Del ingeniero nazi al traje de Playtex: los diseños imposibles que nos llevaron a la Luna

Cuando Kennedy dio su famoso discurso en 1962 prometiendo la llegada a la Luna antes del final de la década, los aparatos del momento solo permitían que los cálculos necesarios en los campos técnicos, tecnológicos y astronómicos estuvieran listos tras varias generaciones. Las computadoras eran demasiado lentas, los materiales necesarios demasiado costosos y la programación excesivamente laboriosa.

Por Estados Unidos nadie tenía ni idea de cuáles eran las condiciones del ser humano en el vacío hostil del espacio exterior, mucho menos se intuía qué ropa sería necesaria para protegerlo. Nadie sabía cómo conseguir que una radio retransmitiera con efectividad hacia la Tierra. Y lo más importante: no tenían el cohete, el motor o el combustible necesario para viajar.

Podemos ponernos en la piel de alguno de los ingenieros a cargo de la NASA escuchando su mensaje. Envueltos en escepticismo primero, desbordados ante el inconmensurable reto después. Así arrancó el Programa Apolo, con una cuenta atrás. En ocho años tendrían que ingeniárselas para superar a los rusos, y, como rezaría el famoso dicho de Gene Kranz, director de vuelo durante el Proyecto Gemini y el Proyecto Apolo, "failure is not an option" (el fracaso no es una opción).

El caso es que consiguieron materializar el que es posiblemente el evento más alucinante del siglo XX, tanto que, pese a haber ocurrido hace 50 años, nos sigue pareciendo una cosa del futuro. Tal vez por eso mismo, por lo increíble de la hazaña, la llegada a la Luna sea el evento más rebatido a base de conspiraciones de la historia de la humanidad. Estos son algunos de los avances que permitieron que el hombre llegara a la Luna en aquel momento y que responden a sus negacionistas.

Saturno V, el cohete que se mantiene imbatible

La decisión de ir a la Luna estuvo muy vinculada, como sabemos, a la estrategia política. Rusia iba ganando en la exploración espacial, dominando el vuelo en órbita baja, pero los asesores de Kennedy le dijeron que Estados Unidos tenía más de un 50% de probabilidades de alunizar antes que los soviéticos. Pese a que los cohetes rusos de principios de los sesenta eran más potentes que los estadounidenses, no contaban con la potencia de lanzamiento necesaria para llegar al astro vecino. El equipo liderado por Wernher von Braun, ingeniero alemán responsable de buena parte de la arquitectura del programa lunar, confiaba en que sí tenían los conocimientos para desarrollar esa aeronave todopoderosa.

El padre del cohete que nos llevó a la Luna fue el V-2, uno de los primeros misiles balísticos adaptados. Esta arma fue desarrollada por los nazis, von Braun incluido, durante los últimos estertores de la Segunda Guerra Mundial. Además de ser una máquina de muerte, fue el primer artefacto humano conocido que hizo un vuelo suborbital, es decir, a más de 100 km de altura de la Tierra, aunque no llegaba a circunvalarla en su totalidad. El origen de aquella tecnología era la lucha nuclear.

Por eso, como cuenta a ICON Design Mark Kidger, científico de soporte comunitario del Observatorio Herschel en la Agencia Espacial Europea (ESA), uno de los principales escollos fue convertir aquella ingeniería militar a otra válida para el vuelo tripulado. "En una guerra nuclear es aceptable que el 10% de los misiles no lleguen a despegarse, pero, por ejemplo, el Ariane 5—el cohete espacial europeo lanzado por primera vez en 1996—, con un 98% de fiabilidad, no se considera lo suficientemente fiable para lanzar a los astronautas.

"Ningún cohete pasado o presente se ha acercado a su extraordinaria capacidad", dice un científico de la Agencia Espacial Europa. Se espera que solo los chinos tengan una tecnología equiparable para 2030

Viendo que la serie de cohetes Jupiter empezaba a ser un éxito, en 1957 se empezaron a fabricar los primeros Saturno. Aunque el plan predilecto de Von Braun habría sido crear el Saturno C-8, también conocido como Nova, y con el que la nave lunar habría sido una única pieza (y no dos, como finalmente ocurrió con el Saturno V).

Si las cifras del Saturno V son apoteósicas, las de Nova entraban en otra categoría. 4.000 toneladas de peso frente a las 2.700 de Saturno V, 210 toneladas directas de carga útil (la nave en sí) en lugar de las 140 que finalmente llegaron a la Luna, y todo ello movido mediante el pesado combustible sólido, en lugar del criogénico que escogieron en el programa Apolo. Habría sido el doble de caro y no habría estado disponible para antes del final de la década, por lo que se descartó su construcción.

Saturno V demostró ser más que suficiente. "Ningún cohete pasado o presente se ha acercado a su extraordinaria capacidad", nos recuerda Kidger. Estuvo inmensamente adelantado a su tiempo, tanto que se espera que solo los chinos tengan una tecnología equiparable para 2030, cuando presenten el cohete Long March 9, que podría igualar el tonelaje de la obra estadounidense. Aunque SpaceX, la empresa aeroespacial fundada por Elon Musk, también ha publicado el plano conceptual de una nave que podría llevar una carga útil de 150 toneladas, los expertos no tienen nada clara la viabilidad de su proyecto.

Rocketdyne F-1, los motores que elevaron al gigante

Si el Saturno V es el embalaje de la nave Apolo, los motores Rocketdyne F-1 fueron la pieza seminal que lo impulsó todo, literalmente. A día de hoy siguen siendo unos de los propulsores más potentes que existen y se cree que no podríamos replicar al 100% su construcción, ya que muchos de los técnicos involucrados en su diseño han fallecido.

El cohete tenía tres piezas, conocidas como etapas, que se iban desprendiendo a medida que el proyectil iba conquistando altura para después dejar a la nave Apolo propiamente dicha desnuda en el espacio. Para empujar toda aquella materia se usaron cinco de estos propulsores a reacción. Todo su trabajo se limitaba a mover la nave durante los dos minutos y treinta segundos del despegue, pero en ese tiempo se comían 770.000 litros de combustible (imagina todo el depósito de 15 Boeing 747 juntos) y elevaban todas aquellas toneladas 50 kilómetros en el aire, colocando al resto del proyectil a una velocidad final, antes del cambio de fase, cercana a los 9.000 kilómetros por hora.

Según los astronautas, hablamos de la misma emoción que estar en la última planta de un rascacielos en mitad de un enorme terremoto para que, de pronto, varias personas te presionen el pecho con todas sus fuerzas. Al llegar a Mach 7, la velocidad hipersónica, llega súbitamente la liberación. O al menos hasta volver a casa, ya que en la fase de reentrada atmosférica Armstrong, Aldrin y Collins llegaron al Mach 32.

Con los F-1 nos toca hablar de otro de los retos constantes del programa Apolo, el del almacenaje y la quema del combustible. "La temperatura dentro de la tobera alcanzaba los 3.100 grados, pero las bombas de combustible que alimentaban el motor tenían que ser capaces de suministrar tanto el oxígeno líquido a menos 184 grados como el queroseno a 820", dice Kidger. ¿Cómo conseguir que la estructura resistiese unas temperaturas más próximas a las de la superficie solar que a otra cosa? ¿Cómo lograr que el cohete direccionase la energía para que el Saturno V se orientase correctamente y no acabase en un monumental incendio?

De ahí que fuese fundamental el diseño de la estructura de soporte de los motores, que distribuían el empuje de forma equilibrada sobre toda la base del cohete. También fueron cruciales las cuatro anclas creadas para mantener al cohete estable durante los 8,9 segundos entre el encendido de los motores y el despegue, mientras el empuje llegaba a plena potencia y se comprobaba que el conjunto del cohete estaba listo para despegar.

La estabilidad de la quema debía ser total, y estos monstruos inicialmente no lo eran. En una época en la que la rama de la ciencia necesaria para solventarlo (la dinámica de fluidos computacional) aún no existía, el problema se solventó con el viejo ensayo y error: los ingenieros hacían estallar pequeñas cargas explosivas en el exterior de la tobera del motor mientras quemaba e iban cambiando la configuración hasta que dieron con una configuración estable.

Módulo lunar, el primer vehículo humano astral

Terminadas las etapas saturnianas, entramos en las del Apolo. El módulo de mando (MM) Columbia era el receptáculo en el que se alojaban los astronautas la mayor parte del viaje, pero una vez llegados a la órbita lunar, Neil A. Armstrong y Edwin Aldrin bajaron a la superficie selenita desde el módulo lunar (LM), también conocido como Eagle, la primera nave ideada por el hombre —en este caso el ingeniero aeroespacial Thomas J. Kelly— para poder volar en otro planeta.

En realidad, los protagonistas de la hazaña solo tuvieron que alunizar, ya que sus compañeros del Apolo 10 habían ensayado casi todo el trabajo, incluido el vuelo en órbita lunar baja, dos meses antes. Pero una de las cosas que cambiaron de cara al viaje histórico fue el diseño final de este Eagle. Los del Apolo 10 hicieron bien en no aterrizar, porque su módulo lunar tenía 40 kilos de sobrepeso, el cual habría reducido el margen de seguridad en el alunizaje (recordemos que Armstrong llegó de vuelta al Columbia con tan solo 15 segundos de combustible disponible).

Se esperaba que el LM fuera fino finísimo. No podía pesar un gramo de más, ya que era una de las partes donde más peso podían ahorrar de toda la estructura (y lo consiguieron: 1.100 kilos menos desde los primeros modelos en 1965). Como no tendría que lidiar con la resistencia aerodinámica, y solo importaba que pudiera llegar a la Luna, ni la forma de la nave ni su sostenibilidad en la Tierra eran importantes.

De ahí que, por ejemplo, sus patas solo aguantasen la estructura con la gravedad de la Luna, o que para la parte inferior tuviesen que usar las llamativas mantas de Kapton, un aislamiento de varias capas doradas, que ahorraron 50 kilos pero cuya complejidad y fragilidad dificultaban y encarecían enormemente el proceso de fabricación. No salió barato: la fabricación del Eagle se llevó 2.241 millones de dólares de los de entonces y tuvo entretenidas durante años a 7.000 personas.

El A7L, el traje espacial

También fue enorme el salto de calidad entre los trajes primigenios y los de los lanzamientos previos al Apolo 11. Buena parte del cambio vino motivado por la trágica muerte de la tripulación del Apolo 1, cuando se descubrió que, de no haber muerto asfixiados y envenenados, habrían muerto igualmente por el fuego de la cabina. El nuevo traje extravehicular tendría que ser ignífugo, resistir a temperaturas de 120 grados al sol y de menos 100 grados a la sombra, ser flexible, saber absorber y dispersar el calor corporal y, finalmente, limpiar el dióxido de carbono del circuito de respiración.

"Tras experimentar con un sistema refrigerado por la circulación de gas, la NASA decidió por el sistema refrigerado por agua", explica el científico. "Un traje interior movía agua por una red de tubos en forma de malla para mantener cómodo al astronauta. Inicialmente se exigía una autonomía para el traje de cuatro horas y una fiabilidad del 99,95% durante 12 horas de uso". A esa capa de climatización le seguían otras tantas de nailon, Kapton, tela de fibra de vidrio, Mylar…

También se usó neopreno, que facilitaba la parte táctil de los trabajos mecánicos y físicos de los astronautas. Pero el gran invento fue una tela especial llamada "tela beta" o betacloth, que consistía de microfibras de vidrio recubiertas de teflón. La capa externa del traje era de betacloth y era la garantía última de protección para el astronauta de la radiación y los micrometeoritos. Más allá del traje, a centímetros de su piel, se encontraba la muerte asegurada. Hubo que coser cada pieza a mano y la tolerancia del pespunte era de medio milímetro entre puntadas.

¿Y quién se encargó del proyecto? International Latex Corporation, más conocida en aquella época por sus sujetadores Playtex (y en concreto su modista Jo Thompson). Eran ellos quienes mejor que ningún otro tenían la experiencia necesaria para la compleja flexibilidad de estas prendas.

He aquí otro de los mitos clásicos: muchos creen que, gracias a las muchas medidas de precaución, se evitó el temido polvo lunar, presencia dañina que podría haber provocado cortocircuitos y otros errores fatales. La realidad es que, "pese a todos los esfuerzos, incluidos intentos de limpiarse con pequeñas aspiradoras, el polvo lunar se metió por todos lados. Los astronautas comentaron que la cabina del módulo lunar olía a polvera tras los paseos lunares. Toda la nave acabó realmente sucia tras el reacoplamiento en órbita lunar".

El Apollo Guidance Computer, el padre de la computación moderna

"Sin Apolo hoy no tendríamos portátiles", sentencia Bernard Foing, líder científico de la primera misión lunar de la ESA y director del Grupo Internacional de Exploración Lunar (ILEWG). "El trabajo de los ingenieros y la industria de la NASA en ese momento causó un cambio dramático en la electrónica y los sistemas informáticos, pero también en industrias de robótica, hardware y software de computadoras, nanotecnología, aeronáutica…".

En la Tierra, en Houston, se trabajó con el mainframe de IBM System 360/75, mientras que para las naves se creó ex profeso el Apollo Guidance Computer (AGC), fabricado por Raytheon y diseñado por el laboratorio de instrumentación del MIT, una belleza de 72 kilobytes de memoria y 35 kilos de peso. Es decir, un prodigio de la tecnología para la época. Tanto el módulo lunar como el de mando llevaban el suyo, aunque el software de cada uno de ellos era diferente, pues necesitaban hacer distintas operaciones. Es conocido que fueron de los primeros en usar circuitos integrados.

Aunque mucho trabajo de cálculo lo hacían desde Tierra, estos aparatos debían ser capaces de realizar operaciones de forma autómata y en multitarea en algunos momentos cruciales del viaje, y, como cuenta ya la leyenda, el ordenador del módulo lunar se saturó en la fase de descenso, dejando a Armstrong incomunicado y solo ante el peligro durante un minuto de los 11 que duró la bajada.

Pese a que los AGC son una mala broma comparados con nuestros smartphones, eran mucho más seguros, y no les dejaron del todo tirados. Su capacidad para ejecutarse de forma asíncrona permitía que el ordenador supiese priorizar su trabajo, por eso cuando Armstrong asumió el control manual, las exigencias de procesamiento de la computadora descendieron significativamente y la máquina volvió a recuperar su estabilidad y a escupir sus cálculos. "Tal como demostró la experiencia del Apolo 11, les habría venido bien tener una mayor capacidad de computación a bordo, pero eso suponía más espacio y más peso”.

Si en 1969 la llegada a la Luna fue la mayor aventura jamás contada, para 1971 todo se había vuelto tan rutinario y de tan poco interés que los espectadores mandaban cartas de protesta a las cadenas de televisión por quitar las reposiciones de capítulos de telenovelas del momento para retransmitir los viajes espaciales. "Creo, sinceramente, que no podremos apreciar realmente la escala del logro del Proyecto Apolo y su importancia hasta que regresemos a pisar la Luna. Solo cuando lo hagamos y nos quedemos en la superficie sin abandonarla seremos capaces de valorar la importancia de los alunizajes Apolo", sentencia Mark Kidger.