El Observatorio Cuyano

Despega la nave tripulada china Shenzhou 11. Misión: vivir un mes en el espacio
por Daniel Marín

Después de tres años China vuelve a poner en órbita una nave tripulada. El 16 de octubre de 2016 a las 23:30 UTC despegaba un cohete Larga Marcha CZ-2F/Y (Y11) desde la rampa 921 del complejo de lanzamiento 43 del centro espacial Jiuquan con la nave Shenzhou 11 a bordo. Dentro viajaban los astronautas Jing Haipeng y Chen Dong, que tienen previsto batir el récord de permanencia chino en el espacio. La pareja pasará 33 días en el espacio, 30 de los cuales con su nave acoplada al laboratorio orbital Tiangong 2, lanzado el pasado 15 de septiembre.

Lanzamiento de la Shenzhou 11 (Xinhua).

La Shenzhou 11 es el sexto vuelo tripulado chino desde 2005 y será la única nave tripulada que se acople con la pequeña estación espacial Tiangong 2 (recordemos que la Tiangong 1 recibió la visita de los seis astronautas de las Shenzhou 9 y 10). En abril del año que viene está previsto que el laboratorio reciba la visita del carguero no tripulado Tianzhou 1 para probar las técnicas de transferencia de combustibles que serán esenciales en el mantenimiento de la futura estación espacial china cuyo primer módulo, el Tianhe, será lanzado en 2018. Esta misión es el 61º lanzamiento orbital de este año, el 13º de China en 2016 y el 13º de un cohete Larga Marcha CZ-2F.

Este es el tercer vuelo espacial para Jǐng Hǎipéng (景海鹏), el comandante de la Shenzhou 11 y mayor general del ejército, que se convierte a sus 49 años en el primer astronauta chino que ha participado en tres misiones espaciales (Shenzhou 7, 9 y 11). También es el primero que vivirá en dos estaciones espaciales distintas (Tiangong 1 y 2). Jing tiene una experiencia acumulada en el espacio de 15 días y 11 horas. Para el piloto militar Chén Dōng (陈冬), de 38 años, esta es su primera misión espacial. Chen Dong fue seleccionado como astronauta en 2010 y Jing Haipeng en 1998. La tripulación de la misión Shenzhou 11 fue anunciada apenas medio día antes del lanzamiento, un secretismo inédito incluso para los estándares del programa espacial chino.

Jing Haipeng, comandante (Xinhua).

Chen Dong (Xinhua).

Shenzhou 11

La Shenzhou 11 (神舟十一号, 神十一 o SZ-11, shénzhōu, “navío divino” en mandarín) es una nave espacial tripulada china de 8082 kg con capacidad para tres astronautas y ha sido diseñada por la Academia China de Tecnología Espacial (CAST) tomando como base la Soyuz rusa. Tiene una longitud de 9,25 metros, un diámetro de 2,80 metros y una envergadura de 17 metros con los paneles solares desplegados. El volumen interno es de 14 metros cúbicos y puede permanecer en el espacio hasta 20 días en vuelo libre sin acoplarse con una estación espacial. Esta misión solo lleva dos astronautas para poder transportar parte de los víveres de una estancia tan larga como esta (el resto de víveres están a bordo de la Tiangong 2).

Nave Shenzhou (Paco Arnau/ciudad-futura.net).

Al igual que la Soyuz, la nave está dividida en tres módulos distintos:

Módulo orbital de la Shenzhou 11 (Xinhua).

Módulo Orbital (轨道舱, guǐdào cāng): tiene forma cilíndrica y unas dimensiones de 2,80 x 2,25 metros, con una masa de 1500 kg. Su volumen interior habitable es de 8 metros cúbicos. En las primeras misiones estaba dotado de dos paneles solares de 2,0 x 3,4 metros que complementaban el suministro eléctrico de los paneles del Módulo de Servicio, además de permitir que el módulo tuviese capacidad para vuelos autónomos como satélite independiente. En la misión Shenzhou 7 se utilizó como esclusa para realizar la primera actividad extravehicular (EVA) china. En las primeras misiones incorporaba 16 pequeños propulsores a base de hidrazina con un empuje de 5 N para ayudar en la orientación del vehículo, aunque a partir de la Shenzhou 7 estos propulsores fueron eliminados. En la parte frontal hay un sistema de acoplamiento andrógino similar al APAS-89 ruso empleado en las misiones de acoplamiento entre la ISS y el transbordador norteamericano. Durante el acoplamiento con la estación TIangong emplea un sistema de navegación y guiado óptico a base de cámaras y láseres (LIDAR). En las primeras misiones Shenzhou el módulo orbital demostró su capacidad para permanecer hasta 200 días en el espacio de forma autónoma. Incluye una escotilla para el acceso de la tripulación en la rampa y que también se usa en actividades extravehiculares.

Cápsula de la Shenzhou 11 (Xinhua).

Módulo de Retorno o cápsula (返回舱, fǎnhuí cāng): es la sección en la que viajan los astronautas durante el lanzamiento y la reentrada terrestre. Tiene una forma similar al Aparato de Descenso (SA) de la Soyuz, aunque ligeramente más grande. China utilizó en los años 90 una antigua cápsula Soyuz 7K-T para diseñar esta delicada parte de la Shenzhou. Tiene unas dimensiones de 2,50 x 2,52 metros y una masa de 3240 kg, con un volumen interno de 6 metros cúbicos. Está construida en titanio y posee un escudo térmico ablativo de 450 kg. Al igual que la Soyuz, tiene dos ventanillas de 30 centímetros de diámetro y un visor para la orientación de la tripulación en órbita. A diferencia de su hermana rusa, este visor no está dotado de un periscopio. Está unida al módulo orbital por una escotilla de 70 cm de diámetro. Incluye un paracaídas principal de 1200 metros cuadrados y 90 kg capaz de frenar la velocidad de descenso hasta los 8 m/s, así como un paracaídas de reserva. El escudo térmico se desprende a 6 kilómetros de altura, dejando al descubierto un sistema de aterrizaje suave formado por cuatro pequeños cohetes de combustible sólido (la Soyuz tiene seis cohetes) que se encienden a un metro de altura sobre el suelo para frenar la velocidad de descenso hasta los 3,5 m/s. Durante el ascenso y la reentrada, los astronautas llevan un traje de presión intravehicular similar al Sokol KV2 ruso. La cápsula puede mantener una presión de 81-101 kPa (20-24 kPa de presión parcial de oxígeno), una humedad de 30%-70% y una temperatura de 17º a 25º C, aunque durante la reentrada se alcanzan los 40º C en el interior. En la reentrada, el control de actitud de la cápsula se lleva a cabo con ocho pequeños impulsores de 150 N de empuje alimentados por un depósito de 28 kg de hidrazina (la Soyuz usa peróxido de hidrógeno para este cometido). De esta forma, la nave puede realizar un descenso controlado no balístico, sometiendo a la tripulación a una menor deceleración. Posee capacidad para amerizajes.

Diferencias entre el SA de una Soyuz y la cápsula Shenzhou.

Vista del escudo térmico de la cápsula Shenzhou 7 desde el módulo de servicio.

Otra vista de la cápsula de la Shenzhou 11 (Xinhua).

Módulo de servicio de la Shenzhou (Xinhua).

Módulo de servicio o de Propulsión (推进舱, tuījìn cāng): es una sección cilíndrica donde se alojan los tanques de combustible y los motores de la nave. Tiene una masa de 3000 kg y unas dimensiones de 3,05 x 2,50 metros, con un diámetro máximo de 2,80 metros. Aloja una tonelada de combustibles hipergólicos (MMH y tetróxido de nitrógeno) en cuatro tanques de 230 litros. El motor se alimenta mediante un sistema de presurización consistente en seis tanques de gas a alta presión de 20 litros cada uno. El motor principal tiene cuatro cámaras de combustión con un empuje de 2500 N cada una. El empuje total es por tanto de 5 kN, con un impulso específico (Isp) de 290 segundos. El encendido para la reentrada del vehículo suele durar unos 75 segundos. Para las maniobras de cabeceo y guiñada, la nave está dotada de ocho impulsores de hidrazina de 150 N de empuje situados en grupos de dos en la base del módulo cerca de las toberas del motor principal. Otros ocho motores de 5 N situados también en grupos de dos en otras partes del módulo ayudan en esta tarea. Por último, el giro y la traslación se logran con ocho impulsores de 5 N de empuje situados cerca de la unión con la cápsula. Además de los tanques de combustible, en este módulo se alojan los tanques de oxígeno y nitrógeno para la presurización de la nave. El módulo está dotado de dos paneles solares de 2,0 x 7,0 metros (con una superficie útil de 24,48 metros cuadrados) capaces de rotar sobre su eje (a diferencia de los paneles de la Soyuz, que son fijos) y generar 1 kW de potencia. En la parte central del módulo de servicio se encuentra el radiador principal de la nave. Este módulo se encuentra conectado con la cápsula a través de umbilicales que se desconectan antes de la reentrada.

Motores del módulo de propulsión.

La nave está dotada de un ordenador central redundante denominado CTU (Central Terminal Unit) que controla todos los sistemas. En el módulo orbital se encuentra otro CTU de reserva. El sistema de orientación incluye una unidad inercial primaria y un receptor GPS/Beidou como apoyo. Para facilitar las tareas del equipo de rescate, la cápsula comienza a emitir una señal VHF de 243 MHz a 40 kilómetros de altura, al mismo tiempo que transmite en HF las coordenadas del receptor de GPS. Además, una vez en tierra emite una señal de 406 MHz EPIRB (International Emergency Position Indicating Radio Beacon).

Nave Shenzhou (Giuseppe De Chiara).

Emblema de la misión.

Tiangong 2

El Tiangong 2 (天宫二号, ‘palacio celeste’ en mandarín) es un laboratorio espacial de 8,5 toneladas dotado de sistemas de soporte vital y un único puerto de acoplamiento para permitir la unión con naves tripuladas Shenzhou o naves de carga Tianzhou (aunque no ambas al mismo tiempo). Tiene una longitud de 10,4 metros y un diámetro máximo de 3,35 metros, con una envergadura de 18,4 metros una vez desplegados sus dos paneles solares (capaces de generar entre 4 y 6 kilovatios de potencia). El Tiangong 2 recibirá la visita de la nave tripulada Shenzhou 11 y de la nave de carga Tianzhou 1.

Tiangong 2 (derecha) acoplándose con la nave tripulada Shenzhou 11 (CCTV).

Cohete Larga Marcha CZ-2F/T

El Larga Marcha CZ-2F/Y (长征二号F/Y) es un cohete de dos etapas y cuatro aceleradores con una capacidad en órbita baja de 8150 kg. Se trata de la versión pesada del CZ-2F anteriormente denominada CZ-2F/G. En la actualidad China asigna el nombre CZ-2F/T a los vectores usados en los lanzamientos no tripulados de los laboratorios orbitales Tiangong y reserva el nombre CZ-2F/Y a los empleados por las naves tripuladas Shenzhou. El CZ-2F/T tiene una masa de unas 464 toneladas, una longitud de 58,3 metros y un diámetro de 3,35 metros en la etapa central, mientras que el diámetro total es de 8,45 metros. El CZ-2F/Y tiene una torre escape, mientras que el CZ-2F/T usa una cofia simple de 12,7 x 4,2 metros. El CZ-2F emplea combustibles hipergólicos en todas sus etapas (dimetilhidrazina asimétrica y tetróxido de nitrógeno).

Cohetes CZ-3f/T (izquierda) y CZ-2F/Y (CCTV).

La primera etapa (L-180) tiene unas dimensiones de 28,465 x 3,35 metros y una masa al lanzamiento de 198,830 kg (12550 kg al vacío). Emplea un motor YF-21B (DaFY 6-2) formado por cuatro motores YF-20B con 2961,6 kN de empuje en total (740,4 kN cada cámara al nivel del mar) y unos 255,6 segundos de impulso específico (Isp). El control de vuelo de la primera etapa se consigue mediante el giro de los motores. La primera etapa se complementa con cuatro propulsores de combustible líquido LB-40 de 15,326 m x 2,25 m equipados cada uno con un motor YF-20B de 740,4 kN de empuje y un tiempo de encendido de 155 segundos, 18 segundos más que el CZ-2F tradicional.

La segunda etapa, L-90, tiene un tamaño de 14,223 m x 3,35 m, una masa de 91,414 kg (4955 kg en vacío) y emplea un motor YF-24B con un Isp de unos 292 s, dividido en un motor principal YF-22B (DaFY20-1) de 742 kN y uno vernier con cuatro cámaras YF-23B (DaFY21-1) de 11,8 kN cada una. El empuje total de la segunda etapa es de 738,4 kN y funciona durante 414,68 segundos.

Familia Larga Marcha (SGWIC).

Características de la familia Larga Marcha (CGWIC).

El Centro de Lanzamiento de Jiuquan (酒泉卫星发射中心/JSLC) se encuentra situado en la provincia de Gansu, en pleno desierto de Gobi. Jiuquan es, después de Wenchang (文昌卫星发射中心/WSLC), el centro espacial más moderno del país. No obstante, Jiuquan nació en 1958 como el primer centro de pruebas de misiles balísticos de China. En 1960 China lanzó por primera vez desde Jiuquan un misil Dongfeng 1 (DF-1, una versión del misil soviético R-2) y en octubre de 1966 lanzó un misil DF-2A con una bomba atómica. A partir de 1967 China usó Jiuquan para probar misiles DF-2, DF-3 y DF-4. El 24 de abril de 1970 un cohete Larga Marcha CZ-1, basado en el misil DF-3, puso en órbita el primer satélite artificial chino, el Dongfang Hong 1. En 1999 China comenzó la construcción del cuarto complejo de lanzamiento o Área 4 en Jiuquan, que actualmente es el único que se usa para misiones espaciales.

Centros de lanzamiento en China (Springer).

Las instalaciones del Área 4 están divididas en dos zonas: una dedicada a la integración de vehículos en la que destaca el Edificio de Ensamblaje Vertical o VPB (Vertical Processing Building), muy similar al VAB estadounidense, pero mucho más pequeño, y otra con dos rampas de lanzamiento. El edificio de integración vertical dispone de dos zonas de montaje independientes. El cohete es trasladado a una de las dos rampas mediante un transporte móvil, una técnica que China también emplea en el centro de Wenchang. Jiuquan es el único centro espacial chino desde donde se lanzan las misiones tripuladas de las naves Shenzhou. La primera misión espacial tripulada china, la Shenzhou 5, despegó desde Jiuquan en 2003. La rampa principal, SLS-1, se usa para lanzamientos tripulados del cohete CZ-2F. La rampa SLS-2 se emplea para misiones no tripuladas de cohetes CZ-2C, CZ-2D, CZ-4B y CZ-4C. Los lanzamientos militares están bajo la jurisdicción de la Base 20 del Ejército Popular de Liberación de China.