Las propuestas chinas para reutilizar cohetes y módulos lunares

Por Daniel Marín, el 19 noviembre, 2022. Categoría(s): Astronáutica • China • Cohetes ✎ 179

La gran mayoría de proyectos de futuros lanzadores chinos, tanto públicos como privados, apuestan por la reutilización. Aunque los cohetes de empresas privadas pretenden introducir sistemas de recuperación mediante patas de aterrizaje, como SpaceX o Blue Origin, contratista estatal CALT está buscando otras opciones para los lanzadores reutilizables de gran tamaño. Como sabemos, las patas desplegables no son la única manera de reutilizar la primera etapa de un lanzador: se pueden usar paracaídas —para cohetes pequeños—, alas o superficies aerodinámicas —lo que requiere una pista de aterrizaje y ruedas— o una combinación de escudos térmicos desplegables y paracaídas. Otra opción, la más atrevida, es la que pretende llevar a cabo SpaceX con los elementos del programa Starship, capturando las etapas en vuelo antes de aterrizar con un sistema de brazos robots móviles. Pero para sus lanzadores de gran tamaño, como los cohetes lunares CZ-5G y CZ-9, a CALT no le convencen ninguna de estas propuestas y apuesta por recoger las etapas mediante cables.

¿Y cómo es eso de cables? Pues bien, el concepto, que pudimos conocer el año pasado, consiste en instalar una red de cables suspendidos de la parte superior de una estructura de cuatro torres. La etapa debe frenar e introducirse por la parte superior de la estructura y, en ese momento, los cables se cierran hasta que se enganchan en alguna parte de la etapa, como por ejemplo las rejillas aerodinámicas (curiosamente, algo parecido a como funcionan los mecanismos de captura de los brazos robot en el espacio). Este sistema tiene varias ventajas. El primero y, más obvio, es que se elimina la necesidad de instalar un tren de aterrizaje, eliminando una posible causa de fallos y aligerando de paso la estructura del cohete. Pero, además, permite recoger una etapa que se acerque con cierto ángulo con respecto al suelo, aumentando la flexibilidad y fiabilidad del sistema. También, y esto es importante, suaviza la exigencia de instalar motores que sean capaces de cambiar su empuje drásticamente.

Versión de 2021 de captura de las etapas mediante la red de cables (CALT).
Pruebas del tren de aterrizaje del CZ-8R (CASC).
Un acelerador de un CZ-3B aterrizó el 9 de marzo de 2020 mediante un paracaídas (Weibo).
Otro sistema chino de recuperación de etapas mediante paracaídas (CASC).
Propuesta de recuperación de etapas mediante escudos térmicos inflables y paracaídas (Journal of Deep Space Exploration).

CALT parece que sigue decidido a implementar este sistema para sus cohetes más grandes —para otros más pequeños, como el CZ-8R, ha optado por las patas desplegables— y continúa refinándolo. En la última versión, publicada en el Journal of Deep Space Exploration, un grupo de ingenieros liderado por Hu Zhenxing nos explican la evolución. Ahora, los cables de captura de la estructura son cuatro en vez de dos y, gracias a un sistema de contrapesos y poleas, pueden formar un cuadrado de área variable. Por otro lado, para engancharse de los cables, la etapa dispondría un sistema de cuatro extensiones desplegables con varios ganchos que salen de la parte superior del cohete. La plataforma puede girar sobre un carril circular para adaptarse mejor a la geometría de aterrizaje de la etapa. CALT ha ido un paso más allá del papel y ya ha construido un pequeño modelo a escala del sistema para probar su viabilidad. Por supuesto, no es seguro que este sea el sistema de reutilización finalmente empleado en los cohetes lunares, pero está claro que se trata de un concepto que está siendo considerado seriamente.

Maqueta a escala del sistema de recuperación de etapas mediante una red de cables (Hu Zhenxing et al.).
Nueva versión del sistema de recogida de etapas con cuatro cables (Hu Zhenxing et al.).
Los cables con ganchos de la etapa para (Hu Zhenxing et al.).
Modelo de la estructura para recoger las etapas ((Hu Zhenxing et al.).
El cohete CZ-5ZRL recuperará su primera etapa mediante el nuevo sistema de cables situado en una barcaza (CASC).

Relacionado con los lanzadores lunares, en el mismo número de Journal of Deep Space Exploration hemos visto otro artículo firmado por Li Yang et al. en el que se propone otro sistema reutilizable, pero, en este caso, de un módulo lunar. Se trata de un concepto de módulo lunar reutilizable que aterrizaría horizontalmente. El alunizaje horizontal permite que la tripulación no quede a gran altura del suelo si se emplea un módulo lunar de gran tamaño, un problema al que se tiene que enfrentar, por ejemplo, la Moonship de SpaceX en el programa Artemisa. Este módulo lunar sería capaz de llevar dos astronautas desde una estación lunar china hasta la superficie y regresar de una pieza. Es decir, no tendría una etapa de descenso y otra de ascenso, o una crash stage (una etapa que se separa antes del aterrizaje), sino que alunizaría y volvería a la órbita con la misma configuración. La precisión en el aterrizaje sería de 100 metros. El módulo lunar usaría hidrógeno y oxígeno líquidos como propelentes y llevaría un motor YF-75D de 8 toneladas de empuje.

Módulo lunar reutlizable con propelentes criogénicos. La sección de la derecha sería la tripulada (Li Yang et al.).
Esquema de una misión de alunizaje con este módulo (Li Yang et al.).
Módulo lunar criogénico de ULA denominado DTAL (Dual Thrust Axis Lander) basado en la etapa ACES (ULA).
El módulo lunar XEUS de Masten (Masten).
Propuesta de módulo lunar de aterrizaje horizontal de dos etapas de Lockheed Martn de 2006 (Lockheed Martin).

Por supuesto, en estos temas está casi todo inventado y este concepto no es nada nuevo. Ya en los años 60 se propusieron módulos lunares de alunizaje horizontal para el programa Apolo. En 2010 la empresa estadounidense ULA propuso un módulo lunar criogénico basado en una etapa superior ACES, que derivaría posteriormente en el módulo DTAL (Dual Thrust Axis Lander). Previamente, en 2006, Lockheed Marin también propuso un módulo lunar de aterrizaje horizontal como propuesta para el Altair del Programa Constelación (aunque no era totalmente reutilizable). Más recientemente, Masten sugirió el módulo lunar XEUS (Experimental Enhanced Upper Stage) basado en una etapa Centaur, un proyecto que sería cancelado en 2018.

El atual plan de alunizaje chino usando el CZ-5G/CZ-5DY, la nave de nueva generación (en la que viajarían 3 personas) y el módulo lunar de pequeño tamaño (CASC).
Módulo lunar de pequeño tamaño y de dos personas para las primeras misiones lunares tripuladas chinas (CASC).
Otra propuesta de módulo lunar con crash stage (¿de carga?) (CASC).

En todo caso, este concepto nos dice que en China están analizando cuidadosamente cuál debe ser la arquitectura del próximo módulo lunar. Recordemos que para las primeras misiones tripuladas a la Luna, que deben tener lugar entre 2028 y 2030, China apuesta por un pequeño módulo lunar de dos personas y con una crash stage que solo permitiría una estancia de menos de un día en la superficie lunar. La ventaja de este módulo es que puede ser lanzado a la órbita lunar por un CZ-5G, donde se acoplaría con la nave de nueva generación, que despegaría mediante otro CZ-5G. Para misiones posteriores que requieran estancias de días o semanas hace falta un módulo lunar más grande, y ahí es donde entra este módulo lunar de alunizaje horizontal que hemos comentado. Por ahora, los únicos diseños de estos módulos avanzados que hemos podido contemplar son bastante tradicionales, con una etapa de descenso desechable y una etapa de ascenso, como el LM del Apolo o el Altair del Programa Constelación.

Propuesta de módulo lunar de mayor tamaño con un ascensor para la tripulación (CASC).
Detalle de una versión módulo lunar anterior (CASC).
Detalle de la etapa de ascenso (CASC).

Referencias:

  • http://jdse.bit.edu.cn/sktcxb/indexen.htm


179 Comentarios

  1. La historia no está escrita en las redes sociales. Ni tampoco la ciencia, la ingeniería, etc, etc… Las redes sociales son como «radio macuto», o mejor aún, un bar apestado de cuñaos…..

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    2. Es que nadie participa en una red socia para escribir la historia universal. Sino para escribir y mejorar «La Historia» personal y del grupo de personas que lo rodean: familia, amigos, buenos conocidos,…

      Pero no te olvides que hablando de historia, una hormiga «cuñada» llevándose una hojita «parece» que no le hace nada a una planta, pero sorprendentemente, luego de uno o dos días, el conjunto «cuñado» de miles de hormigas arrasaron con la planta, que pasó a mejor «historia».

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          2. 😉 ¿Sólo de ahí?

            https://es.wikipedia.org/wiki/Libro_de_Urantia
            «En sentido inverso algunas de las obras del escritor navarro Juan José Benítez toman contenido e inspiración del Libro de Urantia. El plagio fue revelado en la revista Interviú en 1987 y dio pie a la publicación de un libro explicando los pormenores del asunto.»

            Beorlegui, J., Ribera, A., 1988, El secreto de Urantia (Ni caballos ni troyanos)

          3. El «Libro de Urantia» lo he oído nombrar, pero no lo he leído. Ni idea de qué va, en realidad.

            Gracias por el dato. Igual curioseo algún resumen, jejeje.

          4. Acabo de leer el texto de Wikipedia que has enlazado.

            De joven leí la serie completa de «Caballo de Troya» y «La Rebelión de Lucifer«…

            No es tan plagio «Caballo de Troya» en sí (por lo que he leído en Wiki), aunque tiene muchos datos similares al «Libro de Urantia«. Pero «La Rebelión de Lucifer» es una fusilada completa y absoluta.

            Vamos, que «La Rebelión de Lucifer» es una forma novelada del «Libro de Urantia«.

            En fin, fumadas de ésas que les dan a algunos de vez en cuando («escrito por criaturas celestiales usando humanos dormidos»… otra eufemística forma de decir: «le dí duro al peyote y no veas qué viaje», jajajaja)

  3. Las propuestas como la de aterrizar sobre cables controlables son imaginativas y divertidas de imaginar, pero difíciles de realizar porque requieren una enorme estructura y grandes masas acelerando mucho (cables, contrapesos,…). También animan a pensar en alternativas. Ahí va una de las mías:

    Ahora que salen tan baratos los drones como para hacer espectáculos en el cielo con cientos de ellos, me imagino que se podría elevar una red con drones hasta cientos de metros de altura. La red podría estar rodeada por un anillo de tela horizontal. El conjunto se mantendría tenso, y girando para dar estabilidad. El cohete pararía sus motores a cierta altura de la red, que frenaría su caida con ayuda de la tela, que haría de paracaidas, hasta llegar al suelo con suavidad.

    Abro el paraguas a la espera de la lluvia de tomates.

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    1. Si funcionara, en una segunda versión la tela estaría formada por un panel fotovoltáico flexible que alimentaría los drones el tiempo necesario para transportar el cohete al taller de reparación.

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      1. Sí y no, Fisivi…

        Hacen cosas espectaculares controlando drones en masa… SIN ACARREAR PESO.

        Pero lo que tú propones es soportar el peso de la red, el peso de varias toneladas o decenas de toneladas de la etapa vacía, más la energía cinética de varias decenas o cientos de metros de caída libre… y la flexión que ello causase en la red acercando a los drones entre sí abruptamente y, eventualmente, desequilibrándolos.

        No sé, veo demasiado «pescao» pa tan débiles pescadores…

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          2. Pero el Albatross era un multicóptero, Pelau, no un montón de monocópteros independientes estirando conjuntamente de un peso suspendido.

            Las 64 hélices suspensoras del Albatross estaban unidas al casco de la aeronave mediantem mástiles rígidos… no con cuerdas ni redes…

          3. Bueno… el «Albatross» era un multicóptero, con sus 64 hélices suspensoras unidas al casco de la aeronave mediante mástiles rígidos…

            … nada que ver en absoluto con un conjunto de monocópteros independientes entre sí, soportando un peso en suspensión mediante cables, redes o estructuras flexibles similares.

            Aunque se parece lejanamente, nada que ver una cosa con la otra, jejeje.

          4. 😉 Era para dar una «estimación» a lo que comenta fisivi… «No sé cuántos drones ni de cuanta potencia harían falta»

            Peso del Albtros = peso de la etapa
            Cantidad de hélices del Albatros = cantidad de drones

            Y si a Robur le funcionaba, pues… 😀

          5. No sé por qué… pero me da a mí en la nariz, que cada hélice suspensora del «Albatross» tendría la potencia de unos cuantos cientos de drones medianillos, jajajajaja.

            Vista la fuerza propulsora del «Nautilus» y suponiendo que el sistema de energía de la aeronave de Robur tiene similitudes con el del submarino de Nemo, teniendo en cuenta lo que se describe de ambas embarcaciones en sus respectivas novelas… creo que cada hélice de ésas tiene la fuerza sustentadora de un Sykorsky de los gordos, jajajaja

          7. Noel, si yo no he dicho que tengan que ser monocópteros. Por seguir con el juego, que esto no va a ninguna parte🙂, buscando
            dron carga
            veo que hay drones que pueden transportar bastante masa. P.ej.:
            https://www.embention.com/es/projects/drone-de-carga/
            Tiene 8 hélices y puede transportar 100 kg.
            Space X podría alquilar unos cientos de estos para recoger la primera etapa vacía de un Falcon 9. Quizá compensara el ahorro de masa del propelente necesario para llegar al suelo en vertical y con el peso de las patas.

  4. Pues a mí también me parecen dos sistemas muy chulos. El tendedero y la etapa tumbada.

    La mayoría de las veces veces lo simple funciona mejor y da menos problemas.
    El crane de Spacex es más complicado que el tendedero.
    El cohete vertical es complicado y dificulta la entrada y salida de los astronautas, aunque ya hemos visto que funciona.

    Ya estoy impaciente por ver las primeras pruebas a ver qué tal.

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          7. Perdón!
            Me refería a los boosters alados para el cohete Energía 2. Los que vuelven solos a un aeropuerto como un avión «normal».

  7. OT: Sorprendente sorpresa sorprende sorprendentemente a los sorprendidos astrónomos

    Según un estudio recién salido del horno para bollos, el halo estelar de la Vía Láctea no es esferoide como hasta ahora se creía, es un elipsoide (el término técnico es zeppelinoide pelotaderugbyforme) y está inclinado respecto al plano del disco galáctico…

    https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac97e9

    En ningún otro sitio verás un titular clickbait como el de arriba. ¡Lo leíste primero aquí, en Eureka!

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    1. Raro…raro…raro!
      Pero muy sugestivo.
      Sin entender bien de qué va esto (demasiao técnico pa mi), me hace imaginar que la materia oscura en la que estamos metidos fuera como una gota de líquido en el vacío que se estira y encoje lentamente, como si aún no hubiera alcanzado su forma más estable: la esfera.

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      1. La explicación es más simple y nada rara 😉 El oblongamiento y la inclinación del halo estelar es resultado de una colisión (fusión) de la Vía Láctea y otra galaxia menor…

        https://phys.org/news/2022-11-tilt-stars-milky-halo.html

        «According to this framework, the stellar halo formed when a lone dwarf galaxy collided 7-10 billion years ago with our far-larger galaxy […] As a consequence of this galactic collisional event, the dwarf galaxy was ripped apart and its constituent stars strewn out into a dispersed halo…»

        El halo invisible de materia oscura estaría distorsionado de igual manera, resultado de la misma interacción gravitacional explicada arriba. Es la fusión de los halos de materia oscura de ambas galaxias… que todavía no ha tenido tiempo de esferizarse tras la colisión.

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      1. Justo al enviar mi comentario he visto el tuyo. Ha sido coincidencia, no vayas a pensar que te he copiado…🙂
        Es que he sido muy lento escribiendo y buscando la noticia mientras lo escribía.

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        1. 😉 Por eso mismo yo siempre recargo la página (F5) antes de comentar… que en mi caso es rapidísimo, copiar y pegar lo que ya tengo escrito en un procesador de texto.

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    1. Su puta madre…

      Pues tampoco es que haya acertado en el centro, que la percepción visual es una cosa y la trayectoria otra muy distinta. Un pelín más a la derecha y se deja los piños incrustados en el suelo.

      Una rafaguilla de aire inapropiada y…

      Eso sí: Cojonium a espuertas, jajajaja.

      * ¿Quiés icir que realmente no lleva paracaídas? Es que la espalda se le ve muy abultada cuando AÚN está dentro del avión…

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      1. Es un tanque de oxígeno del que luego se desprende (se lo pasa a uno de los «asistentes» que lo siguen durante la caída).

        Pero para mí que la cosa tiene truco. Quiero decir, el Cojonium no es más que un grueso revestimiento de Adamantium en las joyas de la corona, y es altamente magnético. En fija usaron un Magneto bajo la red para facilitar la puntería.

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      2. Ah, vale, algo así me parecía a mí… Mucha precisión de salto para tanta altitud y tan poca red, jajajaja.

        Magnetic Guidance.

        Coño, si intentas tú tirar una canica a un cubo desde un muro de 5 metros de altura, y el cubo a un metro de la pared… y te vuelves negro para acertar, jajajaja

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  10. El diseño que aparece en la ilustración «Modelo de la estructura para recoger las etapas ((Hu Zhenxing et al.).» es una temeridad!!! Pero que hace ese señor al pié de la estructura que captura al cohete bajando con el motor a plena potencia!!! Se va a achicharrar!!! 😱😱😱😱😱😱

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  11. Estupenda entrada Daniel. Me han encantado lo landers que aterrizan en horizontal y me han recordado a las naves Águila de espacio 1999.

    http://i711.photobucket.com/albums/ww118/Colocho1961/Eagle%20Transport/Space_1999_Eagle_Transporter_1_by_cosedimarco_zpsfa267df0.jpg

    No sé si el enlace quedará bien pero si no fuera así podéis buscarlo. Hay miles de sitios y ejemplos por ahí.

    Me parece un diseño muy interesante ya que es modular lo que le da bastante versatilidad con un diseño muy simple.

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          1. Bueno, el diseño fue de un equipo italiano… y recordemos que la RAI fue coproductora de Space 1999… queda todo «entre amigos» pues 😉

  13. Me encanta como China toma sus decisiones técnicas. Se van por lo sencillo, sin complicarse, pero sin dejar de ser ambiciosos. Hace tiempo vio una propuesta de un espaciotrastornado de hacer un sistema de captura con cuerdas y empleaba giroscopios, una lastima que perdí esa referencia.

    Me parece tremendamente lógico. China apuesta por la CERTEZA de la captura, mientras que Space X por la rapidez de reutilizacion.

    La próxima decada va a ser tremendamente interesante. Bases lunares, estaciones orbitales grandes, viajes a Marte…

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  14. OFF TOPIC.

    A ver, por si a alguien le interesa, que no solo de Kerbal vive el gameadicto al espacio:

    EPIC GAMES regala cada semana uno o dos juegos en su App (Pc, no sé si en las otras plataformas también). Pues bien:

    Desde pasado mañana, jueves 24 de noviembre, hasta el día 1 de diciembre, Epic Games pone GRATIS un juegazo:

    STAR WARS: SQUADRONS.

    Solo hay que entrar en su web, registrarse gratis, descargar el Launcher, ir a la pestaña de «Tienda», bajar hasta encontrar la oferta (con un subtítulo azul «gratis ahora»), darle a «comprar» por 0€ (no hay que dar datos de tarjeta ni nada)… y listo (igual, como el juego es de EA, os hace descargar también el Launcher de EA, como me pasó con STAR WARS: BATTLEFRONT 2… pero vamos, unos minutos más).

    Luego se va descargando y… ¡a jugar! (aunque el juego sea muy pesado, que creo que anda por los 60 Gb si no recuerdo mal, en Epic los optimizan para que puedas empezar a jugar mientras se está descargando, así que no hay que esperar… o se deja toda la noche y fiesta).

    En el propio asunto del juego te pone los requisitos mínimos y los recomendados… mi ordenador, hasta ahora, y eso que tiene componentes de 2ª generación y unos 9 años, corre todos los juegos de Epic sin el menor problema, incluso Battlefront a alta calidad. Así que si mi perolo puede…

    Hala, a disfrutar quién quiera!

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    1. 🙂
      ¡Un Lego genial!
      Sería lo ideal para construir grandes estructuras en órbita…si ya tuvieras allí suficientes piezas de estas. La pega que le veo es que las piezas ya hechas ocuparían mucho volumen, lo que obligaría a lanzarlas en cohetes grandes, o muchos pequeños. Si se pudieran fabricar en el espacio con impresoras 3D en un tiempo razonable, se podría lanzar el material compactado, mediante los cohetes de tamaño.razonable ya probados de sobra, como los F9 o los Soyuz.

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  18. Lo de imprimir cosas en el espacio tiene el problema de que no hay gravedad que te ayude a
    compactar y mantener unido lo que estás imprimiendo. Eso y que el mecanismo de impresión tampoco tiene gravedad que tire del material por la boquilla.

    Me pregunto cómo lo solucionarán los ingenioso-ingenieros.
    .

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  19. OF: Tenemos dos nuevos astronautas españoles!! Entre los elegidos en la nueva promoción de la ESA están:
    Pablo Álvarez, ingeniero.
    Sara García, investigadora.
    Curiosamente ambos son de León.

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