La guerra de 1939-1945 supuso el despegue definitivo de la tecnología de cohetes de combustible líquido. El país que más maestría alcanzó en su desarrollo fue la Alemania nazi, con el equipo de la antigua VfR trabajando en el polígono de Peenemünde, en el Báltico.
El 3 de octubre de 1942 un cohete del modelo A-4 alcanzó los 85 kilómetros de altitud, y cayó a 190 kilómetros del punto de partida. El A-4 era un artefacto de 14 metros de longitud, y capaz de transportar una cabeza explosiva de 975 kilogramos de peso. Las cifras son realmente monstruosas en comparación con los cohetes experimentales de los años 30, y muestran la aceleración de la técnica que suelen traer los períodos bélicos.
El A-4 fue la base del programa nazi de misiles balísticos, y su versión de producción en serie se denominó como V-2, o «arma de represalia número 2». El arma número 1 era lo que ahora llamaríamos un misil de crucero, o avión sin piloto, y el arma número 3 un cañón de cargas múltiples que se quedó en mero prototipo. En septiembre de 1944 empezaron los ataques con V-2 contra Londres, que causaron enormes destrucciones en la capital británica. No había defensa posible contra los V-2, pues caían a velocidad mucho más que supersónica -no se les podía oír venir- y desde alturas inalcanzables por la artillería. Los primeros días, se dice que el gobierno de Churchill intentó censurar los ataques, camuflándolos como explosiones de gas para que no cundiera el pánico, hasta que la radio alemana desveló oficialmente la existencia del misil. En España, el término «misil» no se generalizó hasta después de la guerra, por lo que los V-2 fueron conocidos como «bombas volantes» y la prensa española hablaba de «las V-2» en género femenino.
El cohete espacial ya era una realidad, pues las V-2 llegaron a volar hasta a 96 kilómetros de altitud, y la linea Karman, que marca el consenso de lo que en la actualidad se considera «espacio», está a los 100 kilómetros. Wernher von Braun y los otros ingenieros participaron en un gigantesco pacto fáustico con la dictadura alemana para hacer realidad la nave del espacio, aunque fuera convirtiéndola en un arma de guerra. Por un lado, se hacían proyectos para cuando terminara el conflicto poner satélites de uso científico en órbita. Por otro, se diseñaban cohetes más grandes que la V-2 con los que se esperaba alcanzar blancos en los Estados Unidos. La propia fabricación de las V-2 se hacía por medio de presos políticos en una factoría subterránea, en condiciones infrahumanas.
Los últimos meses de la guerra se intentó utilizar las V-2 contra otros objetivos no británicos, como fue el estratégico puente de Remagen, por el que los americanos estaban inyectando sus tropas y blindados en territorio alemán. No sirvió de nada, pues la precisión del misil era muy limitada y sólo lo hacía útil para impactar contra blancos muy grandes, como grandes áreas metropolitanas. Al final del conflicto, Von Braun se entregó al ejército estadounidense, junto a muchos de sus colaboradores, y las naciones vencedoras se aprestaron a repartirse el enorme botín tecnológico del Tercer Reich.
Cuando los militares americanos interrogaron a los ingenieros alemanes sobre la manera de aprovechar sus inventos en la nueva Guerra Fría que iba a caracterizar el futuro, éstos respondían: «¿Por qué no le preguntan a Goddard?» Pero Goddard murió bastante ignorado por las autoridades de su país, mientras que los alemanes habían leído tanto a Goddard como a Tsiolkovski y se los habían tomado muy en serio.
La guerra habría podido ser mucho más rápida para los países aliados si se hubiese emprendido a tiempo un programa de armas balísticas como el alemán. La otra gran dictadura de entonces, la soviética, tenía capacidad técnica de sobra para haberlo desarrollado, pero sufrió enormes retrasos a causa de la mentalidad paranoica de Stalin y de sus esbirros. Sergei Koroliev fue denunciado por un ingeniero rival, Valentín Glushko, en medio de una de las famosas «purgas», y deportado a trabajos forzados en las minas de Kolyma. Se salvó de una muerte segura gracias a la intercesión de Andrei Tupolev, el famoso diseñador de aviones, pero el confinamiento en el gulag de Kolyma había dejado ya su salud tremendamente minada. Al término de la guerra, los cohetes rusos no alcanzaban blancos más allá de 75 kilómetros, y eran prototipos, frente a los 300 kilómetros que conseguían las V-2 producidas en serie.
En 1945 los americanos tenían cinco pequeños polígonos de tiro para algunos misiles que no volaban más allá de unos 15 kilómetros. Para meterse en serio en la investigación de cohetes, emplearon la misma solución de los rusos: traerse a su país un buen lote de V-2 y de ingenieros alemanes. Los británicos lanzaron también tres V-2 hacia el Mar del Norte, en la operación Backfire, a la que asistió como observador soviético Valentin Glushko. Poco a poco se va valorando en Rusia el talento de Koroliev, y se le va sometiendo a una libertad vigilada cada vez menos vigilada y más libertad.
El equipo de Von Braun se instala en el desierto de White Sands, uno de los primeros proto-cosmódromos americanos, junto con el de la Isla Wallops, que también se crea en 1945.
En 1946 se consigue la primera interacción propiamente dicha de los humanos con la Luna, aunque no por medio de naves espaciales sino de ondas electromagnéticas. El Proyecto Diana, que aprovecha otra tecnología surgida de la Segunda Guerra Mundial, cual es el radar, permite enviar una señal de radio a la Luna y escuchar su retorno a la Tierra desde un laboratorio de Nueva Jersey.
En mayo de ese mismo año de 1946 se inicia la etapa americana de las V-2, primero volando solas, luego con el añadido de cohetes ya de diseño americano que les sirven de segunda etapa. El 24 de febrero de 1949 se logra alcanzar una altitud de 393 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, similar a la que vuelan muchos satélites actuales, aunque por entonces no se llega todavía a orbitar el planeta, son pequeños vuelos suborbitales de gran altura pero de escaso alcance en horizontal.
El 29 de mayo de 1947 una V-2 fuera de control cayó cerca de Ciudad Juárez, en México, y se toma conciencia de que hay que construir nuevos polígonos de pruebas donde se apunte hacia el mar para minimizar riesgos. En Cabo Cañaveral (Florida) existía una base aeronaval desde 1940, que en 1949 se pone en servicio para lanzamientos de más alcance de los de White Sands. Los cohetes se lanzan hacia el este, y su vuelo es seguido por estaciones de telemetría instaladas por los británicos en las islas Bahamas.
Los rusos contaban con un equipo de alemanes, el de Groettrup, trabajando para ellos entre 1946 y 1953, aunque Koroliev mejoró ampliamente sus diseños, y la desestalinización permitió desarrollar una industria de misiles ya totalmente rusa en torno a Koroliev, a Glushko y a Vladimir Chelomei, cada uno de ellos protegido o apadrinado por una tribu o camarilla diferente del Partido Comunista.
En las inmensas extensiones despobladas del desierto de Kazajistán se inician en 1955 las obras del cosmódromo de Baikonur, situado en un lugar fuera del alcance de las estaciones de escucha y telemetría que tiene la OTAN en Turquía. El secretismo ruso es tal que el inmenso terreno, de 60 kilómetros de ancho, ni siquiera se encuentra en Baikonur, sino en Tyuratam, para despistar a los aviones espía U-2 que manda Eisenhower de vez en cuando (y que finalmente acabarán encontrando el lugar)
Desde la época de von Braun y de Sänger hay aproximaciones a la idea de construir una nave espacial mitad avión, mitad cohete, aunque los esfuerzos de los años 50 van a construir cápsulas tripuladas o satélites científicos que se puedan acoplar a la punta de un cohete. La razón es muy simple: las cápsulas permiten desarrollar a la vez un programa de misiles militar y un programa de satélites civil, con muchos componentes comunes, mientras que la opción del avión-cohete implica crear una cadena de diseño, experimentación y producción completamente independiente.
En 1955, la Academia de Ciencias de la URSS envió a varios centenares de científicos una circular pidiendo sugerencias sobre las posibles cargas que se podrían enviar al espacio con un satélite artificial. Muchos de ellos se lo tomaban todavía como algo fantástico e irrealizable, pero el esfuerzo era ya imparable.
El duelo final entre americanos y rusos por la puesta en órbita del primer satélite iba a llegar dos años más tarde con motivo del Año Geofísico Internacional
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