El nuevo motor cohete chino de combustible sólido

Por Daniel Marín, el 26 octubre, 2021. Categoría(s): Astronáutica • China • Cohetes ✎ 140

El pasado 19 de octubre China probó el segmento de motor de combustible sólido más potente desarrollado por este país, con un empuje de unas 500 toneladas. La noticia ha tenido cierta trascendencia, pero hay que situarla en su contexto para analizarla debidamente. El motor cohete puesto a prueba es un segmento de combustible sólido con una cubierta de fibra de carbono que tiene una masa de 150 toneladas, un diámetro de 3,5 metros y funciona durante unos 115 segundos. Este motor ha sido desarrollado por la Academia de Tecnología de Motores de Cohetes Sólidos (航天 动力 技术 研究院 o AASPT según sus siglas en inglés), también conocida como la Cuarta Academia (四 院), una división de la corporación estatal gigante CASC (China Aerospace Science and Technology Corporation) encargada del desarrollo de motores de combustible sólido para fines civiles y militares. Conviene destacar que este no es el motor de combustible sólido en servicio más potente del mundo: ese honor recae en los aceleradores del cohete SLS de la NASA, que tienen un empuje de unas 1600 toneladas cada uno.

Prueba del motor chino de combustible sólido más potente (Xinhua).

El siguiente cohete sólido más potente en servicio son los aceleradores EAP (Etage d’Acceleration à Poudre) del Ariane 5, de 3 metros de diámetro y 1100 toneladas de empuje por unidad. De hecho, en términos de empuje el nuevo motor chino se puede comparar con el motor europeo P120C, de unas 460 toneladas de empuje y que se usará en el Ariane 6 y en el Vega C, o con el S200 indio del lanzador GSLV Mark III, que desarrolla 540 toneladas de empuje. Entonces, ¿qué tiene de especial el motor chino? Pues la clave aquí son los segmentos. Cada SRB del SLS alcanza un empuje de 1600 toneladas gracias al empleo de cinco segmentos de combustible sólido —los SRB del shuttle tenían cuatro segmentos—, mientras que los EAP europeos disponen de tres segmentos. Es decir, aunque el nuevo cohete de combustible sólido chino no sea en sí mismo especialmente impresionante, puede servir como base para crear un motor tan potente como los SRB del SLS. De hecho, CASC ha declarado que esa es precisamente su intención: construir un enorme motor de combustible sólido de cinco segmentos.

Los SRB de cinco segmentos del SLS son los motores de combustible sólido más potentes y grandes (NASA).
Motor P120C europeo de un segmento que se usará en el Vega C y el Ariane 6 (ESA).

Quizás tan interesante como este motor resulta la trayectoria del programa espacial chino para alcanzar este punto. Y es que hasta hace apenas diez años los cohetes de combustible sólido eran los grandes ausentes del programa espacial del país asiático, dominado por los cohetes Larga Marcha hipergólicos (una de las escasas excepciones eran los pequeños cohetes sólidos empleados en la torre de escape de los lanzadores tripulados CZ-2F). Sin embargo, a raíz del undécimo plan quinquenal (2006-2010) el país decidió desarrollar esta tecnología para ser aplicada en lanzadores civiles, ya que hasta el momento solo se había usado en el sector militar con el objetivo de desarrollar misiles balísticos como el DF-31. Tomando como base esta experiencia con ICBM, con el plan quinquenal nació una estrategia de tres etapas y una década de duración para desarrollar motores con empujes de 100, 200 y 500 toneladas, respectivamente. Y dicho y hecho. En 2009 se puso a prueba por primera vez un motor sólido de dos metros de diámetro y 120 toneladas de empuje. Este motor serviría de base para la primera etapa del cohete CZ-11 —y, quizás, para versiones avanzadas del ICBM DF-31—, el primer cohete civil de combustible sólido de CASC, que entró en servicio en 2015 y que es capaz de colocar 700 kg en órbita baja.

El segmento de 500 toneladas de empuje puesto a prueba por China (Xinhua).
Otra vista del motor (CCTV).

En 2016 se dio otro paso importante en esta estrategia al ensayarse por primera vez un motor sólido con dos segmentos de 120 toneladas de empuje cada uno. No en vano, la segmentación de cohetes de combustible sólido no es un proceso trivial y es susceptible de que aparezcan problemas en las uniones de los segmentos (como tristemente pudo comprobar la tripulación de la misión STS-51L del Challenger en 1986). Este motor segmentado se empleará en los aceleradores del futuro Larga Marcha CZ-6A, una versión del CZ-6, el cohete de combustible líquido de la familia Larga Marcha más pequeño, capaz de colocar 4 toneladas en una órbita polar. El CZ-6A será el primer lanzador orbital chino que combine propulsión sólida con propulsión líquida, una práctica común en occidente que, paradójicamente, ahora está en desuso (dejando a un lado excepciones como el Vulcan de ULA o el Ariane 6 europeo).

Cohete CZ-6A (CASC).

En 2019 se alcanzó la segunda etapa del plan al poner a prueba un nuevo motor de 200 toneladas de empuje y 2,6 metros de diámetro. Este motor está previsto que se emplee en el futuro cohete Jielong 3 (捷龙三号 o SD-3), un cohete desarrollado por China Rocket, una subsidiaria de CALT (a su vez, una de las ramas de CASC). El Jielong 3, que debe debutar el año que viene, será capaz de colocar 1,5 toneladas en órbita polar y podrá despegar desde plataformas marinas como las usadas en lanzamientos del CZ-11. En 2020 China dio otro paso adelante en el dominio de esta tecnología al crear un motor sólido de 3,2 metros de diámetro y tres segmentos (por el momento no se sabe de ningún lanzador en el que se pueda aplicar este motor).

Cohete Jielong 3, con una primera etapa dotada de un motor sólido de 200 toneladas de empuje (CALT).
Motor de 3,2 metros de diámetro y 3 segmentos (Xinhua/CASC).

Y así llegamos al motor de 500 toneladas puesto a prueba hace unos días. Con él, China completa el plan que comenzó hace una década. Hace quince años el país solo tenía experiencia en motores de combustible sólido de tamaño relativamente modesto y en aplicaciones exclusivamente militares. Hoy en día dispone de toda una gama de motores que pueden usarse con lanzadores civiles. En concreto, los motores con segmentos de 200 y 500 toneladas de empuje solo tienen aplicaciones civiles, ya que construir un misil balístico más grande que el DF-41 no es algo muy práctico. Con este motor de 500 toneladas, China supera a Japón y Rusia en materia de motores de combustible sólido y se pone al nivel de India y Europa. Y no solo eso, sino que sigue adelante con el objetivo de alcanzar a EEUU. Evidentemente, una cosa es construir y probar un único segmento y otra muy distinta es poner en servicio un motor como el SRB estadounidense. Pero nadie duda de que China podrá desarrollar un motor de este tipo en los próximos años si así lo desea, algo impensable hace tan solo diez años. También se ha sugerido que un motor de un solo segmento de 500 toneladas de empuje podría servir como primera etapa de un nuevo lanzador de tipo medio.

El futuro cohete gigante chino CZ-9 solo usará combustible líquido (CASC).
Posible cohete que usará una primera etapa con un motor sólido de 500 toneladas (CASC).

En cualquier caso, actualmente no hay ningún proyecto de lanzador chino conocido que requiera un cohete de combustible sólido tan grande. En un principio se pensó desarrollar una versión del cohete gigante CZ-9 con aceleradores sólidos, pero luego se decidió cambiar este diseño en favor de aceleradores de combustible líquido. De todas formas, es evidente que el objetivo de China es, una vez más, no quedarse atrás en aquellas tecnologías espaciales que considera esenciales. Los cohetes de combustible sólido —menos eficientes y seguros que los líquidos, aunque pueden ser mucho más baratos—, parecían haber quedado atrás en esta era marcada por la reutilización, pero parece que China no opina lo mismo.

Otra vista del motor de 500 toneladas (CCTV).
Proceso de construcción del segmento, con una carcasa de fibra de carbono (CCTV).


140 Comentarios

      1. Aun me has dejado mas intrigado con lo del «apilamiento» (de segmentos supongo). Y era una pregunta no contestada. La otra era si 5 segmentos chinos de 500 resultan en 2500? y ¿Como se apilan y funcionan si no van por etapas? ¿Todos trabajan para un solo motor en la parte inferior? ¿Se queman al unisono? ¿En algun orden?

        Lo ignoro todo (aunque ahora ya sé algo de los combustibles solidos gracias a la entrada y ayudas de los comentaristas)

        ?

        1. El combustible de un cohete sólido forma un tubo hueco en el centro y se va quemando por el interior en toda su longitud a la vez, (todos los segmentos a la vez).
          Los gases de la combustión se canalizan a una tobera en la parte inferior del tubo.

        2. Un PDF sobre cohetes sólidos…

          chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/viewer.html?pdfurl=https%3A%2F%2Fwww.nakka-rocketry.net%2Farticles%2Fteoria_de_los_motores_cohete.pdf&chunk=true

          1. Este si. Hay un gráfico con secciones muy chulo y uno de ellos con tres segmentos apilados. Las tablas también son muy interesantes.

            Gra….

      2. China avanza en desarrollo tecnológico.es estúpido como trump. La hegemonía m7ndial tecnol9gica es compartida…la china de Mao se ha sentado con honores al lado de los yankis. Se cumplió la profesora de Mao…

    1. La conclusión es que este cohete de múltiples etapas de estado sólido podría ser la base para un interceptor ASAT con capacidad para llegar a GEO.

        1. Un “back” Muy guerrero
          Y de paso he visto un montón de TELs ! (Ahora que ya sé lo que son)
          .
          Sistema TEL para lanzamiento de misiles ASAT Núdol (Almaz-Antey). Consta como pie de uno de ellos.

          Gracias

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Por Daniel Marín, publicado el 26 octubre, 2021
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