11K37, el Zenit gigante

Zenit y Energía fueron los lanzadores soviéticos más avanzados. Su introducción en los años 80 supuso una revolución tecnológica en el programa espacial de la URSS totalmente inesperada por parte de Occidente. Aunque el cohete gigante Energía no ha sobrevivido el paso del tiempo, su hermano menor ha conseguido resistir todo tipo de vicisitudes políticas y económicas. El Zenit (11K77) fue introducido para llenar el hueco existente entre las capacidades de carga del Soyuz y el Protón. Debía haberse convertido en el caballo de batalla del programa tripulado al lanzar la nave Zaryá, además de jugar un papel fundamental en los programas militares gracias a la rampa del cosmódromo de Plesetsk.


Cohete Energía (www.buran.ru).


Cohete Zenit (Roskosmos).

Es normal que las autoridades soviéticas estudiasen varias aplicaciones de la revolucionaria tecnología del Zenit. Ya en 1976, KB Yuzhnoe -la oficina de diseño encargada de este lanzador-, junto con NPO Energía -supervisora general del programa Energía-Burán- comenzaron a estudiar la posibilidad de desarrollar un cohete pesado basado en el Zenit capaz de sustituir al Protón. El proyecto se denominó 11K37 y debía poner 40 toneladas en órbita baja, frente a las 20 toneladas del Protón.También sería capaz de lanzar 35 toneladas en órbita polar y poco más de 5 toneladas en órbita geoestacionaria (GSO). La relativa poca capacidad en GSO se debe a que el 11K37 no estaba optimizado para esta tarea.


Aspecto del 11K37 (Novosti Kosmonavtiki/KB Yuzhnoe).

La característica principal del 11K37 es que la primera etapa estaría formada por un cúmulo de tres cohetes Zenit, de ahí el apodo de «Trizenit».Más concretamente, se trataría de la unión de tres Bloques A del cohete Energía, pues no debemos olvidar que el Zenit estaba basado en la primera etapa de este lanzador. La segunda etapa estaría en el centro del conjunto e incluiría tres motores RD-141 (17D18, 214 toneladas de empuje, 361 s de Isp). La masa total del lanzador sería de 1400 toneladas. El diseño multibloque a la Soyuz permitía ahorrar tiempo y dinero, pero se estudió también una versión monobloque con un diámetro de 5,4 metros. Puesto que este tamaño impedía el transporte por ferrocarril, se sugirieron otras posibilidades (aviones, dirigibles, barcazas, etc.). También se llegó a estudiar un esquema de montaje vertical en la rampa, lo que hubiese supuesto toda una primicia dentro de la URSS.


Sistema de montaje vertical para el 11K37 (KB Yuzhnoe/russianspaceweb.com).


Bloque A del Energía (izquierda) y primera etapa del cohete Zenit (www.buran.ru).

La etapa superior del 11K37, Shtorm o Vikhr, debía poner en órbita un remolcador interorbital para transporte de satélites. Desgraciadamente, el nuevo cohete hubiese necesitado una nueva rampa de lanzamiento, además de usar el edificio de montaje del Energía-Burán (MIK-112). Finalmente, el proyecto sería cancelado debido a su complejidad y a la falta de un objetivo claro. Poco después, RKK Energía iniciaría en solitario el diseño del Energía-M, una versión menor del gigantesco cohete con capacidad para 34 toneladas en órbita baja.

Al mismo tiempo que se proponía el 11K37, KB Yuzhnoe y NPO Polyot estudiaron otra variante del Zenit, en este caso más pequeña, para sustituir a los lanzadores Kosmos. El cohete, llamado 11K55 usaría una primera etapa basada en el Zenit, pero con un motor RD-171 de dos cámaras en vez de cuatro. La segunda etapa tendría tres motores 11D58M de la etapa superior Blok-DM. El 11K55 tendría una masa al lanzamiento de 210 toneladas y una capacidad en LEO de 5 toneladas.


11К55 (Novosti Kosmonavtiki).

Si a alguien le resulta familiar este esquema, es normal. La «versión de dos cámaras» del RD-170 recibe hoy en día el nombre de RD-180 y se usa en los cohetes estadounidenses Atlas V. Por otro lado, resulta curioso como el 11K55 se parece mucho al actual Taurus II de Orbital. La familia Zenit resultante -11K55, 11K77 y 11K37- podría haber sustituido a todos los lanzadores en activo, salvo al Soyuz.

El Zenit todavía despega hoy desde el cosmódromo de Baikonur y la plataforma Odyssey situada en medio del Océano Pacífico. Sin embargo, su futuro se presenta más oscuro que nunca. La empresa Sea Launch ha quebrado recientemente y solo la voluntad de la compañía rusa RKK Energía la está manteniendo a flote (literalmente en este caso). Se suele decir que el Zenit es un cohete ucraniano, pero no olvidemos que esto no es exactamente cierto. En la primera etapa podemos encontrar el RD-171M, el motor cohete de combustible líquido más potente del mundo, fabricado en Rusia por NPO Energomash. Igualmente, la tercera etapa es un Blok-DM construido por RKK Energía. El resto del lanzador es construido por KB Yuzhnoe en Dnepropetrovsk, Ucrania. En cualquier caso, la ascendencia ucraniana ha provocado que el Zenit desaparezca de los planes espaciales de Roskosmos. El futuro de los lanzadores rusos pasa hoy por las familias Angará y Rus-M, las cuales cuentan con elementos desarrollados originalmente para los cohetes Zenit y Energía. Curiosamente, ambas familias hacen uso de un esquema multibloque que recuerda al 11K37.


RD-170, el motor más potente del mundo (NPO Energomash).



28 Comentarios

  1. Hola Dani otro post excelente. Justo ahora he visto en canal de historia un programa sobre las misiones Apollo y he visto el mastodontico Saturno V, y al ver tu post me ha picado la curiosidad, actualmente que lanzador es es más potente? Y a que distancia estamos de esas moles de los años 60 y 70?

    Saludos!

  2. Xavi: con todo el respeto me permito opinar.

    El sistema lanzador más potente en la actualidad es el STS, capaz de poner 109 toneladas en LEO (22 de carga y el resto del orbitador).

    Sin embargo como cohete propiamente dicho me parece que es el Atlas V HLV con sus 29 Tm a LEO.

    Si me equivoco Daniel nos va a orientar mejor.

  3. Bueno, me he dejado algo.

    Encabeza el ranking el Saturno V con sus 118 Toneladas a LEO.

    Seguido muy de cerca por el Energía con 100 Toneladas.

    El STS sin orbitador, de aprobarse, alcanzaría las 75 Toneladas.

    Y luego sigue muy de lejos el Buran con sus 30 Toneladas y el Atlas V HLV con 29.

  4. Poco que añadir a lo que ha dicho Sparkster: el sistema de lanzamiento más potente en servicio es el STS, pero a efectos prácticos, el cohete con más capacidad de carga es el Delta IV Heavy, con casi 25 t en LEO.

    A lo mejor hago un micropost sobre esto para aclarar dudas.

    Saludos.

  5. Una pregunta ,porque Rusia no recupera el lanzador Energia es una pena que con el dinero que costo desarrollarlo no solo lo lanzaran un par de veces
    Gonzalo

  6. Es un poco como el por que de que la NASA no desarrollara un lanzador pesado con la tecnología del transbordador eliminando este y se embarcaran en el derroche de todo nuevo para que se lo cancelaran finalmente.

    Porque, ¿de verdad no se pueden aprovechar esos lanzadores de combustible solido que usaba y desarrollar un cohete a partir de los depósitos del transbordador?

  7. Muchas gracias por vuestras respuestas.

    Supongo que ni Rusia ni USA planean recuperar estos lanzadores pesados porque a corto plazo no tienen nada pesado que lanzar, o no se lanza nada pesado porque no hay lanzador disponible….

  8. Menuda estampa tenía el Energiya…
    Realmente impresionante (vaya esta opinión por delante).

    Pero opino que siempre miramos por el retrovisor con nostalgia hacia esas mastodónticas máquinas, básicamente por el hecho de que hoy día no contamos con un sistema mas moderno y eficiente para acceder a la órbita, aunque sea menos llamativo.

    ¿Que sucede con el heredero del HOTOL, el SKYLON? ¿Que sucede con el X-33, con el DC-X, o con el ROTON?
    A priori, estas naves ofrecen un sistema mas razonable en cuanto a coste para acceder a la órbita baja que cualquier cohete actual (por lo que aseveran sus diseñadores).
    Si un sistema SSTO como el SKYLON se encontrase en activo en la actualidad, probablemente solo unos pocos se acordarían con verdadera nostalgia de aquellas -formidables, que duda cabe, aunque carísimas- máquinas.
    Ni que decir de sistemas tipo cañón MAGLEV o del tan manido ascensor espacial, quizá mas alejados en el horizonte de viabilidad a medio plazo…

    Por mucho que deseemos disponer hoy en día de ese tipo de cohetes, herederos del Energiya o del Saturno V, éstos no dejarían de estar derivados de diseños propios de mediados del s. XX.

    He ahí mi deseo de que la estrategia del presidente Obama acabe demostrando ser mas valiente -y eficiente- de cara al desarrollo de las tecnologías espaciales.
    Ojalá su estrategia sirva para abaratar el acceso al espacio, o solo podremos revivir viejas glorias en imágenes, y desear que podamos vivir lo suficiente como para ver como pies humanos hollan otros mundos.

    Un saludo!

  9. Por cierto; gran artículo, D. Daniel (por no variar de costumbre).

    P.D.: A pesar de lo que expuse en mi anterior comentario, a mí también me encantaría que Rusia dispusiese del Energiya en la actualidad, aún en versión «light»…
    Seguramente la situación actual de la NASA -y el nivel de desarrollo tecnológico espacial a nivel mundial- no serían la misma.

    Pero creo que ya va siendo hora de ser un poco mas «atrevidos» (aunque ahora suponga dar algún paso atrás), si en un futuro próximo podemos avanzar tres pasos de golpe.
    O aunque solo sean dos; comencemos cuanto antes a desarrollar nuevos sistemas de puesta en órbita, y a aparcar los anticuados sistemas de lanzamiento todavía vigentes.

    Un saludo!

  10. Gonzalo: creo que el coste de volver a ponerlo en marcha y mantenerlo activo excede las posibilidades de Roskosmos.

    Iván: si que se puede. De hecho hay muchas propuestas para eso.

    Una de ellas es usar una caja desechable que use los motores y soportes del Orbitador STS. Pero los motores del STS valen su peso en oro y encarece el lanzamiento.

    La otra opción es colocar motores desechables en el tanque externo y usarlo estilo Energia.

    Y la última es colocar una etapa encima del ET.

  11. @Iván: eso es precisamente lo que intentó la NASA con el Ares I y el Ares V, recientemente cancelados. Esperemos a que el nuevo SDHLV, que emplearía tecnologías del shuttle, salga adelante.

    @Xavi: exacto. Actualmente, tras la cancelación del Programa Constellation, no hay demanda para un lanzador de carga.

    @Xerman: los SSTO son tremendamente interesantes, pero el problema es el de siempre: su costo de desarrollo es enorme y sólo se justificaría mediante una alta tasa de vuelos. Pero no hoy por hoy no existen esa demanda. Ahora bien, me encantaría poder ver un Skylon o un Venture Star…

    @Sparkster: exactamente. Además de que hoy no existe ninguna misión para el Energía, Roskosmos no tiene dinero para mantenerlo. Una pena.

    Saludos.

  12. Concuerdo Xerman, se puede admirar mucho estás impresionantes máquinas, pero su altísimo costo nunca nos permitirán una verdadera colonización del espacio. Simplemente US$15.000 por kilogramo (en promedio)es una barbaridad. Por ello hay que mirar alternativas mas baratas y fiables, y cuales son, bueno los SSTO son los mas probables (entre ellos el Skylon parece muy prometedor, y por lo que anunciaron en su última actualización actualmente se encuentran desarrollando el intercambiador de calor, una pieza fundamental del SABRE).
    Sobre la demanda, es baja y por ello no se justifica un SSTO ó es baja justamente porque no existe un medio que permita aumentarla. La discusión es larga.

    Saludos!

  13. Supongo que la empresa constructora del SKYLON, Reaction Engines Ltd, hace sus propias cuentas, y que probablemente el coste de desarrollo sería finalmente superior a lo presupuestado, pero por lo poco que he buceado en este tema, salen cuentas como éstas:

    – Coste de desarrollo del SKYLON: aproximadamente 6.000 millones de euros. Coste de lanzamiento (según la propia empresa); inicialmente entre 30 y 40 millones de euros, si bien reducible a 10 millones en el caso de que se realicen suficientes vuelos.

    – Coste de desarrollo del ARIANE V: aproximadamente 8.000 millones de dólares (1988). Coste de lanzamiento superior a los 120 millones de euros.

    – Coste de desarrollo del ATLAS V: si nos basamos en los presupuestos aportados por la USAF, sería aproximado a los 1600 millones de dólares (1998). Eso sí, los motores son los RD-180, y la etapa superior (Centaur) fue desarrollada para su uso conjunto por varios lanzadores. El coste de cada lanzamiento supera los 138 millones de dólares (2004).

    Además del coste de desarrollo de los lanzadores tipo cohete de un solo uso, hay que sumar el coste de las instalaciones, que no es precisamente barato (ay, Vostochny…).
    En cambio, el SKYLON podría utilizar instalaciones aeroportuarias.
    Solo en este apartado, el ahorro es considerable.

    Supongo que la inversión del Gran Bretaña y de la ESA en el desarrollo del SABRE, como cita el Anónimo, está justificado.

    Un saludo!

    P.D.: Las cifras que aporto son orientativas; he encontrado diferencias que alcanzan un 20 %, dependiendo de la fuente, por eso no adjunto enlaces.

  14. El problema con los SSTO es que no existen más que teóricamente (si existen en el sentido de que hay tecnología y son viables pero todavía ni siquiera se han demostrado como un sistema integral, solo hay prototipos). La tecnología de los cohetes en despegue vertical es conocida y esta en uso, un SDHLV, Ares V,Energía, Zenit, etc tienen un costo desorbitado pero es lo que tenemos a mano si queremos estar ahí arriba decentemente en 20-30 años(ya saben, si pudiéramos probar todos los modelos de cohetes que se presentan en los estudios actualmente y en menos de 5 años, esta claro que de aquí a 50 tendríamos un Enterprise … pero hay que conformarse con que los proyectos se demuestren tras 20-30 años de investigación y uso).

    La verdad es que es una pena que los avances científicos estén siempre a la vista pero nunca a nuestro alcance… Espero vivir lo suficiente para ver cumplidas las modestas metas que hoy se plantean.

    PD: Yo quiero poder marcar en mi declaración el 0’7% para la ESA. XD…

  15. para ir a ninguna parte, hay que tener lanzadores pesados, las 100 toneladas se antojan necesarias, pero dudo que sean rentables, no en las condiciones actuales, a no ser que a alguna empresa de satelites se le antoje fabricar un mega satelite, cosa poco probable.

  16. @Xerman: Esta claro que el SKYLON es un proyecto que conviene seguir subvencionando y desarrollando pero hay que dejar cosas claras. Según las especificaciones se estima que pueda cargar con 12000 kg. A medio plazo no esta mal, puede poner en orbita grandes satélites y módulos para futuras estaciones. Pero con lanzadores pesados necesitamos 10-15 veces esa capacidad y ya serian a medio plazo. Lamentablemente no podemos responsabilizar de ello a un sistema que tardaría 30-40 años en llegar a ese nivel, no sobre el papel sino en el mundo en que vivimos.

  17. Yo no me creo los costes de desarrollo ni las estimaciones de carga del Skylon. Llamadme incrédulo, pero estoy curado de espanto después de ver la deriva de los X-33 y X-34.

    El problema del Skylon es el de todos los SSTO: su capacidad de carga es muy pequeña para justificar su desarrollo. El negocio hoy por hoy no está en LEO, sino en GEO, y para ser competitivo en este terreno necesitas una capacidad en LEO de al menos 15-20 t. Si no puedes lanzar grandes comsats a GEO, tu sistema de lanzamiento le está dando la espalda al único sector del mercado que da beneficios, ergo, está muerto.

  18. Estoy de acuerdo tanto con Tojeiro como contigo, Daniel, en cuanto a que hoy en día, teniendo en cuenta donde se encuentra el negocio en materia espacial, los SSTO quizá no serían demasiado rentables…
    Hoy en día, con las espectativas de mercado actuales.
    Quizás en 10 años, los grandes satélites GEO reduzcan su peso considerablemente con respecto a los actuales (es la tendencia desde hace años), en cuyo caso, los SSTO sí podrían llegar a ser mas viables económicamente. Eso, sin contar con el auge del turismo espacial (quien sabe a que nivel se encontrará a 10-15 años vista…).

    También coincido contigo, Daniel, en cuanto a que probablemente el coste final del desarrollo del SKYLON sea superior a lo proyectado. Ya se ha visto antes.
    Claro que… ¿Quien sabe? Si la NASA apostase hoy día en el Venture Star y en evolucionar la tecnología necesaria -teniendo en cuenta que hace casi 10 años que cancelaron el proyecto-, podría construirse un demostrador realmente próximo a modelos viables en no demasiados años (quizás soy aventurado al creerlo, pero no se puede olvidar que Lockheed Martin sigue trabajando todavía en el X-33, y será por algo…).

    Esto no es óbice para abandonar los cohetes por completo; no quise dar a entender que se debería dejar de trabajar con ellos y en ellos, sino que ya va siendo hora de que se haga un esfuerzo intenso y convencido en cuanto al desarrollo de nuevos sistemas de lanzamiento, mas evolucionados tecnológicamente.

    Por supuesto, si se diese luz verde a algún proyecto de viaje a Marte en el horizonte de los próximos 20-30 años, salvo sorpresa, debería hacerse a lomos de un cohete con una carga útil de 80-100 toneladas en LEO.
    Habrá que sacar el ENERGIYA del mausoleo… SD-HLV mediante. ;-/

    – A Tojeiro: Sí, el gran problema es el tiempo… Por eso se debería apostar por nuevas tecnologías cuanto antes. El tiempo de los cohetes no se debería prolongar otros 20 o 30 años -al menos, como medio principal para alcanzar la órbita-, y si no se toman decisiones, los años pasarán sin contar con unos sustitutos adecuados, que sean mucho mas baratos y mas eficientes (que no caigan en el mismo error que con el STS).
    Al margen de esto, apoyo tu propuesta: organicemos un plebiscito para que dirijan ese 0,7 % a la ESA, a ver si así desarrollan el dichoso ATV tripulado. ;-/

    – A Iván: plenamente de acuerdo contigo.

    – A Daniel: Por si no lo has notado, me encanta hacer de abogado del diablo… ;-/
    Ahora en serio, en el fondo, creo que tienes razón, y probablemente las naves SSTO van a seguir arrinconadas durante largo tiempo, sin ser tomadas demasiado en serio mas allá que como simples demostradores de tecnología… Lo cual me parece un desacierto.
    Y ya que estamos -sigo- con el soliloquio, te propongo un tema para un futuro artículo: ¿que tal el desarrollo de nuevos conceptos para el acceso a la órbita? ;-/
    Por pedir, que no quede…

    Un saludo, y gracias por vuestras opiniones.
    (sobre todo a ti, Daniel, por tu perseverancia… y tu paciencia)

  19. @Tojeiro
    Y desde cuando la no innovación es la solución a los problemas?? Bastante contrario a lo que enseña la historia. Y obviamente que son teóricos aún, sino no estaríamos hablando mas de los cohetes tradicionales, maquinas enormemente caras e ineficientes, que no nos van a llevar a ningún lado, y como tú mismo dices ya lo han demostrado con 50 años de historia.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 7 noviembre, 2010
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Cohetes • Rusia • sondasesp