Accidentes de ingeniera, Los desastres del transbordador
espacial
Los desastres del transbordador espacial
Los accidentes de ingeniera suceden desde que el hombre empez a
construir y crear todo tipo de artilugios, y demostrando que en su
naturaleza la experiencia adquirida es directamente proporcional a
los desastres causados, lo que no es una filosofa adecuada de
aprendizaje a la hora de involucrar vidas humanas, ya que un error
en la ingeniera significa la muerte y ms penalizable an si este
error es atribuible a la negligencia, lo que significa que pudo
haberse evitado. Un penoso par de ejemplos modernos de este hecho,
son los dos accidentes fatales que ocurrieron a los Transbordadores
espaciales Challenger y Columbia, que a un modesto modo de ver son
mquinas que estn en la cspide de la tecnologa moderna y deberan ser
a prueba de errores. Sin embargo se demostr claramente lo
contrario, de aqu es de donde se puede sacar una enseanza que nos
demuestra que no todo est dicho o dado por hecho, pues una falla no
solo involucra a la mquina o invencin sino a quienes estn envueltos
con ella en su diseo, construccin y operacin siendo una especie de
organismo en el que adems de las piezas de la mquina estn las
personas y si alguno falla, un desastre est tocando a la
puerta.
Conozcamos algo de la historia y algunas especificaciones de los
transbordadores espaciales:
El transbordador espacial fue el primer sistema de transporte
espacial reutilizable y la piedra angular del programa espacial de
los Estados Unidos. Este sistema consta de tres componentes, el
transbordador en si, dos cohetes de aceleracin de combustible
slido, construidos por la Morton Thiokol y un gran tanque de
combustible construido por la Martin Marrietta.
El transbordador es lanzado de manera vertical adosado al gran
tanque central de combustible que es flanqueado por los cohetes de
aceleracin, todos los motores estn encendidos, los tres de
combustible lquido del transbordador y los dos cohetes de
combustible slido, estos se encargan de generar la aceleracin
inicial del despegue proporcionando un 70% del empuje hasta
alcanzar los 43 kilmetros de altura donde e desprenden del conjunto
y caen al mar en paracadas. El empuje de los aceleradores es
controlado por computadora quien lo ajusta del 104% al momento del
lanzamiento reduciendo el empuje hasta un 65% para minimizar las
cargas aerodinmicas de la baja atmsfera y a medida que asciende se
hace ms liviano por el consumo de combustible, adems de reducir la
presin atmosfrica, hasta que alcanza la altura de desprendimiento
de los aceleradores, todo este proceso es controlado por
computadora sin la intervencin de los pilotos. La estructura de los
cohetes aceleradores est diseada para ser reutilizada un mnimo de
20 veces, una vez desprendidos los aceleradores el transbordador
contina ascendiendo con sus motores y justo antes de alcanzar su
rbita el tanque se desprende y se destruye en su reingreso.
Cuando el transbordador se posiciona en orbita, gira con dos
motores de maniobras orbitales que estn en la parte trasera, a los
lados del motor principal central superior y con las toberas de
control se realiza los ajustes de posicin, estas estn ubicadas en
la nariz con diferentes orientaciones y tambin en la seccin de
motores.
La misin principal del transbordador espacial es la de colocar
en orbita satlites al igual que recuperarlos o darles mantenimiento
y reparaciones, ubicar con precisin satlites en rbitas bajas para
obtener una orbita de escape para misiones en el espacio. Se lo
utiliza tambin en misiones cientficas y de aplicacin que sean de
corta duracin, puede ser utilizado como laboratorio orbital de
investigacin haciendo uso del laboratorio desarrollado por la ESA
(European Space Agency o Agencia espacial Europea), como vehculo de
reconocimiento, para rescates espaciales, nave de reabastecimiento
y apoyo para estaciones espaciales orbitales.
Cuando el transbordador finaliza su misin se prepara para su
reingreso, lo primero es disminuir su velocidad orbital para caer
hacia la tierra, esto lo consigue encendiendo sus motores
principales ya que el transbordador cuando orbita,vuela hacia atrs
con los motores por delante por eso los enciende para disminuir su
velocidad, luego va descendiendo y tomando su ngulo de reingreso
(40 aproximadamente), al chocar con las partculas atmosfricas y por
la velocidad de la cada, la friccin eleva la temperatura externa,
sobre todo en la parte inferior, los bordes de ataque y la nariz
del transbordador, llegando a temperaturas incluso superiores a los
1500 C, por ello el transbordador que est construido, como toda
aeronave moderna, en aluminio, est recubierto por un escudo trmico
constituido de miles de baldosas o ladrillos adheridos a toda la
superficie del transbordador, cuya finalidad es la de mantener una
temperatura mxima en la estructura de aluminio de 176 C, estas
baldosas son hechas de diferentes materiales dependiendo de la
posicin en la que se encuentran ya que los gradientes de
temperatura en el reingreso varan de entre los 400 y 1650 C. La
mayora son a base de silicio con una gran capacidad de disipacin
trmica, tanto que incluso despus de calentarlas a 1000 pueden
tomarse con la mano desnuda estando la baldosa al rojo vivo. En el
cono de nariz y los bordes de ataque de las alas no se utilizan
baldosas debido a que estas partes estn expuestas a cargas
aerodinmicas muy altas y podran desprenderse, adems que al ser
zonas curvas es difcil disear estas formas en los ladrillos de
recubrimiento. Estas zonas son cubiertas con fibra de carbn
reforzada, en los bordes de ataque la fibra viene en forma de una
serie de paneles curvados que forman el borde ubicados de manera
contigua desde y cerca de la raz hasta las puntas de ala, todo el
escudo est diseado para ser reutilizado un mnimo de 100 veces a
diferencia de los escudos de ablacin, que se disean para destruirse
mientras disipan el calor.Mientras el transbordador desciende para
continuar amortiguando su cada y controlando su temperatura este se
inclina primero a un lado y luego hacia el otro en una especie de
alabeo sostenido, todo el anterior proceso de reentrada es
controlado por computadora. El piloto toma el control en la fase de
planeo en la que el transbordador se convierte en una aeronave
convencional (el planeador ms grande del mundo) capaz de planear
1760 Km hasta su base de aterrizaje y en la que vuela gracias a su
diseo de alas y controlado por las superficies de control
convencionales.
Actualmente solo hay tres transbordadores operativos de los
cinco construidos, el primero fue el Columbia quien hizo su primer
vuelo orbital con xito en abril de 1981, durante su vida operativa
sufri de varias modificaciones y alteraciones para alojar el
laboratorio espacial y actualizar sus sistemas, se destruy el 1 de
febrero del 2003 durante el reingreso muriendo su tripulacin de 7
astronautas.
El segundo transbordador construido fue el Challenger que vol
por primera vez el 4 de abril de 1983, fue el primero diseado para
ser operativo durante 100 misiones sin mantenimientos mayores a sus
equipos y sistemas. Se destruy el 28 de enero de 1986, 73 segundos
despus del lanzamiento muriendo su tripulacin de 6 astronautas y un
civil.El tercer tansbordador es el Discovery que vol por primera
vez el 30 de agosto de 1984.El siguiente es el Atlantis que vol por
primera vez en una misin militar el 3 de octubre de 1985.
El ltimo construido es el Endeavour, por orden presidencial
durante el gobierno del presidente Reagan para reemplazar al
Challenger, volando por primera vez en febrero de 1992, es el ms
moderno y posee sistemas de abordo totalmente digitales, lo que
permite un mejor control artificial.
Los tres ltimos transbordadores son casi 3000 kg. ms livianos
que el Columbia gracias a varias mejoras en el diseo estructural
que permiti el aligeramiento de peso en los transbordadores.Los
transbordadores espaciales poseen uno de los sistemas de
inteligencia artificial ms avanzado del mundo capaz incluso de
tomar decisiones gracias a las cientos de miles de lneas de
programacin que incluso son actualizadas en cada misin del
transbordador, ya que los programadores deben pensar en casi todas
las probabilidades de fallas y problemas que puedan presentarse
durante un vuelo para as permitir a la computadora que solucione
los problemas sin poner en riesgo la misin y las vidas de los
tripulantes. Despus de cada vuelo el transbordador es prcticamente
desarmado hasta la ltima pieza para hacerle inspecciones rutinarias
de sus sistemas incluyendo el escudo trmico.Despus de saber todo lo
anterior se pregunta cmo es posible entonces que dos fatales
accidentes hayan destruido a semejantes prodigios tecnolgicos?,
pues es de saberse que los sistemas o mecanismos mientras ms
grandes y complejos, son ms difciles de controlar, e incluso esto
se ve en las organizaciones humanas, ya que mientras ms piezas se
tenga mayor es la probabilidad de falla de una o varias. Pero lo
triste de ambas historias es que esos accidentes se hubieran podido
evitar sino se caa en el exceso de confianza, que si un sistema no
ha fallado en tantas ocasiones entonces en una ms, no fallar, o el
hecho de creer que las tareas rutinarias a la larga dejan de tener
importancia si no fall antes por qu va a fallar ahora? y se deja de
tener el cuidado que en un principio se tena. Es por ello que
cuando se hace el anlisis del accidente la mayora de las veces se
atribuye a una falla humana y estas fallas son las que generalmente
estn precedidas por una cadena de eventos que pudieron haberse
evitado, slo si un eslabn se rompa, pero esto no sucede y por ello
es que se llega a desencadenar un desastre. Podemos analizar los
accidentes, encontrar las causas tcnicas del mismo, pero si las
actitudes de las personas involucradas no cambian, a la larga
vuelven a suceder hechos como en los accidentes del transbordador.
Por desgracia, gente debe morir para que una cultura se cambie,
tecnologa de atades es como se llama a las soluciones que siempre
llegan despus del desastre evitable, por qu esperar a ver muertos
por una causa para correr a arreglarla, cuando antes se tuvieron
avisos que esto sucedera? Es un cambio de actitud lo que se
necesita, esperemos que no se vuelvan a repetir acontecimientos
como los del transbordador porque estos pondran en riesgo toda la
actividad espacial y retrasaran todos los grandes proyectos que se
estn llevando a cabo con la indispensable ayuda del transbordador
espacial.Veamos ahora cmo sucedieron los accidentes de los
transbordadores paso a paso desde el punto de vista tcnico tratando
de obviar en lo posible las actitudes personales que precipitaron
los acontecimientos.Challenger 28 de enero de 1986, para entender
mejor los acontecimientos y causas vamos a explicar cmo funcionan
los cohetes de aceleracin. Estos son tubos que en un extremo tienen
un cono que permite el mejor desplazamiento aerodinmico y en el
otro extremo est la tobera de salida de los gases, el cuerpo
cilndrico del cohete est lleno de un combustible slido denominado
thiokol como su fabricante, es principalmente una mezcla de plvora
con caucho, el cilindro est dividido en secciones a las que se le
hecha este combustible dejando un agujero en el centro del cilindro
para la salida de los gases de propulsin, es decir, que el
combustible se quema del centro del cilindro hacia sus paredes, a
medida que las secciones estn ms arriba de la tobera, el agujero
central cambia de seccin transversal, de ser circular a una forma
parecida a las de un engranaje, con la finalidad de exponer ms
superficie del combustible para una quema ms eficiente y as en la
seccin ms alta los dientes de la seccin del agujero son ms que en
las ms bajas, exponiendo as an mayor superficie. Las secciones
luego se unen una con la otra y para sellar la junta que queda
entre secciones se utiliza una empaquetadura de goma (o-ring) en
forma de anillo, luego se pone el cono de punta y la tobera.La
noche del 27 de enero fue particularmente fra haciendo que al
amanecer del 28 se formara hielo y escarcha en toda la plataforma
de lanzamiento, la Morton-Thiokol haba diseado las empaquetaduras
de goma de las juntas para que funcionaran con el calor de los
motores haciendo que por la temperatura estas se dilataran y
sellasen mejor, pero no haban sido anteriormente experimentadas con
temperaturas bajo cero, teman que los sellos se hubieran contrado
demasiado haciendo que los mismos se endurezcan y quedasen muy
rgidos, por ello no recomendaban el lanzamiento hasta que las
temperaturas alcanzaran un rango aceptable, pero an as la NASA
presiono para que se llevase a cabo el lanzamiento sin ms demoras
pues ya se haba suspendido el lanzamiento tres veces y si no se
haca el 28 de enero debera esperarse hasta abril con las
subsecuentes prdidas econmicas, por ello se decidi seguir adelante.
Cuando la cuenta regresiva termin y se inici el lanzamiento sucedi
lo que se tema, al ser la primera seccin que se enciende en el
lanzamiento la inferior, el aumento repentino de presin raj el
primer sello, permitiendo que gases de propulsin entren en la
grieta arrojando humo y partculas del sello afuera del cilindro,
hecho que se observ por una de las cmaras de vigilancia tiempo
despus del accidente, esta grieta abri una brecha en el que se
supone un sistema aislado al cilindro del cohete, mientras
continuaba calentndose el interior del cilindro el sello se dilat
sellando temporalmente su propia grieta pero como la presin interna
del cohete estaba aumentando los gases empezaron a filtrarse por la
grieta quemando el sello y empezaron a salir del cuerpo del cohete,
por desgracia la grieta qued orientada paralelamente al tanque
principal de combustible. Por la aerodinmica del sistema del
transbordador el aire haca que el chorro de gases calientes que
sala por la grieta se inclinara hacia abajo y en diagonal
dirigindose a un lado y abajo del tanque central, la temperatura de
salida de estos gases calientes destruyeron el aislante del tanque
central, fundiendo la estructura de aluminio del mismo y
ocasionando una fuga del tanque interno de hidrgeno, la salida del
combustible a presin hizo que este se inflamara inmediatamente
causando una fatal explosin dentro del tanque que desintegr por
completo el sistema, los dos cohetes propulsores se desprendieron y
continuaron volando errticamente hasta agotar su combustible, la
explosin destruy el transbordador por su parte inferior y desde
abajo hacia arriba. El transbordador est construido en tres
secciones principales, la seccin de motores donde estn sus
propulsores y motores de control, la seccin de carga donde est la
bodega y se encajan las alas y por ltimo la seccin de cabina que se
divide en dos partes, donde estn los sistemas de control, la
avinica, la estructura de tren delantero y la segunda es el
habitculo de la tripulacin con los controles de vuelo. Durante la
explosin la seccin de motores y carga se desintegraron mientras la
explosin alcanzaba el tanque de oxgeno del tanque central, el
habitculo de la tripulacin se desprendi de la seccin inferior de la
cabina quedando prcticamente intacta con la tripulacin en su
interior, al concluir la destruccin una lluvia de restos se
precipit al mar incluyendo el habitculo con los astronautas
probablemente vivos e inconcientes, pero por la altura de la cada,
que a los restos les tom ms de dos minutos y medio en caer, gener
un impacto en el agua que termin por desintegrar todo aquello que
hubiera quedado entero.
Luego del accidente se empez una exhaustiva investigacin que
quera encontrar otras causas menos el fallo de las juntas.
Finalmente oblig a la NASA a aceptar su culpabilidad y tratar de
mejorar la situacin que haba desencadenado este hecho para evitar
que se repitiera en el futuro.
Una de las soluciones que tom la NASA fue de pedir a empresas
externas que realizaran auditorias al transbordador efectuando
anlisis de riesgo por fallas fatales de sus sistemas, uno de estos
anlisis arrojo una probabilidad de falla de un 15% en el
recubrimiento trmico algo que si se analiza con cuidado es
alarmantemente riesgoso ya que el transbrdador est prcticamente
todo cubierto por l y el anlisis ubic las zonas de mayor riesgo en
la nariz y bordes de ataque de las alas del transbordador, estas
auditorias se efectuaron entre los aos 90 y 93, incluso estos
informes de riesgo hicieron referencias a la espuma aislante del
tanque central que por desprendimientos podran alcanzar zonas
crticas del escudo dandolo fatalmente. Otra lgica solucin fue la
modificacin y mejora de los cohetes de aceleracin ya para el ao
88.En enero del 2003 se iba a realizar una de las misiones ms
importantes del transbordador espacial pues en ella iba a ir por
primera vez al espacio un astronauta israelita, en Estados Unidos
an exista la paranoia por lo acontecido el 11 de septiembre as que
si un israelita iba estar en su misin y con lo que la actividad
espacial significa para los Estados Unidos, sta misin se convirti
en un alarde de seguridad para evitar cualquier intento de sabotaje
o ataque terrorista, incluso evitando que la prensa se acercara a
los astronautas antes del lanzamiento, con todas estas medidas de
seguridad el lanzamiento se efectu sin ningn contratiempo, mientras
el transbordador ganaba altura trozos del aislante trmico del
tanque se desprendieron y golpearon al transbordador uno de esos
trozos tena un tamao considerable y se dirigi directo hacia el ala
izquierda impactando contra ella y desintegrndose, una filmacin
tomada durante el despegue lo revel pero no era posible observar si
es que exista algn tipo de dao mayor en el ala.El tanque de
combustible central del transbordador espacial est dividido en dos
tanques internos de combustible y uno intermedio para los sistemas,
el combustible debe estar fro ya que son gases licuados y la
temperatura a los que se los almacena es menor a los 150 C, en los
primeros tanques la espuma aislante tena 2,5 cm de espesor, en los
actuales llega a tener hasta 15 cm de espesor y al estar a
temperaturas tan bajas como son las del combustible esta espuma
llega a endurecerse mucho. Lo que gener preocupacin fue el tamao
del trozo desprendido, pero el hecho de que una espuma impactase al
transbordador que ya haba ocurrido en anteriores ocasiones, no
perturb mucho a la administracin de la NASA, pues en esas
anteriores ocasiones nada grave haba ocurrido solo problemas
menores de mantenimiento. Pero la verdad fue que dicho trozo de
espuma endurecida por el fro del combustible y dirigindose a gran
velocidad hacia el borde de ataque del ala izquierda impact con tal
fuerza que perfor el borde de ataque de fibra de carbono en su
parte inferior y llevndose consigo una seccin importante de
baldosas del escudo trmico. A pesar que estas baldosas son hechas
de silicio y de gran resistencia trmica son muy frgiles llegando
incluso a desgranarse por friccin sino se les aplica el correcto
tratamiento, lo que hace imaginar que en el impacto un nmero
considerable de baldosas bajo el ala se da con el impacto adems de
las que se desprendieron, este hecho obviamente pas desapercibido
por los tripulantes a quienes incluso no se les inform nada de lo
sucedido. Entre algunos ingenieros de la NASA exista la preocupacin
de que el dao podra poner en riesgo la integridad del transbordador
y por lo tanto las vidas a bordo por lo que recomendaron incluso
que algunos satlites espas tomaran fotos al ala izquierda del
transbordador para poderlas analizar y dar un veredicto acerca del
posible dao, pero dicha solicitud se cancel por la administracin de
la misin por probables alegatos de que si se encontraba un dao
importante qu poda hacerse?, una reparacin en el espacio?, el
transbordador no haba sido equipado para llegar a la estacin
espacial donde hubiera podido hacerse una observacin e incluso un
posible rescate o una reparacin de emergencia, pero nada de esto
estaba al alcance de los astronautas del Columbia que continuaban
con sus experimentos y actividades cotidianas ignorantes al peligro
que se les cerna, con todos estos argumentos la NASA decidi correr
el riesgo ya que si el transbordador antes haba soportado por qu no
lo hara ahora?, si solo era una reentrada rutinaria.El 1 de febrero
al amanecer se dio la orden de reingreso, la tripulacin se prepar
para la reentrada, se inici el reingreso, el escudo trmico empez a
calentarse y la temperatura fue en aumento en la parte baja del
borde de ataque, adems de las grietas el aluminio del revestimiento
del ala estaba expuesto, y el rastro de baldosas daadas a lo largo
de la parte baja del ala en la raz de la misma empezaban a filtrar
el calor, se supona que el aluminio deba alcanzar un mximo de 175
C, pero el calor que estaba recibiendo por el calentamiento
empezaba a superar los 1000 C alcanzando su punto de fusin,
mientras esto suceda el transbordador inici su primer banqueo para
desacelerar inclinndose a la derecha, esto disminua la presin sobre
el ala izquierda al igual que la friccin pero la temperatura ya era
demasiada y haba fundido el borde de ataque, el aire caliente
cercano a los 1000 C entraba en la estructura del ala y por debajo
de ella el calor se filtraba en las baldosas daadas, debilitando
por el calor la raz del ala y su estructura, el ala se estaba
fundiendo por dentro y haciendo que se dispararan los censores de
temperatura del borde de ataque y del pozo del tren principal del
ala izquierda y luego quemndolos. El calor debilitaba los
principales componentes estructurales del ala, tanto por dentro
como por fuera hacindola ya intil para soportar fuerzas
aerodinmicas, en este instante la computadora iniciaba el banqueo a
la izquierda para continuar con la desaceleracin antes de entregar
el control al piloto, en este punto la velocidad de reingreso era
aproximadamente de 10000 km/h, al aumentar la presin en el ala
izquierda ya debilitada por el calor se agriet por la raz en la
parte inferior empezando a desprenderse, en este punto el vuelo se
hizo inestable ya que el ala se estaba desprendiendo generando la
aparicin de fuerzas aerodinmicas en otras direcciones, de pronto el
ala se desprendi completamente, la nave dio un violento giro hacia
la izquierda y clavando la nariz, por la velocidad que llevaba, es
probable que el ala izquierda pasara sobre el fuselaje golpeando el
estabilizador vertical y arrancndolo, el transbordaor continu
inclinndose hacia delante mientras giraba a la izquierda, el aire
probablemente abri la compuerta derecha de la bodega que ya habra
sido daada por fragmentos del ala, esto generara grandes fuerzas
sobre la seccin central del transbordador y con la seccin de
motores daada por el impacto de fragmentos del ala, cedi en su
juntura partiendo el fuselaje en dos arrancando el ala derecha y
torciendo el resto de la seccin central, lo que habra roto la unin
con la seccin delantera abriendo el tnel de acceso y destruyendo la
cabina, esto suceda mientras los fragmentos pequeos de la
destruccin se consuman en la atmsfera por la friccin, cuando el
mando central de Houston recibi los cambios de temperatura del ala
izquierda el desastre ya era inevitable, segundos despus el cielo
de Texas era atravesado por un centenar de fragmentos ardientes que
caan provenientes del que fue el transbordador espacial Columbia y
sus siete tripulantes.
Una hora despus del accidente ingenieros de la NASA dieron
conferencias de prensa tratando de calmar a las personas diciendo
que no fue ningn sabotaje o atentado terrorista pero que no conocan
las causas exactas, luego ya se fueron filtrando las imgenes del
anlisis que se hicieron de los fragmentos que se desprendieron del
impacto de la espuma aislante, y la estela de restos que dejaba,
nuevamente se trat de generar otras teoras acerca de la verdadera
causa pues no era posible que un trozo de espuma pudiera daar una
parte tan slida como lo es el borde de ataque de un ala, pero a los
cuatro meses del accidente se hicieron pruebas lanzando un trozo de
espuma a gran velocidad contra un modelo del borde de ataque del
transbordador en un primer impacto pudieron verse una gran cantidad
de grietas que dej la espuma a su paso en el punto de impacto lo
que no generaba un verdadero riesgo, en una segunda prueba la
espuma perfor el borde de ataque de fibra de carbn reforzada
dejando un agujero de 40 cm. de dimetro por donde podra caber la
cabeza de una persona este hecho demostr nuevamente a la NASA que
no todo est dicho y oblig nuevamente a cambiar su actitud respecto
al manejo del transbordador.An con las pruebas que se obtuvieron se
llegaron a crear otras teoras de lo sucedido para tratar de
justificar la negligencia y una de ellas es la de que un super rayo
golpe al transbordador en el ala izquierda desintegrndolo en el
aire, pero an esto no cambia el hecho que siete personas murieron
ignorantes del por qu se lleg hasta ah.
En la actualidad y despus de 14 vidas ofrendadas en pos del
progreso de la humanidad, el transbordador espacial ya cumple ms de
25 aos de servicio muchos ya lo consideran obsoleto y buscan
alternativas y otros continan con el programa pues no hay nada
mejor y adems mientras el transbordador espacial sea adecuadamente
mantenido y supervisado continuar dando glorias al programa
espacial americano pues no hay aeronave vieja sino mal mantenida, y
adems es imperativo no dormirse en los laureles y creer que se ha
construido una mquina perfecta, pues tal cosa no existe ya que si
el ser humano no es perfecto como ya se ha demostrado, menos sus
invenciones lo sern, pues siempre son las cosas pequeas las que
cambian el destino, detalles._1290029153.bin
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