Cambios en los cohetes lunares chinos: CZ-9 y CZ-5DY

Por Daniel Marín, el 28 junio, 2021. Categoría(s): Astronáutica • China • Cohetes • Luna ✎ 213

Los planes de China para poner un ser humano en la Luna no paran de evolucionar. ¿Lo último? Por un lado, el nuevo lanzador lunar tripulado ya tiene un nombre oficial: CZ-5DY. Por otro, el diseño del cohete gigante CZ-9 ha sufrido un cambio radical. Pero recapitulemos para entender la historia. En 2018 China desveló sus planes para llevar a cabo misiones tripuladas a la Luna usando un nuevo cohete con capacidad para colocar 70 toneladas en órbita baja. Con dos lanzamientos de este lanzador, apodado como el «cohete 921», «CZ-X» o el «Falcon Heavy chino (CZ-FH)», se podrían efectuar misiones alrededor de la Luna mediante la nave tripulada de nueva generación y una estación en órbita lunar —la «Gateway china»— en algún momento a partir de 2025. La introducción de este nuevo vector dejó en un segundo plano el desarrollo del cohete gigante Larga Marcha CZ-9, un lanzador en desarrollo desde 2011, aunque solo recientemente se ha vinculado oficialmente con misiones tripuladas a la Luna, y cuyo primer lanzamiento no está previsto hasta finales de esta década.

Recreación del nuevo diseño del cohete gigante chino CZ-9 (simulación en KSP) (Weibo: PhilLeafSpace).

La propuesta original de CASC —la agencia espacial china de facto— del CZ-9 de 2011 recordaba claramente al SLS de la NASA: una etapa central criogénica de 9 metros de diámetro con cuatro motores YF-650 rodeada por cuatro aceleradores, también criogénicos, con un YF-650 cada uno. Otra versión disponía de cuatro aceleradores de combustible sólido y cinco motores en la etapa central. En ambos casos, la segunda etapa también sería criogénica y usaría un motor YF-200. Este CZ-9 de 2011 era capaz de colocar en órbita baja unas 100 toneladas, pero en 2014 la capacidad subió hasta las 130 toneladas. Finalmente, el diseño del lanzador se congeló en 2016. El CZ-9 de 2016 venía en tres versiones: el CZ-9 a secas, con cuatro aceleradores laterales (con una carga útil de 140 toneladas en órbita baja), el CZ-9A, con dos aceleradores (y capaz de situar 100 toneladas en LEO) y el CZ-9B, sin aceleradores y con capacidad de 70 toneladas.

Dos versiones del CZ-9 de 2011, cuando todavía se denominaba CZ-XB (CALT).
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Recreación del CZ-9 (izquierda) según el diseño de 2011, comparado con el CZ-3B (www.aihangtian.com).

La versión más potente, la CZ-9, tendría una masa al lanzamiento de 4137 toneladas y 93 metros de altura. Además de las distintas versiones, el diseño del lanzador había cambiado sustancialmente. Ya no tendría una etapa central criogénica con hidrógeno, sino que ahora usaría queroseno como combustible. Tanto la etapa central, ahora de 10 metros de diámetro, como los aceleradores usarían un nuevo motor avanzado de kerolox de ciclo cerrado con dos cámaras de combustión y 4,8 meganewton de empuje. Posteriormente conocido como YF-130, este motor sería la versión china del famoso RD-180 ruso, empleado en el cohete estadounidense Atlas V. La etapa central usaría cuatro motores YF-130, mientras que los aceleradores llevarían dos cada uno. La segunda y la tercera etapa serían criogénicas, con dos motores YF-90 (de 2200 kN de empuje) y cuatro YF-79 (de 250 kN), respectivamente. Este diseño ha permanecido más o menos estable en los últimos cinco años —aunque la altura ha subido de 93 a 103 metros— y es el que los medios occidentales suelen «redescubrir» cada pocos meses cuando hablan de los «novedosos» planes de China para viajar a la Luna (de hecho, la Wikipedia en inglés menciona erróneamente que el CZ-9 se remonta a 2018).

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Distintas versiones del CZ-9 según el diseño de 2016 (chinaspaceflight.com).
Diseño del CZ-9 de 2016 y sus tres versiones con 0, 2 y 4 propulsores de kerolox alrededor de la etapa central, también de kerolox (Weibo).
Recreación del CZ-9 según el diseño de 2016 (CASC).
Diseño del CZ-9 ligeramente más reciente, de 2018, con modificaciones en los aceleradores y la disposición de los motores YF-130 en la etapa central (CASC).

Y las así estaban las cosas hasta el pasado 24 de junio, cuando Long Lehao (龙乐豪), ingeniero jefe de la serie de cohetes Larga Marcha y toda una leyenda viva, dio una conferencia en la Universidad de Hong Kong sobre el programa espacial chino. En la conferencia, Long presentó el nuevo diseño del CZ-9, muy diferente al anterior de 2016. Ahora el CZ-9 es un lanzador monobloque sin aceleradores con capacidad para situar 150 toneladas en órbita baja. El diámetro máximo se ha incrementado hasta los 10,6 metros —superior al diámetro del Saturno V— y la altura alcanza los 108 metros, al mismo tiempo que disfruta de una cofia de 9 metros de diámetro. La primera etapa sigue siendo de kerolox, pero en vez de motores YF-130 usará 16 YF-135, que no son otra cosa que la versión de una cámara de combustión del YF-130, con un empuje de 3,6 meganewton cada uno (es decir, como el RD-191 ruso, derivado del RD-180). La segunda etapa usará cuatro motores y la tercera uno (todos ellos criogénicos para maximizar las prestaciones).

Long Lehao introduce el nuevo diseño del CZ-9 en la Universidad de Hong Kong (Weibo).
Los cohetes lunares chinos: el CZ-5DY (a la izquierda; la imagen muestra incorrectamente la torre de escape) y el CZ-9 (Weibo: -YoujyouYouki陆幺陆).
Detalle del nuevo diseño (Weibo).

En la misma conferencia, Long presentó una vez más el «cohete 921», pero ahora con el nombre oficial de CZ-5DY. Esta no es una nueva denominación, pues los más viejos de Eureka recordarán que en 2011 China empleó este nombre para una versión pesada del CZ-5 capaz de colocar 50 toneladas en LEO. Se ve que han decidido resucitar el nombre, a pesar de que el nuevo lanzador no tiene mucho en común con respecto al actual CZ-5. El CZ-5DY prácticamente no ha experimentado cambios: sigue siendo un lanzador de kerolox y 2680 toneladas al lanzamiento dotado de tres bloques como primera etapa, cada uno de ellos con siete motores YF-100K —una versión mejorada del YF-100 que usan los CZ-5, CZ-7 y CZ-8—, una segunda etapa con dos YF-100M y una tercera etapa, esta sí, criogénica, con tres YF-75D (originalmente no estaba claro si eran dos o tres de estos motores). La capacidad en órbita baja sigue siendo de 70 toneladas, pero la capacidad de carga hacia la Luna es ahora de 27 toneladas, dos toneladas más de lo publicitado el año pasado (es posible que el cambio se deba a la sustitución de la torre de escape tradicional por un sistema de emergencia situado bajo la cápsula, como en las naves Crew Dragon y Starliner). El plan de vuelos lunares con el CZ-5DY continúa siendo el que hemos visto desde 2018, con misiones alrededor de la Luna usando un esquema de dos lanzamientos, además de expediciones a la superficie mediante un pequeño módulo lunar para dos personas que requeriría un lanzamiento adicional.

El Larga Marcha CZ-5DY de 2011 (CALT).
Cohetes chinos: el CZ-2F de las naves Shenzhou, el futuro CZ-5DY con la nave de nueva generación, el Larga Marcha CZ-9 y el CZ-5B (https://m.weibo.cn/p/2304133279752321).
Diseño del CZ-5DY de 2020 sin torre de escape tradicional (http://www.spaceflightfans.cn/).
Maquetas del CZ-5DY (izquierda) junto al Larga Marcha CZ-9 (derecha) (Weibo).

El nuevo diseño del CZ-9 obedece a varios factores. El primero es evitar solaparse con el CZ-5DY. La versión más ligera del CZ-9, la CZ-9B, tendría la misma capacidad de carga en LEO que el CZ-5DY, por lo que sería a todas luces redundante. Y está claro que no tiene sentido desarrollar dos lanzadores pesados caros y complejos con tecnologías diferentes que se hacen la competencia el uno al otro. Por otro lado, al aumentar la capacidad de carga del CZ-9 hasta las 150 toneladas mediante un diseño monobloque, CASC quiere evitar que este lanzador superpesado sufra el mismo problema que el CZ-5, es decir, que se carezca de margen de crecimiento. Efectivamente, el CZ-5 fue concebido como el miembro más pesado de una familia de lanzadores en una época —los años 90— en la que las 25 toneladas en órbita baja parecían ser el límite de lo comercialmente viable. Como resultado, actualmente resultaría muy difícil aumentar la capacidad del CZ-5. El anterior CZ-9 sufría de este mismo pecado, mientras que el nuevo diseño es susceptible de ser ampliado usando aceleradores laterales y etapas superiores más potentes (o motores más eficientes). También es significativo que el diseño de la primera etapa de este nuevo CZ-9 nos recuerde mucho más al Super Heavy de SpaceX que al SLS de la NASA.

Long Lehao con el CZ-5DY en la Universidad de Hong Kong (Weibo).
Detalle de la diapositiva anterior (Weibo).
El CZ-5DY en el diseño que vimos el año pasado (Weibo).
El plan de alunizaje usando dos lanzamientos del CZ-5DY, la nave de nueva generación y el módulo lunar de pequeño tamaño (http://www.spaceflightfans.cn/).
La «Gateway china» unida a la nave de nueva generación y el módulo lunar (Weibo).

Aunque la reutilización no se menciona por ningún lado, sin duda será más fácil recuperar y reutilizar esta primera etapa que la anterior, formada por hasta cinco elementos separados. La disposición de los 16 motores de la primera etapa, parecida a la del Super Heavy, facilitaría una tarea de este tipo. Asimismo, los tanques de propelentes del nuevo CZ-9 usan un diseño con una pared común (como en la Starship), en vez de estar separados (como en la etapa central del SLS). Ahora bien, ¿cómo avanza China en el terreno de la propulsión de este futuro lanzador? El corazón de cualquier cohete son los motores. Constituyen la diferencia entre un bonito powerpoint y la realidad. Pero China ha estado tradicionalmente rezagada con respecto a la tecnología de motores potentes de kerolox. No en vano, el YF-100 del CZ-5 tiene un empuje de 1,3 meganewton, mientras que el YF-135 del CZ-9 debe alcanzar los 4,8 MN. No obstante, recientemente hemos podido ver prototipos del YF-135 que ya están siendo sometidos a diversas pruebas, por lo que no queda mucho tiempo para que China alcance a Rusia en uno de las pocas áreas del mundo aeroespacial en las que todavía estaba detrás del país vecino.

Motor YF-130, el RD-180 chino (CASC).
El RD-180 ruso, derivado a partir del RD-170 desarrollado para el cohete Energía (NPO Energomash).

Por el momento no se sabe si el nuevo diseño afectará al calendario de pruebas del CZ-9, que en principio debía realizar sus primeros lanzamientos entre 2028 y 2030. En cuanto a las aplicaciones de este vector gigante, y aunque casi todo el mundo lo asocie al programa lunar tripulado, China solo ha confirmado que piensa usarlo en misiones no tripuladas a la Luna a partir del 2030 —en concreto, para lanzar elementos de la base lunar ILRS en colaboración con Rusia— y, dependiendo de cuándo esté listo, quizá para la misión de retorno de muestras de Marte Tianwen 2. Esta misión consta de dos sondas —una de aterrizaje para recoger las muestras y un orbitador para traerlas a la Tierra— que podrían despegar mediante dos cohetes —un CZ-5 y un CZ-3B—, o bien mediante un único lanzamiento del CZ-9. También se ha planteado el uso de este vector para lanzar estaciones geoestacionarias con el objetivo de producir energía solar —SSPS— o, por supuesto, misiones tripuladas a la superficie lunar. Aunque a mucha gente el nuevo CZ-9 le ha recordado al Super Heavy, personalmente desde el punto de vista estético se me parece más a la propuesta de cohete lunar tripulado R-56 de Mijaíl Yangel, en su versión monobloque, que también tenía 16 motores en su primera etapa. Esperemos que el nuevo CZ-9 corra mejor suerte que este último.

Sonda Tianwen 2 de recogida de muestras. A la derecha, la sonda para recoger las muestras. A la izquierda, el orbitador para traerlas a la Tierra (con una cápsula similar a la de la misión Chang’e 5) (Weibo).
El cohete lunar soviético R-56 de Yangel, con 16 motores hipergólicos RD-253 en la primera etapa (KB Yuzhnoe).


213 Comentarios

    1. No lo digas muy alto. Comparto tu opinión, pero no es una peli que fuera criticada positivamente por estos lares. Opinaron que adolece del síndrome de la exploración espacial ‘provocapenas’ o ‘espaciodramas’ o decadente o sin gloria (que no dan ganas de hacerse uno astronauta).

        1. No soy un buen crítico. Sólo me fijo en las emociones que me provoca cada momento. No analizo la lógica de lo que sucede en la peli. O por lo menos no suelo encontrar esas incongruencias que la gente normalmente encuentra.

          1. Pero si es por eso… yo también me fijo en las emociones que me provoca… por ejemplo sorpresa (WTF?!), ira (¿se piensan que somos idiotas?), risa (¿pero qué clase de ciegos dementes dan luz verde y financian la producción de estos mamarrachos?) y aburrimiento (bueno, ya está, suficiente, basta de estupideces, a otra cosa mariposa).

            Y no, yo tampoco analizo la lógica de lo que sucede en la peli. Pero, desgraciado de mí, las malvadas incoherencias me detestan, se delatan ellas solitas al patearme el neocórtex de no uno, los dos hemisferios cerebrales…

            http://radioskylab.es/2021/04/23/099-9-alabeo/#comment-7796

  1. Buen artículo!! 👍

    Que monstruos!! 💪🚀 la verdad no creo que China tenga planes para un CZ-9 reutilizable. Sino eliminar los aceleradores laterales que causan algún disgusto ecológico entre la población.

    1. Pues yo si apuesto que esa primera etapa será reutilizable…lo tiene todo para serlo…

      Ojito que China esta creando un ecosistema recuperable muy grande…sino mirad LandSpace y sus competidoras…

  2. ¡Excelente!
    Excelente entrada interesantes enlaces
    que sigan los aportes que no entren los que ya sabemos
    Mi aporte era que echo de menos cohetes como ese que se montaba en el agua a causa del peso y la consecuente falta de integridad estructural de hacerlo al aire, y el Energia/Buran.

  3. He leído por ahí que SpaceX ha pedido el permiso a las autoridades para desplegar starlinks en el primer vuelo orbital de la SSSH con fecha a partir de Agosto…alguien sabe algo? Martínez?
    Eso implicaría que la cofia del SN20 tendría la capacidad de abrirse y no me suena que vaya a ser así, aunque aún no está terminada…

    1. Acabo de revisar el último diagrama de Brendan Lewis y lo que falta de SN20 es precisamente la cofia, lo cual es raro ya que en tanto tiempo debería estar hecha si no montada…..igual, aprovechando que tienen que esperar a la torre y demás infraestructura de tierra, están cambiando/acelerando el plan y pasan ya a una cofia con apertura para la SN20?

      1. La cofia es un sistema mucho más complejo de lo que parece a primera vista. La SN20 no está preparada para lanzar satélites, necesitan un SN mucho más evolucionado y «espacial» y todavía no hemos visto nada que ni remotamente se le parezca. Ni tampoco hemos visto nada que lo permita, en cuanto a instalaciones de tierra.
        A la espera, eso sí, de cualquier idea ingeniosa que se le pueda ocurrir a SpaceX para solventar ese asunto. (les podemos dar un puntillo de apertura de mentes por si se sacan algún as de debajo de la manga)

        1. SpaceX es muy tramposa. Sorprende a la industria y a la afición haciendo bien las cosas cuando todos esperaban que las hicieran mal. Asi no vale.

          1. Les espero con mentalidad abierta… pero algunas cosas son como son y no pueden hacerse de otra manera…

      1. que pidan una solicitud a la FCC para agosto – septiembre no significa nada. También pidieron antes para junio – diciembre, si mal no recuerdo.

        hombre… entre comunicarte con starlink (que recordemos ya lo habían hecho o intentado) y lanzar Starlink, es tanta diferencia como entre ir hasta Albacete o ir hasta Marte.

        1. Por eso preguntaba, me parecía demasiado acelerón pero con esta gente nunca se sabe…son capaces de arriesgar un centenar de starlinks en un vuelo de prueba…

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Por Daniel Marín, publicado el 28 junio, 2021
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