UR-700, el cohete gigante de ‘El Cosmonauta’

Hace unos días tuvo lugar el ansiado estreno de la película española El Cosmonauta. No pretendo hacer ahora una crítica de la misma -eso lo dejamos para otra ocasión-, sino que voy a centrarme en la parte tecnológica. En concreto, me gustaría hablar de uno de los protagonistas de la película, el cohete gigante UR-700 de Cheloméi y su nave lunar. ¿Se trata de una simple fantasía de los guionistas de El Cosmonauta o existió de verdad?

Cohete UR-700 (Novosti Kosmonavtiki).
Por supuesto que existió… sobre el papel, eso sí. Y no era cualquier cosa. El UR-700 debía haber sido una auténtica bestia capaz de garantizar el triunfo soviético en la carrera lunar. O al menos eso era lo que pretendía el ambicioso Vladímir Cheloméi, el encargado de la oficina de diseño OKB-52. A principios de los años 60, la todopoderosa OKB-1 del Ingeniero Jefe Serguéi Koroliov ejercía el control casi absoluto sobre el programa espacial. La OKB-1 había lanzado el Sputnik, Laika y Gagarin, pero la estrella en ascenso que era Cheloméi pretendía arrebatarle parte de su imperio cósmico. Gracias a una agresiva carpeta de proyectos militares que prometían situar a la Unión Soviética a la altura de los Estados Unidos en el plano estratégico, Cheloméi quería ahora conquistar el espacio, el hasta ahora coto privado de Koroliov. Sofisticado y con finos modales, era la antítesis de rudo Koroliov y pronto se convirtió en el favorito del premier Jruschov. Por supuesto, el hecho de que el hijo de Jruschov trabajase para Cheloméi tuvo algo que ver en este rutilante ascenso.
Imagen de la disposición de los tanques de propergoles del UR-700.
Mientras Koroliov propuso su cohete gigante N1 para alcanzar Marte y la Luna -sí, por ese orden-, Cheloméi no iba a ser menos y puso sobre la mesa su familia de cohetes UR (Universalnáia Raketa, ‘cohete universal’). Los UR-100 y UR-200 eran misiles intercontinentales (ICBM), pero el UR-500 -posteriormente conocido como Protón- podría servir también como un gran lanzador espacial. Todos ellos estarían propulsados por propergoles hipergólicos (hidracina y tetróxido de dinitrógeno). Así se garantizaba que los misiles pudiesen estar en alerta preparados para despegar durante largos periodos de tiempo, al igual que los misiles de Yangel (como el R-16) y a diferencia de los R-7 Semiorka y R-9 de Koroliov. El Ingeniero Jefe rechazaba de plano el uso de estos combustibles por considerarlos poco eficientes, altamente tóxicos y muy peligrosos en su manejo. El ‘veneno del diablo’, los llamaba. Y se equivocaba de pleno. Porque, aunque los propergoles hipergólicos eran ciertamente todo eso y mucho más -en 1960 la Catástrofe de Nedelin había matado a casi cien personas durante un lanzamiento fallido de un R-16-, sin duda eran la mejor elección a la hora de construir misiles intercontinentales. Los cohetes R-7, R-9 y GR-1 de Koroliov, todos ellos misiles ‘limpios’ a base de queroseno y oxígeno líquido, habían sido un auténtico fiasco como armas. Al menos el mítico R-7 -el primer ICBM de la historia- sirvió de base para varios lanzadores espaciales (Vostok, Mólniya, Vosjod, Soyuz, etc.), pero los demás ni eso.
El UR-700 con otros cohetes lunares.
Familia UR-500 y UR-700 de Cheloméi.
Cuando Cheloméi quiso diseñar un cohete lunar gigante capaz de rivalizar con el N1 de Koroliov no se lo pensó dos veces y decidió hacer un monstruo basado en la tecnología del UR-500. El nuevo lanzador sería bautizado como UR-700. Y no se lo pensó dos veces porque, además de carecer de experiencia con otros combustibles, disponía de los motores cohete más potentes jamás concebidos en la URSS. La oficina de diseño de Valentín Glushkó, fabricante de la práctica totalidad de motores de gran potencia en la Unión Soviética, había puesto a su disposición el impresionante RD-270 (8D420). Este motor se suponía que no debía existir. Con un empuje de 640 toneladas, era capaz de hablarle de tú a tú al gran F-1 del Saturno V de la NASA, que poseía un empuje de 690 toneladas. De acuerdo con la inteligencia norteamericana, la URSS carecía de la tecnología necesaria para construir un motor como el RD-270. Se ve que no le habían preguntado a Glushkó. 
Koroliov se había negado a trabajar con Glushkó a raíz de las desavenencias surgidas durante el diseño del misil R-9, por lo que se vio obligado a usar los motores NK-15 de Nikolái Kuznetsov para su N1, a base de queroseno y oxígeno líquido. Eran los motores más avanzados jamás construidos en la URSS, pero apenas lograban desarrollar 150 toneladas de empuje. El N1 tendría que incluir hasta treinta motores NK-15 en su primera etapa, mientras que el UR-700 podría funcionar con ocho RD-270. Además, el N1 usaría un complejo diseño a base de tanques de combustible esféricos para ahorrar peso, lo que significaba que el lanzador debía fabricarse casi de nuevo en Baikonur. El UR-700 usaba un diseño modular parecido al de la primera etapa del UR-500, lo que permitía el traslado de las distintas fases del lanzador hasta Baikonur en ferrocarril sin mayor problema.
El poderoso RD-270, el motor imposible.
De acuerdo con el diseño inicial de 1964, el UR-700 tendría ocho propulsores laterales -primera fase- con un RD-270 cada uno situados alrededor de una etapa central que serviria de segunda etapa. El diseño modular del lanzador le daba una apariencia rechoncha y, de hecho, era más bajo que sus competidores pese a ser mucho más potente. El UR-700 podría poner casi 150 toneladas en órbita baja, superando así a las 120 toneladas del Saturno V o las 90 del N1. Con semejante potencia, Cheloméi pretendía llevar a cabo un plan de alunizaje del tipo ascenso directo. Es decir, la nave despegaría, viajaría hasta la Luna y aterrizaría. Posteriormente la fase superior despegaría y pondría rumbo a la Tierra. Nada de situarse en órbita de la Luna y usar un módulo lunar como en los programas Apolo de la NASA o el N1-L3 de Koroliov. Cheloméi usaría la fuerza bruta del UR-700 para simplificar las cosas. El plan de Cheloméi se llamaba UR-700/LK-3 y no dependería de engorrosos acoplamientos en órbita lunar o complejas maniobras en el espacio profundo, lo que facilitaba el guiado y la navegación. La nave de ascenso directo se denominó LK-3 y estaría basada en la LK-1, una cápsula lanzada por el UR-500 concebida para misiones alrededor de la Luna. El proyecto UR-700 fue aprobado formalmente por el ‘ministerio del espacio’ (el Ministerio de Maquinaria General) el 20 de octubre de 1965, y eso a pesar de que se suponía que el N1-L3 de Koroliov era el único programa oficial para la conquista de la Luna. Con el fin de ahorrar costes, el UR-700 debería usar las dos rampas de lanzamiento del Área 110 de Baikonur que se estaban construyendo en esos momentos para el N1. 
Nave de circunnavegación lunar LK-1 de Cheloméi (Novosti Kosmonavtiki).
La nave LK-1 (derecha) comparada con la TKS de Cheloméi (Novosti Kosmonavtiki).
El N1 en las instalaciones del Área 110 de Baikonur.

El 17 de noviembre de 1967 el decreto del gobierno soviético número 1070-363 apoyó una vez más la decisión de continuar con el UR-700. Apenas quedaban dos años para que Neil Armstrong pisase la Luna y la URSS aún no tenía claro qué cohete usar en la competición. Así les fue. Pero Cheloméi seguía a lo suyo y por entonces había mejorado el diseño de su bestia. Ahora la primera etapa poseía seis aceleradores con un RD-270 cada uno alrededor de una etapa central -o segunda etapa- formada por tres bloques con sus respectivos RD-270, con un total de ocho motores al lanzamiento-, de tal forma que el UR-700 pudiese ser lanzado desde las rampas del Área 110. Las tres etapas del UR-700 tenían así un total de 18 motores (seis de la primera etapa, tres de la segunda y cuatro de la tercera), frente a 42 motores del N1 (¡32 motores menos!). La nave lunar pasó a denominarse LK-700 y llevaría a dos cosmonautas. Tras ser lanzada, permanecería cinco horas en órbita terrestre antes de encender la etapa superior y alcanzar la velocidad de escape.

Diseño del UR-700.
Las etapas del UR-700.
Instalaciones del UR-700 en Baikonur.
Al igual que el UR-700, la LK-700 tenía un diseño modular. Tres aceleradores laterales (Blok I) con motores 11D23 estarían situados alrededor de un bloque central. Estos tres aceleradores servirían para alcanzar la velocidad de escape terrestre, mientras que el bloque central o Blok II realizaría las correcciones de trayectoria de camino a la Luna. Los dos cosmonautas estarían situados dentro de la cápsula VA (o Blok V), de 3130 kg y 4 metros cúbicos. 80 horas después del lanzamiento, el Blok II se encendería para frenar la velocidad de caída de la nave hasta alcanzar los 30 m/s a unos 5 kilómetros de altura de la superficie lunar. Entonces el Blok II se desprendería y tomaría el relevo el motor 15D13 del Blok IV de la nave LK-700. La LK-700 iba equipada con un curioso tren de aterrizaje (Blok III) con seis patines que le daban una apariencia ciertamente exótica. Estos patines permitían llevar a cabo alunizajes con una velocidad vertical de 18 km/h y una velocidad lateral de 7,2 km/h, además de soportar pendientes de hasta 15º. Los dos cosmonautas pasarían entre 12 y 24 horas en la superficie, realizando dos caminatas de unas dos horas y recogiendo 10 kg de muestras. Los datos se transmitirían a la Tierra usando una antena situada en la parte superior de la cápsula VA. La tripulación regresaría a la Tierra con el mismo motor Blok IV, dejando el tren de aterrizaje atrás. Cuatro días después, la cápsula VA reentraría en la atmósfera terrestre con los cosmonautas y las preciadas rocas selenitas. 
Nave LK-700.
Comparativa entre la LK-700 (derecha), el N1-L3 de Koroliov (centro) y el Apolo.
Maqueta de la LK-700.
Tren de aterrizaje de la LK-700.
Trayectoria de la LK-700.
En 1967 también comenzaron las pruebas del motor RD-270, que se prolongarían hasta 1969. Los 27 encendidos del motor fueron todo un éxito. Desgraciadamente para Cheloméi, el gobierno soviético se vio forzado a tomar una decisión en la absurda competición entre el N1 y el UR-700. El N1 de Koroliov, que había fallecido en 1966, sería el elegido para plantar cara al Apolo. Con muy mala fortuna. Los cuatro lanzamientos de este cohete terminaron todos en fracaso. Tras el éxito del Apolo, las autoridades soviéticas dieron el carpetazo al programa N1-L3 y negaron su existencia. Pero Cheloméi no se rindió y siguió defendiendo a su querido UR-700. Según él, estaría listo para ser lanzado a partir de 1975… justo cuando aparece en la historia según El Cosmonauta.
Cheloméi no se detuvo en el UR-700. A finales de los 60 jugó con la idea de construir un lanzador aún más monstruoso llamado UR-700M con capacidad para 750 toneladas en órbita baja. Su objetivo, lanzar la nave MK-700 a Marte. También llegó a sugerir el UR-900, una especie de UR-700 mejorado con capacidad para 250 toneladas en LEO. Pero ninguno de estos planes llegó a hacerse realidad. Sin un patrón como Jruschov en el Kremlin y enfrentado a muerte con el poderoso ministro de defensa Ustínov, la estrella de Cheloméi nunca más volvió a brillar como en los años 60. Pero, ¿podría haber sido el UR-700 una alternativa realista al N1?¿Hubiera sido capaz la URSS de poner dos cosmonautas en la superficie lunar en 1975 con una nave LK-700?

PS: de acuerdo con el equipo de El Cosmonauta, el cohete de la película es un UR-701, una variante ligeramente modificada -y ficticia- del UR-700.



44 Comentarios

  1. Genial entrada, Daniel… Otra de esas que nos hace sentir nostalgia por cosas que nunca llegaron a ocurrir pero podían haber sido… Imagina el progreso que tendríamos ahora en el espacio si dispusiéramos de lanzadores pesados desde los años 70 para empezar a montar una buena infraestructura.

    Y por cierto, supongo que te diste cuenta del gazapo que se da en El Cosmonauta durante el lanzamiento del UR-700, cuando uno de los técnicos dice «SRB ignition» para un cohete sin SRBs… 😉

    ¡Un saludo!

    1. En realidad estuvieron buscando alguna lista de todo lo que se va diciendo durante un lanzamiento, y lo único que encontraron fue la de los lanzamientos del Shuttle, precisamente. Creo que Daniel les ayudó con ello, además.

    2. Siendo franco la peli a mí no me gustó. No por que fuera mala, pero el trailer me vendió otra cosa de lo que es en realidad. Resultó que la cosmonáutica quedaba en un papel irrelevante, y el cosmonauta es un personaje secundario. Realmente la peli se centra en la tipa que ya hasta se me olvido como se llamaba.

  2. Amigo DARK el presente es bastante Dark (Black diriamos ).Segun russianspaceweb los planes rusos actuales son vagos, no se prevén cambios sustanciales hasta 2020,De 2020 a 2030 introducirian un remolcador espacial y un lanzador de 50 toneladas de carga útil, de 2030 en adelante piensan en un lanzador de 150 toneladas de capacidad y vuelos a la Luna, comenzando a pensar en un futuro, y lejano, vuelo a Marte.Como todo se retrasa le sumas 5 o 10 años a lo previsto. Esperemos que la NASA recupere el pulso y ponga a punto su SLS, y su nuevo «Apolo» en 10 años, de lo contrario vamos a ver vuelos lunares con cataratas.
    Saludos

  3. La verdad es que a Chemolei no le temblaba el pulso. Es curioso que un sistema centralista y autoritario (la URSS) no tuviese una sola agencia espacial que lo coordinara todo, como lo hicieron los «competitivos» USA; esto sin duda les hizo perder, dinero, tiempo y al final no llegar a la Luna.
    ¡Que alguien resucite al UR-700M! Menuda bestia: 750 tm LEO, que maravilla si se dispusiera de semejante «pequeñin». La de cosas que se podrian hacer ahora mismo (a si a bote pronto: estaciones espaciales mas grandes que la ISS, varios viajes a Marte…he incluso a Titán o Europa, quien sabe)

    Saluidos

  4. Es un poco extraño que, pudiendo poner 30 toneladas en órbita más que el Saturno V, la misión fuese mucho más simple que las Apollo. ¿10 kg de rocas? Un par de paseos de 2 horas, no es muy diferente de la primera misión de Amstrong, Aldrin y Collins pero las siguientes fueron muchísimo más allá que la primera.

    Lo que comentas de los los objetivos de la misión Daniel, ¿eran para la primera misión o era lo que se podía hacer y punto con la lk700?

    1. Supongo que la misión sería así por cuestiones de delta-V (y por tanto del combustible necesario subir) de la misión directa en vez de con acoplamientos en órbita lunar, pero no estoy seguro.

    2. Efectivamente, una misión LOR (Lunar Orbit Rendezvous) como el Apolo o el N1-L3 permite aumentar la carga útil, ya que básicamente se divide el vehículo en más etapas. A esto debemos sumar que el Blok I de la LK-700 usaba combustibles hipergólicos, menos eficientes que los combustibles criogénicos de la S-IVB del Saturno V. Cheloméi preveía misiones adicionales más complejas que pasaban por lanzar previamente naves de carga con equipos para permitir estancias de mayor duración. Pero vamos, nunca pasó de la fase conceptual.

      Un saludo.

  5. Sigo pensando que tal vez uno o dos lanzamientos fallidos iniciales hubiera tenido el UR pero hubiera sido un exito rotundo… una lastima… creo que un factor determinante era el ratio bajo del Proton en aquella epoca. no? Varios Protones fallaron.

    1. El tema es que una única falla de semejante bestia repleta de combustibles hipergólicos hubiera generado un desastre ambiental en una enorme area. La propuesta de Korolyov era la más realista y sensata, el N1 tendría éxito si hubiera tenido el tiempo y (principalmente) los recursos para desarrollarlo.

    2. Coincido con Carlo. Los combustibles del N1 eran una elección más sensata. Pero la modularidad y el esquema de ascenso directo del UR-700/LK-700 quizás habrían sido más acordes con las limitaciones técnicas del programa soviético de la época.

      Un saludo.

  6. Yo siento que el tipo de combustible determinó el futuro del programa espacial Ruso. Ellos querian llegar a la Luna y Marte pero a la vez querian misiles intercontinentales listos para despegar al instante. La falta de decicion para apostar a un solo objetivo les costo la Luna en esa epoca. El Buran y la Mir, fueron un exito para mi, pero la Union Sovietica cayó.
    Gran entrada Daniel, felicitaciones y… gran cohete el UR700M hubiese sido!!

  7. ¿Se ha pensado alguna vez en comprar los motores RD-270 y usarlos en algún lanzador occidental, tal como hicieron con los NK-33? Quizás pudiera ser una alternativa a resucitar al motor F-1

  8. He notado una pega, tanto en el diseño preliminar como en el «definitivo» mencionas el el UR-700 contaba con ocho bloques laterales. Pero según se y de acuerdo a todas las imágenes de post, el el diseño definitivo había seis bloques laterales y tres centrales, cada una con su respectivo RD-270 (nueve en total).

    También cabría mencionar que cada bloque lateral contaba con tres tanques, uno para la hidracina, otro para el tetróxido de dinitrógeno y un tercero adicional, estos seis tanques adicionales suministrarían el combustible para los tres motores centrales durante la primera etapa, luego para la segunda, los seis bloque laterales se desprenderían y el cohete continuaría impulsados por los tres motores centrales, esta vez alimentados por sus propios tanques.

  9. El UR-700 no era muy eficiente en cuanto a la relación peso-carga (4823 ton para 151 ton en LEO, el Saturno V era 3038 ton y 120 ton a LEO). Pero la bondad del diseño era su modo modular, primero por la facilidad de construcción y transporte terrestre y porque adicionando mas bloques se lleva mas carga sin modificaciones mayores al hardware original como el diseño del UR-900 para 240 ton a LEO, algo que se quiere implementar con el Angara.

    Por otro lado gracias por las imágenes Daniel, puede que muy pronto (espero que la película ayude a la prontitud) el UR-700 forme parte de la familia de addd-on para el simulador Orbiter. Seria interesante volarlo, aunque sea virtualmente.

  10. Magnífica entrada sobre el que para mí es el cohete más feo de la historia. A mi entender siempre sera mucho más sensato un cohete de kerolox, pero el diseño muy modular a lo OTRAG es interesante
    ¿La silueta con una etapa intermedia descomunal que se ve en la imagen Nº11 es el UR-700M?
    Por cierto desconocía que el N1 estuviera pensado para ir a Marte y luego a la Luna. Siendo Marte un destino mucho más difícil en cuanto a DeltaV, comunicaciones, alineamientos, etc, ¿Porqué ir allí primero?

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 20 mayo, 2013
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Historias de la Cosmonáutica • Rusia • sondasesp