Lanzado el Tianzhou 1, el primer carguero espacial chino (Larga Marcha CZ-7)

China ha dado otro pequeño pero crucial paso en su programa tripulado, aunque paradójicamente sea mediante una nave sin tripulación. El 20 de abril de 2017 a las 11:41 UTC despegó el cohete Larga Marcha CZ-7 Y2 desde la rampa LP-201 del centro espacial de Wenchang, en la isla de Hainán. A bordo viajaba el Tianzhou 1, el primer carguero espacial chino y, con 12,91 toneladas, la nave espacial más pesada puesta en órbita por China en su historia. El objetivo del Tianzhou 1 es probar las técnicas de trasvase de combustible con la estación Tiangong 2. Este ha sido el 22º lanzamiento orbital de 2017 (el 21º exitoso) y el quinto de China. También es la segunda misión de un CZ-7 después de su debut el año pasado y el 247º de un vector de la familia Larga Marcha. La órbita inicial fue de 200 x 383,4 kilómetros y 42,1º de inclinación.

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Carguero Tianzhou 1 (Xinhua).

El primero de los tres acoplamientos de la Tianzhou 1 con la Tiangong 2 tuvo lugar el 22 de abril a las 04:15 UTC. A las 04:23 UTC los dos vehículos se unieron firmemente. Se trató del segundo acoplamiento totalmente automático chino después del efectuado por la misión Shenzhou 8 en 2011, que se acopló sin tripulación con el laboratorio Tiangong 1. El Tianzhou 1 puso a su vez en órbita un cubesat de 4,5 kg denominado Silu 1 (丝路一号, ‘camino de la seda’) para observación de la Tierra que debe ser el primero de una futura constelación de treinta satélites.

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La estación Tiangong 2 (izquierda) y el Tianzhou 1 momentos antes del primer acoplamiento el 22 de abril (CCTV).

Tianzhou 1

El Tianzhou 1 (天舟一号, ‘navío celeste’ en mandarín) o TZ-1 (TZ0101) es un carguero no tripulado de 12,91 toneladas. Al igual que los laboratorios Tiangong está dividido en dos secciones: un segmento cilíndrico presurizado y un módulo de propulsión con los motores, aviónica y sistema de propulsión. Tiene una longitud total de 10,6 metros y un diámetro de 3,35 metros, con una envergadura de 15 metros una vez desplegados los paneles solares. La masa máxima al lanzamiento puede alcanzar las 13,5 toneladas con 6,5 toneladas de carga (incluyendo 2 toneladas de combustible para trasvase). El segmento presurizado dispone, como las Tiangong, de una escotilla frontal de 0,8 metros de diámetro dotada de un sistema de acoplamiento andrógino idéntico al APAS 89 ruso usado en la Mir y en la ISS. El sistema de propulsión consta de cuatro motores principales.

Tianzhou 1 (CCTV).
Tianzhou 1 (CCTV).
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Carguero Tianzhou: arriba la sección cilíndrica presurizada y abajo el módulo de propulsión.
Partes del Tianzhou.
Partes del Tianzhou.
Detalles del Tianzhou 1.
Detalles del Tianzhou 1.
Detalle del sistema de acoplamiento APAS y (señalados por flechas) el sistema de trasvase de combustible en órbita (chinaspaceflight.com).
Detalle del sistema de acoplamiento APAS y (señalados por flechas) el sistema de trasvase de combustible en órbita (chinaspaceflight.com).
Otra vista del sistema de acoplamiento (Xinhua).
Otra vista del sistema de acoplamiento (Xinhua).

La sección presurizada tiene también conexiones externas para trasvase de combustible en órbita, lo que permitirá elevar la órbita de la Tiangong 2. Aunque obviamente no hay ningún astronauta a bordo para realizar la transferencia, el Tianzhou 1 lleva en la sección presurizada suficientes víveres y equipos (algunos simulados) para mantener una tripulación de tres personas durante un mes. En el futuro los cargueros Tianzhou se usarán regularmente para llevar víveres y elevar la órbita de la estación espacial china de sesenta toneladas —cuyo primer módulo, el Tianhe, despegará en 2019—, permitiendo una ocupación indefinida de la estación del mismo modo que los cargueros Progress en el caso de la ISS. Además de los Tianzhou, solo los cargueros rusos Progress y el desaparecido ATV europeo han sido diseñados para llevar víveres y realizar trasvase de combustible en órbita. La Tianzhou 1 transporta varios experimentos, como es el caso de un biorreactor para estudiar el crecimiento de células madre, otro para analizar la producción de un medicamento contra la osteoporosis, un acelerómetro de levitación electrostática o un instrumento para gestionar fluidos en microgravedad.

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El Tianzhou 1 antes del lanzamiento (CCTV).
Parte frontal de la sección presurizada con la escotilla.
Parte frontal de la sección presurizada con la escotilla (CCTV).
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Interior trasero de la sección presurizada en órbita con la carga útil (CCTV).
Vista del módulo de propulsión del Tianzhou.
Vista del módulo de propulsión del Tianzhou.
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Despliegue del cubesat Silu 1 (chinaspaceflight.com).

Después de permanecer acoplados un mes aproximadamente, la Tianzhou 1 se separará de la Tiangong 2 y maniobrará hasta acercarse por la parte trasera del laboratorio, simulando así el acoplamiento con el puerto trasero del futuro módulo Tianhe. Después se volverá a separar y comenzará una fase de vuelo autónoma de tres meses de duración. Por último se acoplará con la Tiangong 2 una tercera y última vez para ensayar la técnica de un acoplamiento rápido en cuatro órbitas (seis horas), empleada actualmente con las naves Soyuz y Progress en la ISS. Tras finalizar su misión el Tianzhou 1 realizará una reentrada controlada sobre el océano. El Tianzhou 1 es el segundo vehículo con el que se acopla la estación Tiangong 2 después de la misión tripulada Shenzhou 11. Paradójicamente la estación Tiangong 2, de 8,5 toneladas, es significativamente más ligera que el Tianzhou 1.

Acoplamiento del Tianzhou 1 (derecha) con la Tiangong 2 (izquierda).
Acoplamiento del Tianzhou 1 (derecha) con la Tiangong 2 (izquierda).
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El Tianzhou 1 (izquierda) se acopla con la Tiangong 2.
Secuencia de acoplamiento con la Tiangong 2 (CCTV).
Secuencia de acoplamiento con la Tiangong 2 (New China).
Futura estación espacial china de 60 toneladas.
Futura estación espacial china de 60 toneladas.

Larga Marcha CZ-7

El Larga Marcha CZ-7 o Chang Zheng 7 (LM-7 o 长征七号), también denominado CZ-7 340, es un cohete de tres etapas (dos etapas más cuatro aceleradores) capaz de situar 13,5 toneladas en una órbita baja (LEO) de 400 kilómetros de altura, o 7 toneladas en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) lanzado desde el Centro Espacial de Wenchang. Tiene una longitud de 53,1 metros y una masa al lanzamiento de 597 toneladas. Originalmente denominado CZ-2F/H, ha sido desarrollado por CALT (China Academy of Launch Vehicle Technology) y emplea queroseno y oxígeno líquido en sus etapas. Puede ser usado con una tercera etapa superior YZ-1A (Yuanzheng 1A o 远征一号) o una etapa criogénica actualmente en desarrollo. El empuje total al lanzamiento es de 7128 kN.

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Cohete Larga Marcha CZ-7 (CASC).

Los cuatro aceleradores rodean a la etapa central. Cada acelerador (K2-1) tiene 26,9 metros de largo y 2,25 metros de diámetro, con una masa en seco de 6 toneladas y 75,5 toneladas al lanzamiento una vez cargado de combustible que alimenta un motor YF-100 de 122,5 toneladas de empuje (1200 kN a nivel del mar y 1340 kN en el vacío) y con un impulso específico (Isp) de 300-335 segundos. Los aceleradores se separan de la etapa central unos 2 minutos y 55 segundos después del despegue. El YF-100 es el motor de kerolox chino más potente en servicio. Comenzó a ser desarrollado en 2000 a partir de la tecnología de los motores soviéticos RD-120 y RD-801 (especialmente este último). El motor entró en servicio en 2012.

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Los cuatro bloques laterales K2-1 con un motor YF-100 cada uno y la etapa central K3-1 con dos motores YF-100.

La primera etapa o etapa central (K3-1) posee un diámetro de 3,35 metros y una longitud de 25,085 metros. Tiene una masa en seco de 12 toneladas y de 160 toneladas con combustible. Tiene dos motores YF-100 que pueden reducir su empuje hasta el 65% del nominal y funcionan durante unos 186 segundos. La segunda etapa (K3-2), también de 3,35 metros de diámetro, tiene 15,445 metros de largo. Su masa en seco es de 6 toneladas y de 100 toneladas con combsutible. Emplea cuatro motores YF-115, cada uno con un empuje de 147,1 a 176,5 kN y un Isp de 341,5 segundos que funcionan durante 406 segundos.

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Primera etapa del CZ-7.
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Motor YF-100.
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Segunda etapa del CZ-7.

La cofia tiene una longitud de 12,7 metros y un diámetro de 4,2 metros. La etapa superior YZ-1A, no empleada en esta misión, usa un motor YF-85 de 408 kgf de empuje a base de queroseno y peróxido de hidrógeno, además de ocho propulsores de 100 N para el control de giro.

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Cofia del primer vuelo del CZ-7 (chinaspaceflight.com).
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La nueva familia de lanzadores basada en el CZ-5 (CALT).
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Comparativa entre el CZ-5 (izquierda) y el CZ-7.
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El CZ-7 y la rampa de lanzamiento.

Wenchang

El centro espacial de Wenchang o WSC (Wenchang Space Center o文昌卫星发射中心) está situado en el noreste de la isla de Hainán (19º 38′ norte, 110º 57′ este). Es el cuarto centro espacial chino tras Xichang, Jiuquan y Taiyuan, aunque es el primero situado en la costa y que ha sido construido para un uso exclusivamente civil. También es el situado más al sur y, por tanto, más favorable para lanzamientos a la órbita baja y geosíncrona. Su construcción comenzó en 2009 en un polígono dedicado inicialmente a lanzamientos de pequeños vectores suborbitales y fue finalizada en 2014. Dispone de dos edificios de ensamblaje vertical (VAB por sus siglas en inglés) para el montaje de los cohetes CZ-5 (edificio 501, “VAB oeste”) y CZ-7 (edificio 502, “VAB este”). El edificio 501 tiene 99,4 metros de altura y el 502 alcanza los 96,6 metros. Las puertas del edificio 501 tienen una altura de 81 metros. El centro de control de lanzamientos está situado en el edificio 508, situado a poca distancia de los VABs en dirección oeste.

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Los dos edificios de ensamblaje vertical (VAB) de Wenchang (a la derecha el VAB del CZ-7 y a la izquierda el del CZ-5)(Google Earth).

En medio se encuentra el edificio 503 para almacenamiento de las partes de los lanzadores en horizontal y el edificio 506 para pruebas de los satélites y demás cargas útiles. A 2,7 kilómetros de distancia hacia el sur se encuentra la rampa LP-101 (Launch Pad 101), también LC-101 (Launch Complex 101), destinada al cohete CZ-5. La torre de servicio, de 96 metros de altura, recibe el nombre de edificio 102. A 650 metros de distancia de la LP-101 está la rampa LP-201, situada más al este, construida para el CZ-7. La torre de servicio de la rampa 201, edificio 202, tiene 86 metros de altura. Las rampas disponen de un sistema de supresión de ondas de choque sonoras a base de agua, una característica común en otras instalaciones similares en otros lugares del mundo, pero que es la primera vez que se emplea en un centro espacial chino. Las rampas están conectadas con los VABs mediante líneas ferroviarias de 20 metros de ancho.

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Las dos rampas de lanzamiento. La LP-101 es para el CZ-5 y la LP-201 para el CZ-7 (Google Earth).

Los cohetes se envían en fragmentos a bordo de barcos desde la ciudad costera de Tianjin, cerca de Pekín. Tras llegar al puerto de Qinglan, en la isla de Hainán, los elementos de los lanzadores se transportan por camión hasta el edificio de comprobación horizontal del centro espacial. Los vectores se ensamblan verticalmente en el VAB y se transportan a la rampa sobre raíles en una de las dos plataformas MLP (Mobile Launcher Platform) disponibles.

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Centro espacial de Wenchang. A la izquierda el edificio de integración del CZ-7 y a la derecha el del CZ-5. Al fondo las rampas de lanzamiento LP-101 (derecha, para el CZ-5) y LP-201 (para el CZ-7)(CCTV).
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Centros espaciales chinos.
Azimuts de lanzamiento desde Wenchang.
Azimuts de lanzamiento preferidos desde Wenchang.

Integración del CZ-7:

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Montaje del Tianzhou 1:

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Traslado a la rampa:

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Primer acoplamiento con la Tiangong 2:


25 Comentarios

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RuneRune

Eso es una nave espacial como dios manda, con un tamaño más que respetable, capaz de volar de forma autónoma, y de trasvasar combustible. ¡Enhorabuena a los chinos! Parece que son los únicos con un programa espacial tripulado coherente.
P.D: ¿Dani, para cuando un artículo sobre transvase de combustible en el espacio? Conceptos, realidades, problemas… es un tema más complicado de lo que parece, y daría para explayarse, creo yo.

Francisco GaluéFrancisco Galué

Bravo por los chinos! Una pregunta: como hacen la Tianzhou para dejar su carga abordo del laboratorio si no hay nadie abordo para recogerlo?

TALsite

Gracias por las detalladas entradas que dedicas al programa espacial chino.
Con la poca información, en comparación con otras agencias espaciales, que facilitan, tu trabajo es esclarecedor.

Me encantaría que antes de abandonar la Tiangong-2, lanzaran una misión tripulada hacia ella, para comprobar in-situ el funcionamiento de esta misión de reabastecimiento, y de paso hacer más actividad EVA, que solo han hecho una con la Shenzhou 7

Saludos
Carlos

pochimaxpochimax

Yo también habría enviado otra Shenzhou, y más sabiendo que la nave de carga se irá y dejará el puerto libre.

Me parece una secuencia lógica, 1ª nave tripulada, reavituallamiento, 2ª nave tripulada.

No entiendo el porqué no hacerlo, habrá su razón, claro

Daniel Marín

Hola Carlos. Mi impresión es que China quiere ‘acelerar’ un poco el programa de la estación de 60 toneladas y por eso no lanzan más misiones a la TG-2. Se rumorea de hecho que la primera Shenzhou al módulo Tianhe en 2019 podría hacer una EVA.

Tomas Sanchez PuenteTomas Sanchez Puente

No me parecen muxas 60 toneladas de masa total de la estación espacial, ¿cuál es la masa de la ISS en toneladas?

GinésGinés

60 toneladas es solo la mitad de la mítica estación MIR rusa. La Skylab useña pesaba 75 toneladas. Se mueve en un rango de masa comparable a las primeras estaciones de otras potencias espaciales.

Fernando GeneraleFernando Generale

A mí me gustarían saber si esté año se lanzara el CZ 5 con la chante 5 de recogida de muestras

pochimaxpochimax

En principio sí, pero muy hacia final de año. En verano tienen que lanzar otro CZ5, que sólo voló una vez.

MarcosMarcos

Impresionante China.Y el CZ9 menuda burrada.Lastima que haya que esperar aun una decada o mas para verlo.Espectacular la superpotencia china.

Jorge M.Jorge M.

La sonda lunar change 5 se lanzará en noviembre del 2017 con un Cz 5 y en junio habrá otro despegue del Cz 5. Respecto al Cz 9 se avanza poco a poco y se está diseñando una nueva nave tripulada y en unos años un módulo lunar para las misiones, paciencia.
Jorge m.

Rodolfo JaraRodolfo Jara

Me llama mucho la atención la trayectoria y lugar de caída de los booster, primeras etapas y cofia lanzadas desde Wenchang.
Pasan todas cerca de filipinas!
El gobierno Chino habrá llegado a algún acuerdo con los filipinos por la caída de los restos de sus cohetes o se esta esperando que quede la crema para ver como enfrían un posible conflicto internacional?

Daniel Marín

Algo me dice que no hay ningún acuerdo. Y tal y como están las cosas no me extrañaría que los chinos construyesen una isla artificial a partir de las etapas caídas en el océano 😉

GinésGinés

Las relaciones entre los gobiernos chino y filipino atraviesan un buen momento.. El giro copernicano del gobierno de Rodrigo Duterte en el tema de las disputas por islas del mar de china ha ayudado a ello, al igual que la apertura a las inversiones en el proyecto ‘Silk Road’ del gigante asiático.

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En el último vídeo del acoplamiento no se ve cómo terminan de pegarse las dos naves. ¿Dura mucho ese proceso o es información confidencial?

MITOMITO

“…ensayar la técnica de un acoplamiento rápido en cuatro órbitas (seis horas), empleada actualmente con las naves Soyuz y Progress en la ISS.”
¿Por qué practicar este tipo de perfiles de acoplamiento?.
¿Son más eficientes?.

TxemaryTxemary

Hombre pues sí, en terminos de combustible. Pero de todas formas se llenan al máximo las etapas para evitar posibles problemas. La cuestión es reducir el tiempo de acceso a la estación, tanto para naves de carga como para naves tripuladas, las Shenzou no son muy cómodas para estar mucho tiempo metidos ahí. Y la cuestión de poder enviar en 4 horas una nave de carga es para asegurarse que no va a haber ningún problema de abastecimiento ante posibles eventualidades.

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