Rumbo al cosmos (38 page)

En el caso de la Mariner 10, esta presión de radiación solar vino a aliviar la angustia a la que se enfrentaba un equipo técnico enfrentado a un posible final prematuro de la misión. Utilizando los paneles solares del vehículo como velas (es decir, girándolos de la forma más apropiada para conseguir el efecto deseado), los controladores pudieron realizar un buen número de las maniobras necesarias minimizando el uso del escaso propulsante que quedaba en los depósitos de la sonda, que pudo así llevar a cabo todos los objetivos previstos hasta el 24 de marzo de 1975. Fue entonces cuando finalmente se agotaron las reservas de los tanques, lo que significó el final definitivo de las operaciones del vehículo.

30 años después: Messenger revisita Mercurio

Pasarían más de 30 años hasta que un nuevo vehículo espacial visitase nuestro planeta más interior. Fue en enero de 2008 cuando la sonda Messenger volvía a acercarse a Mercurio, enviando nuevas fotografías con una resolución muy superior a la conseguida en su día por su predecesora.

En su misión de hace 30 años, la Mariner 10 no estaba destinada a orbitar Mercurio, sino que se situó en una órbita heliocéntrica que la llevó a pasar por las inmediaciones de este pequeño planeta en varias ocasiones a lo largo de su vida activa. La razón para no elegir una misión orbital, a priori bastante más eficiente para la observación científica de su objetivo, fue muy simple: economía. Y es que poner un artefacto en órbita alrededor de Mercurio no es nada fácil, energéticamente hablando.

Efectivamente, aunque en un principio nos pueda resultar chocante, resulta más costoso enviar un vehículo a Mercurio que a Júpiter, a pesar de encontrarse el primero siete veces más próximo a la Tierra que el segundo. Igualmente, una vez llegado allí, requiere bastante más energía la maniobra de entrada en órbita alrededor de Mercurio que la equivalente alrededor de Júpiter, para un vehículo de la misma masa. Combinando ambos (coste de llegar allí más coste de entrar en órbita alrededor del destino), resulta que una misión orbital a Mercurio requiere no sólo una gran potencia al lanzamiento sino también una tremenda carga de propulsante para llevar a cabo las maniobras posteriores. Todo ello se traduce en una gran masa para el vehículo y unos tremendos costes económicos para la misión (asociados a un lanzador de mucha mayor potencia, principalmente). Cambiar el requisito orbital por un simple sobrevuelo desde una órbita solar reduce sensiblemente estos requerimientos, razón por la cual en el caso de la Mariner 10 fue ésta la trayectoria elegida como “solución de compromiso”.

Algo parecido ha ocurrido con la Messenger, aunque en este caso no se ha querido desaprovechar la ocasión de orbitar nuestro planeta más interior, para poder llevar a cabo un estudio del mismo en mayor profundidad. La forma de hacerlo realidad sin incurrir en unos costes desmesurados ha sido el envío inicial de la sonda a una órbita heliocéntrica próxima a la de Mercurio, como en su día hizo la Mariner, para realizar después sucesivas aproximaciones al pequeño planeta que actúan como asistencias gravitatorias, modificando poco a poco la órbita heliocéntrica inicial hasta lograr una captura por la gravedad de Mercurio con el menor gasto de propulsante posible. De esta forma, ha podido utilizarse como lanzador para la misión un relativamente económico Delta II, en lugar de lanzadores más pesados que hubieran podido incluso poner en entredicho la viabilidad de la misión, dado el presupuesto asignado.

Imagen: La sonda norteamericana Messenger, heredera de la experiencia de la Mariner 10. (
Imagen: NASA
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Las ventajas de la experiencia

Pero no acaban ahí las similitudes entre las misiones de la Mariner 10 y la Messenger. Y es que, aunque afortunadamente la Messenger no ha sufrido los problemas en el sistema de control de actitud que finalmente llevaron a los controladores de la Mariner 10 a desarrollar aquellas ingeniosas maniobras de tipo “vela solar”, también en el caso de la Messenger se ha decidido aprovechar la radiación de nuestra estrella como ayuda gratuita en el desarrollo de la misión.

En este caso ya se contaba con la experiencia anterior, cuyos positivos resultados probablemente animaron a los técnicos actuales a reintentar el reto. Así, decidió utilizarse lo que hasta entonces se había considerado como una perturbación que había que contrarrestar con impulsos de los motores (la presión solar) como un medio de propulsión ofrecido gratuitamente por la madre naturaleza. Al igual que se hiciera en su día con la Mariner 10, para la ejecución de determinadas maniobras se está utilizando esta presión (adecuadamente “enfocada” realizando pequeños giros de los paneles solares) de modo que se minimice la utilización de los motores de la sonda. Y el resultado hasta ahora está siendo de lo más satisfactorio.

Con ello, se están ahorrando preciosos kilos de propulsante que serán valiosísimos para poder extender la misión más allá de su duración nominal, siempre que el resto de los sistemas vitales de la sonda sigan funcionando correctamente. Y, además, se está obteniendo una experiencia valiosísima para el futuro sobre la navegación “a vela” por nuestro Sistema Solar.

Con estas técnicas, se ha conseguido afinar el reciente sobrevuelo de Mercurio con una precisión de tan sólo 600 metros (sobre una altura de sobrevuelo de 200 km), sin utilizar ni un solo gramo del valioso propulsante a bordo de la Messenger. Una precisión más que destacable si tenemos en cuenta que no se había realizado ninguna otra maniobra de “afino” del objetivo desde 668 millones de kilómetros más atrás, y especialmente remarcable si tenemos en cuenta que se ha llevado a cabo sin más que el sabio uso de la iluminación del Sol sobre los paneles de la sonda.

Messenger está llevando a cabo un detallado estudio del que hasta ahora era uno de los planetas menos visitados del Sistema Solar, tras el único precedente de la Mariner 10 a mediados de las 70. Pero la verdadera misión no dará comienzo hasta marzo de 2011, cuando el vehículo finalmente entre en órbita alrededor del planeta, comenzando lo que se prevé sea al menos todo un año de investigación detallada de los secretos de este pequeño cuerpo abrasado por el Sol. El propulsante que haya conseguido ahorrarse hasta entonces con el hábil uso de la presión de radiación solar, como se ha hecho en esta ocasión, será tan valioso como el oro de cara a posibles extensiones de la misión más allá de ese año planteado inicialmente. La navegación a vela con la Messenger es una inversión para el futuro.

Cincuenta años después de haber enviado el primer objeto al espacio, el coste de hacerlo sigue siendo muy elevado. Mientras los viajes aéreos se democratizan cada vez más con la continua bajada de las tarifas y la aparición de las aerolíneas de bajo coste, sus primos los viajes espaciales siguen manteniendo prácticamente el mismo coste que tenían en los albores de la era espacial.

Los cohetes se modernizan, cada vez son más potentes y fiables, pero su rendimiento energético y los propulsantes utilizados siguen siendo los mismos que hace 50 años. Los satélites y vehículos espaciales son también cada vez mayores, más pesados, más eficientes y con mayor vida operativa, pero su desarrollo y fabricación sigue requiriendo unos procesos de alta tecnología y elevado coste, y, salvo excepciones, cada uno de ellos no deja de ser una especie de prototipo, sin una producción en serie que permita abaratar costes.

En estas condiciones, resulta ya menos extraño que el precio del acceso al espacio no haya cambiado mucho con el paso de las décadas. Pero lo que sí ha permitido todo este tiempo de actividad espacial es poder llegar a evaluar el coste de una misión espacial en términos de precio por kilogramo puesto en el espacio.

Analizando costes

En una primera aproximación, podríamos descomponer el coste de una misión espacial en el coste del lanzamiento, más el coste de fabricación del vehículo, el de diseño del mismo si se trata de un nuevo desarrollo, y el de los consumibles que lo equiparán (principalmente propulsante para los motores, así como oxígeno y comida en el caso de una misión tripulada, entre otros). Mención aparte merecerían los costes relacionados con toda la gestión de la misión, el control y seguimiento desde tierra, la formación y entrenamiento de los astronautas, etc. Pero en términos de magnitud, los costes más importantes corresponden al lanzamiento, diseño y fabricación del vehículo. Si tomamos como referencia la experiencia norteamericana en este sector, tenemos lo siguiente:

El coste del lanzamiento a una órbita baja está en el entorno de los 9.000 a 11.000 dólares/kg. Puntualmente pueden aparecer en ciertos países ofertas mejores, pero por lo general se suele tratar de reducciones por debajo de coste para conseguir cuota de mercado, o bien mejoras de precio puntuales por aprovecharse material bélico desechado (misiles) como lanzadores. Aunque pueda parecer extraño, este coste apenas ha cambiado en los últimos 40 años, ni parece que vaya a hacerlo en unas cuantas décadas. Aunque la NASA dedicó serios esfuerzos hace algunos años en investigación y desarrollo de cara a bajar significativamente este coste, el avance de las investigaciones resultó ser más lento de lo esperado inicialmente, y, paradójicamente, este programa de investigación fue finalmente cancelado por razones presupuestarias.

En cuanto al coste de diseño y fabricación del vehículo, si nos centramos en vehículos tripulados (los no tripulados son, lógicamente, más económicos por su menor complejidad), el coste de desarrollo está evaluado en 420.000 dólares/kg, y el de fabricación del primer prototipo en 29.000 dólares/kg. Pero estos datos, aunque actualizados de acuerdo a la inflación, tienen 20 años de antigüedad, fecha desde la cual no se ha desarrollado ningún nuevo vehículo tripulado en los EE.UU. Es de suponer que la mejora en los procesos fabriles, de diseño y de gestión en estos 20 años haría bajar hoy día estos costes. Si suponemos una mejora de la eficiencia del 2% anual durante estos 20 años (lo que parece ser un dato muy ajustado a la realidad), tendríamos que el coste para el desarrollo de un nuevo vehículo espacial tripulado estaría hoy en torno a los 280.000 dólares/kg, mientras que la fabricación del primer prototipo sumaría otros 19.500 dólares/kg.

Por otra parte, si se iniciase una producción en serie, sería de esperar que el coste disminuyese de acuerdo a la curva de aprendizaje del 85%, lo que quiere decir que el coste de fabricación bajaría al 85% del coste anterior cada vez que se duplican las unidades producidas. En la práctica, no obstante, las curvas de aprendizaje en la industria espacial pocas veces pueden aplicarse más allá de unas pocas unidades, pues las mejoras introducidas o nuevas versiones aparecidas a menudo impiden que pueda considerarse exactamente como una fabricación en serie.

Tenemos, por tanto, el coste del lanzamiento, el de diseño y desarrollo, y el de fabricación. Si añadimos el coste del propulsante y otros consumibles que equiparán el vehículo, ya tenemos el coste de enviar la misión al espacio (el coste del propulsante del lanzador ya está incluido en el coste de lanzamiento). Pero en la práctica podemos despreciar el coste de los consumibles frente a los anteriores, pues no representa un porcentaje significativo.

El vehículo no lo es todo

Pero en realidad, cuando tenemos la nave en el espacio es cuando realmente empieza la misión. ¿Y qué hay de los costes de todo el equipo de tierra, técnico y humano, involucrado en la misma? Los costes del seguimiento de la misión, de los años de entrenamiento de los astronautas y del equipo de tierra, de la infraestructura en general, los costes de gestión del programa... Costes indirectos, en cierto modo, pero que suman una cifra considerable a incrementar en el coste total de la misión.

Como es lógico, estos costes no pueden evaluarse en términos de coste/kg. Pero sin duda constituyen una parte importante del coste de toda misión espacial salvo, quizás, las estrictamente comerciales (puesta en órbita de satélites de comunicaciones, por ejemplo). Aunque en este artículo no entraremos en detalle sobre ellos, debemos tener en cuenta su importante contribución al coste total de cualquier misión.

Un ejemplo práctico

Basándonos en estos datos expuestos, vamos a calcular lo que costaría enviar una misión tripulada a Marte, como la planteada por la actual administración norteamericana para un futuro aún indeterminado. En este análisis aproximado nos olvidaremos de los últimos costes comentados asociados a la gestión y los equipos de tierra; aunque sea una simplificación algo excesiva, nos permitirá obtener de forma rápida un valor aproximado de lo que puede suponer una misión así.

Análisis preliminares realizados por expertos en materia aeroespacial han concluido que una nave tripulada sencilla enviada a Marte pesaría 500 toneladas a su partida de la Tierra, de las cuales 250 toneladas corresponderían a propulsante. Con unos cálculos sencillos en base a los costes actuales presentados anteriormente, tenemos que el desarrollo, fabricación y lanzamiento de dicha nave supondría un coste de 80.000 millones de dólares.

Pero sabemos que una misión así no estaría lista hoy. Con el calendario planteado por la administración americana para su "nueva visión espacial", los trabajos serios en esta dirección no comenzarán antes de, al menos, 10 años, cuando el CEV comience a estar disponible para la misión orbital. Diez años en los que es de suponer que la eficiencia empresarial seguirá aumentando, lo que abaratará los costes de desarrollo y fabricación del primer prototipo. También es de suponer que no habrá una única misión, sino varias, por lo que los costes de desarrollo deberán repartirse entre ellas, y los de fabricación irán bajando de acuerdo a la curva de aprendizaje.