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Los increíbles motores que impulsaron al Apolo 11
El sábado 20 se cumplirán 50 años de la misión espacial tripulada Apolo 11 y mucho se está contando en estas horas de esta increíble página de la historia de la Humanidad. El Hombre logró caminar sobre la superficie de la Luna hace medio siglo, pero para ese objetivo la tecnología de aquellos años contribuyó desde todos los aspectos para que la misión sea un éxito. La historia cuenta que la misión se envió al espacio el 16 de julio de 1969, llegó a la superficie de la Luna el 20 de julio de ese mismo año y al día siguiente logró que dos astronautas (Armstrong y Aldrin) caminaran sobre la superficie lunar.
¿De qué forma el Apolo 11 fue impulsado para llegar tan lejos? ¿con qué motores?, ¿con cuánta potencia y velocidad se logró el objetivo? Lo intentaremos contar en esta nota.
El Apolo 11 fue impulsado por un cohete Saturno V desde la plataforma LC 39A y lanzado del complejo de cabo Kennedy, en Florida (EE. UU.). El cohete Saturno V de 111 metros de alto fue lanzado dede el complejo Cabo Cañaveral, en Florida en la misión conocida como AS-506.
Más de 400 mil personas interactuaron, no sólo de la NASA, para que pudiera llevarse a cabo la misión. Por ejemplo, una empresa desarrolló el cohete Saturno en tres etapas y cada una de esas etapas fue fabricada por distintas empresas. Una estaba en California, la otra en Nueva Orleans. Tuvieron que ponerse de acuerdo e hicieron cada etapa del cohete para ensamblar sus partes. Por otro lado, otra empresa hizo el traje espacial; otra, la mochila de oxígeno con todo el sistema de control de vida para acoplarla a ese traje espacial. El jeep lunar fue desarrollado por la General Motors. El módulo lunar y el módulo de mando fueron realizado por empresas distintas. O sea un conjunto de empresas que tuvieron que juntar sus esfuerzos y ponerse de acuerdo para que todo pueda engranar como el mecanismo de un reloj.
EL MOTOR F-1
El motor de cohete F-1, desarrollado por Rocketdyne, fue uno de los motores más potentes jamás construidos y fue el motor de impulso usado para poner en órbita el pesado módulo lunar del Saturno V, que permitió la llegada del hombre a la Luna durante el Programa Apolo.
Un total de cinco motores F-1 se usaron en la primera etapa (despegue o lanzamiento), para poder proporcionar suficiente impulso a las siguientes fases del cohete. Se trata por tanto de un motor preparado para resistir la fricción termodinámica y el elevado rango térmico resultado de la necesidad de producir suficiente impulso constante de aceleración inicial para permitir propulsar con éxito en las siguientes fases de la operación del cohete una considerable cantidad de carga útil fuera de la influencia del campo gravitatorio terrestre.
El F-1 usaba como propelente oxígeno líquido y kerosene, en un suministro lineal de aproximadamente 2+1 Tm/s, resultando en una fuerza cercana a los 7 MN (meganewtons) de empuje es decir unos 713.801 kilogramos fuerza.
En sus aproximadamente 2 minutos y medio de operatividad hasta el vaciado de los tanques de combustible, los 5 motores conjuntos permitían al Saturno V alcanzar una altura de más de 50 km y una velocidad final, antes del cambio de fase, cercana a los 9000 km/h, lo cual resulta en una aceleración media de casi 2 veces la de la gravedad (que combinado con la gravedad terrestre supone para una tripulación soportar un aumento de peso en sus cuerpos del 180% aproximadamente, convirtiendo una persona de 70 kg repentinamente, en un levantador de pesas con 130 kg encima de su cuerpo, durante el momento del despegue).
Con un empuje tan fuerte nueve toneladas de peso, los F-1 fueron en su época los motores más potentes jamás construidos, aunque serían superados una década después por el RD-170 soviético, actualmente en servicio en el cohete Zenit bajo la denominación RD-171M. Al igual que su contrapartida soviética, quemaban kerosene y oxígeno líquido, pero a diferencia del RD-170 usaban un ciclo abierto, menos eficiente. Como curiosidad los motores estaban recubiertos durante el lanzamiento por cubiertas térmicas de ablación para protegerlos de las elevadas temperaturas.
EL PAPEL DE LOS MOTORES EN EL DESPEGUE
El 13 de junio, tres semanas antes del lanzamiento, comenzó la carga de kerosene tipo RP-1 en la primera etapa del Saturno V, un trabajo que terminó seis días después. El 15 de julio, ocho horas antes de la hora prevista para el lanzamiento y para evitar pérdidas por evaporación, se procede al bombeo de oxígeno líquido (LOX) e hidrógeno líquido (LH2) en los tanques de las tres etapas del cohete. Estos últimos propelentes son almacenados a altas presiones y a bajas temperaturas, por lo que se los denomina genéricamente criogénicos. Los cohetes Saturno V constaban de varias fases que se iban desprendiendo de la nave una vez que consumían su combustible. Esto es lo que ocurrió durante el despegue del Apolo 11:
Cuando los cinco motores F-1 de la primera etapa se encienden, los sistemas de refrigeración se encargan de arrojar varias toneladas de agua sobre la estructura metálica del cohete para protegerla del calor. Con la enorme vibración se desprende la escarcha que recubre el cohete, producida por el efecto de las bajísimas temperaturas a las que se mantienen los propergoles dentro de los tanques.
Cuando el Saturno V alcanza el 95 % de su empuje total, los cuatro ganchos que retienen el cohete saltan hacia atrás; con una ligera sacudida el cohete se despega de la plataforma y comienza a elevarse, mientras los cinco últimos brazos de la plataforma se desplazan hacia un lado para no entorpecer el lanzamiento del cohete. Para entonces los motores F-1 ya consumen quince toneladas de combustible por segundo.
Ciento sesenta segundos después del despegue, los motores de cebado de la segunda etapa se ponen en marcha ya que los cinco potentes F-1 de la primera etapa han agotado su combustible y se desprenden del cohete, iniciándose la segunda etapa que consta de cinco motores J-2, cuya tarea es que el Saturno V siga ganando altura cada vez a mayor velocidad.
Nueve minutos después del lanzamiento, los cinco motores J-2 de la segunda etapa se separan del resto de la nave. Después las turbo bombas de la tercera etapa envían combustible a su único motor, el mecanismo de ignición se dispara y el cohete vuelve a acelerar. Doscientos segundos después el motor se apaga y los astronautas comienzan a notar la ausencia de gravedad. El Apolo 11 está en órbita.
Una vez que el Apolo 11 completa la segunda órbita a la Tierra y los astronautas terminan de realizar sus tareas, Houston da la orden para ponerlo rumbo a la Luna. Después de orientarse de forma precisa, la tercera etapa pone en marcha su motor con las sesenta toneladas de combustible que aún permanecen en los tanques. El cohete acelera gradualmente hasta alcanzar los 45 000 km/h.
Esta maniobra recibe el nombre de inyección trans-lunar, y por su dificultad es el segundo punto crítico de la misión, ya que comienza a aprovecharse la gravedad lunar para impulsar a los astronautas. Durante dos días, el Apolo 11 va perdiendo velocidad regularmente debido a la atracción de la Tierra, y cuando llega a la gravisfera lunar, situada a las cinco sextas partes del recorrido entre la Tierra y la Luna, el vehículo, que avanza a una velocidad de 3700 km/h, comienza de nuevo a acelerar hasta los 9000 km/h, atraído por la gravedad lunar. El Apolo 11 se encamina a esta velocidad hacia la Luna en una trayectoria denominada trayectoria de regreso libre, la cual permite a la nave pasar orbitando por detrás de la Luna y volver a la Tierra sin que sea necesario efectuar un encendido de motor.
EL DESTINO DE LOS MOTORES
Hace unos años el fundador de Amazon, Jeff Bezos, aseguró haber recuperado los motores del cohete de la misión Apolo 11, que se encontraban en el fondo del Atlántico desde hace más de 40 años. Muchos de los números de serie del motor original han desaparecido debido a la erosión, pero intentarán restaurar. "Queremos que el 'hardware' cuente su propia historia, incluyendo el regreso a la atmósfera de 5.000 millas por hora (más de 8000 km/h) y el consecuente impacto con la superficie del océano", comentó Jeff Bezos. Los motores fueron encontrados en el océano gracias a la utilización de un sónar a 4.267 metros de profundidad. Al anunciar el comienzo de la misión de recuperación, Bezos explicó que aunque estaba financiada con fondos privados, los motores seguiría perteneciendo a la NASA.
