La esfera de Yuri (la nave Vostok)

[Novedad en Yuriesfera.net] Después del éxito del Sputnik 1 en 1957 (el primer ingenio de factura humana que alcanzó nuestra órbita dando inicio a la Era Espacial), el Ingeniero Jefe del programa espacial de la Unión Soviética, Serguéi Koroliov, sabía que tenía en sus manos la tecnología necesaria para lanzar la primera nave espacial tripulada de la historia. El proyecto terminaría siendo conocido como Vostok (Восток, “Oriente” en ruso).

Después de su vuelo histórico, Yuri Gagarin presenta a los medios de comunicación en Moscú una reproducción de su nave esférica Vostok (unida a la etapa final del lanzador R-7 ‘Semyorka’)

Objeto D y Objeto K

Los primeros diseños de la Vostok se basarían en los estudios de cápsulas suborbitales llevados a cabo por Mijaíl Tijonrávov, ingeniero del instituto NII-4 y viejo amigo de Koroliov. En marzo de 1957, el grupo de Tijonrávov pasó a trabajar para la oficina de diseño OKB-1 de Koroliov formando la “Sección Número 9”. Poco después, en abril de 1957, Tijonrávov propuso el Objeto D (Obyekt D), un antiguo proyecto del NII-4 para crear una nave espacial que pudiese transportar animales o personas al espacio. Se creía que el Objeto D podría pesar entre tres y cinco toneladas, lo que requeriría el desarrollo de una nueva versión del misil R-7 Semiorka. Pero los militares eran los que pagaban las facturas de la OKB-1 y no veían con muy buenos ojos que se desviasen recursos de este programa. Para ganarse su apoyo, Tijonrávov ya había propuesto en 1956 construir un satélite espía de reconocimiento fotográfico a partir del Objeto D. La versión militar se denominaría Objeto Orientado D1, OD-1, mientras que la versión tripulada pasaría a ser el proyecto OD-2.

En abril de 1957, Koroliov y Mstislav Keldish, miembro de la Academia de Ciencias de la URSS, decidieron proponer al gobierno que acelerase el desarrollo del OD-2. Pero las autoridades no estaban muy convencidas. Hubo que esperar a la euforia internacional desatada por los primeros Sputnik para que los políticos mostrasen interés por los vuelos espaciales tripulados. En febrero de 1958, la OKB-1 comenzó oficialmente a trabajar en el Objeto D. Tijonrávov delegó en Konstantín Feoktístov, un joven ingeniero, el diseño del nuevo vehículo.

Arriba: Plano técnico detallado del lanzador R-7 Vostok de la nave Vostok 1 de Gagarin (cotas en mm). [Clic en la imagen para ampliar] • Abajo: Reproducción a escala real del cohete R-7 Vostok 1 tal y como se ve en la actualidad expuesto al aire libre en Moscú. [Foto: Developer88 en DeviantArt]

Pronto se decidió que el escudo térmico estuviera compuesto por materiales ablativos reforzados con tela de amianto en una matriz hexagonal. Pero el ingeniero a cargo de calcular el grosor del escudo, Konstantin Shustin, cometió un error. De acuerdo con los cálculos de Shustin, el escudo habría sido dos veces menos grueso de lo necesario, por lo que la nave se habría quemado en la atmósfera durante la primera misión. Por suerte, Koroliov ordenó multiplicar por cuatro el grosor teórico como medida de seguridad, así que el escudo terminó siendo el doble de grueso (50 mm).

Durante varios meses se estudió la posibilidad de usar un sistema de aterrizaje avanzado mediante alas o rotores de helicóptero, pero en abril de 1958 se optó por usar un tradicional conjunto de paracaídas, más barato y sencillo. Ese mismo mes se decidió la forma de la cápsula. Los estudios realizados con pilotos demostraban que, con el entrenamiento adecuado, un ser humano podía aguantar hasta diez veces la aceleración de la gravedad sobre la superficie terrestre (10 g) sin daño alguno. Por este motivo, los ingenieros de la OKB-1 eligieron la forma más simple posible: una esfera. Este diseño aumentaba la temperatura del escudo térmico (2500º-3000º C) y la deceleración sufrida por el cosmonauta durante la reentrrada, pero era mucho más simple de construir. La cápsula esfera sería apodada sharik, “bola” en ruso.

La nave OD-2 tendría una masa de 4,5-5,5 toneladas. Incluiría un pequeño módulo de servicio de forma cónica situado delante de la esfera con el cosmonauta en el que irían instalados los motores y demás sistemas de comunicaciones y soporte vital. A principios de 1959 el diseño se cambió de nuevo y se decidió situar el módulo de servicio en la parte trasera de la nave. Entonces se decidió fusionar el proyecto de nave tripulada OD-2 con el programa del satélite espía. Koroliov pensaba que de esta forma se ahorraría tiempo y dinero, además de ganarse el apoyo de los militares. Por entonces, el Departamento de Defensa norteamericano estaba diseñando un satélite espía dentro del programa secreto CORONA, lo explica el inusitado interés en los satélites espía por parte cúpula militar soviética. El nuevo proyecto unificado se denominaría Objeto K (la K era por Korabl, “nave”) y se crearon cuatro variantes: 1K, 2K, 3K y 4K. La 1K sería un prototipo, mientras que las 2K y 4K debían ser versiones militares. Los prototipos 1K llevarían un pequeño panel solar encima de la cápsula. La versión 3K sería la nave tripulada, poco después bautizada como Vostok. El 22 mayo de 1959, el gobierno aprobó el proyecto del Objeto K. En esos momentos, Koroliov confiaba en poder lanzar la primera 3K tripulada en diciembre de 1960.

La OKB-1 también diseñó al mismo tiempo el cohete para la Vostok. El lanzador sería denominado 8K72K, una variante del 8K72 usado en las primeras sondas Luna, a su vez una versión del misil intercontinental R-7 Semiorka que había puesto en órbita el Sputnik. El 8K72K contaba con una tercera etapa adicional (Bloque Ye) dotada de un motor RD-019 (RO-7) creado por la oficina de diseño OKB-154 de Semyon Kosberg. Gracias a estas modificaciones, el 8K72K sería capaz de poner en órbita hasta cinco toneladas.

Vostok

La nave Vostok 3K tendría una masa total de 4,73 toneladas y estaría dividida en dos partes desacoplables: la cápsula esférica (SA, Spuskaemi Apparat, «aparato de descenso») de 2,46 toneldas y el módulo de servicio (PO, Priborni Otsek, «sección de instrumentos») de 2,27 toneladas. Las dimensiones del vehículo (con la cápsula SA y el módulo de servicio PO unidos) serían de 4,4 x 2,43 metros…

‘La esfera de Yuri’: Infografía sobre la nave, el país, el hombre y la misión Vostok 1

La cápsula sharik de 2,3 metros de diámetro incorporaba un asiento eyectable de 800 kg en el que iría sentado el cosmonauta reclinado 65º con respecto a la horizontal. Frente al asiento estaban situados los controles del vehículo y la ventanilla con el sistema de control de posición Vzor. El piloto llevaría puesto durante la misión el traje de presión Sokol SK-1 de 12 kg de peso, cubierto con una tela naranja para facilitar las tareas de rescate. El único signo de identificación que llevarían los cosmonautas del programa Vostok serían las letras SSSR (CCCP, las siglas de la URSS en cirílico) pintadas en el casco. Ningún tripulante llevó banderas soviéticas o emblemas de ningún tipo en el traje. Los controles de la Vostok eran muy sencillos, pero no debido a una tecnología deficiente, sino a que la mayor parte de las operaciones estaban automatizadas…

El sencillo panel de la Vostok. Con tecnología de principios de la década de 1960, la Vostok era una nave capaz de realizar su misión de forma automatizada. [Foto: Wikimedia Commons. Clic en la imagen para ampliar]

El módulo de servicio (PO) incorporaba el motor TDU-1 («unidad del motor de frenado nº 1»), encargado de la maniobra crítica de frenado para regresar a la Tierra. Este motor tenía un empuje de 1,614 toneladas y empleaba 280 kg de combustibles hipergólicos. La nave también incorporaba ocho pequeños “motores” de nitrógeno comprimido de 1,5 kgf de empuje cada uno. Estos impulsores debían ser los encargados de rotar la nave alrededor de sus tres ejes. Al igual que la Mercury norteamericana, la Vostok 3K carecía de capacidad para realizar movimientos de traslación en el espacio y sólo podía llevar a cabo movimientos de rotación. Los impulsores serían controlados de forma manual o mediante el sistema de orientación Chaika. Este sistema debía garantizar que la nave estuviese orientada correctamente en el momento de iniciar el encendido de frenado. El PO tenía reservas de oxígeno suficientes para permitir vuelos de 7-12 días.

La Vostok tenía en total unos 900 kg de equipamiento, incluyendo 6.000 transistores, 56 motores eléctricos y 800 interruptores. Todo un prodigio de la tecnología soviética de la época.

Interior de la cápsula presurizada de la Vostok 1 con Gagarin ya instalado en el asiento eyectable de la nave durante los preparativos previos al lanzamiento.

Misiones no tripuladas y el despegue final

La primera nave Vostok despegó el 15 de mayo de 1960. Se trataba del prototipo denominado 1KP o Korabl-Sputnik 1 (KS-1), aunque sería conocida en Occidente como Sputnik 4. Debido a un fallo del sistema de orientación, el motor TDU elevó la órbita de la nave en vez de reducirla. Como resultado, la nave no pudo efectuar la reentrada cuando estaba previsto. Ingresaría en la atmósfera 843 días más tarde.

El 28 de julio fue lanzada la KS-2, una nave Vostok 1K con dos perritas en su interior, Chaika y Lischka. Desgraciadamente, los dos animales morirían debido a un fallo del cohete durante el lanzamiento.

Por fin, el 19 de agosto de 1960 despegó la primera Vostok 1K que realizó una misión exitosa. La KS-2 llevaba en su interior a las perras Strelka y Belka, que se convirtieron en los primeros seres vivos en regresar del espacio.

El 1 de diciembre se volvió a repetir la tragedia. Las perras Pchyolka y Mushka alcanzaron la órbita dentro de la KS-3, pero el control de vuelo decidió activar el sistema de autodestrucción de la cápsula ante la imposibilidad de asegurar que el lugar de aterrizaje tuviese lugar en territorio soviético.

El 22 de diciembre fue lanzada otra nave 1K con otros dos perros, Shutka y Kometa, pero un fallo del lanzador impidió que llegasen al espacio. Por suerte, las perras sobrevivieron y su cápsula descendió intacta, aunque tuvieron que esperar 48 horas para ser rescatadas.

La primera nave Vostok 3K en el espacio (3KA-1) sería la Korabl-Sputnik 4, lanzada el 9 de marzo de 1961 con la perra Chernushka en su interior y el maniquí “Iván Ivanovich”. La misión fue un éxito total, lo que permitió fijar la fecha del lanzamiento de Gagarin para ese mismo abril.

El 25 de marzo de 1961 sería lanzada la KS-5 (Vostok 3KA-2) con la perrita Zviózdochka y, una vez más, el maniquí Iván Ivanovich. El vuelo de la KS-5 sería perfecto y allanó el camino para la misión de Gagarin, que tendría finalmente lugar el 12 de abril de 1961.

La Yuriesfera

___________________

Documentos relacionados en Yuriesfera.net:
El país de Gagarin: ‘Back in the USSR’
La misión: El vuelo de Gagarin
El hombre: Yuri Gagarin, el primer cosmonauta

Nota: Los presentes textos, así como las ilustraciones propias o realizadas para la Yuriesfera, tienen una licencia Creative Commons 3.0. Pueden ser reproducidos siempre y cuando no se utilicen para fines lucrativos o comerciales y sea citada su procedencia: La Yuriesfera <http://www.yuriesfera.net/>

_________________________________