lunes, 15 de junio de 2009

STS-107. Accidente del transbordador espacial Columbia. 1ª Parte – IdeasYCiencia

En esta primera parte introduciré someramente el tema, para en artículos sucesivos ir ahondando en el análisis técnico y las causas del fatal accidente que conllevó la pérdida del transbordador espacial Columbia.

El 1 de febrero de 2003 fue un día aciago para la exploración espacial, el transbordador espacial Columbia se desintegró durante su reentrada en la atmósfera terrestre mientras cruzaba a velocidades superiores a mach 18 el espacio aéreo de los Estados Unidos después de completar su última misión, la STS-107.

CMCE_TDDispersión total del transbordador Columbia en una nube de fragmentos incandescentes.

Parte 1. Introducción.

Me centraré en los aspectos de ingeniería y no entraré en la tragedia humana que significó la pérdida de la tripulación, daría para otro tipo de valoraciones.

Shuttle2Vista general del transbordador espacial.

Es el análisis técnico, particularmente las lecturas de los sensores, la infografía (tanto imagen como video), y el análisis de los restos del suceso los que explican por sí solos la dinámica del accidente y ayudan a extraer conclusiones.

Al lector atento, estos artículos le ayudarán a comprender el funcionamiento del complejo sistema Shuttle en sus distintas fases desde el despegue a la reentrada en la atmósfera terrestre y el posterior aterrizaje así como desarrollar un conocimiento general de sus sistemas.

Image1 Columbia el 20 de noviembre de 2002, durante su preparación para la misión STS-107.

Los riesgos de la exploración espacial

En primer lugar, puntualizar que hay pocas profesiones más arriesgadas que la de astronauta. Ciertamente estar rozando los límites de la ciencia y de los materiales se convierte en un juego delicado y cuando los lanzamientos se multiplican el riesgo de fallo aumenta peligrosamente.

Después de cada misión, los Shuttle sufren daños y deben pasar por un proceso largo y tedioso para preparar el siguiente lanzamiento.

El procesado requerido para el lanzamiento de un transbordador espacial de la serie Shuttle es caro, lento (unos 67 días de promedio) y muy complejo necesitando de medios de la más alta tecnología y un ejército de técnicos de alta cualificación… y presupuestos ingentes.

Siendo claro: el equilibrio entre éxito y fracaso en las misiones espaciales de cualquier clase y particularmente en los Shuttle es extremadamente precario, el riesgo es muy elevado para la nave y la tripulación. Todo esto conlleva a una tasa de fallos de hasta un 5 % o cinco accidentes por cada 100 lanzamientos.

En la dilatada historia de los Shuttle se han perdido dos transbordadores (Challenger en 1986 y Columbia en 2003) en más de 100 misiones, menos de un dos por ciento. En cierto modo podríamos calificarlo como cifras satisfactorias…

El transbordador Columbia OV-102

Columbia, en la misión STS-1, fue el primer Shuttle en viajar al espacio el 12 de abril de 1981, casi 22 años antes del fatal desenlace. Fue una misión exitosa excepto por desperfectos mayores de los previstos en el TPS (el sistema de protección térmica) por la desmesurada presión ejercida por los SRB (cohetes de combustible sólido) en el momento del despegue.

Cabe preguntarse si una vida útil tan dilatada no incrementa demasiado los riesgos operativos del sistema Shuttle, lo que sí es cierto, es que debido a esta gran longevidad han aumentado exponencialmente los costes y tiempos de procesado antes de cada misión.

El primer transbordador construido, el Enterprise (OV-101), solo hizo vuelos de aproximación y aterrizaje, nunca ascendió a órbita terrestre ni fue probado en despegue estándar (en vertical) con el resto de componentes del sistema Shuttle acoplados.

ECN-8923[1] Enterprise separándose del 747 para las pruebas de vuelo y aproximación.

Estaba diseñado solamente para tests de vibraciones, vuelo y validación de sistemas y aerodinámica. Muchos de los componentes clave en un Shuttle no estaban montados en Enterprise, como por ejemplo las losetas de cerámica porosa que integran el TPS (Thermal Protection System), los motores o muchos de los complejos (para la época) sistemas de navegación.

El Columbia debía realizar su primer lanzamiento en 1978, pero diversos problemas con los tres motores principales y el TPS (Thermal Protection System) lo retrasaron hasta abril de 1981.

Despegue del Columbia en la misión STS-1. 12 de abril de 1981.

STS-1, el primer lanzamiento con tripulación fue (aunque parezca increíble.) la primera prueba del transbordador en su configuración completa (no se ensayo antes en una misión no tripulada). Os presento el Shuttle System, consta de tres componentes principales:

  • El Shuttle o transbordador.
  • El depósito de gases licuados criogenizados (hidrógeno y oxígeno) para los tres motores principales.
  • Los dos cohetes de combustible sólido (SRB o Solid Rocket Boosters).

El Columbia con su configuración en la misión STS-1.

El lanzamiento STS-107. 16 de Enero de 2003.

Image2 Liftoff! Despegue del Columbia desde el KSC en Florida. 16 de enero de 2003.

Todo sucedió según lo previsto y aparentemente hubo un despegue sin complicaciones, en lenguaje técnico, un lanzamiento nominal.

Fue después de investigar y repasar una por una las grabaciones de las cámaras que siguen cada instante del proceso de lanzamiento que se observó, vagamente, un impacto de material sobre el borde de ataque del ala izquierda…

wd1 Imagen (mejorada mediante deconvolución) del fragmento de espuma (en naranja) antes de golpear el ala.

No se consideró inicialmente de importancia y la misión siguió sin cambios en su programación, ya que su timing es de lo más apretado y cada segundo de tiempo en el espacio cuesta ingentes cantidades de dinero.

Impacto1 Imagen en la que se aprecia el brutal impacto de espuma procedente del tanque de combustible.

Como veremos en entregas sucesivas, los daños sufridos en el material aislante que recubre el borde de ataque del ala izquierda produjeron una cascada de acontecimientos que acabaron con el terrible y catastrófico desenlace que todos conocemos.

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2 comentarios:

  1. Gracias por la informacion, me ha venido genial para un trabajo sobre ceramicas avanzadas y cohetes espaciales.

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    1. Anónimo,

      La ingeniería detrás de la exploración espacial es apasionante pero por otro lado un tema minoritario.

      los Shuttles son aparatos diseñados hace décadas (en los 70) y construidos con materiales poco adecuados (aluminio) y por ello deben de estar recubiertos de losetas aislantes de materiales cerámicos porosos de bajísima densidad.

      Saludos,

      Carlos Yus Valero.

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