El Proyecto "Constellation" es un programa de la NASA para crear una nueva generación de naves espaciales, consiste en los cohetes lanzadores Ares I, Ares IV y Ares V, la cápsula Orión, y un módulo de acceso a la superficie lunar. Estas nuevas naves serán capaces de realizar una gran variedad de misiones espaciales, como reabastecer a la Estación Espacial y alunizar.
Algunos de los sistemas e instrumentos de este programa están basados en diseños para el Transbordador Espacial. El módulo Orion y su módulo de servicio tiene una influencia y diseño muy remarcado en las naves Apollo, y sus motores son derivados de los usados en los cohetes Saturno V y Delta IV.
La NASA creó este programa cuando el Presidente George W. Bush decidió que los Estados Unidos debía regresar a la Luna para poner una base de operaciones permanente y explorar Marte en la primera mitad del siglo XXI. El programa es llamado Visión para la Exploración Lunar, y fue lanzado oficialmente en enero de 2004.
Módulo Orión
Este está formado por dos módulos; un módulo de servicio cilíndrico donde están los sistemas de propulsión y soporte vital, y un módulo de forma cónica (muy similar a la nave Apollo) donde se encuentra la tripulación y los sistemas que controlan ambos módulos. El módulo de tripulación será parcialmente reutilizable (se prevé que se utilicen en 10 misiones). A diferencia del módulo de servicio del Apollo, el módulo de servicio del Orión es más corto y ligero, y llevará un par de paneles solares para proporcionar electricidad adicional al módulo. La propulsión del módulo de servicio será, al igual que en el Apollo, mediante combustibles hipergólicos. El motor es el mismo que utiliza el lanzador Delta II. El control de altitud de la nave lo realiza el RCS (Reaction Control System), que también está basado en el de las cápsulas Apollo, usando los mismos combustibles hipergólicos que el motor principal.
Una de las características novedosas del Orión es el uso combinado de paracaídas y airbags para el descenso a la superficie después de la reentrada, lo que permitirá que la cápsula Orión pueda terminar su misión en tierra, en lugar de en el mar como hacían las cápsulas Apollo. Esto supone un ahorro muy importante de presupuesto al no necesitar una flota extensa que recupere la cápsula. La cabina del Orión será más amplia que la del Apollo debido en gran parte al uso de tecnologías de miniaturización actuales. Los sistemas de cabina además serán mucho más modernos, utilizándose tecnologías como la cabina de cristal basada en la del transbordador espacial.
Se prevén además de la versión estándar del Orión, una versión no tripulada de carga del Orión, que sería usada de manera equivalente a las naves Progress rusas. Además del uso para subir carga y suministros al espacio, este módulo automático podría utilizarse para retornar experimentos, deshacerse de desechos y otras tareas.
Vehículos de lanzamiento
Ares I
El Ares I será el vector de lanzamiento que pondrá en órbita las cápsulas Orión. El Ares I proviene en gran parte de los aceleradores SRB del transbordador espacial. La primera etapa del cohete es básicamente un SRB de combustible sólido como los utilizados por la lanzadera espacial, con la diferencia de que se la añadirá un segmento más hasta un total de 5. La segunda etapa del Ares I esta basada en la etapa S-IVB del cohete Saturno V, usando una versión mejorada del motor J-2 como única propulsión. Encima de esas dos etapas se situará la cápsula Orión y la torre de escape de emergencia. El conjunto tendrá una longitud de 93 metros. La razón de situar la cápsula encima de todo es evitar que el desprendimiento de materiales durante el despegue pueda dañar la nave espacial. El Ares I será capaz de satelizar en órbita baja terrestre una carga de 25 toneladas, aunque es improbable que se use como lanzador de satélites. Las primeras pruebas tripuladas del Ares I se realizarán a comienzos de la década de 2010.
Ares V
El Ares V también procede de conceptos derivados del Space Shuttle. Su diseño tiene similitudes también con el lanzador Magnum cancelado a principio de los noventa. El Ares V está compuesto de 2 SRB de cinco segmentos, similares a los que usa el transbordador espacial, y de un cuerpo cilíndrico que actúa como segunda etapa, y que está propulsada por cinco motores RS-68 procedentes del lanzador Delta IV. La última etapa es una derivación de la etapa S-IVB del Saturno V denominada EDS (Earth Departure Stage). En las misiones lunares encima del EDS se situaría el módulo de descenso LSAM y el módulo Orión. El Ares V mide 107 metros de alto, pesa más de 3300 toneladas y tiene una capacidad de satelizar unas 130 toneladas en órbita baja, lo que le sitúa como un lanzador similar en prestaciones al Saturno V o al Energía ruso.
El Ares V será un vehículo de carga en el cual irá el módulo de aterrizaje lunar. Este se acoplará en órbita al módulo de mando Orión, que sería lanzado posteriormente en el Ares I.
Vehículo de Acceso Lunar (LSAM)
El módulo LSAM es el destinado para el descenso desde la órbita lunar a la superficie de la Luna. El LSAM está basado en el módulo lunar (LM) del programa Apollo. Este consta de 2 etapas, una de descenso que lleva la mayoría del combustible, y elementos de soporte vital, así como la estructura de las patas para alunizar, y una etapa de ascenso donde residen los astonautas, además de poseer un motor de ascenso. Sin embargo hay diferencias notables entre los LM de la época del Apollo y el LSAM, la principal sin duda es el tamaño, puesto que el LSAM está diseñado para poder ser usado por cuatro astronautas, a diferencia del LM que sólo podía llevar a dos.
El LSAM, como el LM, tiene dos escotillas, una superior por donde se acopla al Orión, y permite la transferencia de astronautas y material de una nave espacial a otra, y otro en un lateral, que permite salir a los astronautas para realizar actividades extravehiculares (EVAs). A diferencia del LM la escotilla no conduce directamente desde la nave al exterior, sino que hay un compartimento intermedio que permite ponerse y quitarse sus trajes espaciales a la tripulación sin tener que despresurizar por completo el módulo LSAM. Además eso permite que el módulo de descenso no se llene del molesto polvo lunar. El LSAM también incluye un pequeño aseo similar al usado en la EEI, un pequeño calentador de comida, y una instrumentación de última generación, similar a la usada en la cápsula Orión. A diferencia del LM, que usaba combustibles hipergólicos, el LSAM utilizará hidrógeno y oxigeno líquido tanto en su fase de descenso como en la fase de ascenso. La fase de descenso esta compuesta de 4 motores RL-10 provenientes de la etapa Centaur del lanzador Atlas V, mientras que la etapa de ascenso tiene un solo motor de la misma clase. Este vehículo esta destinado para usarse sólo una vez.
Módulo de abandono de la Tierra
Esta etapa del lanzador Ares V se utilizará para abandonar la órbita terrestre y llevar la cápsula Orión y el LSAM a órbita lunar. El EDS llevará consigo el módulo LSAM durante el despegue del Ares V, y en órbita terrestre se acoplará al módulo Orión antes de abandonar la órbita terrestre con destino a la Luna.
El EDS es en esencia una etapa S-IVB del lanzador del programa Apollo Saturno V, sólo que tiene una longitud mayor para que entren en ella tanques de hidrógeno líquido y de oxígeno más grandes. Aunque su misión principal será llevar naves tripuladas a la Luna (y quizá más adelante a Marte), también esta prevista su utilización como lanzador de módulos pesados que no puedan ser lanzados desde un cohete Proton ruso. Incluso podría ser usado para lanzar estaciones espaciales del tipo Skylab. También está previsto que se pueda cambiar el módulo de descenso LSAM por un sistema de acoplamiento y permitir al módulo Orión cambiar la inclinación de la órbita a órbitas geoestacionarias o incluso polares. También se prevé su uso para lanzar sondas espaciales pesadas del mismo tipo que la Galileo o que la Cassini-Huygens a los planetas exteriores del sistema solar, utilizando para ello el apoyo de una etapa Centaur.
Las Misiones
A la EEI y en órbitas bajas de la Tierra
El Orión está diseñado para llevar una tripulación de 4 personas y estancia en órbita de 14 días, pero para las misiones de este tipo se tiene pensado una duración de 8 a 10 días. Al llegar a la EEI se acoplará en el puerto auxiliar que originalmente había sido planeado para la nave de rescate X-38. Al terminar la misión la cápsula puede regresar a nuestro planeta, ya que se desacopla de la EEI usando su propulso AJ-10 y así realizará su retorno a la Tierra. Después de esto, el propulsor se separa, despliega su escudo térmico para reducir el calor y al mismo tiempo reducir la velocidad de entrada que será de 28.000 km/h a cerca de 480 km/h. Luego serán lanzados 2 paracaídas y bolsas de aire con relleno de nitrógeno el cual no hacen combustión al estar expuestos al calor y finalmente el módulo descenderá en el mar.
Vuelo lunar
Este tipo de misión usará el Ares I y el Ares V para ensamblar la nave con su propulsor y luego darle un empujón orbital con la Tierra, luego el propulsor EDS le dará otro empujón por 5 minutos para llegar a una velocidad de 40.200 km/h. Se espera que el módulo Orión llegue al lado oscuro de la Luna en 3 días, y luego realizar un maniobra de inserción lunar y poder realizar órbita circular lunar de 95 a 110 km. Después de una señal de aprobación de Houston para verificar el estado del sistema se encenderá el cuarto motor RL-10 para realizar el alunizaje. Al término de la misión regresarán al módulo para después del despegue acoplarse al modulo CSM en órbita lunar y así regresar a la Tierra.
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