Programa Espacial Soviético e o fabuloso N1

[O ENCOSTO]

Quando em julho de 1969 Neil Armstrong e Edwin Aldrin cumpriam o desígnio do Presidente Kennedy de chegar à Lua antes do final da década, poucos imaginavam o esforço que tinha sido realizado pelo outro lado da Cortina de Ferro neste mesmo sentido. Vítima de uma luta de egos, de uma falta de financiamento crônica e de uma má gestão de recursos, o programa lunar tripulado da União Soviética foi apagado da história.

Técnicos, cientistas, engenheiros e cosmonautas soviéticos foram proibidos de pronunciar uma sílaba sobre a sua existência, e o governo sempre negou que alguma vez tenha existido um programa destinado a enviar os primeiros cosmonautas para a Lua.

Com o fim do país dos sovietes, a verdade via a luz do dia em mais de vinte anos. Os arquivos secretos ficaram disponíveis e o acesso às instalações ultra-secretas revelou o material, a instrumentação e os veículos que estavam destinados a transportar a foice e o martelo nas mãos dos cosmonautas para a Lua.

Mesmo assim não resta um único exemplar do monstro que deveria lançar para a Lua os cosmonautas soviéticos. O lançador pesado da série N, o Nositol-1 (palavra russa para transportador) serviu como exemplo de como o programa lunar foi escondido da opinião pública soviética, que teve de esperar pela perestroika e pela glasnost para conhecer a verdadeira dimensão de todo o programa.



Antecedentes do N1

ANTES DO DESENVOLVIMENTO DO N1, o principal centro de investigação espacial soviético, Opytno-Konstruktorskoe Biuro (OKB-1) de Sergei Korolev, estudou a hipótese da construção de lançadores e de mísseis balísticos intercontinentais capazes de colocar em órbita terrestre pesadas cargas, utilizando propulsão nuclear.

Os trabalhos no OKB-1 foram iniciados em 30 de junho de 1959, ao mesmo tempo que outros centros, tais como o OKB-456, de Valentin Glushko, e o OKB-670, de Mikhail M. Bondaryuk (1908-1969), realizavam estudos de dois motores a propulsão nuclear.



Os desenhos utilizavam reatores nucleares colocados em compartimentos cilíndricos e operando a temperaturas de 3.273ºC. O propelente era queimado no reator e expulso através de quatro tubos de escape de expansão.

Os engenheiros do OKB-1 realizaram diversos estudos que resultaram em três projetos. A utilização de hidrogênio líquido como combustível não foi considerada apesar de posteriormente se determinar ser ideal em motores nucleares.

Uma mistura de hidrogênio líquido e metano atingia uma melhor performance. Os trabalhos neste tipo de propulsão foram concluídos no início de 1960, quando se tornou óbvio que a propulsão química convencional conseguia atingir performances quase equivalentes, com riscos ambientais, de segurança e de desenvolvimento mínimos.

Como é fácil de imaginar, o teste de um veículo deste tipo resultaria em graves danos ambientais, pois o motor nuclear acompanharia a carga de teste até ao local de impacto. E chegou-se a antecipar que os impactos ocorreriam num gigantesco reservatório artificial.



Destino... Marte!


AINDA ANTES DO CÉLEBRE DISCURSO DE KENNEDY, Korolev já tinha traçado os seus objetivos para o planeta Marte. Um potente lançador seria capaz de enviar o veículo tripulado TMK para o planeta vermelho.

Um decreto ministerial de 23 de junho de 1960 antevê o desenvolvimento de foguetes com massas no lançamento de 1.000 a 2.000t e capacidade de colocar em órbita entre 60 a 80t.

Um decreto posterior (13 de maio de 1961) especifica o N1 pela primeira vez, indicando 1965 como o ano do seu primeiro lançamento.


Surge o gigante


NO DIA SEGUINTE AO PRIMEIRO ANIVERSÁRIO do vôo de Gagarin surgiu uma ordem governamental para se iniciar o desenvolvimento do lançador. O N1 teria uma massa de 2.200 t no lançamento, podendo colocar em órbita terrestre uma carga de 75 t.

A construção de motores capazes de desenvolver uma força entre as 600 e 900 t chegou a ser estudada pelos engenheiros, mas estes chegaram a conclusão que esses motores iriam requerer o desenvolvimento de novas tecnologias que não se enquadrava com a meta temporal do projeto em curso.

No seu desenho original, o N1 iria utilizar 24 motores NK-15 no primeiro estágio, 8 motores desse mesmo modelo no segundo estágio e 4 motores NK-19 no seu terceiro estágio.

O gigantesco tamanho do N1 implicava que a sua construção teria de ocorrer no Cosmódromo de Baikonur. Ao contrario dos diferentes estágios do Saturno V americano que eram entregues em Cabo Canaveral por meio de barcaças por mar, os estágios do N1 impossibilitavam o seu transporte pelas áridas estepes do Cazaquistão.

Foram considerados locais alternativos a Baikonur, mas este permaneceu como única possibilidade devido à geografia da União Soviética e a necessidade de zonas de impacto desabitadas onde os estágios descartados poderiam cair.

Os estágios poderiam ser construídos em fábricas situadas perto de Moscou ou Dniepropetrovsk e transportados através do sistema ferroviário soviético até Baikonur. Testes dinâmicos de modelos à escala deveriam provar a confiabilidade da junção de um grande número de estágios.


Em julho de 1962 uma comissão governamental reuniu-se para avaliar os projetos apresentados pelos diferentes centros de pesquisa. Os resultados da comissão presidida por Matislav Vsevolodovich Keldysh (1911-1978), foram discutidos por Nikita Sergeyevich Khrushchev (1894-1971) e pelo engenheiro chefe numa reunião realizada em Pitsundo.

Como resultado, Khrushchev ordenou o início de um projeto com o objetivo de colocar em órbita terrestre baixa uma plataforma tripulada equipada com armas nucleares (OS-1). Korolev também autorizou o desenvolvimento imediato do foguete N1.


Um decreto emitido a 24 de setembro de 1962, formaliza o desenvolvimento do foguete N1 ao mesmo tempo que estabelece o primeiro de uma série de prazos demasiado otimistas para o desenvolvimento do lançador.

Todos os testes dos motores deveriam ser concluídos nos primeiros meses de 1965 e as plataformas de lançamento deveriam estar prontas no final de 1964, tendo o primeiro lançamento data marcada para o segundo semestre de 1965.

No início de 1964 torna-se aparente que os prazos estabelecidos não serão cumpridos, e estima-se que são necessários mais um ou dois anos no desenvolvimento de todo o sistema.

O Comitê Central do Partido Comunista da União Soviética estabelece pela primeira vez – e através de decreto em 3 de agosto de 1964 – o objetivo de colocar um homem na Lua e traze-lo de volta para a Terra antes dos Estados Unidos (que iniciam a corrida com três anos de avanço). Para atingir tal objetivo será necessário mobilizar todo o complexo militar-industrial.


O CENTRO DE KOROLEV DESENVOLVE UM PROJETO designado L3 para transportar os cosmonautas para a Lua. Este projeto tira partido do método de encontro orbital lunar para concretizar a alunissagem. O mesmo método que seria utilizado pelo programa Apolo.

A idéia de Korolev utiliza um quarto estágio do N1 para inserir o L3 numa trajetória lunar; um veículo orbital lunar com uma cápsula Soyuz modificada para regressar à Terra.

Um veículo lunar capaz de transportar um só cosmonauta à superfície da Lua e um estágio capaz de abrandar a velocidade do L3 e posteriormente efetuar uma alunissagem do veículo lunar.



A queda de Khrushchev...




DURANTE A MISSÃO TRIPULADA VOSKHOD-1, em 13 de outubro de 1964, Nikita Khrushchev é derrubado do poder enquanto se encontrava de férias na Criméia, e uma facção liderada por Leonid Breznev toma o poder em Moscou. Esta nova situação alteraria por completo o equilíbrio das forças políticas em Moscou.

Os projetos impulsionados por Khrushchev, um avião orbital desenvolvido por Chelomei e a gigantesca estação orbital OS-1 Zvezda (também conhecida por Estação de Batalha Khrushchev) são cancelados.

E a morte de Korolev


TODO O PROGRAMA ESPACIAL SOVIÉTICO SOFRE um rude golpe a 14 de janeiro de 1966 quando Sergei Korolev morre aos 56 anos. Um câncer em fase terminal põe fim à vida do principal arquiteto espacial soviético.


Korolev foi substituído pelo seu adjunto, Vasili Pavlovich Mishin (1917-2001), mas este não possuía a personalidade forte nem as ligações políticas do grande engenheiro chefe.

No mês seguinte é iniciada a construção da segunda plataforma de lançamento para o N1 (110 W). O projeto lunar continuava o seu desenvolvimento e no mesmo mês verifica-se que o aumento de peso do complexo L3 ultrapassa a capacidade do N1. O foguete teria agora de ser capaz de colocar em órbita 95 t e um novo reajuste no projeto é necessário.


A quantidade de combustível no N1 é aumentada em 2% ao ser introduzida uma seção cilíndrica em cada tanque de combustível, que inicialmente eram esféricos, e decide-se arrefecer os propelentes antes destes serem transferidos para os tanques.

São também introduzidos mais seis motores no primeiro estágio e um aumento de força em cada motor do primeiro, segundo e terceiro estágio, além de quatro estabilizadores aerodinâmicos na base do primeiro estágio.


Todas estas alterações permitiriam aumentar a capacidade de carga do N1, aumentando também a sua massa no lançamento.

Em novembro de 1966 chegam a Baikonur as primeiras partes do primeiro N1 e a construção de um modelo em escala real é também iniciada.

O governo soviético aprova o plano de Mishin que prevê agora o primeiro vôo do super-foguete em março de 1968.

Em fevereiro de 1967 é aprovado um outro projeto que prevê uma alunissagem tripulada no final 1968. O primeiro vôo do N1 continuava programado para março de 1968.




Primeiros testes


O PRIMEIRO VÔO DOS VEÍCULOS DO PROGRAMA LUNAR tripulado acontece no dia 10 de março de 1967, com o lançamento do Cosmos 146, no Cosmódromo de Baikonur.

O foguete lançador funcionou perfeitamente e colocou o Cosmos 146 em trajetória lunar. A missão não tinha como objetivo atingir a Lua e nem os engenheiros tinham planejado a sua recuperação. O Cosmos 146 acabaria por reentrar na atmosfera terrestre em 18 de março de 1967. O sucesso desta missão criou uma falsa confiança em todo o programa, antecipando a série de fracassos que se seguiriam.

Enquanto isso o desenvolvimento do N1 e de versões mais potentes deste lançador continuavam. Foram construídos modelos de teste dinâmicos prevendo o lançamento de cargas mais pesadas para a Lua.

Antes de sua morte, Korolev programava o uso de oxigênio e hidrogênio líquidos em versões posteriores do N1 de forma a aumentar sua capacidade de carga. O uso de hidrogênio líquido como combustível estava planeado para estágios de pequena dimensão e até 50 t de combustível. Isto permitiria a viagem de três cosmonautas à órbita lunar e a descida de dois deles até à superfície.



No final de 1967 vinte cosmonautas iniciam os treinos para um vôo lunar. A seleção final é repartida entre a Força Aérea Soviética (10 pilotos-cosmonautas) e o OKB-1 (10 engenheiros cosmonautas).

Após anos de reestruturações o N1 atinge a sua configuração final. O super-foguete é um veículo composto por cinco estágios que utilizam oxigênio líquido e querosene como propelentes.


Block A
O PRIMEIRO ESTÁGIO DO N1, designado como Block A, tem um peso bruto de 1.880 t (sem combustível chegava a 130 t). Seus 30 motores possuem uma força de 5.130.000 kgf, atingindo um impulso específico de 330s com um tempo de queima de 125 s. Cada um deles possuí um diâmetro máximo de 10,3 metros e um comprimento de 30,1 metros.

Block B
O SEGUNDO ESTÁGIO, ou Block B, tem um peso bruto de 560,7 t (55,7 t sem combustível). Os 8 motores atingem uma força de 1.431.680 kgf, com um impulso específico de 346s e um tempo de queima de 120 s. O seu diâmetro era de 6,8 metros e o seu comprimento de 20,5 metros.

Block V
O TERCEIRO ESTÁGIO, ou Block V, tem um peso bruto de 188,7t (13,7 t sem combustível). Os 4 motores atingem uma força de 164.000 kgf, com um impulso específico de 353s e um tempo de queima de 370 s. Seu diâmetro era de 4,8 metros e o seu comprimento de 14,1 metros.

Block G
O QUARTO ESTÁGIO DO N1, Block G, possuía um único motor que atingia uma força de 45.479 kgf, com um impulso específico de 353s e um tempo de queima de 443 s. Tinha um peso bruto de 61,8 t (6 t sem combustível). Tinha um diâmetro de 4,4 metros e um comprimento de 9,1 metros.

Block D
POR FIM, O QUINTO ESTÁGIO do N1, chamado Block D, possuía um motor que atingia uma força de 8.500 kgf, com um impulso específico de 349s e um tempo de queima de 600 s. Tinha um peso bruto de 18,2 t (3,5 t sem combustível).

Tinha um diâmetro de 2,9 metros e um comprimento de 5,7 metros. Assim no total, o N1 tinha um comprimento de 105,0 metros, um peso bruto de 2.735.000 kg e desenvolvia uma força de 4.400.000 kgf no lançamento. Seria capaz de colocar 70 t numa órbita terrestre a 225 km de altitude e com uma inclinação de 51,6º em relação ao equador terrestre.

Com oito meses de atraso em relação ao plano traçado, o enorme veículo é colocado na plataforma de lançamento.

Estava previsto um vôo de teste, mas ele foi adiado quando se descobriram fissuras no tanque de oxigênio do primeiro estágio do lançador. Em 21 de fevereiro de 1969 o veículo N1-3L seria, finalmente, lançado.

Primeiro vôo
A IGNIÇÃO DOS MOTORES do primeiro N1 (N1-3L) dá-se às 09:18 UTC, mas devido a elevadas oscilações do motor nº 2 do primeiro estágio, alguns de seus componentes começaram a ceder, fato que originou fuga de combustível.

O sistema de controle detectou incêndio, mas enviou uma ordem incorreta para desativar todos os motores aos 68,7s de vôo. O veículo acabaria por ser destruído aos 70s de vôo, não havendo a hipótese de resgatar a carga (uma cápsula Soyuz) devido ao mau funcionamento do sistema de emergência do lançador. Curiosamente este lançamento foi detectado pelos serviços secretos britânicos, mas a CIA negou sua ocorrência durante vários anos.

A falha foi atribuída as temperaturas muito mais elevadas do que era previsto. Este problema foi posteriormente resolvido colocando o sistema de controle no compartimento inter-tanque e criando orifícios de ventilação no compartimento dos motores do primeiro estágio, por baixo do sistema de alimentação de combustível.



O segundo vôo


O SEGUNDO N1 (N1-5L) foi lançado em 3 de julho de 1969, a apenas 13 dias do lançamento da missão lunar americana Apolo 11.

A ignição dos motores dá-se às 20:18 UTC, e os problemas começam menos de meio segundo depois, quando um pedaço de metal entrou na bomba de pressão do motor n.º 8 no primeiro estágio, originando uma explosão. Viu-se um grande incêndio à medida que o veículo ganhava altitude.

O sistema de controle desativou os motores até que a aceleração do N1 foi inferior a 1G e o veículo começou a cair sobre a plataforma de lançamento.

O N1 caiu inclinado 45º em relação à vertical de vôo. Após o impacto deu-se uma violentíssima explosão que destruiu por completo a plataforma 110E e danificou a plataforma 110W a 500 metros de distância, destruindo também um modelo que lá se encontrava.

A torre de emergência conseguiu resgatar o veículo Soyuz da deflagração, mas iria demorar dois anos até que a plataforma 110E voltasse a ficar operacional. A investigação deste acidente iria resultar em modificações substanciais no N1, mas a corrida para a Lua já estava perdida.

Procurava-se agora outros objetivos para o N1, tal como o estabelecimento de uma base lunar permanente, a LEK. Em 24 de setembro de 1969 um novo N1 foi colocado na plataforma para testar sua estrutura.

Foi o primeiro N1 a ter uma pintura totalmente branca desde a sua base e até à torre de emergência. A pintura utilizada anteriormente (cinza e branco) originava temperaturas na ordem dos 60ºC, nos compartimentos situados entre os tanques de combustível, durante o Verão.


O terceiro e quarto vôos do N1


QUASE DOIS ANOS APÓS O DESASTRE com o veículo 5L deu-se o lançamento do N1-6L, dia 26 de junho de 1971. O veículo 6L tinha incorporada uma série de filtros nos dutos de combustível para evitar a entrada de objetos estranhos nos motores. A base do lançador foi modificada e foram introduzidos novos sistemas de ventilação e refrigeração.

O vôo do 6L parecia correr normalmente nos primeiros momentos, mas depressa se notou uma rotação em torno do seu eixo longitudinal, induzida pela dinâmica dos gases de combustão provenientes dos seus 30 motores em funcionamento do primeiro estágio.

O veículo desenvolveu uma rotação que ultrapassou os limites de compensação do sistema de controle e começou a desintegrar-se à medida que passava pela zona de máxima pressão dinâmica.


Complexo orbital


NO PERÍODO ENTRE 1972 e 1973 foi iniciado o estudo de um complexo orbital, o MOK. Uma estrutura composta por várias estações espaciais, módulos orbitais e grandes satélites colocados em órbita geostacionária.

O foguete N1 seria usado para colocar em órbita os dois componentes principais da nova estação MKBS. A órbita da MKBS seria sincronizada com o Sol a 450 km de altitude e teria uma inclinação orbital de 97,5º em relação ao equador terrestre.

Dia 23 de novembro de 1972 dá-se o lançamento do quarto N1 (N1-7L). Este veículo incorporava pequenos motores capazes de compensar possíveis forças de rotação como as que deram origem à destruição do veículo 6L.

A ignição dos 30 motores do primeiro estágio dá-se às 06:11 UTC. O primeiro estágio do N1 completa-se aos 114s de vôo. Porém, ocorre uma ruptura num duto de combustível, o que origina a explosão do motor nº 4. Em conseqüência o veículo é destruído pelo controle de vôo antes da separação do primeiro estágio e da ignição do segundo estágio.

O fim

EM MAIO DE 1973 O PROGRAMA É CANCELADO. Uma nova organização surge com o nome de NPO Energiya e combina os cérebros dos centros de pesquisa OKB-1 e OKB-456. A NPO Energiya é dirigida pelo rival de Korolev, Glushko, que ordena o desmantelamento dos veículos 8L e 9L (que se encontravam quase prontos para voar) e de mais quatro veículos N1 parcialmente montados.

O legado do N1

TODO O TRABALHO NO N1 FOI IGNORADO, sendo iniciado o desenvolvimento de um novo lançador, o Vulkan. Em 17 de fevereiro de 1976 também este projeto é revisto de modo a acomodar o lançamento do ônibus espacial soviético, baseado do desenho do ônibus espacial americano.

Assim surge o foguete Energiya, que realizou o seu primeiro vôo 13 anos mais tarde e após um investimento de 14,5 bilhões de rubros. O Energiya acabou por ser cancelado por ordem do presidente Boris Yeltsin, após o colapso da União Soviética.

No entanto, partes do N1 ainda podem voar. Os 150 motores construídos por Kuznetsov foram secretamente armazenados após o cancelamento do programa N1 (apesar das ordens para destruição dos motores).

Todos os N1 foram desmantelados em 1975 e as suas fuselagens foram utilizadas para construir armazéns, abrigos solares em Baikonur, coretos e parques infantis...

[O ENCOSTO]