El programa Apollo: Un gran salto. Aspectos técnicos

25.000 millones de dólares (de los de los años 60-70, unos 150.000 millones actuales), 400.000 personas, 20.000 empresas, cohetes de 111 m de altura y más de 3.000 Tm de peso controlados por primitivos ordenadores, 24.000 Km de cables en cada nave, velocidades de 40.000 Km/h, misiones de más de 12 días en el espacio… Una de las mayores aventuras que ha vivido la humanidad y que realmente vale la pena ser contada. Así que ¡ajustaros bien los cinturones porque vamos a despegar!

El programa Apollo no solo supuso una victoria para un país particular sino que, como dijo Armstrong al pisar por primera vez la superficie lunar, representó «un gran salto»,
un símbolo de superación para la raza humana. Sin embargo, como toda gran historia, la de los Apollo no fue un camino de rosas. En resumen fue un éxito, sí; pero también sufrió graves dificultades, retos, fracasos e incluso desgracias. Se trata de una de esas gestas que merecen la pena ser contadas, gracias a los miles de personas que se implicaron y pusieron todo su empeño y su ingenio al servicio de un objetivo común, pasando por encima de cualquier obstáculo, venciéndose a sí mismos para convertir los problemas en nuevos caminos de mejora, y trabajando continuamente en ideas novedosas que respondiesen a las numerosas cuestiones que surgían ante semejante hazaña.

Planificando el viaje

La gran pregunta en un principio, o por lo menos una de las importantes, debió de ser la siguiente: ¿Cuál es la manera más eficaz y segura de realizar con éxito un viaje de unos 600.000 Km entre ida y vuelta, haciendo escala en nuestro satélite? Y aquí entró en juego la imaginación.

Lo más sencillo a primera vista, lo que sale en las novelas y los cómics, habría sido el llamado método directo, es decir, ir y volver en un mismo cohete que regresaría a la Tierra de una pieza, exactamente como salió; pero los ingenieros pronto se dieron cuenta de que habría sido inviable porque se habría necesitado demasiado combustible. Así que tuvieron que echarle un poco más de imaginación para que la realidad superase a la ficción (al menos en eficiencia) y empezaron a barajar estas otras posibilidades:

• Acoplamiento en órbita terrestre. Lanzamiento de dos cohetes: uno con la gran masa de combustible y otro con la tripulación y solo un poco de combustible, que se ensamblarían en órbita terrestre.
• Acoplamiento en la superficie lunar. Igual que el anterior, pero ambas naves alunizarían por separado y allí se repostaría la de la tripulación para el regreso con el combustible llevado por la otra.
• Acoplamiento en órbita lunar (Lunar Orbit Rendezvous, LOR). Lanzamiento de un cohete único con diferentes módulos, dos de los cuales se acoplan en órbita lunar.

Este último sistema, ideado en un principio por el ingeniero Tom Dolan y defendido posteriormente por su colega John Houbolt, fue el elegido al presentar dos ventajas indiscutibles sobre los demás: ahorraba combustible en el despegue de la Luna y duplicaba algunos sistemas, incrementando así la seguridad.

Las naves y el LOR

Como es importante conocer el funcionamiento de este método para comprender las misiones, me entretendré un poco en explicarlo.

En resumidas cuentas el LOR se basaba en la idea de que los cohetes Saturn V estuvieran formados por tres fases y las naves que viajaban hasta la Luna, por tres módulos.

Fases de los Saturn V

• Primera fase (S-IC): tenía cinco motores y era la encargada de impulsar el cohete hasta unos 61 Km de altura.
• Segunda fase (S-II): también con cinco motores, aunque más pequeños que los de la anterior, empujaba la nave hasta los confines de la atmósfera terrestre.
• Tercera fase (S-IVB): su único motor se encendía dos veces. La primera, para colocar la nave en órbita terrestre, y la segunda para impulsarla hasta la Luna (inyección translunar).

Tal como veremos más abajo, cada una de las fases, una vez cumplían sus respectivos cometidos, eran separadas del resto de la nave y abandonadas.

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Módulos de las naves Apollo

• Módulo de mando (CM). Prácticamente en la zona más alta del cohete, con forma de cono, era la única parte que regresaba a la Tierra. Albergaba a la tripulación, compuesta por tres astronautas.
• Módulo de servicio (SM). Colocado justo por debajo del anterior, con forma cilíndrica, llevaba en su interior todos los sistemas necesarios para que la nave pudiese funcionar y mantener con vida a los astronautas, así como un motor que se utilizaba para las maniobras de ensamblaje, entrar y salir de la órbita lunar, impulsarse nuevamente hacia la Tierra y tomar la trayectoria adecuada para la reentrada.

• Módulo lunar (LM): era el que alunizaba y que, a su vez, constaba de dos partes: una con patas que se quedaba abandonada en la superficie de la Luna (Fase de descenso, color dorado en la imagen de más abajo), y otra que despegaba desde el satélite y llevaba a sus tripulantes a la órbita lunar (Fase de ascenso, color gris, sobre la Fase de descenso), donde se volvía a ensamblar con el módulo de mando -de ahí el nombre Lunar Orbit Rendezvous- para que los astronautas accediesen a él junto con el material que hubiesen recogido. Una vez hecho esto, ambos módulos se separaban, abandonando la Fase de ascenso del LM en órbita lunar, y emprendiendo el regreso a la Tierra con el CSM (Módulos de mando y servicio juntos).

En el esquema de aquí abajo se distinguen tanto las fases del cohete como los módulos.

Así que, en resumidas cuentas y a grandes rasgos, el viaje a la Luna funcionaba más o menos así:

1. De la Tierra despegaba un cohete gigantesco de tres fases, el Saturn V, que albergaba los tres módulos y una ingente cantidad de combustible.

A medida que la nave se iba alejando de la Tierra y gastando el combustible, se iban desprendiendo las fases del cohete que ya no eran necesarias, de manera que la primera y la segunda se utilizaban únicamente para despegar y ganar altura.

2. La tercera fase se utilizaba dos veces: una para poner la nave en órbita terrestre, y otra para proporcionar el impulso necesario para llegar a la Luna
-con la ayuda de la inercia que tomaba la nave al orbitar- .

3. Ya de camino hacia el satélite, el LM, que iba en un compartimento situado justo por detrás del SM, era extraído y acoplado a la punta del CM, de manera que ambos módulos quedaban comunicados y los astronautas podían pasar de uno a otro libremente. Estas maniobras de ensamblaje eran sumamente delicadas.

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4. Entrada en órbita lunar y separación del LM y el CM- SM. Durante el tiempo que la nave sobrevolaba la cara oculta de la Luna, se perdían las comunicaciones.

5. Dos de los astronautas descendían al satélite con el LM, mientras el tercero permanecía en el CSM orbitando y a la espera de que volviesen sus compañeros.

6. Los dos astronautas que habían llegado a la Luna realizaban sus actividades extravehiculares (EVAs), como experimentos y recogidas de muestras, y finalmente volvían a despegar utilizando la Fase de ascenso del LM.

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7. La Fase de ascenso, ya en órbita lunar, volvía a ensamblarse con el CM (LOR), y era abandonada una vez los astronautas y todas las muestras de material habían regresado a este último.

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8. El CSM emprendía el regreso a la Tierra. Durante el viaje se iba corrigiendo la trayectoria para ajustarla a la reentrada, ya que si se llegaba con una velocidad o con un ángulo incorrectos, la nave podía rebotar literalmente contra la atmósfera y perderse para siempre, o desintegrarse al entrar en ella.

9. Para la reentrada el CM se separaba del SM. El primero disponía de un escudo térmico que evitaba que se desintegrase debido al calor producido por el rozamiento con la atmósfera, así como de un sistema de paracaídas y un «flotador», ya que caía en el océano Pacífico.

10. Una vez en el mar, los astronautas eran rescatados por un helicóptero y un barco, y llevados a tierra.

En este otro dibujo se puede apreciar con más detalle todo el proceso del LOR (las imágenes y distancias no están a escala):

Los ordenadores

Una de las cosas que más sorprende del programa Apollo es que los ordenadores que controlaban las naves tenían una capacidad mucho menor que cualquier móvil que hoy en día (50 años después) podamos llevar en el bolsillo.

Se trataba de máquinas con una memoria ROM —es decir, de lectura— de 36 kilobytes (36,000 caracteres) y una RAM de 2 kilobytes. Los móviles actuales tienen una RAM de 2000-8000 Kb.

Dichos ordenadores eran básicamente tres: uno que controlaba el funcionamiento del cohete en sí; otro que iba en el CSM (llamado Apollo guidance computer o AGC) y su hermano gemelo, pero con distinta programación, en el LM (llamado Lunar guidance computer o LGC); y, por supuesto, los de las salas de control de Tierra.

El ordenador del cohete estaba ubicado en la llamada Instrument unit (IU), justo entre la tercera etapa y la cavidad en la que se alojaba el LM, tal como podéis ver un poco más arriba, en la imagen Esquema de un cohete Saturn V.

En cuanto a los AGC y LGC, como dato curioso, os comentaré que contenían unas tarjetas de memoria formadas por finísimos cables de cobre entretejidos de forma prácticamente artesanal por las mujeres que trabajaban en la Raytheon company, y que se tardaba unas seis semanas en tejer cada tarjeta.

Los muy frikis encontraréis interesante este vídeo en el que unos individuos más frikis todavía se dedican a restaurar un ejemplar de AGC 😉
Por cierto, si no queréis spoiler sobre Apollo 11 y 12, miradlo solo hasta el minuto 15:35.

Pero ¿quién creaba el código que hacía funcionar estas delicadas obras de artesanía? Pues la persona que creó los programas informáticos responsables del funcionamiento del Apollo fue una mujer: Margaret Hamilton. Bueno, ella y su equipo, claro 😉

Os dejo otro regalito a los muy frikis: un vídeo en el que se explica a grosso modo cómo era este código.

Personajes en la sombra

Y, aprovechando que he hablado de Hamilton y de las trabajadoras de Raytheon, haremos un breve inciso para nombrar algunos ejemplos más de personas más o menos desconocidas cuyo ingenio, inteligencia y habilidades fueron decisivos para el éxito de esta gran aventura.

A pesar de que hubo muchísimas más, solo podré nombrar a algunas de ellas, aunque siempre con un profundo reconocimiento y agradecimiento hacia todas aquellas que permanecerán por siempre en el anonimato. Ojalá fuera posible hablar de todas y cada una de ellas.

• Eleanor Foraker, la costurera de la International Latex Corporation (empresa más conocida como Playtex) que dirigió la fabricación de los trajes espaciales A7L para los astronautas, formados por nada más y nada menos que 21 capas cosidas concienzudamente de forma artesanal para proteger a los astronautas de las inclemencias del espacio y cubrir sus necesidades básicas mientras se hallaran fuera de la nave. Eleanor trabajó durante tres años seguidos sin vacaciones, llegando a hacer jornadas de 80 horas semanales y quedándose en el taller hasta altas horas de la madrugada, sin que ello le impidiese entrar de nuevo a las siete de la mañana, para conseguir los resultados perfectos que requerían las misiones Apollo.
• Beatrice Hicks (1919-1979): Ingeniera que inventó el sensor crítico de densidad de gas, pieza imprescindible para los viajes espaciales. (Fuente: The Middletown Press)
• Dorothy Vaughan (1910-2008): Matemática y «calculadora humana».
• Mary Jackson (1921-2005): Matemática e ingeniera aeroespacial.
• Katherin Johnson (1918): Matemática.

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Estas tres últimas son conocidas especialmente por la película Figuras ocultas que, si no habéis visto, os recomiendo encarecidamente 🙂

No puedo evitar citar a dos de los españoles que también pusieron sus granitos de arena en las misiones Apollo. El primero, Emilio Herrera Linares, participó adelantándose a su tiempo y sin saberlo; el segundo, plenamente consciente de su aportación, Carlos González Pintado.

• Emilio Herrera: diseñó, en 1935, la escafandra aeronáutica para vuelos estratosféricos, y en cuyos estudios al respecto se basó la NASA para confeccionar sus A7L.

• Carlos González: Fue jefe de operaciones del Madrid Deep Space Comunication Complex (Robledo) de la NASA, donde, entre otras muchas cosas, se recibieron, para transmitirlas a Houston y viceversa, las comunicaciones del Apollo 11 durante el proceso de alunizaje.

Bien, pues ahora que conocemos los aspectos técnicos más básicos del programa, y a algun@s de sus artífices, ya estamos preparados para dar el gran salto y adentrarnos en las misiones! 😉

Si quieres continuar en este apasionante viaje, ¡adelante! Clica el enlace del próximo post:
Del Apollo 1 al Apollo 7: mucho que cambiar

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*Nota sobre las imágenes y otros archivos: En el momento de la publicación de este artículo, todas las imágenes que en él aparecen están calificadas por sus fuentes como de Dominio Público para usos no comerciales o políticos. A continuación se citan, por orden de aparición, los autores o fuentes originales para los casos señalados con un asterisco a pie de foto, en los que la fuente indicada no es la original sino el lugar donde encontré la imagen durante la búsqueda de información:

Logo del programa Apollo: Original:NASAVector:Lommes – Own work based on: Apollo program insignia.png, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=56837081

John Houbolt explicando el LOR: By NASA/LARC/Bob Nye – Great Images in NASA Description, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6450017

S-IV: By NASA

S-II: By NASA

S-IVB: By NASA – MSFC-0100983 – Saturn V S-IVB (Third) Stage, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=447602

Módulos de servicio y mando del Apollo 15: By NASA – http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/alsj/a15/as15-88-11963.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=243484

Módulo lunar del Apollo 16: By Apollo 16 astronauts – NASA photo AS16-116-18580, cropped, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6057549

Esquema de un cohete Saturn V: Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=442970

Diagrama del LOR: By probably John Houbolt – NASA, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=46952023

Todos los dibujos explicativos de las fases del viaje: By NASA – https://images.nasa.gov/, Public Domain

Apollo 11 después del amerizaje: By NASA – http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/alsj/a11/ap11-S69-21698HR.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=17739230

Perfil de viaje a la Luna: By NASA – http://www.hq.nasa.gov/alsj/a410/A08_MissionReport.pdf, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19587968

Ordenador AGC con su panel de control DSKY: By The original uploader was Grabert at German Wikipedia. – Transferred from de.wikipedia to Commons by henristosch., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3984038

Cuatro IUs en la planta de IBM en Huntsville: By NASA LARC NIX; Transferred from en.wikipedia to Commons by Undead_warrior., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3781540

Tejido de una tarjeta de memoria del AGC: By The original uploader was Grabert at German Wikipedia. – NASA (pd), Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3984090

Hamilton en 1969 (…): By Draper Laboratory; restored by Adam Cuerden. – This is a retouched picture, which means that it has been digitally altered from its original version. Modifications: dust and scratches removed; curves tweaked to bring out shadows, approximately 3 pixels cropped from bottom in order to remove a border. See upload history of the PNG for version without colour tweaks. The original can be viewed here: Margaret Hamilton.gif., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=59655977