Primer puesto avanzado lunar

First Lunar Outpost fue una propuesta para una misión lunar tripulada que se habría lanzado en algún momento de la década de 2010. Fue parte de la Iniciativa de Exploración Espacial de George HW Bush . El objetivo principal de la propuesta era ofrecer una alternativa mucho menos costosa que el estudio de 90 días de la NASA de 1989 por un factor de 30 mil millones de dólares. Aunque no atrajo mucha atención general, la NASA dedicó mucho tiempo a armar una propuesta detallada y exhaustiva. Sin embargo, toda la Iniciativa de Exploración Espacial se canceló poco después de la finalización de la propuesta, y la NASA cerró la Oficina de Exploración Espacial en marzo de 1993. ^[1]

El Primer Puesto Avanzado Lunar (FLO, por sus siglas en inglés) fue el estudio de base lunar más completo realizado en el marco de la Iniciativa de Exploración Espacial (SEI, por sus siglas en inglés). Se pretendía que fuera el buque insignia del programa con el que tendrían que competir otras propuestas como ILREC . El concepto FLO incorporaba muchas recomendaciones del informe de síntesis de Stafford de 1991, principalmente el uso de un vehículo de lanzamiento superpesado de clase Nova para minimizar el ensamblaje y las operaciones en la órbita baja de la Tierra y en la superficie de la Luna. FLO fue un cambio importante con respecto a las propuestas SEI anteriores, ya que el vehículo era autónomo y desechable en lugar de reutilizable y se colocaba fuera de la Estación Espacial Freedom (más tarde conocida como la Estación Espacial Internacional). El diseño se basó en lanzadores masivos pero simples para transportar cargas útiles masivas a la vez en lugar de muchos lanzamientos pequeños y complicados. Esto fue para reducir el costo y el tiempo de desarrollo. El programa habría consistido casi por completo en tecnología existente, como Saturn y la Estación Espacial , y solo habría sido necesario desarrollar el vehículo de aterrizaje. ^[2]

Según las recomendaciones del informe de síntesis de Stafford, FLO se habría basado en un enorme vehículo de lanzamiento derivado de Saturno conocido como Comet . El Comet habría sido capaz de inyectar 254,4 toneladas en la órbita baja de la Tierra y 97,6 toneladas en un TLI, lo que lo convertiría en uno de los vehículos más capaces jamás diseñados. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA investigó el cohete Comet o una posible configuración del entonces en desarrollo Sistema Nacional de Lanzamiento con cuatro propulsores F-1A añadidos al vehículo básico NLS de 2 etapas. El diseño derivado del Saturno V consistía en un Saturno V estándar pero con una nueva tercera etapa, primera y segunda etapas alargadas y nuevos propulsores laterales F-1. Los motores se actualizarían a las variantes más nuevas F-1A y J-2S . Se esperaba que los costes de desarrollo fueran bajos, ya que la mayor parte del mismo consistiría simplemente en resucitar el hardware de fabricación del Apolo.

También se consideró una variante de propulsión nuclear de la tercera etapa. Utilizaría dos motores de 222,5 KN de empuje y habría reducido el tamaño y el peso de la etapa de inyección lunar y reducido significativamente el tamaño del vehículo en general. El estudio de referencia utilizó los motores químicos en su lugar debido al hecho de que costaría $ 2 mil millones menos para desarrollar. La opción nuclear se desarrollaría más tarde para apoyar las misiones tripuladas a Marte . Tanto los estudios del contratista SEI de Boeing como el informe de síntesis de Stafford recomendaron que la NASA invirtiera en tecnología de propulsión nuclear. El Centro de Investigación Lewis de la NASA estableció una Oficina de Sistemas Nucleares para desarrollar y probar un motor completamente funcional en 2005. Esto, junto con el proyecto Timberwind del ejército, revivió el programa de propulsión nuclear de EE. UU. por primera vez desde la cancelación de NERVA en la década de 1970. ^[3]

El vehículo de aterrizaje fue diseñado para ser lo más simple y fácil de operar posible. Pesaría 93.526 kg (103 toneladas) y estaría propulsado por cuatro motores RL-10 . Cuando estuviera completamente desplegado, sus patas de aterrizaje se extenderían hasta 18,8 metros de ancho y tendrían 14,1 metros de alto. Cada vuelo tripulado de FLO solo requeriría un lanzamiento y un vehículo. El Comet enviaría el módulo de aterrizaje en una trayectoria hacia la superficie lunar, donde luego usaría sus motores para frenar y aterrizar. Desde la superficie, el vehículo de ascenso llevaría la cápsula de la tripulación directamente de regreso a la Tierra. Esto fue similar al ascenso directo inicial de Apollo . ^[4]

Pesaría 12.992 kg en seco y 44.151 kg en húmedo y podría transportar 5.000 kg de equipo y carga junto con su etapa de retorno a la Tierra de 18.077 kg. La etapa de descenso se utilizaría para entrar en órbita lunar y luego desorbitar el vehículo para aterrizar. Sería autoguiado y no requeriría pilotaje tripulado. ^[4]

Los astronautas viajarían en una cápsula Apolo a mayor escala , que sería aproximadamente un 5% más grande. Esto le permitiría llevar una tripulación de cuatro personas en su tránsito de cuatro días hacia la superficie. El vehículo aterrizaría automáticamente porque los astronautas no tenían vista de la superficie para pilotarlo. El regreso a la Tierra utilizaría tres motores y utilizaría combustibles hipergólicos por razones de seguridad. Los astronautas descenderían de la cápsula de la tripulación por una escalera hasta una plataforma antes de bajar por una escalera de mano hasta la superficie. ^[4]

El módulo de carga no tripulado se utilizaría para transportar cantidades masivas de material a la superficie lunar con el fin de construir un puesto de avanzada en la superficie. Llevaría el módulo de hábitat inicial antes de la primera misión tripulada y más tarde se utilizaría para llevar rovers y otros hábitats a la superficie. La versión no tripulada podría entregar una carga útil de 35.894 kg a la superficie lunar. Esto sería útil para entregar el módulo de hábitat derivado de la estación. Las misiones posteriores traerían equipo de utilización de recursos in situ ( ISRU ) para probarlo en la superficie lunar antes de enviar la tecnología a Marte. ^[5]

El módulo de hábitat pesaría 35,9 toneladas y costaría 470 millones de dólares desarrollarlo. Era una versión modificada del diseño estándar de hábitat y laboratorio de la Estación Espacial Freedom . No necesitaría ninguna configuración adicional después del aterrizaje y podría desplegar por sí mismo su panel solar de 20 KW y realizar su propia verificación del sistema. Serviría como laboratorio de ciencias biológicas y análisis de suelos. Podría ser visitado por tripulaciones durante hasta 45 días a intervalos de cada seis meses. Las expediciones posteriores podrían expandir la base para acomodar a más tripulantes y eventualmente tener tripulación permanente o usar el sitio como un campo de pruebas para la tecnología del espacio profundo. ^[6]

El lugar de aterrizaje de FLO iba a ser Mare Smythii , cerca del ecuador en el extremo oriental. Este lugar de aterrizaje inicial se utilizó como referencia de diseño para demostrar cómo sería una misión óptima. El equipo evaluó otros lugares de aterrizaje para ver cuán flexible era el diseño. Llegaron a la conclusión de que: "a excepción de algunos sitios especializados, como los polos lunares, el fondo de los cráteres u otros terrenos inusuales, la carga útil científica de la misión y las actividades EVA no cambiarían mucho de un sitio a otro. El lugar de aterrizaje real sería decidido por un comité científico en el transcurso de muchos meses". ^[7]

Una vez en la superficie, la tripulación realizaría nueve travesías utilizando un rover no presurizado de cuatro personas . Cada travesía se extendería hasta un alcance máximo de 25 km y visitaría las principales características geográficas y recopilaría datos sobre el área. Cada travesía se dividió en segmentos adecuados para una EVA de ocho horas en el rover. Los planificadores de la misión esperaban que se pudieran completar cinco o seis travesías en cada misión. Las travesías restantes sin completar se dejarían para una misión futura.

Los diseñadores de la misión decidieron que los equipos de superficie se centrarían en cuatro disciplinas principales durante la misión: astronomía, geofísica, ciencias de la vida y física del espacio y de los sistemas solares. Los astronautas también desplegarían varias cargas útiles científicas independientes que se instalaban y se olvidaban. Estas cargas útiles eran:

• Paquete de monitoreo geofísico
• Paquete de experimentos de física del sistema solar
• Paquete geofísico Traverse
• Conjunto de herramientas geológicas lunares
• Telescopio de tránsito lunar
• Pequeño telescopio solar
• Paquete robótico para Rover
• Paquete de ciencias de la vida

La más pesada de estas cargas útiles sería el Paquete de Demostración de Utilización de Recursos In Situ (ISRU, por sus siglas en inglés). Consistía en varios experimentos para que los astronautas demostraran el uso de los recursos en la Luna, como el calentamiento del regolito lunar para extraer oxígeno, que también sería el objetivo principal de la próxima misión lunar propuesta, ILREC . El objetivo principal de esto era probar la tecnología que sería vital para las misiones tripuladas a Marte.

La segunda misión se centraría menos en la exploración y más en instalar equipo de investigación adicional y en ocuparse del puesto de avanzada. El objetivo principal de la tripulación sería perforar la superficie con un taladro de 10 metros para extraer recursos y muestras. También comenzarían a desplegar un conjunto de radiotelescopios y volverían a visitar el sitio del telescopio óptico y cambiarían los detectores como prueba operativa.

La misión requeriría trajes EVA más nuevos y actualizados que fueran más cómodos, tuvieran mejor movilidad y fueran más fáciles de manejar. Los trajes EVA del transbordador existentes requerían mucho mantenimiento y los astronautas debían respirar oxígeno previamente para evitar las curvaturas como resultado del burbujeo de nitrógeno en el torrente sanguíneo. Esta técnica de respiración previa requeriría demasiado tiempo y haría imposibles cosas como las EVA de emergencia. ^[7]

Un programa precursor llamado Early Lunar Access se habría ejecutado a principios de la década de 2000 y habría utilizado cohetes Ariane y transbordadores espaciales para operar una infraestructura de exploración lunar de bajo costo. Sería una misión conjunta de la NASA y la ESA y serviría como campo de pruebas para FLO. Utilizaría la misma cápsula de tripulación pero un vehículo de aterrizaje más pequeño capaz de soportar una tripulación de 2. El transbordador espacial llevaría el vehículo de exploración lunar mientras que el Ariane 5 (o Titan IV ) llevaría una etapa de cohete Centaur G de fuselaje ancho . Ambas cargas útiles se encontrarían y acoplarían en la órbita terrestre baja . El Centaur encendería su motor para acelerar la nave en una trayectoria hacia la superficie lunar. Para ahorrar combustible, el LEV haría un aterrizaje directo en lugar de entrar en una órbita de estacionamiento. Una vez que se complete la misión de superficie, el vehículo separaría dos grandes tanques de caída esféricos y ascendería directamente a la Tierra, saltándose una vez más la órbita lunar baja. ^[8]

Para alcanzar la capacidad de carga útil requerida para esta misión, el Ariane 5 necesitaría dos cohetes propulsores sólidos adicionales ( SRB) y el transbordador espacial necesitaría el tanque externo de Al-Li ligero o los motores de cohetes sólidos avanzados (ASRM) para transportar cargas útiles de 25.720 kg a una órbita de 300 km. El nuevo tanque externo finalmente se fabricó, pero los ASRM se cancelaron en 1994. El Centaur G se modificaría para durar 10 días en órbita en lugar de unas pocas horas. La cápsula de la tripulación sería la misma cápsula Apollo mejorada utilizada en FLO, pero solo necesitaría soportar una tripulación de dos, lo que significaba que podría llevar suministros y carga útil adicionales. ^[9]

El 1 de abril de 1992, Dan Goldin se convirtió en administrador de la NASA, y durante su mandato se abandonó la exploración humana a corto plazo más allá de la órbita terrestre y se aplicó la estrategia "más rápido, mejor, más barato" a la exploración robótica de la ciencia espacial .

Cuando el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de la Casa Blanca publicó su revisión de la Política Espacial Nacional en septiembre de 1996, no se hizo mención alguna a la exploración espacial humana más allá de la órbita terrestre. Al día siguiente, el presidente Clinton declaró durante un viaje de campaña por el noroeste del Pacífico estadounidense que una misión humana a Marte era demasiado costosa y, en cambio, afirmó el compromiso de Estados Unidos con una serie de sondas menos costosas, eliminando así la exploración humana de la agenda nacional.

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