De la Luna a la Tierra: el viaje del Módulo de Propulsión de la sonda india Chandrayaan 3
La agencia espacial de India, ISRO, ha logrado mandar una nave desde una órbita alrededor de la Luna hasta una órbita terrestre. La nave protagonista de la maniobra fue el Módulo de Propulsión (PM) de la sonda Chandrayaan 3, situado en órbita lunar. La misión Chandrayaan 3 consistía en la sonda de aterrizaje Vikram —realmente Vikram 2, pues el Vikram de Chandrayaan 2 se estrelló en 2019— y el PM (Propulsion Module). El PM sustituía al orbitador de Chandrayaan 2 y su forma es muy similar, aunque no incluye instrumentos científicos como dicho orbitador, a excepción del instrumento SHAPE (Spectro-polarimetry of HAbitable Planet Earth) para observar la Tierra como un exoplaneta. Chandrayaan 3 fue lanzada el 14 de julio y el PM se empleó para las maniobras propulsivas que pusieron a la nave rumbo a la Luna.
El PM, con una masa inicial de 2145 kg, cuenta con un panel solar que puede generar 758 vatios y un motor de 440 newton de empuje. El PM también se usó para frenar al conjunto en órbita lunar el 1 de agosto y efectuó cuatro maniobras adicionales para circularizar la órbita antes de separarse del Vikram el 17 de agosto. Vikram alunizó con éxito el 23 de agosto, desplegando el rover Pragyan y cumpliendo con su misión primaria (aunque la sonda no sobrevivió a la noche lunar). Desde entonces, el PM permaneció en órbita lunar. Las órbitas lunares suelen ser muy inestables, así que el destino del PM parecía ser un choque contra la superficie lunar o acabar en órbita solar —como la etapa superior del módulo lunar Snoopy del Apolo 10—. Sin embargo, la ISRO le tenía preparado un destino diferente al módulo de propulsión aprovechando que, gracias al buen desempeño del lanzador LVM3, todavía quedaban 100 kg de propergoles en los tanques del PM.
El 8 de octubre el PM realizó una maniobra para abandonar su órbita de unos 150 kilómetros de altura y 90º de inclinación hasta quedar en una órbita elíptica de 150 x 5112 kilómetros, cambiando el periodo de 2,1 horas a 7,2 horas. El 13 de octubre otra maniobra lo situó en una órbita muy elíptica de 155 x 53 770 kilómetros. El tamaño de la esfera de Hill de la Luna tiene un radio de unos 60 000 kilómetros, es decir, cualquier objeto que se aleje de la Luna más allá de esta esfera abandonará la órbita lunar y se quedará en una órbita alrededor de la Tierra que, dependiendo de sus características, puede terminar en una órbita solar por influencia de la gravedad del astro rey. Precisamente eso es lo que le pasó al PM. Desde esa órbita altamente elíptica, el vehículo llevó a cabo cuatro sobrevuelos lunares y, sin efectuar ninguna maniobra propulsiva, terminó el 10 de noviembre en una órbita alrededor de la Tierra de 180 000 x 380 000 kilómetros. En esta nueva órbita el PM pasó por su primer perigeo el 22 de noviembre a 154 000 kilómetros de la Tierra. Actualmente se encuentra en una órbita de 13 días y 27º de inclinación cuyo apogeo y perigeo es variable —debido a las perturbaciones del Sol y la Luna—, pero cuyo perigeo no será inferior a los 115 000 kilómetros durante el próximo año.
Por supuesto, todos sabemos que los CSM de las misiones Apolo abandonaron en ocho ocasiones la órbita lunar para dirigirse a nuestro planeta, pero esta es la primera vez que un artefacto humano deja a propósito la órbita lunar para colocarse en una órbita alrededor de la Tierra a una distancia significativamente inferior a la órbita lunar. El hito ha sido celebrado por muchos medios, pero, sin desmerecer los logros del ISRO, conviene recordar que, por un lado, la órbita es bastante lejana, es decir, no se ha introducido demasiado en el pozo gravitatorio terrestre. Y, por otro lado, no es la primera vez que una sonda abandona la órbita lunar con un destino diferente al planeta azul. La sonda china Chang’e 2 abandonó la órbita lunar el 8 de junio de 2011 para dirigirse al punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol, a 1,5 millones de kilómetros, punto que alcanzó el 25 de agosto de ese año. El 15 de abril de 2012 la Chang’e 2 dejó el punto ESL2 y puso rumbo al asteroide Toutatis para sobrevolarlo el 13 de diciembre de 2012. Igualmente, el orbitador de la sonda china Chang’e 5, tras completar la recogida de muestras de la Luna y dejar en la Tierra la cápsula llena de rocas y regolito lunar en diciembre de 2020, siguió hacia el punto de Lagrange L1, donde llegó el 15 de marzo de 2021. En enero de 2022 dejó el punto ESL1 y puso rumbo a la Luna, colocándose en febrero en una órbita lunar de tipo DRO (Distant Retrograde Orbit). El orbitador de la Chang’e 5 se convirtió en la primera nave en situarse en esta órbita, adelantándose así a la misión Artemisa I de la NASA y convirtiéndose en la primera sonda en situarse en órbita lunar dos veces.
Ahora bien, ¿cuál es el interés de esta maniobra del PM de la Chandrayaan 3? Pues, como comentábamos hace poco cuando discutimos los futuros planes del programa espacial indio, la ISRO ha declarado oficialmente que la sonda Chandrayaan 4 será una misión de retorno de muestras. Pero, como India carece por el momento de un vector tan potente como el CZ-5 chino que lanzó la Chang’e 5, esta misión deberá realizarse mediante dos lanzamientos. Uno llevará una sonda dividida en una sección de aterrizaje y un orbitador. La sonda de aterrizaje se posará en la Luna, recogerá las muestras y se acoplará en órbita con el orbitador. Luego, a diferencia de la Chang’e 5, el orbitador no llevará una cápsula hacia la Tierra, sino que se colocará en una órbita terrestre alta. Posteriormente se lanzará una segunda sonda que se acercará al orbitador y recogerá las muestras, colocándolas en una cápsula que descenderá a la Tierra. De paso, ISRO evita así las dificultades asociadas al desarrollo de una cápsula capaz de efectuar una maniobra de doble reentrada —skip reentry— dotada de un escudo térmico que pueda soportar las temperaturas de una reentrada a la velocidad de escape. No olvidemos que China se vio obligada a llevar a cabo una misión de prueba, la Chang’e 5-T1, para validar estas técnicas antes de lanzar la Chang’e 5. En todo caso, si ISRO lo logra, Chandrayaan 4 será la misión lunar automática más compleja de la historia.
