En 1961, un astronauta estadounidense llegó al espacio por primera vez y se elevó por los cielos en una cápsula con forma de goma de mascar.
Desde entonces, la gente ha volado a la luna, creó aviones espaciales y diseñó cohetes que regresan a la Tierra para aterrizajes de precisión. Pero cuando los astronautas despeguen el próximo año de suelo estadounidense por primera vez en seis años, su vehículo de elección será otra cápsula.
Boeing Co. y SpaceX confían en el diseño probado y verdadero, ya que las dos compañías desarrollan naves espaciales bajo contratos de la NASA para transportar astronautas a la Estación Espacial Internacional.
A pesar de las elegantes naves espaciales de las imaginaciones de ciencia ficción o del familiar cuerpo alado del transbordador, Los ingenieros han vuelto a la cápsula aparentemente torpe una y otra vez por una sencilla razón:funciona.
"La cápsula es una tecnología muy duradera, "dijo Matthew Hersch, profesor asistente de historia de la ciencia en la Universidad de Harvard. "Puede que no sea romántico volar, pero te llevará allí y de regreso a salvo ".
Desde el final del programa de lanzadera, Estados Unidos ha confiado en Rusia para transportar a sus astronautas hacia y desde la estación espacial en la nave espacial Soyuz, otra cápsula.
Boeing y SpaceX dijeron que confían en que sus vehículos volarán el próximo año. a pesar de informes recientes de la Oficina de Responsabilidad del Gobierno de EE. UU. que señalan que las demoras para las dos compañías han hecho que los primeros vuelos de prueba pasen la fecha límite inicial.
La nueva nave espacial tiene una serie de características que no estaban disponibles en cápsulas anteriores:pantallas táctiles, ventanas grandes, Electrónica más potente y materiales más ligeros.
Los trajes espaciales que usarán los astronautas también se han adelgazado. SpaceX ha publicado varias fotos de su traje espacial, que según el presidente ejecutivo, Elon Musk, se probó para garantizar que los astronautas se mantuvieran a salvo incluso si la presión en la cápsula caía repentinamente. El traje espacial "Boeing azul" de Boeing es aproximadamente un 40 por ciento más ligero que los trajes anteriores, y los guantes fueron diseñados especialmente para permitir que los astronautas interactúen con las pantallas táctiles.
En los primeros días del programa espacial de EE. UU., Los astronautas lamentaron viajar en cualquier cosa que permitiera un control humano tan limitado. Tomar prestado el nombre de algo que se traga no aumentó el atractivo.
Inicialmente, había un gran entusiasmo por hacer que esas naves parecieran aviones, pero era difícil crear alas que pudieran navegar por varias partes de una misión y sobrevivir al calor del reingreso, Dijo Hersch.
Cualquier nave espacial calificada para transportar humanos tiene un conjunto específico de requisitos. Debe ser eficiente en su volumen con suficiente espacio para todos los sistemas de vida necesarios, pero tenga la menor masa posible. También tiene que soportar tremendas fuerzas G, presión y calor durante el lanzamiento y la reentrada.
El escudo térmico en el romo de una cápsula, La parte inferior ligeramente curvada ayuda a proteger a la tripulación cuando el vehículo vuelve a entrar en la atmósfera.
Las cápsulas son aerodinámicamente estables cuando viajan a velocidades supersónicas durante el reingreso y requieren pocas maniobras para regresar a la Tierra en caso de emergencia. dándoles "estabilidad inherente, "dijo David Giger, director senior de ingeniería de desarrollo de Dragon en SpaceX.
"Lo que es realmente interesante sobre el diseño de la cápsula es que es aerodinámicamente eficiente tanto en ascenso como en descenso, "dijo David Barnhart, director del Centro de Investigación de Ingeniería Espacial de la USC. "Solo se necesita un evento para eliminarlo, que es esencialmente una quemadura de reentrada, y eso es bueno porque minimiza las partes móviles y las complejidades ".
Al crear naves espaciales para el programa de tripulación comercial de la NASA, tanto Boeing como SpaceX se han basado en el ejemplo de sus predecesores.
Boeing construyó su diseño basándose en algunos de los datos de Mercury y Gemini de las décadas de 1950 y 1960, así como el Orion de la NASA, una nave espacial de la tripulación que voló por primera vez en 2014 y está programada para viajar al espacio sobre el cohete Space Launch System de la agencia en 2019.
Rob Adkisson, Ingeniero jefe de Boeing para el programa de tripulación comercial, dijo que el diseño de la cápsula compacta del CST-100 Starliner coincide con su misión como "transportador de personas, "en comparación con el transbordador espacial más grande que esencialmente funcionaba como un" camión de ida y vuelta ".
"Se parece mucho a Géminis y Mercurio, ", dijo sobre el Starliner." Pero es un poco diferente ".
El Starliner del gigante aeroespacial de Chicago volará al espacio en un cohete Atlas V antes de desplegarse y acoplarse de forma autónoma en la estación espacial. Al regresar a la Tierra, la nave espacial se deshará de su módulo de servicio, despliega paracaídas para reducir la velocidad y deja caer su escudo térmico para que las bolsas de aire del vehículo se puedan inflar para un aterrizaje en tierra más suave.
Los maniquíes montados en el Starliner durante una prueba reciente fueron "apenas empujados" dentro, Dijo Adkisson. La cápsula está diseñada para reutilizarse 10 veces.
Una versión de la cápsula se está sometiendo a pruebas en una instalación de Boeing en las afueras de Los Ángeles, donde las estructuras espaciales para el programa Apollo, los cohetes originales Delta y Delta II y partes de la estación espacial también fueron despejados antes de sus misiones. La cápsula CST-100 Starliner está programada para hacer su vuelo de prueba debut en junio de 2018, con un vuelo de prueba tripulado dos meses después.
"Diseñas márgenes sólidos en lo que haces, demonstrate that everything operates as we expect it to, " Adkisson said. "That gives us a lot of confidence and gives our customer a lot of confidence that we've got it nailed."
One major development is the fine-tuning of the capsule's heat protection. The Starliner's base heat shield has an ablator, a proprietary material that absorbs energy on re-entry and only chars "like a marshmallow, " said David Schiller, leader of Boeing's commercial crew aerostructures integrated product team.
The base heat shield and its four backshells located around the crew vehicle are made of composite materials. A glass-phenolic honeycomb core is wedged between the composite layers, like an ice cream sandwich, to provide high strength while staying lightweight. The entire vehicle is covered with thermal protection, including a type of woven ceramic "blanket" similar to the ones used on the space shuttle, and ceramic tiles on the backshells to deflect heat.
Like Boeing, SpaceX also looked to previous capsules when it first embarked on its Dragon spacecraft.
Back then, the company, headquartered near LA, was still very young, so engineers looked at the legacies of the Mercury, Gemini and Apollo programs. The lessons are incorporated in its Dragon 2 crew transporter capsule, along with those learned from developing SpaceX's Dragon 1 vehicle, currently used by NASA to take supplies to the space station.
The Dragon 2's abort system is a marked change from the capsule used in the Apollo program, which used a rocket on a tower located at the top of the capsule and was discarded on the way up to orbit. SpaceX's launch abort system can be used at any time during the ascent and stays on the capsule so it can be recovered on splashdown - part of the company's emphasis on reusability, said Giger of SpaceX.
Dragon 2 will also utilize more advanced avionics technology than was possible during the Apollo missions - the capsule's avionics draw less than half the power of the Apollo spacecraft and lunar module combined - and the avionics are smaller and can be consolidated into fewer numbers of components. The most obvious examples are the touch-screen displays inside the capsule.
The SpaceX capsule will also utilize more automation, such as its docking ability, to improve safety and allow the crew to focus on crucial tasks, Giger said. The company is also working on developing the capsule's precision landing capability in the ocean so recovery crews can arrive within minutes.
"Just because it looks like a capsule does not mean the inherent technology is the same, " Giger said.
Dragon 2, which will ride into space on a Falcon 9 rocket, is set to make its first test flight in February 2018, and a crewed flight will come four months later.
Mientras tanto, the capsule's hardware is going through qualification testing and software is being developed and evaluated, said Garrett Reisman, director of space operations at SpaceX and a former NASA astronaut who flew on two space shuttle missions.
"We're trying to take a giant leap forward in safety, " Reisman said. "We have the opportunity to do that through design, improvements in technology and also by leveraging all the history that our partner NASA brings to the table ... to make sure we don't repeat mistakes made in the past."
©2017 Los Angeles Times
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