China traerá de vuelta la Shenzhou 20 dañada sin tripulación tras agrietarse una ventanilla

Un inusual contratiempo en plena misión y el impacto de un fragmento de desechos espaciales

China traerá de vuelta a la Tierra la nave Shenzhou 20 dañada, sin astronautas a bordo, para someterla a una inspección detallada, después de que una ventanilla agrietada obligara a tomar la primera decisión de abortar un regreso en plena misión en el programa espacial tripulado del país. La decisión llega tras una semana de operaciones de contingencia en torno a la estación espacial Tiangong para llevar a la tripulación a casa sana y salva y restablecer una nave de emergencia para el equipo que permanece en órbita.

La anomalía salió a la luz el 5 de noviembre durante las comprobaciones de rutina previas al desacoplamiento. Los astronautas detectaron un pequeño defecto en el borde de una ventanilla de la cápsula de retorno. Imágenes posteriores tomadas desde varios ángulos y por una cámara externa de Tiangong indicaron que se trataba de una grieta auténtica, no de un residuo superficial. Los ingenieros consideraron que el regreso con tripulación implicaba un riesgo inaceptable, ya que las grietas en una cápsula presurizada de reentrada pueden propagarse debido a la tensión y el calor.

Los tres astronautas de la Shenzhou 20 acababan de completar una estancia de seis meses en Tiangong. En lugar de partir según lo previsto, esperaron nueve días a que llegara una nave de reemplazo y luego abordaron la Shenzhou 21 para regresar a casa. Su aterrizaje en el sitio de Dongfeng, en Mongolia Interior, puso fin a la estancia continua más larga de una tripulación china en órbita hasta la fecha: algo más de 200 días.

La Shenzhou 20 dañada ha permanecido acoplada a la estación. Se le ordenará desacoplarse y reentrar sin tripulación para que los ingenieros estudien cómo se comporta la ventanilla agrietada durante las fases de mayor tensión del regreso y recopilen datos de vuelo para futuros diseños. Ji Qiming, portavoz de la Agencia Espacial Tripulada de China, dijo que la nave regresaría sin tripulación y permitiría obtener mediciones valiosas durante el vuelo que no podrían conseguirse de ninguna otra manera.

Lo que encontraron los ingenieros en la ventanilla

Responsables del programa dicen que probablemente el causante fue un diminuto fragmento de desechos espaciales. Incluso una partícula más pequeña que un grano de arena puede impactar a velocidades relativas de varios kilómetros por segundo en la órbita terrestre baja. La energía liberada en el impacto basta para astillar o agrietar el vidrio y los metales. Según el equipo de diseño de la nave, la ventanilla de la Shenzhou 20 sufrió una grieta que atravesó todo su grosor, desde la superficie interior hasta la exterior, visible cerca del borde de la abertura.

Jia Shijin, diseñador jefe del sistema de naves tripuladas de la Academia China de Tecnología Espacial, describió la evaluación y el riesgo para la tripulación. Dijo que especialistas en materiales de vidrio revisaron fotos y videos tomados dentro de la cabina y por la cámara del brazo robótico de Tiangong. Sus conclusiones llevaron a abandonar el plan de regreso original.

Nuestra evaluación preliminar es que el fragmento de desechos espaciales medía menos de 1 milímetro, pero viajaba a una velocidad increíble. La grieta resultante supera un centímetro. No podemos examinarla directamente en órbita, así que la estudiaremos detenidamente cuando regrese la Shenzhou 20.

Las ventanillas de las naves tripuladas suelen tener varios paneles y barreras redundantes. Las ventanillas de la Shenzhou constan de tres capas, incluida una capa exterior de protección térmica que debe soportar el calor extremo de la reentrada, con temperaturas que pueden superar los 1.000 grados Celsius. Una grieta que atraviesa cualquier panel elimina el margen de seguridad en el que confían los diseñadores para un regreso presurizado. Los equipos en tierra también simularon el peor escenario: que la fractura se agrandara durante la reentrada, provocara una despresurización y permitiera que gases a gran velocidad penetraran en la cabina. En ese caso, el sistema de soporte vital podría quedar inutilizado en cuestión de segundos. Ese riesgo era inaceptable.

Cómo se desarrolló la emergencia

En las 12 horas siguientes a la confirmación de la grieta, el control de misión aplazó el regreso de la Shenzhou 20 y activó los procedimientos de contingencia. La tripulación permaneció a bordo de Tiangong a la espera de un regreso seguro. Cuando llegó la Shenzhou 21 con la siguiente rotación, China realizó un relevo poco habitual. Los astronautas salientes regresaron en la nave nueva, y el equipo entrante quedó sin una nave de emergencia inmediata.

Para cerrar esa brecha, el programa espacial adelantó su plan de reserva. El 25 de noviembre, apenas veinte días después de anunciarse el retraso, un cohete Long March 2F puso en órbita la Shenzhou 22 sin tripulación. La nave realizó un encuentro y acoplamiento automatizados pocas horas después del lanzamiento, y restableció una opción de escape para los tres tripulantes que ahora se encuentran en Tiangong. La misión también llevó suministros adicionales y herramientas especializadas para manipular la ventanilla dañada cuando los técnicos preparen la Shenzhou 20 para su partida.

Por qué los fragmentos diminutos pueden causar grandes problemas

Los objetos en la órbita terrestre baja se desplazan a gran velocidad, aproximadamente entre 7 y 8 kilómetros por segundo. Cuando dos objetos se encuentran desde distintos ángulos, la velocidad de aproximación puede ser aún mayor. Incluso los fragmentos demasiado pequeños para ser rastreados desde tierra tienen una enorme energía cinética a esas velocidades. Una partícula de menos de un milímetro puede dejar marcas en el metal, agrietar el vidrio o dañar mantas térmicas. En el pasado, impactos confirmados de desechos de mayor tamaño han dejado cicatrices en paneles solares, perforado circuitos de refrigeración de radiadores y erosionado ventanillas de naves espaciales.

Los ingenieros diseñan las naves tripuladas para que soporten este entorno. Muchas superficies están protegidas por capas de blindaje conocidas como escudos Whipple. Estas desintegran las partículas pequeñas antes de que lleguen al casco presurizado. Las ventanillas plantean un problema mayor. Las tripulaciones necesitan visibilidad clara para acoplarse y conocer la situación, por lo que no es posible cubrir las ventanillas con un blindaje denso. En su lugar, los diseñadores emplean paneles gruesos de materiales resistentes con varias capas, añaden cubiertas protectoras cuando no se necesita visibilidad y limitan el tamaño y la cantidad de las ventanillas. Incluso con estas medidas, una partícula bien orientada puede causar daños si impacta en un ángulo desfavorable o a una velocidad muy alta.

Las redes de seguimiento vigilan más de treinta mil objetos suficientemente grandes para ser catalogados. Millones de fragmentos más pequeños son demasiado diminutos para rastrearlos, pero aun así pueden causar daños. Los desechos provienen de etapas de cohetes agotadas, satélites antiguos, fragmentos de colisiones y micrometeoroides naturales. Naciones Unidas y las agencias espaciales nacionales promueven prácticas para reducir los desechos, como la pasivación, la reentrada controlada al final de la misión y la eliminación responsable o el uso de órbitas de descarte. Aun con estas medidas, la densidad de objetos en las zonas orbitales más concurridas sigue aumentando.

Los viajeros espaciales dependen de una combinación de maniobras de evasión y blindaje para reducir los riesgos. Las estaciones y las naves que las visitan ajustan regularmente su órbita para esquivar los desechos rastreados, mientras las tripulaciones se refugian en sus cápsulas de retorno durante conjunciones de riesgo. En los últimos años han aumentado los llamados a mejorar la coordinación del tráfico espacial y el intercambio de datos. China ha promovido proyectos conjuntos de observación de desechos con sus socios e invierte en tecnologías como velas de desorbitación y sistemas de seguimiento de precisión para gestionar esta amenaza.

La decisión de detener el regreso fue una medida de seguridad

Es probable que la Shenzhou 20 hubiera soportado las tensiones de una reentrada normal, pero no había forma de comprobarlo en órbita. Los responsables de evaluar riesgos consideran tanto la probabilidad como las consecuencias. La posibilidad de que la grieta se agrandara de forma catastrófica podía ser baja, pero las consecuencias habrían sido mortales. La opción más segura era esperar a tener una nave de retorno en buen estado y traer después la nave dañada sin personas a bordo.

El comandante de la misión, Chen Dong, se refirió a esa decisión tras el aterrizaje. Presentó el episodio como una prueba de que la exploración exige disciplina y paciencia.

El camino de la exploración humana del espacio no es fácil y está lleno de dificultades y desafíos.

Por primera vez en el programa de estaciones espaciales de China, una tripulación saliente regresó a la Tierra en una nave distinta de la que la había llevado. La operación prolongó su misión nueve días, estableció una nueva marca nacional de duración y puso a prueba procedimientos de lanzamiento y aterrizaje de emergencia que pasarán a formar parte de los protocolos habituales para futuras tripulaciones.

Qué implicarán el regreso sin tripulación y la inspección

En los próximos días o semanas, los controladores de vuelo realizarán las comprobaciones habituales de la Shenzhou 20, cerrarán sus escotillas y le ordenarán desacoplarse de Tiangong. La nave realizará una maniobra de desorbitación para salir de órbita y reentrar por un corredor determinado. Los equipos de recuperación en la zona de aterrizaje de Dongfeng, en el desierto de Gobi, asegurarán la cápsula cuando llegue al suelo en paracaídas.

Los ingenieros quieren algo más que examinarla de cerca. Su objetivo es obtener datos realistas sobre el comportamiento de una ventanilla agrietada durante la reentrada. Los sensores de temperatura, presión y vibración pueden registrar cómo responde la fractura al calor, a las fuerzas del aire y a la tensión acústica. Ji Qiming dijo que el regreso aportaría los datos experimentales más auténticos, una expresión que sugiere que el equipo comparará las cargas reales de la reentrada con sus modelos y pruebas en tierra. Esa información contribuye a mejorar futuros diseños y las normas de vuelo ante anomalías poco frecuentes, pero graves.

Una vez en un laboratorio controlado, los especialistas podrán medir la geometría de la grieta, analizar cualquier residuo en el punto de impacto y comprobar si la fractura se propagó durante el descenso. Los investigadores también revisarán los registros de fabricación del conjunto de la ventanilla y el proceso de instalación para descartar defectos latentes no relacionados con los desechos orbitales.

Operaciones en Tiangong y el papel de la nave de emergencia

Ahora que la Shenzhou 22 está acoplada, la tripulación actual tiene una opción de escape en caso de un problema médico u otra emergencia. Las estaciones de larga duración siempre cuentan con una cápsula de retorno lista para sus tripulaciones. Sirve de bote salvavidas y taxi, y también como escudo térmico que espera durante meses antes de emprender el breve viaje de regreso a casa. Tiangong puede alojar a seis astronautas durante los relevos, aunque su sistema de soporte vital está preparado para estancias prolongadas de tres. Mantener acoplada una nave de retorno en buen estado es fundamental para ese modelo operativo.

China mantiene una nave Shenzhou y un cohete Long March 2F en configuración de reserva. El sistema está diseñado para activarse con rapidez, de manera similar a como Rusia y Estados Unidos mantienen naves Soyuz y vehículos tripulados para emergencias. El rápido lanzamiento de la Shenzhou 22 demostró esa capacidad de respuesta. También sirvió para reabastecer la estación con herramientas, repuestos y experimentos que permitirán mantener sus actividades.

Cómo han afrontado otras misiones imprevistos similares

La historia de los vuelos espaciales ofrece ejemplos que respaldan la prudencia de la decisión sobre la Shenzhou 20. En 2022, un micrometeoroide perforó una tubería de refrigeración de una Soyuz rusa acoplada a la Estación Espacial Internacional. La tripulación que debía regresar en esa nave permaneció en órbita hasta que se lanzó una Soyuz de reemplazo sin tripulación. El astronauta de la NASA Frank Rubio y dos cosmonautas regresaron sanos y salvos tras una misión prolongada.

En otro episodio, una cápsula tripulada estadounidense de pruebas tuvo problemas con los propulsores y el sistema de propulsión, lo que mantuvo a dos astronautas en la Estación Espacial Internacional mucho más tiempo del previsto. Se sumaron al trabajo de la tripulación residente mientras los equipos en tierra diseñaban una forma segura de traerlos de vuelta. En ambos casos, la cautela y la redundancia, y no la presión del calendario, determinaron el resultado. La misma lógica se aplica a la Shenzhou 20.

Qué observar en los próximos meses

Los próximos hitos son el regreso sin tripulación y el análisis posterior al vuelo de la Shenzhou 20, la continuidad de las operaciones con la Shenzhou 22 como nave de emergencia y el ritmo habitual de actividades científicas y mantenimiento en Tiangong. La rotación que despegó en la Shenzhou 21 incluye al astronauta chino más joven hasta la fecha. Se espera que uno de sus integrantes permanezca en el espacio más de un año como parte de un estudio de larga duración sobre biología y factores humanos. Estos planes pueden seguir adelante porque ya hay de nuevo una nave de emergencia disponible.

El programa espacial tripulado de China ha registrado pocos fallos en vuelo, lo que hace que este episodio destaque. También demuestra una respuesta madura. El equipo dio prioridad a la seguridad de la tripulación, realizó un lanzamiento rápido para restablecer las medidas de seguridad de la estación y convirtió una anomalía en una oportunidad de aprendizaje al traer la nave dañada para inspeccionarla metódicamente. Es probable que los resultados sirvan para mejorar el diseño de las ventanillas, la protección contra impactos y las normas de regreso al vuelo para futuras misiones, incluido un intento previsto de alunizaje tripulado más adelante en esta década.

Puntos clave

• La Shenzhou 20 regresará a la Tierra sin tripulación porque una ventanilla agrietada hizo que la reentrada con astronautas no fuera segura.
• Los astronautas Chen Dong, Chen Zhongrui y Wang Jie regresaron sanos y salvos en la Shenzhou 21 tras un retraso de nueve días y establecieron un nuevo récord nacional de duración.
• Un lanzamiento de emergencia el 25 de noviembre envió la Shenzhou 22 sin tripulación a Tiangong para que sirviera de nave de emergencia y llevara herramientas y suministros.
• Los ingenieros creen que un fragmento de desechos de menos de un milímetro causó una grieta de más de un centímetro que atravesó todo el grosor de un panel de la ventanilla.
• Ji Qiming dijo que el regreso sin tripulación busca obtener datos de vuelo auténticos sobre el comportamiento de la ventanilla agrietada durante la reentrada.
• China analizará la cápsula después de su aterrizaje en el sitio de Dongfeng para orientar futuros diseños y normas de vuelo.
• El incidente pone de relieve los riesgos persistentes que representan los desechos en la órbita terrestre baja y el valor de contar con planes de rescate de tripulaciones de reserva.