H-3, el nuevo cohete japonés

Japón cuenta actualmente con tres lanzadores espaciales. El nuevo Epsilon para cargas pequeñas y los cohetes medios H-2A y H-2B. El H-2B se usa para lanzar la nave de carga HTV a la ISS, mientras que el H-2A se emplea para mandar satélites a la órbita geoestacionaria. Y el problema es que este lanzador es demasiado caro (unos cien millones de dólares por misión). En una época en la que estamos asistiendo a una reestructuración de la oferta de sistemas de lanzamiento a nivel mundial, Japón no quiere quedarse atrás.

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Posibles versiones del H-3, con cero, dos, cuatro y seis cohetes de combustible sólido respectivamente (JAXA).

Por este motivo la JAXA comenzó el desarrollo del lanzador de nueva generación H-3 en 2011 tomando como base el programa H-X de la década pasada. El 27 de febrero pasado la agencia espacial japonesa anunció la apertura del plazo para recibir propuestas de la industria para construir el nuevo lanzador, aunque nadie duda de que Mitsubishi Heavy Industries Ltd. -contratista principal del H-2- será el ganador.

El H-3 será un cohete criogénico de dos etapas muy similar al H-2, pero más potente. El H-2A puede poner entre 2,9 y 4,6 toneladas en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) usando las versiones H-2A202 (con dos cohetes de combustible sólido) y H-2A204 (con cuatro motores), mientras que el H-2B (con cuatro motores sólidos) es capaz de situar hasta 5,5 toneladas en GTO. Sin embargo, el H-3 será más flexible y podrá lanzar entre 2,1 y 6,5 toneladas a GTO (o un mínimo de 8 toneladas en órbita baja) gracias a que podrá usar entre cero y seis cohetes de combustible sólido, derivados a su vez de la segunda etapa Epsilon. El H-3 tendrá una altura de 60 metros y un diámetro del bloque central de 4,5-5 metros (el H-2B tiene un diámetro de 5,1 metros y 56 metros de altura).

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Arriba, las versiones del H-3 y su capacidad de carga. Abajo, los H-2A202, H-2A204 y H-2B (JAXA).
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Maqueta del nuevo motor criogénico LE-X del H-3 (Novosti Kosmonavtiki).
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La rampa de lanzamiento del H-3 en Tanegashima estará junto a la del H-2A/B (JAXA).

La primera etapa usará dos nuevos motores criogénicos LE-X basado en la tecnología del LE-7A del H-2. Curiosamente, el LE-X será de ciclo abierto -o sea, menos eficiente- para abaratar las operaciones y los costes de desarrollo. Además el nuevo cohete usará instalaciones altamente automatizadas, por lo que la JAXA espera reducir el coste de cada lanzamiento a 50-65 millones de dólares. Resumiendo, el H-3 es una especie de H-2 en esteroides más flexible que le dará a la JAXA la capacidad de, por un lado, lanzar cargas pequeñas a menor coste y, por otro lado, poner en órbita satélites geoestacionarios de más de seis toneladas.

El H-3 será el quinto lanzador japonés de gran tamaño. En los años 70 y 80 Japón desarrolló los N-I, N-II y N-III de los años 70 y 80 con tecnología norteamericana y en la década de los 90 sacó adelante el H-II construido con tecnología propia, a partir del cual se creó el H-IIA y el H-IIB (básicamente una versión agrandada del H-IIA).

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Desarrollo de lanzadores japoneses medios (JAXA).
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Desarrollo de lanzadores japoneses de pequeño tamaño. El nuevo Epsilon ha sustituido a la antigua serie Mu (JAXA).
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Configuraciones estudiadas para el nuevo lanzador japonés dentro del programa H-X antes de que se transformase en el H-3 (JAXA).

Japón hace tiempo que no busca liderar el mercado comercial de lanzamientos, pero la llegada del H-3 podría cambiar las cosas. En cualquier caso, lo que está claro es que el país quiere seguir manteniendo su independencia a la hora de lanzar cargas al espacio y la competitividad en el mercado internacional nunca ha sido ni será un factor determinante en este asunto. JAXA espera poder tener listo el H-3 para 2020 después de haber gastado 1900 millones de dólares en el proyecto. ¿Veremos una nave tripulada japonesa despegar sobre este nuevo lanzador? Poco probable, pero soñar siempre es gratis.

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Posible versión tripulada del H-3 (JAXA).


16 Comentarios

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AntonioAntonio

Más que una nave tripulada, a mí me gustaría ver por parte de Japón una segunda IKAROS y toda una serie de naves que pulieran la tecnología de las velas solares mediante misiones a Marte, Júpiter, … Es algo en lo que van a la cabeza y creo que deberían aprovecharlo.

rseferino

No veo para que tendrían que tener un programa tripulado, mejor qeu se utilice el cohete para hacer mas rentable el negocio espacial, mas adelante se puede pensar en vuelos tripulados.

anonimusanonimus

Y porque no pueden ellos deberian tener su programa de exploración tripulado que es la cumbre de cualquier programa especial. Es mas .los japoneses debieron haber sido el tercer país en mandar un hombre al espacio

Daniel FernandesDaniel Fernandes

Tengo una pequeña duda tecnica… ¿Alguien me puede definir Isp? Se, a raiz de lo aprendido en este blog y las muchas horas jugando al Kerbal, que indica la eficiencia de un motor y que es directamente proporcional al Delta-v (creo,espero no ofender a nadie). Si alguien me pudiera explicar lo que es exactamente… A Wikipedia no la entiendo demasiado. Y a propósito, ¿por qué se mide en segundos?

AnónimoAnónimo

El Isp es la multiplicación de la “velocidad característica” por el “coeficiente de empuje” dividido por la gravedad a nivel del mar. El primer término es el rendimineto del propergol, depende proporcionalmente de la raíz cuadrada de su temperatura de combustión y su masa molar. Su unidad son los metros por segundo. El segundo término depende de la forma del motor y su optimización en función de las presiones. Es adimensional.

AntonioAntonio

Hay dos formas de definir el impulso específico. Una se mide en segundos y la otra en N · s / kg. Es un concepto que mide el rendimiento de un combustible o de una combinación combustible-motor. La que se mide en segundos es bastante intuitiva:

Imagina que tienes un cohete encendido, gastando el combustible justo para mantenerse inmóvil en el aire contrarrestando la fuerza de la gravedad. Gastará cierta cantidad de combustible para mantener su peso en el aire. A más peso, más combustible. Pero hay combustibles y motores con más “rendimiento por kilo” que otros. El impulso específico de ese cohete con ese tipo de combustible es el tiempo, en segundos, que un kilo de combustible puede mantener suspendido un kilo de carga (entendiendo por carga tanto la estructura del cohete como la carga científica y el combustible).

Esta definición se basa en la fuerza de la gravedad a nivel del mar, pero se puede traducir fácilmente a una forma en que no dependa de la Tierra, cambiando “mantener suspendido un kilo al nivel del mar” por “ejercer 9,8 N de fuerza”.

Daniel FernandesDaniel Fernandes

Muchas gracias por tu explicación… Más o menos era la idea que yo tenía.

Oscar Garcia (@oalfonsogarcia)Oscar Garcia (@oalfonsogarcia)

No se si les interesaría mas destinar recursos en otros programas (sondas, módulos de la ISS, satélites de observación) y usar lanzadores comerciales para las cargas pesadas. Quieren mantener su independencia pero creo que eso limita otras misiones.

AnónimoAnónimo

Es muy raro usar LH2 y LOX en la primera tapa solamente. El otro que lo hace es el Delta IV.

rseferino

De hecho esa combinación de propergoles da mas rendimiento que otros combustibles, y en el despegue lo importante es ganar la mayor velocidad posible de la primera etapa para que las siguientes tengan que acelerar una carga mas pequeña. El Space shuttle usaba LOX/LH2 en el despegue.

rseferino

Exacto, el asunto es ganar la mayor velocidad posible durante la primera etapa, y el Oxigeno e Hidrógeno dan mayor rendimiento en ese punto.

AnónimoAnónimo

Sí, esto está claro. Lo que yo digo es que muy pocos lanzadores usan solamente LOX/LH2 en la primera etapa. Uno de ellos es el H-3 y el otro el Delta IV.

miguelmiguel

Es que el Oxigeno + Hidrógeno aunque es el mejor, es de lo peor para gestionarlo. Es muy complicado y costoso. El hidrógeno es muy complicado de manejar. Ahora está de moda Metano + Oxígeno. Igual Daniel hace una entrada poniendo pros y contras de cada combustible.

NicolásNicolás

Muy pocos lanzadores usan primeras etapas criogénicas porque para despegar se necesita vencer la fuerza de gravedad ejercida sobre la totalidad de la masa del cohete, la totalidad del combustible y la carga útil. Ergo, se necesitan motores muy potentes y el beneficio del alto impulso específico se pierde por la complejidad de los motores, los tanques para el H2 también son considerablemente más grandes y requieren temperaturas de mucho más bajas. En resumen, económicamente no suele ser conveniente impulsar la primera etapa de un lanzador con propergoles criogénicos. Sólo el Delta IV tiene esta configuración, puesto que el H-2 japonés y el Ariane 5 europeo poseen impulsores sólidos que proporcionan la mayor parte del empuje para despegarse del suelo. Lo mismo ocurría para el caso del Shuttle y el cohete gigante Energía, cuerpos centrales con motores LH2/LO2 asistidos por cohetes de combustible sólido y de kerolox respectivamente.

VIMARAVIMARA

Si consiguen casi reducir a la mitad el gasto del lanzamiento aunque sea con tecnología menos eficiente, estupendo por ellos.

Pienso que con la tasa de retorno por unidad monetaria invertida en el espacio, Japón se está quedando un poco aparbada en el tema, que es la tercera economía mundial… aunque lleve años de “recesión” deberían mirar un poco hacia adelante.

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