de 26 toneladas métricas a la Luna, hasta una configuración final (Block-2) que puede enviar al menos 45 toneladas métricas.
-Los elementos de Artemis (Juntos, Orion, SLS y los sistemas de tierra en Kennedy ) podrán satisfacer las necesidades más desafiantes de las misiones de tripulación y carga en el espacio profundo.

Gateway: la puerta al espacio para la exploración de marte y el espacio profundo.
-Las futuras misiones de exploración con tripulación a bordo de Orion se ensamblarán y acoplarán con la estación orbital Gateway.
-La NASA y sus socios utilizarán la puerta de enlace para operaciones en el espacio profundo, incluidas misiones hacia y en la Luna con una dependencia cada vez menor de la Tierra. Usando la órbita lunar, obtendremos la experiencia necesaria para extender la exploración humana más adentro del sistema solar que nunca.
-Algunos elementos de la Gateway ya están en construcción, y se ensamblará en el espacio, utilizando  el SLS, asi como naves de empresas privadas.
-El primer elemento, que proporcionará potencia y propulsión, se lanzará desde Florida a fin de junio de 2022 (esto seria casi en paralelo con el Artemis I), si no hay más retrasos.
-“La superficie lunar servirá como un terreno de entrenamiento crucial y un sitio de prueba de demostración de tecnología para futuras misiones humanas a Marte y otros destinos”, explica la NASA.

Artemis III
En 2025  como parte de la misión Artemis III, esta el plan de volver a pisar la Luna. Para ello se debe establecer previamente la estación orbital alrededor de la misma, el «Gateway”, desde la que se accederá a su superficie.

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