Las misiones Artemis dedicarán el resto de la década a establecer el primer puesto de avanzada extraterrestre de la humanidad.
En el panteón de los dioses griegos, pocos son más venerados que Artemisa, diosa de la caza, la castidad y la luna; señora de los animales, hija de Zeus y hermana gemela de Apolo. Famosa por su promesa de no casarse nunca, temida desde aquella vez que convirtió al mirón Acteón en ciervo y echó sobre él a sus propios perros de caza, Artemisa se ha erigido en icono feminista durante milenios. Por eso resulta tan apropiado que la NASA bautice con su nombre una misión pionera que verá a la primera mujer y a la primera persona de color pisar la Luna, antes de la primera colonia de la humanidad fuera del planeta.
De hecho, la NASA ha bautizado sus misiones con el nombre de la progenie de Zeus desde la aparición de los vuelos espaciales. En 1958 se lanzó el programa Mercury (Hermes en romano), en el 68 el Gemini y en el 73 el Apollo. La NASA se tomó un breve descanso en la convención de nomenclatura durante la era Shuttle, pero la revivió cuando estableció formalmente el programa Artemis en 2017. En colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA), la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y una serie de empresas privadas, el objetivo de la NASA para Artemis es simple: volver a establecer un punto de apoyo humano en la Luna por primera vez desde 1972, y permanecer allí.
«La NASA está construyendo una coalición de asociaciones con la industria, las naciones y el mundo académico que nos ayudará a llegar a la Luna de forma rápida y sostenible, juntos», dijo en 2020 el entonces director de la NASA, Jim Bridenstine. «Nuestro trabajo para catalizar la economía espacial estadounidense con asociaciones público-privadas ha hecho posible, más que nunca, obtener el presupuesto que necesitamos para lograr todo lo expuesto en este plan, que representa el apoyo bipartidista del Congreso.»
«Bajo el programa Artemis, la humanidad explorará regiones de la Luna nunca antes visitadas, uniendo a la gente en torno a lo desconocido, lo nunca visto y lo otrora imposible», prosiguió. «Volveremos a la Luna robóticamente a partir del año que viene, enviaremos astronautas a la superficie dentro de cuatro años y construiremos una presencia a largo plazo en la Luna para finales de la década».
Al igual que la diosa Artemisa surgió de la mitología prehelenística, el programa Artemisa nació de las cenizas del anterior programa Constellation de principios de la década de 2000, que pretendía llegar a la Luna en 2020, en concreto del Ares I, el Ares V y el Vehículo de Exploración de Tripulación Orion, que se desarrollaron como parte de ese esfuerzo. En 2010, el entonces presidente Barack Obama anunció que las partes de Constellation que no eran Orion se eliminaban y, al mismo tiempo, solicitó 6.000 millones de dólares en financiación adicional, así como el desarrollo de un nuevo programa de cohetes de carga pesada con el objetivo de llevar seres humanos a Marte a mediados de la década de 2030. Esto se convirtió en la Ley de Autorización de la NASA de 2010 e inició formalmente el desarrollo del Sistema de Lanzamiento Espacial, el cohete más potente que la NASA ha construido hasta la fecha.
El programa Artemis recibió una ayuda adicional en diciembre de 2017, cuando el expresidente Donald Trump firmó la Directiva de Política Espacial 1 (SPD 1). Ese cambio de política, «prevé un programa integrado liderado por Estados Unidos con socios del sector privado para un regreso humano a la Luna, seguido de misiones a Marte y más allá» y autorizó la campaña que se convertiría en Artemis dos años después. En 2019, el entonces vicepresidente Mike Pence anunció que los objetivos del programa se estaban acelerando, el objetivo de alunizaje se adelantó cuatro años, hasta 2024, aunque su objetivo original de Marte en la década de 2030 se mantuvo sin cambios.
«La directiva que estoy firmando hoy volverá a centrar el programa espacial de Estados Unidos en la exploración y el descubrimiento humanos», dijo Trump en ese momento. «Marca un primer paso para devolver a los astronautas estadounidenses a la Luna por primera vez desde 1972, para su exploración y uso a largo plazo. Esta vez, no solo plantaremos nuestra bandera y dejaremos nuestras huellas – estableceremos una base para una eventual misión a Marte, y quizás algún día, a muchos mundos más allá.»
Bang, zoom, directo a la Luna
Sabemos que la NASA puede llevar gente a la Luna, pero el problema es mantenerla allí con vida. La Luna, a pesar de todas las ventajas que ofrece aquí en la Tierra, es en general inhóspita para la vida, debido a su falta general de atmósfera respirable y agua líquida, su escasa gravedad, sus enormes oscilaciones de temperatura y su polvo afilado y cargado estáticamente. Los primeros colonos necesitarán energía, calor, atmósfera y agua potable, todo lo cual tendrá que traerse de la Tierra o extraerse localmente del regolito circundante.
Para complicar las cosas, la Luna, a 370.000 kilómetros de distancia, está unas mil veces más lejos que la Estación Espacial Internacional y llevar a una tripulación con todo lo que necesitan para sobrevivir durante más de unos pocos días va a requerir múltiples viajes – no sólo desde la órbita de la Tierra a la Luna, sino también desde la órbita lunar hasta la superficie y de vuelta. Pero las pesadillas logísticas de alto riesgo y alta recompensa son, en cierto modo, la especialidad de la NASA.
Por ello, el programa Artemis se divide entre las misiones SLS, que llevarán a la tripulación humana a la Luna, y las misiones de apoyo, que llevarán todo lo demás. Esto incluye rovers robóticos, el Sistema de Aterrizaje Humano, así como componentes de la base lunar y el Gateway junto con todo el apoyo logístico y la infraestructura que requerirán.
Misiones Artemis SLS
Las misiones SLS se construyen en torno al nuevo Sistema de Exploración del Espacio Profundo de la NASA, que comprende el vehículo de lanzamiento superpesado SLS, la nave espacial Orión y los Sistemas Terrestres de Exploración en el Centro Espacial Kennedy (KSC).
El sistema de exploración del espacio profundo de la NASA
El Sistema de Lanzamiento Espacial es el cohete más potente que ha construido la humanidad y, dado su diseño modular y evolutivo, probablemente seguirá siéndolo en un futuro próximo. Su configuración inicial, denominada Bloque 1, consta únicamente de la etapa central con cuatro motores RS-25 y dos cohetes propulsores sólidos de cinco segmentos. Una vez que el SLS rompe la atmósfera, su etapa intermedia de propulsión criogénica toma el relevo para la propulsión en el espacio.
Esos RS-25 son los mismos motores que volaron en el transbordador espacial. Aerojet Rocketdyne de Sacramento, California, está actualizando y mejorando 16 de ellos para su uso en la era moderna, poniéndolos a la altura del SLS, con un nuevo controlador del motor, un nuevo aislamiento de la tobera y 233.000 kilos de empuje. En total, la etapa central producirá 4 millones de kilos de empuje y será capaz de empujar 27 toneladas métricas (22.000 pies cuadrados) de carga a la Luna a velocidades superiores a 40.000 kilómetros por hora. La misión Artemis 1, lanzada en noviembre, así como las dos siguientes misiones Artemis, serán propulsadas por cohetes del bloque 1.
Los cohetes del bloque 1B incluirán una Etapa Superior de Exploración (EUS) construida por Boeing y compuesta por «cuatro motores RL10C-3 que producen casi cuatro veces más empuje que el motor RL10B-2 que propulsa el ICPS», según la NASA. Este motor adicional permitirá a la agencia espacial transportar 38 toneladas de carga fuera del pozo gravitatorio de la Tierra. Este bloque actualizado proporcionará a la NASA un poco más de flexibilidad en sus lanzamientos. Un cohete 1B puede configurarse para elevar la nave espacial Orión o cargas al espacio profundo con la misma facilidad que para transportar grandes cargamentos a la Luna o Marte. La NASA planea elevar al espacio partes poco manejables de la base lunar y la Gateway.
La forma final del SLS (por ahora) será el Bloque 2. Con una altura de más de 30 pisos y un peso equivalente al de 10 747 completamente cargados, el bloque 2 lanzará 4 millones de kilos de empuje (un 20% más que el Saturno V) para empujar 46 toneladas métricas de material (que ocuparán hasta 54.000 pies cuadrados) al espacio profundo. Una vez que esta configuración esté operativa, la NASA espera que se encargue de gran parte del trabajo pesado de llevar tripulaciones y carga a la Luna.
Sobre las explosiones controladas de varias toneladas del SLS viaja la nave Orión, la primera cápsula tripulada diseñada para la exploración del espacio profundo en más de una generación. Diseñada y construida con ayuda de la ESA, la Orion alberga una cabina para cuatro tripulantes entre un módulo de servicios que contiene todos los sistemas importantes de soporte vital, navegación y propulsión, y un Sistema de Aborto de Lanzamiento (LAS) que expulsará por la fuerza la cápsula de la tripulación del vehículo de lanzamiento más grande si se produce un fallo catastrófico durante el despegue.
El LAS, de 50 pies de altura y 7.300 kilos de peso, está diseñado para activarse en milisegundos en caso de que el lanzamiento se desvíe, elevando la cabina de la tripulación y separándola del resto del SLS a Mach 1,2 gracias a los 182.000 kilos de empuje producidas por el motor de aborto. Su motor de control de actitud proporciona otros 3.200 kilos de empuje para mantener la cápsula en posición vertical durante el escape, mientras que el motor de eyección separará el LAS de la cabina una vez despejada, desplegando este último un paracaídas antes de su próximo aterrizaje en el agua.
En realidad, el LAS es cuatro años anterior a Orion. El LAS se integró por primera vez en un Delta IV y voló en las instalaciones de pruebas de White Sands, en Nuevo México, en 2010, mientras que el Orion Exploration Flight Test-1 (sin tripulación) no despegó para su viaje de cuatro horas y dos órbitas hasta 2014.
La cabina principal de la Orion mide algo menos de 4 metros de altura y algo más de 4 metros de diámetro. Su panel solar de cuatro alas produce 11 kW de energía y el módulo de servicio adjunto contiene suficiente aire y agua para mantener a la tripulación con vida, aunque un poco aterrorizada y enloquecida, durante tres semanas.
Sistemas terrestres de exploración
Situada en el Centro Espacial Kennedy de Florida, la unidad Exploration Ground Systems (EGS) del programa Artemis se encarga de desarrollar y poner en marcha las instalaciones y operaciones necesarias para llevar a cabo las misiones del SLS. Esto incluye el Edificio de Ensamblaje del Vehículo, el Centro de Control de Lanzamiento, las Salas de Disparo, los Lanzadores Móviles 1 y 2, las Orugas que transportan los cohetes hasta las plataformas de lanzamiento, y también las plataformas de lanzamiento, concretamente la Plataforma de Lanzamiento 39B. Los equipos han estado trabajando para modernizar muchas de esas instalaciones y la NASA señala que «ha mejorado con éxito sus procesos, instalaciones y equipos de apoyo en tierra para manejar con seguridad los cohetes y las naves espaciales durante el montaje, el transporte y el lanzamiento».
La NASA ya tiene programados cinco lanzamientos principales de Artemis. El Artemis I, también sin tripulación, se lanzó con éxito en noviembre. Artemis II, que transportará por primera vez a cuatro astronautas vivos pero sólo dará una vuelta alrededor de la Luna, se lanzará en 2024. Artemis III despegará en 2025 y se espera que sea el primero en posarse realmente en la Luna. Artemis IV está previsto para 2027 y entregará la mitad de la puerta de enlace lunar (además de estrenar el EUS), mientras que Artemis V entregará la otra mitad de la puerta de enlace en 2028. A partir de ahí, la NASA tiene algunas ideas sobre las misiones Artemis VI (2029) a X (2033), pero aún no ha concretado ningún detalle.
Misiones de apoyo Artemis
«Necesitamos varios años en órbita y en la superficie de la Luna para construir la confianza operativa para llevar a cabo trabajos a largo plazo y apoyar la vida lejos de la Tierra antes de que podamos embarcarnos en la primera misión humana de varios años a Marte», dijo Bridenstine en 2020. «Cuanto antes lleguemos a la Luna, antes llevaremos astronautas estadounidenses a Marte».
Pero antes de poder confiar en nuestra capacidad para sobrevivir en Marte, tenemos que confiar en nuestra capacidad para sobrevivir en la Luna. Las misiones de apoyo Artemis harán precisamente eso. La misión Capstone («Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment»), por ejemplo, lanzó con éxito en junio un cubesat de 25 kilos para confirmar los cálculos de la NASA sobre la futura trayectoria orbital del mucho más grande Gateway. Mientras esté en órbita, el Capstone se comunicará y coordinará algunas de sus maniobras con el Lunar Reconnaissance Orbiter, que lleva dando vueltas alrededor de la Luna desde 2009.
En 2023, la NASA también tiene previsto lanzar el robot explorador VIPER al Polo Sur de la Luna, donde buscará hielo en los cráteres más bajos, oscuros y fríos. Encontrar una fuente de H2O es de vital importancia para la viabilidad a largo plazo de la colonia. En el espacio, el agua no es sólo para beber y bañarse: puede dividirse en los átomos que la componen y utilizarse como combustible para nuestros cohetes, lo que podría convertir a la Luna en una gasolinera orbital a medida que nos alejamos de la Tierra. El rover, y otros similares, serán transportados a la superficie como parte del programa CLPS (Commercial Lunar Payload Services) de la NASA.
Hasta mediados de la década de 1990, la NASA no confirmó la presencia de hielo de agua en la Luna, y sólo hace dos años descubrió hielo accesible desde la superficie lunar. «Teníamos indicios de que el H2O -el agua familiar que conocemos- podría estar presente en la cara iluminada por el sol de la Luna», dijo entonces Paul Hertz, director de la División de Astrofísica de la Dirección de Misiones Científicas de la sede central de la NASA. «Ahora sabemos que está ahí. Este descubrimiento desafía nuestra comprensión de la superficie lunar y plantea preguntas intrigantes sobre los recursos relevantes para la exploración del espacio profundo.»
Del mismo modo, cualquier hábitat establecido en la superficie necesitará un amplio suministro de electricidad para permanecer en línea. La carga solar es una opción obvia (la falta de atmósfera por fin resulta útil), pero la NASA nunca ha sido de las que se preparan poco y ya ha seleccionado a tres empresas aeroespaciales para que desarrollen fuentes de energía nuclear con vistas a su posible despliegue.
Gateway
Además de una instalación en la superficie, la NASA planea poner en órbita alrededor de la Luna una estación espacial completa, bautizada como Lunar Gateway, que tendrá una función muy similar a la de la actual ISS. Los investigadores visitantes permanecerán a bordo del módulo presurizado HALO (Habitation and Logistics Outpost), donde tendrán acceso a instalaciones de investigación, controles remotos de rover y acoplamiento para cápsulas Orion desde la Tierra y módulos de aterrizaje HLS (Human Landing System) en la superficie lunar. Una planta solar de 60 kW suministrará energía a la estación, que también servirá de repetidor de comunicaciones con el planeta. La posición de la estación alrededor de la Luna proporcionará también una perspectiva astronómica única para futuras investigaciones.
La Gateway será en gran medida una operación internacional. Como señala la NASA, el CSA de Canadá proporcionará «robótica avanzada» para su uso en la estación, la ESA suministrará un segundo módulo habitable denominado Hábitat Internacional (IHab), así como el módulo de comunicaciones ESPRIT y una serie de cubesats de investigación. La JAXA japonesa aportará componentes adicionales para el hábitat y colaborará en la logística de reabastecimiento.
Sistema de aterrizaje humano y rovers
Desde el Gateway, los astronautas e investigadores descenderán a la superficie lunar para recoger muestras, realizar experimentos y llevar a cabo observaciones a bordo del Sistema de Aterrizaje Humano, un programa de módulo de aterrizaje lunar reutilizable que actualmente se lleva a cabo en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de Huntsville (Alabama).
La NASA seleccionó el Starship de SpaceX para su sistema de aterrizaje inicial en abril de 2021, otorgando a la compañía 2.900 millones de dólares para avanzar en el desarrollo del vehículo. Posteriormente, la agencia concedió a SpaceX otros 1.150 millones de dólares el pasado noviembre como parte de la modificación del contrato de la Opción B. El dinero adicional ayudará a financiar las mejoras previstas para la nave espacial, que se está modificando a partir del diseño básico de la Starship para su uso en la superficie lunar y sus alrededores.
«La continuación de nuestros esfuerzos de colaboración con SpaceX a través de la Opción B promueve nuestros planes resistentes para el transporte tripulado regular a la superficie lunar y el establecimiento de una presencia humana a largo plazo bajo Artemis», dijo Lisa Watson-Morgan, gerente del programa HLS de la NASA, en noviembre. «Este trabajo crítico nos ayudará a centrarnos en el desarrollo de aterrizadores lunares sostenibles, basados en el servicio y anclados a los requisitos de la NASA para misiones que se repitan regularmente a la superficie lunar».
Sin embargo, los investigadores no se conformarán con viajar casi un cuarto de millón de kilómetros para posarse en la Luna y mirar por las ventanas del módulo de aterrizaje. En lugar de ello, podrán pasear por la superficie con total seguridad, instalados en equipos de paseo espacial suministrados por Axiom Space y Collins Aerospace.
«Con estos premios, la NASA y sus socios desarrollarán trajes espaciales avanzados y fiables que permitirán a los seres humanos explorar el cosmos como nunca antes», declaró en junio Vanessa Wyche, directora del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. «Al asociarnos con la industria, estamos avanzando eficazmente en la tecnología necesaria para mantener a los estadounidenses en la senda del éxito de los descubrimientos en la Estación Espacial Internacional y cuando pongamos la mira en la exploración de la superficie lunar».
Esos investigadores tampoco irán a pie. Al igual que los astronautas del Apolo se desplazaron en los vehículos lunares de primera generación de la NASA, las misiones Artemis utilizarán los nuevos Vehículos Lunares Terrestres. Los buggies no presurizados están aún en fase de desarrollo, pero la NASA espera tener lista una propuesta definitiva para el año que viene y tener los VTL listos para el servicio de superficie en 2028.
El campamento base Artemis
Cuando no se utilicen, los LTV se estacionarán en el campamento base Artemis de la NASA, en el Polo Sur lunar, junto a una versión presurizada diseñada para expediciones de mayor duración. El propio hábitat de superficie podrá albergar hasta cuatro residentes a la vez y proporcionará comunicaciones, almacenamiento de equipos, energía y, lo que es más importante, un sólido blindaje contra la radiación (y ahí está el inconveniente de no tener atmósfera). Aún no se ha elegido oficialmente un emplazamiento, aunque los planificadores de la misión están buscando zonas cercanas a los cráteres de la región, en sombra permanente, donde se espera que el hielo de agua sea más fácilmente accesible (aparte de las temperaturas negativas de 280 grados y la oscuridad perpetua).
«En cada nuevo viaje, los astronautas van a tener un nivel de comodidad cada vez mayor con las capacidades para explorar y estudiar más de la Luna que nunca», dijo en 2020 Kathy Lueders, administradora asociada para vuelos espaciales tripulados en la sede de la NASA. «Con más demanda de acceso a la Luna, estamos desarrollando las tecnologías para lograr una presencia humana y robótica sin precedentes a 387.000 kilómetros de casa. Nuestra experiencia en la Luna durante esta década nos preparará para una aventura aún mayor en el universo: la exploración humana de Marte.»
