La exploración espacial designa los esfuerzos del hombre en estudiar el espacio y sus astros desde el punto de vista científico y de su explotación económica.
Estos esfuerzos pueden involucrar tanto seres humanos viajando en naves espaciales como satélites con recursos de telemetría o sondas teleguiadas enviadas a otros planetas (orbitando o aterrizando en la superficie de estos cuerpos celestes).
La ciencia que estudia los vuelos espaciales y la tecnología relacionada con ellos se denomina astronáutica.
Las personas que pilotan naves espaciales, o son pasajeros en ellas, se llaman astronautas (en Rusia: cosmonautas; en China: taikonautas). Técnicamente se considera astronauta a todo aquel que emprenda un vuelo suborbital (sin entrar en órbita) u orbital a como mínimo 100 km de altitud (considerado el límite externo de la atmósfera).
El cielo siempre ha atraído la atención y los sueños del hombre. Ya en 1634 se publicó la que se considera primera novela de ciencia ficción, Somnium, de Johannes Kepler, que narra un hipotético viaje a la Luna. Más tarde, en 1865, en una famosa obra de ficción titulada "De la Terre à la Lune", Julio Verne escribe sobre un grupo de hombres que viajó hasta la Luna usando un gigantesco cañón. En Francia, Georges Méliès, uno de los pioneros del cine, tomaba la novela de Verne para crear "Le voyage dans la Lune" (1902), una de las primeras películas de ciencia ficción en la que describía un increíble viaje a la Luna. En obras como "The War of the Worlds" (1898) y "The First Men in The Moon" (1901), Herbert George Wells también se concibieron ideas de exploración del espacio y de contacto con civilizaciones extraterrestres.
Aún faltaba mucho para que el ser humano pudiera alcanzar el espacio exterior, pero este sueño se hizo realidad, en parte, a través de las ideas de estos visionarios y del trabajo de pioneros. Entre estos pioneros se debe recordar a los ingenieros aeronáuticos Pedro Paulet (Perú), Robert Hutchings Goddard (EE. UU.), Konstantin Tsiolkovsky (Rusia), Hermann Oberth (Alemania), y más recientemente Wernher von Braun (Alemania) y Serguéi Koroliov (URSS).
Observaciones primitivas del cielo
Los astros siempre han sido objeto de observación y estudio para el hombre. Aztecas, chinos, hindúes y otras civilizaciones como la mesopotámica, y pueblos como los griegos y los árabes registraron a lo largo de la historia diversos eventos celestes, como eclipses solares y lunares y efectuaron medidas de los astros y de sus órbitas principalmente con el objetivo de mantener calendarios precisos.
Los dos mayores astrónomos de la Antigüedad fueron Hiparco y Ptolomeo.
Estas primeras observaciones astronómicas se hacían totalmente a simple vista y, por lo tanto, eran limitadas. La invención del telescopio dio un gran impulso a la observación del cielo.
Inicio de la astronomía moderna
El telescopio tiene un origen controvertido, siendo su invención generalmente atribuida a Hans Lippershey, un fabricante de lentes neerlandés, en 1608. En 1609, el astrónomo italiano Galileo Galilei presentó uno de los primeros telescopios registrados por la historia (una "luneta") y de él obtuvo diversas observaciones astronómicas que lo llevaron a proponer el sistema heliocéntrico.
Las observaciones de Galileo incluyeron el descubrimiento de las manchas solares, del relieve lunar y de los satélites de Júpiter, entre otros importantes descubrimientos.
Los primeros cohetes
La tecnología necesaria para la exploración espacial estuvo disponible con la construcción de los primeros cohetes. Permiten poner en órbita satélites artificiales para estudio tanto de la Tierra como del espacio exterior. También permiten el envío de astronautas al espacio exterior.
Desde que los antiguos chinos inventaron la pólvora, se hacen experimentos con cohetes.
Pero fueron Pedro Paulet (Perú), Robert Hutchings Goddard (EE.UU.), Konstantin Tsiolkovsky (Rusia) y Hermann Oberth (Alemania) los pioneros en la concepción de cohetes. Estos científicos hicieron que la ciencia astronáutica diese sus primeros pasos.
En 1902 Konstantin Tsiolkovsky diseñó una nave a retropropulsión para viajes interplanetarios guiándose en los diseños y el prototipo denominado Autobólido que en 1895 había diseñado Pedro Paulet Mostajo. Asimismo en 1912, el profesor estadounidense Robert Goddard y el científico alemán Hermann Julius Oberth (en 1923) perfeccionaron sus motores experimentales basándose en la concepción inicial de Paulet.
Goddard fue más lejos y construyó diversos cohetes pequeños. Se especializó en concebir y construir cohetes impulsados por combustible líquido. Varios de sus proyectos presentaban conceptos que hasta hoy son usados en los modernos cohetes, como por ejemplo la estabilización del vuelo con el uso de giroscopios.
De forma independiente, en la Alemania nazi, los ingenieros alemanes desarrollaban un proyecto que resultaría en la bomba V-2 (técnicamente más bien descrita como misil).
Las V-2 estaban impulsadas por alcohol (una mezcla del 75% de alcohol etílico y un 25% de agua) y oxígeno líquido. Los motores generaban un máximo de 72.574 kg (160.000 lbs) de empuje, desarrollando una velocidad de 1.341 m/s, con un radio de alcance de 321 a 362 km. Fueron usadas para bombardear París y Londres en 1944.
El proyecto de los modernos cohetes le debe mucho a estos precursores.
El principio de funcionamiento del motor del cohete se basa en la tercera ley de Newton, la ley de la acción y reacción, que dice que "a toda acción le corresponde una reacción, con la misma intensidad, misma dirección y sentido contrarios". Así, el cohete se desplazará hacia arriba como reacción a la presión ejercida por los gases en combustión en la cámara de combustión del motor. Por eso este tipo de motor se llama de propulsión a reacción.
La carrera espacial
En la década de 1930, el entusiasmo con los cohetes era muy grande tanto en los EE.UU., con Goddard, como en la URSS.
Con la derrota de Alemania en la Segunda Guerra Mundial, los EE.UU. y la URSS capturaron la mayoría de los ingenieros que trabajaron en el desarrollo de la V-2 (véase también Operación Paperclip). Cierto es que ellos fueron relevantes sólo en el programa espacial de los EE.UU., ya que los capturados por la URSS no pasaban de ingenieros y técnicos de producción. Particularmente importante para los EE.UU. fue el reclutamiento de Wernher von Braun, uno de los principales proyectistas alemanes, que participó activamente en el programa de misiles balísticos de los EE.UU. y después de los primeros pasos del programa espacial estadounidense (habiendo sido, incluso, el líder del equipo que proyectó el lanzador Saturno V que llevó las naves Apolo a la Luna).
Históricamente, la exploración espacial comenzó con el lanzamiento del satélite artificial Sputnik por la URSS el 4 de octubre de 1957, en el Cosmódromo de Baikonur (base de lanzamiento de cohetes de la URSS), en Tyuratam, en Kazajistán. Este acontecimiento provocó una carrera espacial por la conquista del espacio entre la URSS y los Estados Unidos que culminó con la llegada del hombre a la Luna.
El primer ser vivo en el espacio no fue un hombre, sino la perra rusa Laika. Llegó al espacio en 1957 a bordo de la nave espacial Sputnik II, y murió cuatro días después, debido al calor en la reentrada.
Diversos animales fueron usados en los inicios de la exploración espacial para probar el efecto de la radiación, de la ausencia de gravedad y de las condiciones del espacio exterior sobre los organismos vivos. Antes de la perra Laika, fueron las perras Albina y Tsyganka, usadas por la URSS en vuelos sub-orbitales. Por el lado de los Estados Unidos, los primeros primates fueron Albert 1 y Albert 2, que murieron en 1949 en la punta de cohetes V-2 capturados en Alemania. Sputnik V, la última misión Sputnik, fue lanzada al espacio el 19 de agosto de 1960 con los perros Belka y Strelka, cuarenta hámsters, dos ratones y diversas plantas. Las misiones Korabl-Sputnik llevaron los perros Pchelka, Mushka, Chernuschka y Zvezdochka.
El soviético Yuri Gagarin (1934 - 1968) fue el primer hombre en el espacio, en un vuelo orbital de 48 minutos, a bordo de la nave Vostok 1. El vuelo de Gagarin se efectuó el 12 de abril de 1961. En este vuelo dijo la famosa frase: "La Tierra es azul".
La primera mujer en el espacio, fue la también soviética Valentina Tereshkova (1937 - ), que el 16 de junio de 1963 dio 46 vueltas alrededor de la Tierra a bordo de la nave Vostok VI.
El lanzamiento de la Sputnik y el envío del primer hombre al espacio se deben, en gran medida, al ingenio del ingeniero soviético Serguéi Koroliov, el ingeniero-jefe del programa espacial soviético, que consiguió convencer a Nikita Jrushchov, líder de la URSS por aquel entonces, a invertir en el programa espacial. Fue él quien tuvo la idea de llevar (realmente) personas a la Luna.
Cuatro meses después del lanzamiento de la Sputnik I, los EE.UU. respondieron con su primer satélite, el Explorer I, el 31 de enero de 1958.
El número de satélites artificiales terrestres y sondas espaciales lanzados por los EE.UU. y por la URSS se multiplicaron en los primeros años de la carrera espacial. A los Sputniks de la URSS les siguieron, además del Explorer I, las Vanguard I, II y III de los EE.UU., y una gran cantidad de satélites de comunicación, meteorológicos y espías. Alrededor de la mitad de la década de 1960 ambos, EE.UU. y URSS, habían lanzado tantos satélites que sería imposible indicarlos todos en un artículo generalista como éste. Además de las Sputniks, los soviéticos habían lanzado 12 satélites de la serie Cosmos, y los EE.UU. habían lanzado 16 satélites Explorers y más de 38 satélites de reconocimiento Discoverer, sólo por citar algunos.
Los logros iniciales de la URSS en la carrera espacial, que incluyen el primer satélite artificial - el Sputnik - y el primer hombre en el espacio - Yuri Gagarin, desafiaron a los EE.UU., cuyo programa espacial aún daba los primeros pasos - el primer estadounidense iría al espacio sólo el 5 de mayo de 1961, aun así sólo en un vuelo sub-orbital.
Discurso de Kennedy
En un famoso discurso en 1961, John F. Kennedy lanzó el desafío de "enviar hombres a la Luna y traerlos a salvo" antes de que la década terminara.
En su famoso discurso en la Universidad Rice sus palabras fueron: We choose to go to the moon. We choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard ("Nosotros decidimos ir a la Luna. Decidimos ir a la Luna en esta década y hacer otras cosas, no porque sean fáciles, sino porque son difíciles").
A partir de entonces, los EE.UU. pusieron en marcha un ambicioso programa espacial tripulado que se inició con el Proyecto Mercury, que usaba una cápsula con capacidad para un astronauta en maniobras en órbita terrestre, seguido por el Proyecto Gemini con capacidad para dos astronautas, y finalmente el Proyecto Apolo, cuya nave tenía capacidad para tres astronautas y aterrizar en la Luna.
Los primeros astronautas en circunnavegar la Luna fueron los tripulantes de la Apolo 8, Frank Borman, James A. Lovell, Jr. y William A. Anders, en la noche de Navidad de 1968.
Por problemas en sus misiones Zond (que usaban la nave Soyuz modificada para la circunnavegación de la Luna), los soviéticos no fueron capaces de llevar hombres a la órbita de la Luna antes de los EE.UU., y nunca más lo harían. Sólo las misiones Zond no tripuladas, Zond 5 y Zond 6, lo hicieron en septiembre y noviembre de 1968. Después de esto, aún hubo las misiones no tripuladas Zond 7 y Zond 8 que circunnavegaron la Luna en 1969 y 1970, ya después de los exitosos vuelos tripulados de los EE.UU. hacia la Luna.
Finalmente, el objetivo de llegar a la Luna fue alcanzado el 20 de julio de 1969 por la Apolo 11, luego de despegar el 16 de julio y retornando a la tierra el 24 de julio.
Es famosa la frase del primer astronauta en pisar en la Luna, Neil Armstrong: "Un pequeño paso para el hombre, pero un gran paso para la humanidad".
En 1975, las naves Apolo 18 y la soviética Soyuz 19 realizaron un acoplamiento en el espacio, en la primera misión conjunta de la NASA (agencia espacial de los EE.UU.) y de la Agencia Espacial soviética.
Más tarde, con la caída del comunismo, esta cooperación entre los dos países se intensificaría y acabarían participando juntos en la construcción de la Estación Espacial Internacional.
Programa espacial de la URSS
La URSS comenzó su programa espacial con una gran ventaja sobre los EE. UU. Esto ocurrió porque, debido a problemas técnicos para fabricar arcos nucleares más débiles, los misiles lanzadores intercontinentales de la URSS eran inmensos y potentes comparados con sus similares estadounidenses. Así, los cohetes para su programa espacial ya estaban listos como resultado del esfuerzo militar soviético resultante de la guerra fría.
Como consecuencia, los soviéticos fueron capaces de enviar el primer satélite artificial en órbita (el Sputnik, de casi 84 kg) y el primer hombre, Yuri Gagarin.
El lanzamiento del Sputnik fue parte de un esfuerzo de preparación de la URSS para enviar misiones tripuladas al espacio. Consistió en ocho vuelos no tripulados: Sputnik 1, Sputnik 2, Sputnik 3, Sputnik 4, Sputnik 5, Korabl-Sputnik-3, Korabl-Sputnik-4 y Korabl-Sputnik-5. Los dos últimos usando naves Vostok y ya con patrón compatible al envío de humanos al espacio.
Su programa espacial incluía planos para llevar hombres a Luna (este programa se llamaba Lunar L1). La prueba de esto es la existencia de un módulo lunar soviético, llamado LK lander, pero cuya existencia era desconocida hasta hace poco en Occidente.
El programa espacial de la URSS, durante el periodo de la carrera espacial, consistió en tres proyectos (además de las misiones no tripuladas Sputnik llevadas a cabo antes de las misiones Vostok y de una serie de sondas enviadas a otros planetas y a la Luna): Vostok (nave con capacidad para un cosmonauta), Voskhod (para dos o tres cosmonautas) y Soyuz (para tres cosmonautas) que aproximadamente acompañaban las capacidades de sus congéneres de los EE.UU.: Proyecto Mercury, Proyecto Gemini y Proyecto Apolo.
Sin embargo, no todo eran éxitos en el lado de la URSS. En un accidente ocurrido en la plataforma de lanzamiento en 1960 decenas de científicos y técnicos soviéticos murieron, atrasando los planes espaciales soviéticos. Pero el peor ocurrió en 1966 con la prematura muerte de Serguéi Koroliov, el ingeniero-jefe del programa espacial soviético. El accidente con la Soyuz 1, en abril de 1967, con la muerte del cosmonauta Vladímir Komarov, atrasó el Proyecto Soyuz 18 meses. Estos hechos sumados la falta de presupuesto, poco control de calidad de la industria soviética y el desinterés de los militares de la cúpula del régimen por el programa espacial fueron las principales causas del fracaso de los soviéticos en llegar a la Luna.
Además de los programas Vostok y Soyuz, la URSS desarrolló los proyectos Salyut y Almaz, de permanencia de humanos a largo plazo en el espacio, usando estaciones espaciales.
Aún no habiendo conseguido llevar hombres a la Luna, el programa espacial soviético fue muy exitoso en varios aspectos, ahí se incluye la estación espacial Mir - un esbozo y campo de pruebas para lo que vendría a ser la Estación Espacial Internacional.
La URSS también desarrolló un vehículo reutilizable, semejante al Transbordador espacial de los EE.UU., llamado Buran. Sin embargo, el vehículo fue usado sólo una vez, en un vuelo no tripulado, y después abandonado.
El programa espacial de Rusia (la heredera de la antigua Unión Soviética) cuenta hasta hoy con la nave Soyuz (la nave espacial más antigua de la historia de la exploración espacial aún en uso), y también con la nave de carga Progress (una versión modificada de la Soyuz, que está siendo usada para abastecer la Estación Espacial Internacional) y con un poderoso lanzador, el cohete Protón.
Programa espacial de los EE.UU.
Mucho del atraso inicial del programa espacial de los EE. UU. se puede atribuir a un error estratégico de invertir inicialmente en los lanzadores Vanguard, más complejos y menos confiables que los lanzadores Redstone (basados en las antiguas V-2 alemanas). Esto acarreó que la capacidad de lanzamiento estadounidense era de 5 kg en el momento en que la Sputnik I, de 84 kg pero con capacidad de 500 kg, fue recién lanzada por la URSS.
Aun así, después de la Sputnik, los EE.UU. respondieron con la Explorer I y las Vanguard I, II e III.
Mucho tenía que hacerse para llegar al gigantesco cohete Saturno V, desarrollado por el equipo capitaneado por Von Braun, y que permitiría enviar la nave Apolo a la Luna. Saturno V tenía 110m de altura, y 2,7 millones de kg, impulsado por los cinco poderosos motores F-1 y J-2.
En julio de 1958 se crea la agencia espacial de los EE.UU., la NASA, responsable de coordinar todo el esfuerzo estadounidense de exploración espacial y administrar el programa espacial de los EE.UU.
El programa espacial de los EE.UU. se inició con el Proyecto Mercury, basado en una nave con capacidad para un astronauta y maniobras en órbita con la Tierra.
Hubo doce vuelos en el Proyecto Gemini, diez de ellos tripulados, que tuvieron lugar entre marzo de 1965 y noviembre de 1966. El proyecto fue exitoso en sus objetivos de desarrollar la tecnología y preparar a los astronautas para las misiones en la Luna.
Finalmente, los EE. UU. lograron en su objetivo de alcanzar la Luna antes que la URSS, en 1969, con el Proyecto Apolo. Este proyecto envolvió un extraordinario esfuerzo económico de 25 400 millones de dólares (de 1973),[1] 20 000 compañías que desarrollaron/fabricaron componentes y piezas, y 300 000 trabajadores.
Después de la misión Apolo 18, la NASA abandonó la nave Apolo para desarrollar un vehículo reutilizable, llamado Transbordador espacial (Space Shuttle), que entró en operación en 1981. Aunque el Transbordador espacial no sea totalmente reutilizable, como se pretendía al inicio de su desarrollo, acabó atendiendo las necesidades de la NASA hasta hace poco.
El proyecto de construcción de vehículos espaciales reutilizables se remonta a 1975, cuando se hicieron las primeras pruebas de un prototipo acoplado a un avión Boeing y adaptado a pruebas de vuelo a gran altitud. El objetivo fue probar la aerodinámica y la dirigibilidad del Transbordador espacial.
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Se construyeron cinco naves de este tipo, llamadas Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis y Endeavour, que fueron usadas en diversas misiones en el espacio. De éstas sólo la Discovery, Atlantis y la Endeavour aún existen, ya que las otras acabaron destruidas en trágicos accidentes de la historia de la exploración espacial.
Aún fueron construidas dos naves más, una llamada Enterprise, usada sólo para pruebas de aterrizaje, pero sin capacidad de entrar en órbita, y la otra llamada Pathfinder, un simulador usado para el entrenamiento de los astronautas.
Accidentes y tragedias
Muchos accidentes quedaron para la historia de la exploración espacial. Algunos de ellos provocaron bajas entre los astronautas y cosmonautas.
El 24 de octubre de 1960 una explosión en la plataforma de lanzamiento mató a decenas de científicos y técnicos de la URSS.
En 1966 la nave Gemini 8 se descontroló en el espacio, pero los astronautas consiguieron reparar la nave y regresar a la Tierra.
El 27 de enero de 1967, los astronautas Virgil I. Grissom, Edward Higgins White II y Roger Bruce Chaffee, del Proyecto Apolo, murieron en un incendio dentro de la cabina de comando, en lo que fue conocido como "Apolo 1".
En abril de 1967, el cosmonauta Vladímir Komarov tuvo una variedad de problemas técnicos con la nave Soyuz 1, y acabó muriendo en el aterrizaje, en el accidente que atrasó el programa espacial soviético 18 meses.
El 21 de febrero de 1969 un cohete del programa lunar soviético se cayó, inmediatamente después del lanzamiento, sobre una ciudad matando a 350 personas.
La frase que marcó el evento fue: OK, Houston, we've had a problem here. ("OK, Houston, hemos tenido un problema aquí").
El 30 de junio de 1971 la despresurización de la nave Soyuz mató a los cosmonautas Georgy Dobrovolsky, Vladislav Vólkov y Viktor Patsayev, que habían cumplido una misión de 24 días en órbita.
El 28 de enero de 1986 un defecto en los tanques de combustible causó la explosión del Transbordador espacial Challenger, matando a todos sus ocupantes, incluyendo a la profesora Christa MacAulife, la primera civil en participar en un vuelo espacial.
Más recientemente, en 2003, el Transbordador espacial Columbia se desintegró en la reentrada en la atmósfera, matando a todos sus tripulantes.
Bibliografía complementaria
- Buzz Aldrin, Michael Gorn: NASA: The Complete Illustrated History. Merrell (2005). ISBN 1-85894-254-3
- Joseph A. Angelo: Encyclopedia of Space Exploration. Facts on File (2000). ISBN 0-8160-3942-9
- Jay Apt, Michael Helfert, Justin Wilkinson: NASA Astronauts Photograph the Earth. National Geographic (2003). ISBN 0-7922-6186-0
- Martin J. Collins: Space Race: The U.S.-U.S.S.R. Competition to Reach the Moon. Pomegranate Communications (1999). ISBN 0-7649-0905-3
- Ken Croswell : Magnificent Mars. Free Press (2003). ISBN 0-7432-2601-1
- DK Publishing: Space Shuttle: The First 20 Years. DK ADULT (2002). ISBN 0-7894-8425-0
- DK Publishing: Space Exploration (DK Eyewitness Books). DK CHILDREN (2004). ISBN 0-7566-0731-0
- Lee A. Ellis: Who's Who of NASA Astronauts. Americana Group Publishing (2001). ISBN 0-9667961-4-4
- Tim Furniss: A History of Space Exploration. The Lyons Press; 2003. ISBN 1-58574-650-9
- David Glover: Space Exploration. Two-Can Publishers (2001). ISBN 1-58728-225-9
- Peter C. Hughes: Spacecraft Attitude Dynamics (Dover Books on Engineering). Dover Publications (2004). ISBN 0-486-43925-9
- Richard Russell Lawrence: The Mammoth Book of Space Exploration and Disaster. Constable & Robinson Ltd (2004). ISBN 1-84119-963-X
- Marcel J. Sidi, Michael J.Rycroft, Wei Shyy .: Spacecraft Dynamics and Control : A Practical Engineering Approach. Cambridge University Press (2000). ISBN 0-521-78780-7
- Steve Squyres: Roving Mars : Spirit, Opportunity, and the Exploration of the Red Planet. Hyperion (2005). ISBN 1-4013-0149-5
- Giuseppe Albatrino: Caminando en la Luna. Editorial ReCreo (2009). ISBN 0-8729515110-5