Cohetes espaciales
Larga Marcha CZ-5
El futuro del programa espacial pasa por desarrollar el Larga Marcha CZ-5 (LM-5 o 长征5号), un lanzador pesado capaz de situar 25 toneladas en órbita baja (LEO) y 14 toneladas en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). El CZ-5 será clave a la hora de situar a China como una superpotencia espacial al mismo nivel que Rusia, Europa o los Estados Unidos. El CZ-5 también será empleado para poner en órbita la segunda generación de estaciones espaciales chinas, de unas 20 toneladas.
La serie de lanzadores larga marcha (Chángzhēng/长征) debutó en 1970 con el lanzamiento del CZ-1 con el Dong Fang Hong 1 (东方红一号, “el Oriente es rojo”, DFH-1), el primer satélite chino. Pese a su exitosa historia, la versión más potente de la serie Larga Marcha (el CZ-2D) sólo tiene capacidad para 9200 kg en LEO. Hasta ahora, los cohetes Larga Marcha han hecho uso de propergoles hipergólicos, poco eficientes y peligrosos, algo que se pudo comprobar durante el lanzamiento del Intelsat 708.
Familia actual de cohetes Larga Marcha (CALT).
El Larga Marcha CZ-5, desarrollado por la China Academy of Launch Vehicle Technology (CALT/中国运载火箭技术研究院), empleará oxígeno líquido (LOX) y queroseno/hidrógeno líquido (LH2), combustibles más eficientes y seguros desde el punto de vista ambiental. Las tecnologías desarrolladas para el CZ-5 se aplicarán en toda una nueva familia de lanzadores de nueva generación que deberán sustituir con el tiempo a los tradicionales Larga Marcha hipergólicos. El programa CZ-5 comenzó a tomar forma en 2000, aunque no sería hasta 2007 cuando fue definitivamente aprobado por las autoridades del país.
El diseño del CZ-5 se basa en un diseño modular, de modo similar a otros cohetes modernos como el Delta IV o el Atlas V. Se podrán lanzar distintas versiones empleando tres tipos de módulos, de 5, 3,35 y 2,25 metros de diámetro, respectivamente. El módulo de 5 metros, H5-1, empleará combustibles criogénicos (LOX/LH2) con dos motores YF-77 de 50 toneladas de empuje al nivel del mar (67,3 t en el vacío). Los motores criogénicos YF-77, de 426 segundos de impulso específico, suponen toda una revolución en la tecnología espacial china. El módulo de 3,35 m, K3-1, hará uso de queroseno y LOX junto con dos motores YF-100 de 120 t y 300-336 s de Isp. Estos motores tendrán capacidad para variar su empuje entre el 65-100%. Por último, el módulo de 2,25 m, K2-1, empleará un sólo motor kerolox YF-100. Salvo el módulo de 5 m, que sólo puede ser empleado como etapa central, los demás pueden ser usados como etapas aceleradoras (boosters) o módulos centrales, formando una familia de lanzadores muy versátil.
Uso de los distintos módulos para formar varias familias (CZ-5, CZ-6 y CZ-7) con distintas versiones (CALT).
Partes principales del CZ-5 (CALT).
Motor criogénico YF-77 (CALT/ifeng.com).
Motor de YF-100 de queroseno y oxígeno líquido (CALT/ifeng.com).
Tabla comparativa de algunos motores cohete.
Sin embargo, el objetivo prioritario es desarrollar la familia de cohetes pesados CZ-5 basada en el núcleo de 5 metros, familia que ha recibido el nombre de Serie 500. Esta serie usará un núcleo H5-1 y diversas combinaciones de aceleradores: K3-1 (3,35 m) y K2-1 (2,25 m). La versión más potente, la CZ-5B (504), tendrá una masa al lanzamiento de 800 t y una capacidad de 25 t en LEO. Esta versión será la utilizada para poner en órbita las futuras estaciones espaciales de 20t y será el lanzador más potente del mundo en servicio. Para lanzamientos a la GTO se añadiría una segunda etapa criogénica H0 (H5-2) basada en la empleada por el CZ-3B, con dos motores YF-75 de 160 kN y 438 s. El CZ-5E (504/H0) podrá lanzar hasta 14 t en GTO y 10,3 t en una trayectoria hacia la Luna (LTO), por lo que será usado para futuras sondas lunares pesadas.
Versiones de la Serie 500 (CZ-5) (CALT/Novosti Kosmonavtiki).
Versiones del CZ-5.
Maqueta del CZ-5D (522).
Posteriormente se introduciría la Serie 300 -con un núcleo central de 3,35 m- y la Serie 200 -con el núcleo de 2,25 m-, que sustituirían a todos los Larga Marcha actualmente en servicio. La Serie 300, que aparentemente será denominada Larga Marcha CZ-7, tendría un máximo de capacidad en LEO de 10 t y 6 t en GTO. La serie 300 incluye una segunda etapa de kerolox K0 (8 x 3,35 m) con cuatro motores de 15 t. Para lanzamientos a GTO se podrá usar una tercera etapa criogénica H0 de 3,35 m. La Serie 200, o Larga Marcha CZ-6, incluye una segunda etapa kerolox de 8 x 2,25 m con un motor de 15 t. La versión más pequeña de la Serie 200 podrá poner en LEO 1,5 t.
Los CZ-5 deberán despegar desde el nuevo Centro Espacial de Wenchang (文昌卫星发射中心), situado en la isla de Hainan, aunque es probable que algunas versiones puedan despegar desde alguno de los otros tres centros espaciales. El primer lanzamiento deberá tener lugar en 2014 ó 2015.
Localización del Centro de Wenchang en la isla de Hainan, desde donde despegará el CZ-5 (Xinhua).
Aspecto que podría tener la futura rampa de lanzamiento del CZ-5 en Wenchang (Xinhua).
Es posible que la Serie 300 sea usada en el futuro para lanzar a las naves tripuladas Shenzhou, sustituyendo al CZ-2F, aunque aún no hay confirmación oficial sobre este punto. Sin embargo, un CZ-5 podría ser usado para una misión tripulada de sobrevuelo lunar. Aunque China no tiene intención de poner un hombre sobre la superficie de nuestro satélite, no se puede descartar una misión orbital a partir de 2020.
Propuesta de un CZ-5D (504/H0) modificado para vuelos tripulados de sobrevuelo lunar (derecha)(Novosti Kosmonavtiki).
El CZ-5 será un hito clave en la historia de la astronáutica del siglo XXI que promete situar a China en el lugar que le corresponde como potencia espacial.
Referencias:
The New Generation of Launch Vehicles, Li Dong y Cheng Tanming (ISU Symposium 2007).
The New Generation Launch Vehicles of Long-March Family, Tangming Cheng, Xiaojun Wang y Dong Li (54th International Astronautical Congress of the International Astronautical Federation, 2004).
Long March CZ-5, sinodefence.com.
CZ-5 Data Sheet, Space Launch Report.
Research on the Technical Approach of Manned Lunar Mission, Long Lehao, Rong Yi (Missiles and Space Vehicles).