SpaceX está construyendo una versión mejorada de su nave espacial Dragon de carga para impulsar la Estación Espacial Internacional fuera de órbita para una reentrada controlada y desintegración sobre un tramo de océano deshabitado cuando el laboratorio finalmente se retire en el marco de tiempo de 2030, dijeron el miércoles funcionarios de la NASA y de la compañía.
La Vehículo de Desorbitación, o DV, será una nave espacial única necesaria para asegurar que la estación espacial reingrese a la atmósfera en el lugar preciso y en la orientación adecuada para garantizar que cualquier restos que sobreviva al calor de reentrada de 3.000 grados choque inofensivamente en el mar.
Una impresión artística del ISS Deorbit Vehicle de SpaceX empujando el laboratorio hacia una reentrada y desintegración controladas en el marco de tiempo de 2030, después de una decisión formal de retirar el complejo del laboratorio después de tres décadas de operación.
En junio, la NASA otorgó a SpaceX un contrato valorado en hasta $843 millones para construir el vehículo de desorbitación, que será propiedad y operado por la agencia espacial. El cohete de lanzamiento pesado necesario para lanzarlo aún no ha sido seleccionado, pero el administrador de la NASA, Bill Nelson, ha pedido al Congreso un total de aproximadamente $1.5 mil millones para llevar a cabo toda la operación de desorbitación.
Y no es un asunto trivial. El eje largo de la estación espacial, compuesto por múltiples módulos presurizados donde las tripulaciones visitantes viven y trabajan, mide 218 pies de largo. La viga de energía y travesía de refrigeración con paneles solares del laboratorio, montada en ángulos rectos al eje largo, se extiende 310 pies de extremo a extremo, más largo que un campo de fútbol americano de EE. UU.
Todo el complejo del laboratorio tiene una masa combinada de 925,000 libras y se mueve a través del espacio a unos 17,100 mph, o 84 campos de fútbol por segundo.
Para bajar cuidadosamente su altitud para una reentrada controlada, el DV llevará aproximadamente 35,000 libras de propelente que alimentarán 46 motores de cohetes Draco, 30 de los cuales estarán montados en una sección de tronco extendida para llevar a cabo la mayor parte de las maniobras de desorbitación.
“Cuando tomemos la decisión de desorbitar la estación, lanzaremos el DV de EE. UU. aproximadamente un año y medio antes de la quema final de reentrada”, dijo Dana Weigel, el gerente del programa ISS en el Centro Espacial Johnson.
“Lo acoplaremos al puerto delantero, haremos una serie de comprobaciones y una vez que estemos convencidos de que todo parece estar sano y listo, permitiremos que la ISS comience a descender”.
La última tripulación de la estación espacial permanecerá a bordo hasta que las ráfagas periódicas de propulsores y el “arrastre” en la atmósfera extrema se combinen para bajar el laboratorio a una altitud de aproximadamente 205 millas. Ese hito se alcanzará unos seis meses antes del procedimiento final de reentrada.
A medida que la ISS, para entonces, deshabitada alcance una altitud de aproximadamente 140 millas, el DV “realizará una serie de quemas para prepararnos para esa desorbitación final”, dijo Weigel. “Y luego, cuatro días después, hará la quema final de reentrada”.
Las grandes pero relativamente frágiles diagonales solares de la estación espacial se desprendirán y quemarán primero, junto con las antenas, paneles radiadores y otros apéndices.
Componentes más masivos, como módulos y la enorme viga de energía del laboratorio también se desintegrarán en el descenso a alta velocidad, pero se espera que trozos tan grandes como un coche pequeño sobrevivan hasta el chapoteo en el océano a lo largo de un estrecho “área de impacto” de 1200 millas de largo.
Las áreas remotas del Océano Pacífico Sur ofrecen zonas de impacto no pobladas, aunque todavía no se ha especificado un objetivo final.
Para lograr una entrada precisamente dirigida, “el vehículo de desorbitación necesitará seis veces el propelente utilizable y tres o cuatro veces la generación y almacenamiento de energía del Dragon actual”, dijo Sarah Walker, una gerente senior de SpaceX.
“Necesita suficiente combustible a bordo no solo para completar la misión principal sino también para operar en órbita en asociación con la estación espacial durante aproximadamente 18 meses. Luego, en el momento adecuado, realizará una serie compleja de acciones durante varios días para desorbitar la Estación Espacial Internacional”.
Se necesita una nave de desorbitación de algún tipo porque incluso a la altitud actual de 260 millas de la estación espacial, todavía existen cantidades mínimas de atmósfera. A medida que la estación atraviesa ese material tenue a casi 5 millas por segundo, las colisiones con esas partículas actúan para ralentizar la nave en un fenómeno conocido como arrastre atmosférico.
A lo largo de la vida del programa, se han realizado ráfagas periódicas de propulsores por motores en módulos rusos o naves de carga Progress adjuntas para elevar la altitud del laboratorio según sea necesario para contrarrestar los efectos del arrastre. Más recientemente, las naves de carga Cygnus de Northrop Grumman han añadido una modesta capacidad de reimpulso.
Sin esas ráfagas cuidadosamente planificadas, la estación eventualmente caería de regreso a la atmósfera inferior por sí sola.
La estación vuela sobre cada punto de la Tierra entre 51.6 grados de latitud norte y sur, cubriendo todo el planeta entre Londres y la punta de Sudamérica. En una reentrada no controlada, los restos de la estación que sobrevivan al calor de reentrada podrían golpear la superficie en cualquier lugar de esa área.
Si bien las posibilidades de impacto en un área poblada son relativamente pequeñas, nada tan masivo como la estación espacial ha reingresado y caído a la Tierra, y la NASA no está tomando ningún riesgo.
La NASA y sus socios de la estación – las agencias espaciales europea, rusa, canadiense y japonesa – planearon desde el principio conducir deliberadamente el laboratorio hacia la atmósfera al final de su vida para garantizar la desintegración sobre un tramo de océano deshabitado.
El plan original era utilizar propulsores en múltiples naves de carga rusas Progress para bajar la altitud del laboratorio y establecer una caída dirigida a la Tierra.
“Al principio de la planificación de la estación, habíamos considerado hacer la desorbitación a través del uso de tres vehículos Progress”, dijo Weigel. “Pero el segmento de Roscosmos no estaba diseñado para controlar tres vehículos Progress al mismo tiempo. Así que eso presentó un poco de un desafío.
“Y también, la capacidad no era exactamente lo que realmente necesitábamos para el tamaño de la estación. Así que acordamos conjuntamente que sería aconsejable que la industria estadounidense observara lo que podríamos hacer en nuestro lado para la desorbitación”.
El año pasado, la NASA buscó propuestas de la industria y dos empresas respondieron: SpaceX y Northrop Grumman. La agencia anunció la semana pasada que SpaceX había ganado el contrato.