21/3/09

El Transbordador Espacial (STS)


Tuve la suerte de visitar los Estados Unidos de norteámerica en el año 2007 en viaje de vacaciones, y por supuesto no dejé fuera de mi itinerario visitar los establecimientos de la NASA en Cabo Cañaveral, Florida; un sueño desde que era chico se me había hecho relidad.
Es asombroso las replicas expuestas de los cohetes Saturno del projecto Apolo y Mercury, pero sin duda el estupor que provoca estar parado delante de una réplica a escala real del transbordados espacial es incomparable. La sensación vivida al estar parado frente esas maravillosas máquinas genera la necesidad de poder compartirla con alguien, es por ello que trataré de volcar en este artículo la experiencia vivida y una pequeña descripción sobre el transbordador espacial (STS).

El proyecto del transbordador espacial surgió como necesidad de reducción de costos; se buscaba un transporte reutilizable con el objetivo de transportar grandes cargas hacia una futura estación espacial y poder traer nuevamente a tierra satélites para ser reparados.
El proyecto comenzo oficialmente con el anuncio del entonces presidente de Usa Richard Nixon el 5 de enero de 1972.
Inicialmente se contruyeron dos prototipos de prueba los cuales no eran aptos para desempeñar su función de orbitador:

Transbordador espacial Enterprise (OV-101)

El Enterprise ha sido usado por la NASA para una variedad de pruebas en tierra y en vuelo.
Los primeros test de pruebas se realizaron montando el transbordador sobre el techo de un Boeing 747 modificado, el primero de ellos fué el 18 de febrero de 1977, sin tripulación. Luego se realizaron otros tres para probar los sistemas del STS con tripulación de solo 2 astronáutas.



En 1985 el Enterprise fue llevado a Washington donde está expuesto en el National Air and Space Museum.

Transbordador espacial Pathfinder (OV-098)

El Transbordador espacial Pathfinder es una maqueta de acero en tamaño real de un transbordador espacial. Inicialmente se construyó por la NASA con el fin de que sirviese para la realización de pruebas de transporte y manejo de los actuales transbordadores espaciales, esto era posible porque la maqueta era similar a estos en tamaño, peso y forma. De esta manera estas pruebas se pudieron realizar sin tener que recurir al Transbordador espacial Enterprise.



El Pathfinder esta expuesto en el museo U.S. Space && Rocket Center en Huntsville, Alabama.

Transbordador espacial Columbia (OV-102),

El primer orbitador completamente funcional fué el Columbia, fue el primero de los transbordadores espaciales de la NASA en cumplir misiones fuera de la Tierra. Fue lanzado por primera vez el 12 de abril de 1981, y terminó su existencia al destruirse al reentrar a la atmósfera el 1 de febrero de 2003.



La última misión del Columbia se designó como STS-107, y tuvo lugar entre el 16 de enero de 2003 y el 1 de febrero de 2003.
En el momento del despegue, el orbitador recibió un impacto en la parte inferior del ala izquierda, provocado por el desprendimiento de un trozo de espuma de poliuretano, aislante del tanque externo.
El impacto ocurrió entre los 81-82 segundos después del lanzamiento. Según los estudios de la NASA, el fragmento tenía un tamaño de 50 x 40 x 15 centímetros, y un peso de aproximadamente 1 kg, y pudo haber golpeado el ala a unos 805 km/h; la fuerza del impacto se calculó en casi una tonelada. El golpe producido en forma tangencial perforó un par de paneles detrás del borde de ataque, cerca del pozo del tren de aterrizaje. El accidente no fue percibido por los tripulantes ni tampoco durante la misión. Control de misiones, al parecer, estuvo al tanto del desprendimiento del resto, pero desestimó el alcance del evento.
El problema se materializó durante el reingreso a la atmósfera terrestre.
Debido al impacto de este fragmento se desprendieron losetas de protección térmica cerca del tren de aterrizaje; de esta manera entró el calor abrasivo del plasma que se forma durante la reentrada a la atmósfera, ocasionando la destrucción por fusión de la estructura interna del ala izquierda, lo suficientemente grande como para producir una desestabilización y desprendimiento. Durante el reingreso, los sensores térmicos detectaron un aumento inusual de temperatura en la región del impacto. Durante el reingreso debido al calor, el ala finalmente se desprendió, ocasionando que el transbordador girara violentamente sobre sí mismo, deshaciéndose estructuralmente.

Transbordador espacial Challenger (OV-099)

En julio de 1982 se construyó el Challenger (OV-099) fue el segundo transbordador espacial en entrar en servicio. Su primer vuelo se realizó el 4 de abril de 1983.



El Challenger fue destruido a los 73 s del lanzamiento de la misión STS-51-L, la décima misión del orbitador, el 28 de enero de 1986, cuando un anillo O de su cohete impulsor (SRB) derecho falló. Los anillos fallaron debido principalmente a la sobrecompresión repetida durante el montaje y que las bajas temperatura agravaron aún más. A los 58 s, el transbordador pasó a momento Q (inestabilidad) cuando cruzó por una corriente de viento a chorro poderosa, esto abrió nuevamente el anillo O y el probable sello de escoría salió expulsado y una llama como de soplete escapó hacia el cuerpo principal.
Esta fuga permitió que una columna de fuego se escapase del SRB y quemase el tanque de combustible externo (ET). El hidrógeno líquido del tanque externo derramado comenzó a arder, cortando las abrazaderas que mantenían al SRB. El SRB se balanceó y golpeó el ala derecha del Challenger. Esto causó que el montaje completo virase bruscamente y el Transbordador quedó expuesto a fuerzas aerodinámicas incontroladas.
El transbordador entonces se vio envuelto en una gigantesca bola de fuego a los 73 s del despegue, desintegrándose casi en su totalidad, emergiendo la cabina intacta de la conflagración.
Los 7 tripulantes fallecieron al impactar la cabina de la nave contra el océano, tras una larga caída de casi tres minutos. Las circunstancias finales de su muerte se desconocen, la comision investigadora del accidente 2 determino como ¨poco probable¨, el hecho de que alguno de ellos estuviese consciente al momento del impacto, aunque posteriormente salieron a la luz publica evidencias de que al menos cuatro de los miembros de la tripulación pudieron activar sus sistemas auxiliares de suministro de oxígeno, y que intentaron socorrerse mutuamente.

Transbordador espacial Discovery (OV-103)

En Noviembre de 1983 llegó el Discovery (OV-103), una de las tres naves que permanecen en la flota de transbordadores espaciales de la NASA, junto con el Atlantis y el Endeavour. El Discovery es el tercer transbordador operativo y el más antiguo que continúa en servicio.

Ha realizado misiones sobre investigación y montaje de la Estación Espacial Internacional (ISS).

Transbordador espacial Atlantis (OV-104)

En Abril de 1985 se construyó el Atlantis (OV-104), será el primero de los transbordadores en ser retirado, según la previsión de la NASA, tras su misión STS-125, la última misión de servicio para el telescopio espacial Hubble.



Transbordador espacial Edeavour (OV-105)

Finalmente en 1987 se construyó el Edeavour (OV-105) para reemplazar al Challenger.
El Endeavour se lanzó por primera vez en 1992 y su primera misión consistió en capturar y volver a poner en órbita un satélite de comunicaciones averiado. En 1993 hizo su primera misión de servicio al Telescopio Espacial Hubble. El Endeavour fue retirado del servicio en 1997 durante 8 meses para una readaptación, que incluyó la instalación de un nuevo sistema de aire comprimido. En diciembre de 1998, entregó un módulo de unidad a la Estación Espacial Internacional.



Con el tiempo las tripulaciones fueron creciendo: la primera tripulación de cinco astronautas fue en el STS-7 en 1983 y la de seis fue en el STS-9 a finales del mismo año. La primera tripulación de 7 personas fue en STS 41-C en 1984 y el récord de ocho fue en 1985 a bordo del STS 61-A.

Datos del transbordador espacial



Protección térmica

Un Sistema de Protección Térmica, compuesto de una red de losetas, filtros y mantas de aislamiento, protegen el interior de cada orbitador del calor producido en el despegue y durante la reentrada, además de las bajas temperaturas del espacio. Estos materiales pueden resistir algún daño dentro del tiempo de vuelo y deben ser inspeccionados, reparados o algunas veces reemplazados para la próxima misión.
El sistema de protección térmica (TPS) está diseñado para que la temperatura de la estructura de aluminio del orbitador se mantenga por debajo de los 177 grados Celsius aunque en algunas superficies que están más expuestas, la temperatura puede llegar hasta los 1.260 grados Celsius.

Propulsión

El Transbordador tiene dos fuentes de combustible: el Tanque Externo y dos Cohetes Aceleradores Sólidos, en inglés Solid Rocket Boosters (SRB). El orbitador también almacena combustibles hipergólicos que son usados durante la estadía en el espacio.
El impulso combinado es tal que en un lapso de 0 a 8,5 s el Transbordador alcanza una velocidad de 250 m/s. Esto equivale a unos 3 G, es decir, más de 3 veces la fuerza ejercida por la tierra.
El Tanque externo llega hasta el Edificio de Ensamblaje de Vehículo en una enorme barca. Una vez en esta instalación, es procesado y colocado en posición vertical para ser unido al orbitador.

El Tanque Externo es el elemento más grande y más pesado del transbordador espacial. Además de alimentar a los tres motores principales del Orbitador, el Tanque cumple la función de espina dorsal del Transbordador al absorber las cargas de empuje durante el lanzamiento.



Es eyectado a los 10 s del apagado de los motores principales del transbordador, reentrando en la atmósfera terrestre e impactando sobre el océano índico o pacífico, en función del tipo de misión. No es reutilizable.
En las dos primeras misiones iba pintado de blanco pero a partir de la STS-3 dejó de pintarse para reducir peso. Desde entonces presenta ese color naranja tan característico.

Los motores principales son tres, y proveen del empuje necesario para alcanzar la velocidad de escape. Los motores principales están ubicados en la parte inferior del orbitador.



Los motores miden unos 4,2 m de altura y cada uno pesa unas 2 t. La potencia que producen es tremenda: 12 millones de CV de potencia, lo necesario para proveer de energía a 10.000 hogares. El elemento principal de los motores es la turbobomba la cual se encarga de alimentar de propelente a la cámara de combustión. La potencia de la turbobomba también es descomunal, ya que con sólo el tamaño de un motor V-8 tiene la fuerza de 28 locomotoras, por lo que si llegara a explotar enviaría una columna de hidrógeno a 58 km a la redonda. Cuando se enciende, la turbobomba consume 1 t/s de combustible.
Los motores principales utilizan LOX y LH2 que se encienden en la cámara de combustión que no mide más de 25 cm de diámetro a una temperatura de 3.300 °C lo que le da una gran presión. Una vez que son liberados, los gases calientes son expulsados por la tobera. Después de la separación de los boosters, los motores principales siguen encendidos por varios minutos. Los motores principales son reutilizables para 55 despegues y operan con un rendimiento máximo de 104%.

El transbordador espacial usa dos cohetes de propulsión sólida. Cada cohete acelerador contiene 453.600 kg de propelente en la forma de una sustancia sólida de consistencia similar a la goma de borrar. Una vez que entran en ignición, no es posible su apagado.



Después de proveer un empuje equivalente a un tercio del total, los SRBs se separan a los 2:12 min de vuelo. Caen en el océano Atlántico, con ayuda de unos paracaídas, de donde son rescatados y posteriormente reutilizados.

Aterrizaje

La pista de aterrizaje para el transbordador espacial es una de las más grandes del mundo. La pista del Centro Espacial Kennedy está ubicada a unos tres kilómetros al noroeste del edificio de ensamblaje, en un alineamiento noroeste/sudeste. La pista de aterrizaje tiene el doble de longitud que las pistas de los aeropuertos comerciales. Mide aproximadamente unos 4.752 m de largo y 91,4 metros de ancho, y tiene 406 milímetros de espesor en el centro. En cada extremo hay un espacio de 305 metros para propósitos de seguridad.
Debido a que el orbitador, una vez que ha reentrado en la atmósfera, carece de un sistema de propulsión propio, tiene que valerse de la suspensión aerodinámica provista por el aire. La velocidad de aterrizaje varía entre 343 y 364 kilómetros por hora.
Para lograr un aterrizaje perfecto, el orbitador necesita de ayuda de navegación, que se encuentra tanto en tierra como a bordo de la misma nave. El escáner de rayos microondas del sistema de aterrizaje sirve para el acercamiento final y dirige al orbitador a un punto determinado de la pista.



Los aterrizajes se realizan de noroeste a sudeste (Pista 15) o de sudeste a noreste (Pista 33). La pista no es perfectamente plana, ya que tiene una pendiente de 61 cm desde la línea central hasta el borde. Esta pendiente junto con los surcos constituyen un efectivo método de dispersión del agua. Los surcos además son de utilidad para la resistencia al deslizamiento superficial. Modificaciones posteriores de la pista de aterrizaje aumentaron su longitud, por lo que actualmente mide unos 5.182 metros de largo.

Fuente: Wikipedia

Mail: grupo_gabie@yahoo.com.ar
Web: www.grupogabie.blogspot.com

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