El programa Artemisa, nombrado así en honor a la diosa Romana, es el siguiente gran paso en la exploración espacial; al igual que Apolo, su hermano, en las misiónes lanzadas en la década de 1960 por la NASA, Artemisa tiene como objetivo la Luna. El plan esta vez consiste en establecer una colonia, donde la presencia humana sea sostenible a largo plazo, lo que podría generar grandes beneficios económicos en la Tierra, detonar nuevos descubrimientos científicos, y lo más importante, inspirar a toda una generación para explorar el espacio.

Debido a la monumentalidad de estas misiones, la colaboración internacional es imprescindible; el apoyo de agencias espaciales y empresas privadas alrededor del planeta es crucial para lograr la proeza de volver a la Luna. Entre los socios internacionales liderados por la NASA podemos encontrar a la Agencia Espacial Europea (ESA), la Agencia Espacial Canadiense (CSA), la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), la Agencia Espacial Australiana (ASA) y la Agencia Espacial Mexicana (AEM).

Pache de la misión Artemis 1.

Elementos del programa

Artemisa I está diseñado para preparar el camino de los astronautas que regresarán a la superficie lunar. En su lanzamiento se enviará una cápsula Orión no-tripulada, para orbitar y probar que la tecnología, de la cual dependerán los astronautas durante las siguientes misiones de Artemisa, funcione de manera correcta.

El programa está compuesto de principalmente seis elementos, los cuáles, serán vitales para lograr sus misiones: El Sistema de Exploración Terrestre, el Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS), la Nave Espacial Orión, la Puerta de Enlace, el Sistema de Aterrizaje Humano y el Campamento Artemisa.

 Sistema de Lanzamiento Espacial: Etapa central

 De entre los elementos más importantes de este programa se encuentra el sistema de lanzamiento espacial, es decir, el cohete que llevará a la cápsula Orión, a los astronautas y el cargamento hasta la Luna. 

El SLS generará 15% más empuje que el Saturno V, el cohete que llevó a los astronautas de las misiones Apolo a la Luna. Esta ventaja sobre su atecesor,  lo convierte en el cohete más potente jamás creado por la NASA y el único capaz de llevar todo lo necesario en un solo viaje. La etapa central del cohete mide 64.7 metros de alto y 8.5 metros de diámetro. (Sugerencia: lo que aporta el espacio suficiente para llevar más propelente y con ello, más empuje.)

Fig. 2 Diagrama esquemático de la etapa central Artemisa I Diseño de Valentina Moreno

Tanque de oxígeno líquido (LOX) 

Aquí es donde se encuentra el primer componente del propelente líquido que impulsa el Artemisa I. Este tanque tiene una capacidad de 742,000 litros y el oxígeno que se almacena aquí debe enfriarse a una temperatura de -187ºC (86 K) para mantenerse en estado líquido. Es por esta razón que los tanques están cubiertos de un revestimiento de espuma térmica, para protegerlo de las altas temperaturas que se alcanzan en su exterior debido a la fricción con la atmósfera.

Fig. 3 Tanque LOX | Construido por Boeing | fotografía NASA.

Debido a la gran presión que deben soportar estos contenedores, la unión de sus segmentos se hizo mediante un proceso conocido como “soldadura por fricción”, el cuál, consiste en fundir las partes que se unirán por rozamiento con otro metal. Este tipo de soldadura le confiere mayor resistencia a la unión.

Entre tanques

Esta sección es la que une a los dos compartimentos donde se encuentran los componentes del propelente que impulsa al cohete, el tanque de Oxígeno y el tanque de Hidrógeno, de la misma manera, los propulsores de combustible sólido se encuentran anclados a los lados de esta sección.

Fig. 4 Entre Tanques | Construido por Boeing | fotografía NASA.

Además de fungir como unión de los componentes, también contiene los electrónicos que se encargarán de controlar el vuelo del cohete, y esta parte, junto con el tanque de Oxígeno componen la mitad superior de la etapa central.

Fig. 5 Tanque LH2 | Construido por Boeing | fotografía NASA.

Tanque de Hidrógeno Líquido

El tanque de Hidrógeno líquido comprende dos terceras partes de la etapa central, tiene un peso de 68 toneladas métricas y una capacidad de 2 millones de litros de hidrógeno líquido (H2).

Al igual que el tanque de Oxígeno, este necesita un revestimiento de espuma térmica, soldadura por fricción y una temperatura extremadamente fría para mantenerse en estado líquido, en el caso del hidrógeno se requieren temperaturas de -254ºC (19 K).

 Sección del motor 

Fig. 5 Tanque LH2 | Construido por Boeing | fotografía NASA.

Aunado a los cientos de sensores y kilómetros de cableado presentes, la sección del motor es el punto de anclaje de cuatro motores Rs-25, una versión modificada de los que utilizaron transbordadores espaciales como el “Endeavour”; dichos motores, junto con los dos motores de combustible sólido anclados al entre tanques, generan un impulso total de aproximadamente 4 millones de Newtons durante el lanzamiento.

Los motores que impulsan el SLS son controlados por los aviónicos y electrónicos a bordo de éste, permitiendo así, realizar maniobras durante el lanzamiento y correcciones de curso en caso de ser necesario.

Fig. 7 Rs-25 | Construido por Aerojet Rocketdyne | fotografía Aerojet Rocketdyn.

De esta manera, por el hecho de ser motores de combustible líquido bipropelente, la reacción química efectuada durante el despegue es la siguiente: 

Esta reacción química nos muestra la formación de agua a partir de sus componentes, Hidrógeno y Oxígeno, como es evidente, la formación de una de las sustancias más comunes en el planeta puede proporcionar la fuerza necesaria para llevar un cohete de aproximadamente 2600 toneladas métricas hasta las capas más altas de la atmósfera. 

De la misma manera, la ecuación expresa la relación estequiométrica de los reactivos y productos, e ilustra el porqué el tanque de Hidrógeno debe ser más grande que el tanque de oxígeno en la etapa central. En resumen, se requiere el doble de moléculas de hidrógeno que de oxígeno por cada molécula de agua formada.

Propulsores de combustible sólido

Fig. 10. Prueba de motores de combustible sólido | Construido por Northrop Grumman.

Los propulsores del SLS tienen una altura de 54 metros, un diámetro de 3.5 metros y combustionan alrededor de seis toneladas de combustible cada segundo, siendo así, los propulsores de combustible sólido más grandes jamás construidos para impulsar un cohete. Ambos propulsores combinados generan alrededor del 75% del impulso necesario para llevar al Artemisa I a órbita.

Dichos propulsores, tienen como propelente el polibutadieno acrilonitrilo (PBAN) y durante la operación los gases de combustión alcanzan temperaturas de alrededor de 3000ºC.

El futuro y Artemisa 

Fig. 10. Prueba de motores de combustible sólido | Construido por Northrop Grumman.

Las fronteras espaciales cada vez crecen más en distancia, la capacidad humana de llegar más lejos es cada día más evidente y el futuro de la humanidad como especie interplanetaria es cada vez más tangible.

Es así, que las misiones Artemisa no serán solo un bloque en nuestra historia, también será el pilar de una nueva era de exploración y desarrollo, del cual todos seremos parte.

De esta manera, estoy convencido de que con la colaboración internacional de las agencias espaciales y el apoyo del sector privado, pronto lograremos llevar a buen puerto el programa Artemisa, estableciendo y manteniendo la presencia humana por largos periodos de tiempo sobre la superficie lunar en unos pocos años.

Con lo aprendido en la Luna, podremos seguir nuestro camino y dar el siguiente paso en la exploración espacial hacia el cuarto planeta de nuestro sistema solar; Marte.