MRKN, el cohete ruso con alas

Rusia está desarrollando en estos momentos dos nuevas familias de lanzadores denominadas Rus-M y Angará. Por si esto fuera poco, el cohete Energía-K para lanzar la nueva nave rusa PTK-NP ha cobrado fuerza en determinados círculos. Y no contentos con este galimatías coheteril, Rusia planea construir una tercera familia de lanzadores espaciales aún más ambiciosa. El nuevo cohete debería entrar en servicio no antes de 2025 y sería reutilizable. Su nombre, MRKN (Monogorázovaia Raketa Kosmícheskogo Naznachenia / Многоразовая Ракета Космического Назначения), “cohete espacial reutilizable”.

Distintas versiones del MRKN. El cohete combina etapas reutilizables aladas (probablemente con metano) con otras criogénicas. A la derecha vemos un lanzador de 175 toneladas de capacidad en LEO (Khrunichev).

El proyecto MRKN se remonta a los años 90, cuando la empresa Khrúnichev, fabricante de los cohetes Protón y Angará, y NPO Mólniya, constructora de los orbitadores del programa Burán, lanzaron el proyecto Baikal, un cohete alado reutilizable basado en la tecnología del Angará. A pesar de que Baikal no tuvo mucho éxito, Khrúnichev ha continuado trabajando en la idea de un sistema de lanzamiento reutilizable y hace un año la agencia espacial rusa Roskosmos sorprendió a propios y extraños al anunciar su intención de financiar el programa MRKS (Mnogorázovaia Raketno-Kosmícheskaia Sistema / Многоразовая Ракетно-Космическая Система), “sistema de cohetes espaciales reutilizable”, sucesor del Baikal.

Familia de lanzadores Baikal original (Khrunichev).
Familia de lanzadores Angará con aceleradores Baikal reutilizables (Khrunichev).

Bajo la denominación actual de MRKN, el programa MRKS parece que sigue gozando de buena salud. Al parecer, el cambio de nombre es un intento de evitar cualquier confusión con el transbordador Burán, puesto que una de sus designaciones oficiales era precisamente MRKS. De todas formas, en la documentación sobre el tema todavía es habitual encontrar las siglas MRKS para designar al sistema en su conjunto, mientras que MRKN se usa principalmente para referirse a los lanzadores propiamente dichos. Khrúnichev colabora en la actualidad con el centro de investigación TsNIIMASh y el famoso instituto central de aerohidrodinámica TsAGI para perfilar los detalles del proyecto.

El diseño de los lanzadores sería modular, con una primera fase reutilizable con alas derivada del Baikal denominada VRB (Vozvrascháemi Raketni Blok / Возврщаемый Ракетный Блок), “bloque de cohete de retorno”, más una segunda etapa criogénica no reutilizable.

Versión del MRKN con dos VRB (Khrunichev).

Ambas etapas se encenderían durante el lanzamiento, pero la fase VRB regresaría al cosmódromo una vez cumplida su misión para ser empleada posteriormente. La etapa central tendría en su interior 210 toneladas de combustible y emplearía un motor criogénico (a base de hidrógeno y oxígeno líquidos) RD-0120, empleado en la segunda fase del mítico Energía.

Lo interesante del caso es que Khrúnichev se plantea seriamente usar metano como combustible para las etapas reutilizables VRB. La combinación metano-oxígeno líquido es menos eficiente que los combustibles criogénicos, pero es mucho más simple de implementar desde el punto de vista tecnológico. Lo que no está tan claro es qué atractivos tiene sobre la tradicional combinación de kerolox (queroseno-oxígeno líquido) empleada en las primeras etapas de muchos cohetes rusos. El metano ofrece un incremento muy pequeño en el impulso específico, así que se suele considerar que sus ventajas no compensan los inconvenientes de introducir una tecnología tan novedosa. Por este motivo, Khrúnichev contempla dos versiones para el MRKN, una con etapas VRB con metano y otras a base de kerolox. Las VRB de metano emplearían un motor RD-0162 de KBKhA o un RD-192 de NPO Energomash (una versión de metano del RD-191 de kerolox del Angará), aunque no se descarta el uso del RD-0110MD. La versión de kerolox de las VRB tendría motores RD-191M o RD-0163.

Motor RD-0162 de metano y oxígeno líquido con un empuje de 204 toneladas y un Isp de 321-356 s (KBKhA).
Motor RD-011MD de cuatro cámaras a base de metano, una variante del RD-0110 empleado en la tercera etapa de los cohetes Soyuz-U y Soyuz-FG (KBKhA).

Según Khrúnichev, el uso del nuevo combustible permitiría aligerar las VRB al usar solamente 295 toneladas de metano para la versión con RD-192 en vez de las 360 toneladas de queroseno que requeriría el modelo con RD-191M. Si se usan los motores de KBKhA, se emplearían 330 toneladas de metano en vez de 410 toneladas de queroseno. Khrúnichev reconoce que las ventajas del metano en la capacidad de carga útil final son marginales, pero aboga por su uso en el caso de un sistema reutilizable para lograr la rentabilidad del proyecto.

Según algunos cálculos, el MRKN sería más barato de operar a largo plazo gracias a su reusabilidad (Novosti Kosmonavtiki).

MRKN se presenta como una familia de cohetes con cuatro versiones, con una capacidad de 21, 35, 45 y 60 toneladas en órbita baja respectivamente. Las versiones se denominarían MRKN-1-21 (con una etapa VRB y una segunda etapa criogénica), MRKN-1-35 (dos etapas VRB), MRKN-1-45 (dos VRB y dos etapas criogénicas) y MRKN-1-60 (dos VRB y tres etapas centrales).

Versiones originales de la familia MRKN/MRKS (Khrunichev).
Además del Angará, el MRKN usaría tecnologías desarrolladas para el Rus-M y no se descarta crear una versión tripulada para la PTK-NP (TsNIIMash).
Distintas versiones de las familias Angará, Rus-M y MRKN (Novosti Kosmonavtiki).
Proyectos de cohetes gigantes a base de metano de Khrunichev (Khrunichev).

Utilizando el MRKN como base, Khrúnichev sueña con proyectos aún más ambiciosos, como son lanzadores a base de metano con capacidades de 70-120 toneladas en LEO o el Yenisey-5 basado en el Angará A7 con una capacidad de 125 toneladas. Y no sólo Khrúnichev fantasea con cohetes gigantes. TsSKB Progress ha propuesto el Rus-MST con una capacidad de 100 toneladas, mientras que RKK Energía también quiere sumarse al carro de los superlanzadores con el Energía-KVT de 75 toneladas.

El MRKN como lanzador para misiones a Marte. ¿Por qué no? (Roskosmos).

El MRKN deberá despegar de una de las dos rampas de lanzamiento que Roskosmos planea construir como mínimo en el nuevo cosmódromo de Vostochni. En realidad, este plan no es más que una forma de involucrar a Khrúnichev en el nuevo centro espacial, ya que el protagonista de Vostochni debe ser el lanzador Rus-M de TsSKB Progress. Teniendo en cuenta que el MRKN se basará en la tecnología del Angará, no sería de extrañar que las rampas del MRKN también pudieran ser usadas por este lanzador, cuyas operaciones se encuentran actualmente limitadas al cosmódromo de Plesetsk. De hecho, Khrúnichev ha propuesto una versión tripulada del MRKN para lanzar a la PTK-NP.

El Rus-M y el MRKN deberá despegar desde Vostochni (Roskosmos).
Cohetes que podrían usar el cosmódromo de Vostochni. De izqda. a dcha., el Energía-K, Rus-M, MRKN-1-35, Rus-MT, MRKN-1-70, RN-175 (Novosti Kosmonavtiki).
Tabla comparativa entre las familias Rus-M, Angará y MRKN (Novosti Kosmonavtiki / Khrunichev).

A primera vista, el programa MRKN puede parecer un simple brindis al sol sin ninguna posibilidad de éxito, pero lo cierto es que no debemos olvidar que se plantea como un programa a largo plazo que debería sustituir o complementar a la familia Angará a partir de 2025 como muy pronto. En este sentido, MRKN podría ser una gran oportunidad de futuro para la industria rusa.

31 comentarios

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Anon 34 Anon 34

Hmmm, flor de ensalada parecen estar preparando, me da la impresion de que estan tratando de abarcar mucho con demasiado poco presupuesto.

Gracias por el articulo, nunca habia escuchado siquiera de este proyecto.

Ginés Ginés

Ahorrar 65-80 toneladas de peso no me parece una mejora tan “marginal” de los cohetes de metano con respecto a los de keroseno.

Daniel Marín Daniel Marín

@lobezno: en el caso de Rusia, en teoría, no. Son motores de primera etapa que difícilmente podrían usarse en Marte (pero vamos, que no vendrían mal para una misión marciana…)

@Ginés: …y tienes razón. Lo que pasa es que nadie sabe exactamente cómo ha logrado Khrunichev tal ahorro, teniendo en cuenta que en estudios similares de la ESA o la NASA el ahorro es mínimo.

Saludos.

kekule kekule

hola:

Uno “de los calditos”, como llamais los fisicos a los quimicos, os recuerda que un mol de keroseno son unos 170 gramos, mientras que uno de metano son 16 ¿no será por esto?

Krick Krick

Lo del presupuesto es cierto, pero como bien se menciono en el articulo las primeras ideas fueron planteadas en los años 90, eso queire decir que lo que falta por hacer es poco mas que defender el proyecto para que suelten pasta y construirlo.

Aqui esta la diferencia entre Rusia y USA. Siguen un poco con el modelo sovietico, que es primero diseña, y despues lo construimos. No digo que este del todo diseñado, pero tendran una parte de trabajo ya hecho. Si lo pensais, la base vostochnui, es nueva y nececitara cohetes nuevos. Juntad un poco las cosas y vereis que la cosa no se quedara en el olvido como el proyecto constelacion.

Anonymous Anonymous

Sin lugar a dudas es un GRAN proyecto. Los rusos la tienen clara, el objetivo es reducir el costo del acceso al espacio y los vehiculos reutilizables pueden ser una importante via para lograrlo.
Creo que Roscosmos debería concentrar todos sus esfuerzo en el desarrollo de una sola familia en la actualidad, Angará o Rus (preferentemente Angará por estar mas avanzado), y luego apoyar este proyecto como un reemplazo a largo plazo. Ya veremos si finalmente reina la cordura.

Anonymous Anonymous

A lo mejor soy demasiado alarmista pero todos los combustibles de cohetes són contaminantes pero es que el Metano es MUY contaminante este gas acelera de forma muy acelerada el efecto del calentamiento global si a todos los cohetes les dieran por hacerlos funcionar con Metano no me quiero imaginar la que se montaria, creo Daniel que de avance ninguno más bien un peligro para todos.

Krick Krick

@Anonimo 1 los rusos lo tienen tan claro como que buscan una casi fusion entre las agencias espaciales, como es el caso de la Italiana y la Rusa. En roscosmos, ayer publicaron un articulo donde se llego a un acuerdo de ese tipo y si creara un organizmo conjunto con relaciones bilaterales. Se hablo de lanzar satelites ruso-italianos, almenos 1 por el momento. Es poca cosa, pero es un gran paso.

Francia seguramente tambien hara algo parecido muy pronto, igual que Alemania o al menos eso espero.

@kekule pues si que saben los quimicos hacer caldos de primera :D.

Anonymous Anonymous

@Anónimo

Bastaría pensar solo un instante para darse cuenta que el metano sería quemado, que es justamente lo que otorga el empuje (por la expansión del gas). Lo que se emitiría sería como siempre CO2 (y en MUCHA menor cantidad que comparado por ejemplo con uno Kerolox).

Pasaba por aquí... Pasaba por aquí...

En algún sitio que no consigo recordar vi una versión alada de los aceleradores del Energía. La primera fase reutilizable fácilmente me parece el camino adecuado para abaratar los lanzamientos, que bonito seria una agencia espacial internacional que diseñase una familia de lanzadores como estos, común para todas las agencias. A estas horas aun no me he despertado del todo y sigo soñando.

Sergio Costas Sergio Costas

al primer anónimo: la tasa de lanzamiento de cohetes es relativamente pequeña comparada con la cantidad de coches, barcos y aviones que hay en el mundo, por lo que el cambio de kerolox a metano no supondría ningún problema.

Además, en ambos casos, al arder, lo que se libera a la atmósfera es CO2 + H2O, no el combustible en sí.

Pasaba por aquí... Pasaba por aquí...

Lo encontré
http://www.buran.ru/htm/41-3.htm
Es el GK-175 o Energia-2. Que bonito y barato es soñar, a ver si antes de que sea un venerable anciano salimos de este pozo gravitatorio o presupuestario y se hace realidad algún proyecto de cohete alado reutilizable y es que si no es de este tipo no me parece que estemos avanzando aunque en realidad no sea así. La desaparición del trasbordador me ha dejado tocado y necesito algo con aspecto mas moderno que una simple cápsula y un cohete de usar y tirar.

Goddard Goddard

No hay duda, se trata de otro proyecto que solo estará en un papel. Llevan 10 años intentando cambiar la SOYUZ y solo le cambian el nombre (TM,TMA,.. ).

Fernando Fernando

Hola Daniel.
Llevo poco tiempo accediendo a este blog, pero de verdad que me has “enganchado”. Tras leer ésta última entrada, me surge una pregunta: cuando se trata de información “técnica”, parece como si tuvieras a mano un ruso que te la pasase inmediatamente… lo comento por la calidad, la variedad y la cantidad de info y gráficos que pones a nuestro alcance, en contraposición a la mucha menos info proveniente de los americanos. ¿A qué se debe tal desnivel en la balanza? ¿Es quizás debido al “parón espacial americano”, a que en USA la info es más restringida y no te llega…? Un enorme saludo, y muchas gracias por hacérmelo pasar “bomba”.

Tojeiro Tojeiro

Sigo pensando que siempre será necesario ener un lanzador no reuilizable lo mas sencillo/fiable posible para abaraar costes.

Daniel Marín Daniel Marín

@Fernando: ¡gracias por tu comentario y bienvenido!. Me alegra que te guste el blog. Existen proyectos similares en la ESA y la NASA, pero la diferencia es que sólo en Rusia cuentan con el apoyo oficial de una agencia espacial. Es decir, el MRKN no es un simple proyecto de papel, sino un programa más o menos oficial (otra cosa es que termine saliendo adelante).

Por cierto, espero que no te moleste, pero he borrado tu último comentario en respuesta a uno de mis trols (y el del trol también, claro). Lo siento, pero últimamente esto se ha llenado de trols y hay que mantenerlos a raya.

Saludos.

Fernando Fernando

Gracias por tu respuesta Daniel, es que cada vez me gusta más “esto del espacio”, y en el caso de los rusos/soviéticos, todo el asunto está rodeado de una especie de “romanticismo espacial” que otras agencias (no sé por qué) creo que no tienen. Lo de los Buran, por ejemplo, ahí diseminados y abandonados a su suerte… ¡coñe, son máquinas, pero dan pena! En fin, que según termine con este comentario, te voto para lo de los premios Bitácoras.
Por cierto: no tienes que disculparte de nada respecto al comentario que me borraste: es ver un troll y “echarme al monte”. De hecho, hiciste muy bien en borrar mi respuesta al personaje.
@Celsog1, pienso que lo de los troll no tiene remedio: creo que sus máximos exponentes son los presidentes de USA y Rusia, que cada vez destinan menos dinero a sus agencias espaciales… sin embargo, ¡mira los chinos en el espacio! A la chita callando… tacita a tacita…

Celestron86 Celestron86

Mientras se abaraten los costes por lanzamiento siempre estará bien, otra cosa es lo que cueste la investigación y demás…Esperemos que salga adelante y poder ver cohetes reutilizables algún dia.

Anonymous Anonymous

Me sorprende que nadie haya apuntado la razón, a mi juicio, más obvia, para escoger el metano como combustible, y son precisamente las reservas de gas natural de Rusia (es prácticamente todo metano), que ya poseen amplias infraestructuras de canalizaciones y tratamiento. No sé cuál será el diferencial de costo global entre colocar un caño de metano directamente al cosmódromo, aparte del costo total calculado sobre lanzamiento, pero pienso que la idea debe de ir por ahí. Además, el metano tiene más ventajas, entre ellas que es posible sintetizarlo a través de RSU pero está aun está muy verde. Pienso que estos factores y otros en la misma línea justifican siquiera que se presente la opción para deliberar.

Starfish Prime Starfish Prime

Y del Metano se pueden producir hidrocarburos sintéticos los cuales tienen menos impurezas. Probablemente en un medio plazo estemos consumiendo gasolina sintética fabricada a partir de carbón y metano.

DarkSapiens DarkSapiens

Wow, no había visto esta entrada. Tampoco tenía idea de este proyecto, y si cuenta con el presupuesto adecuado tendríamos un lanzador con la capacidad del que quiere conseguir la NASA, pero partiendo de un proyecto a más largo plazo, más integrado con otros lanzadores, con etapas reutilizables… ¿y más o menos en plazos de tiempo parecidos? o_O

Parece difícil de creer, pero ojalá lo consigan. Esto no sale apenas en ningún medio… :S

Un saludo!

Daniel Marín Daniel Marín

Gracias, dark. Yo soy escéptico con la capacidad de financiación de Roskosmos, pero al menos se trata de un proyecto real, no de un simple concepto PowerPoint. Eso sí, su futuro está condicionado al Angará. Esperemos que algún día salga adelante.

Saludos.

MCT y Raptor: los planes de SpaceX para conquistar Marte | Eureka

[…] De todo esto se deduce que el Raptor parece haber sustituido al Merlin 2 -un potente motor criogénico o de kerolox (queroseno y oxígeno líquido)- en los planes de futuro de la empresa, aunque los rumores indican que SpaceX sigue trabajando en este proyecto. Ni que decir tiene, el uso de un nuevo combustible y la tecnología de ciclo cerrado suponen dos nuevos desafíos para la empresa de Musk. Los motores de metano no son ni mucho menos algo nuevo en la industria espacial, pero es cierto que desde hace unos años han vuelto a la escena internacional con bastante fuerza. Sin ir más lejos, Rusia ya ha construido varios motores de metano: el RD-0162 y el RD-0110MD de la empresa KBKhA y el RD-192 de NPO Energomash, alguno de los cuales podría emplearse en el cohete reutilizable MRKN. […]

Los cohetes que volvían a casa | Astronáutica | Eureka

[…] La caída de la URSS trajo consigo la cancelación del sistema Energía-Burán, pero la idea de recuperar cohetes usando alas no fue olvidada. A finales de los años 90 la empresa NPO Mólniya -encargada de la construcción del orbitador Burán- creó el proyecto Baikal para recuperar los aceleradores de la primera etapa del cohete Angará de la compañía Khrúnichev. Mucho más pequeños que los Blok A del Energía -18 toneladas en seco frente a más de 60 toneladas-, los Baikal usarían un motor RD-191M en vez del potentísimo RD-170. No obstante, regresarían a tierra usando alas y un reactor situado en el morro de forma similar a los Blok A avanzados. Evidentemente, el sistema Baikal-Angará nunca entró en servicio -de hecho, el propio Angará apenas ha logrado sobrevivir a duras penas-, pero Rusia -o mejor dicho, sus militares- siguen empeñados en desarrollar el cohete alado reutilizable MRKN. […]

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