sábado, 22 de abril de 2017

Lanzado el Tianzhou 1, el primer carguero espacial chino (Larga Marcha CZ-7)
por Daniel Marín




China ha dado otro pequeño pero crucial paso en su programa tripulado, aunque paradójicamente sea mediante una nave sin tripulación. El 20 de abril de 2017 a las 11:41 UTC despegó el cohete Larga Marcha CZ-7 Y2 desde la rampa LP-201 del centro espacial de Wenchang, en la isla de Hainán. A bordo viajaba el Tianzhou 1, el primer carguero espacial chino y, con 12,91 toneladas, la nave espacial más pesada puesta en órbita por China en su historia. El objetivo del Tianzhou 1 es probar las técnicas de trasvase de combustible con la estación Tiangong 2. Este ha sido el 22º lanzamiento orbital de 2017 (el 21º exitoso) y el quinto de China. También es la segunda misión de un CZ-7 después de su debut el año pasado y el 247º de un vector de la familia Larga Marcha. La órbita inicial fue de 200 x 383,4 kilómetros y 42,1º de inclinación.


Carguero Tianzhou 1 (Xinhua).


El primero de los tres acoplamientos de la Tianzhou 1 con la Tiangong 2 tuvo lugar el 22 de abril a las 04:15 UTC. A las 04:23 UTC los dos vehículos se unieron firmemente. Se trató del segundo acoplamiento totalmente automático chino después del efectuado por la misión Shenzhou 8 en 2011, que se acopló sin tripulación con el laboratorio Tiangong 1. El Tianzhou 1 puso a su vez en órbita un cubesat de 4,5 kg denominado Silu 1 (丝路一号, ‘camino de la seda’) para observación de la Tierra que debe ser el primero de una futura constelación de treinta satélites. 


La estación Tiangong 2 (izquierda) y el Tianzhou 1 momentos antes del primer acoplamiento el 22 de abril (CCTV).


Tianzhou 1

El Tianzhou 1 (天舟一号, ‘navío celeste’ en mandarín) o TZ-1 (TZ0101) es un carguero no tripulado de 12,91 toneladas. Al igual que los laboratorios Tiangong está dividido en dos secciones: un segmento cilíndrico presurizado y un módulo de propulsión con los motores, aviónica y sistema de propulsión. Tiene una longitud total de 10,6 metros y un diámetro de 3,35 metros. La masa máxima al lanzamiento puede alcanzar las 13,5 toneladas con 6,5 toneladas de carga (incluyendo 2 toneladas de combustible para trasvase). El segmento presurizado dispone, como las Tiangong, de una escotilla frontal de 0,8 metros de diámetro dotada de un sistema de acoplamiento andrógino idéntico al APAS 89 ruso usado en la Mir y en la ISS. El sistema de propulsión consta de cuatro motores principales.


Tianzhou 1 (CCTV).

Carguero Tianzhou: arriba la sección cilíndrica presurizada y abajo el módulo de propulsión.

Partes del Tianzhou.

Detalles del Tianzhou 1.


Detalle del sistema de acoplamiento APAS y (señalados por flechas) el sistema de trasvase de combustible en órbita (chinaspaceflight.com).

Otra vista del sistema de acoplamiento (Xinhua).


La sección presurizada tiene también conexiones externas para trasvase de combustible en órbita, lo que permitirá elevar la órbita de la Tiangong 2. Aunque obviamente no hay ningún astronauta a bordo para realizar la transferencia, el Tianzhou 1 lleva en la sección presurizada suficientes víveres y equipos (algunos simulados) para mantener una tripulación de tres personas durante un mes. En el futuro los cargueros Tianzhou se usarán regularmente para llevar víveres y elevar la órbita de la estación espacial china de sesenta toneladas —cuyo primer módulo, el Tianhe, despegará en 2019—, permitiendo una ocupación indefinida de la estación del mismo modo que los cargueros Progress en el caso de la ISS. Además de los Tianzhou, solo los cargueros rusos Progress y el desaparecido ATV europeo han sido diseñados para llevar víveres y realizar trasvase de combustible en órbita. La Tianzhou 1 transporta varios experimentos, como es el caso de un biorreactor para estudiar el crecimiento de células madre, otro para analizar la producción de un medicamento contra la osteoporosis, un acelerómetro de levitación electrostática o un instrumento para gestionar fluidos en microgravedad.

El Tianzhou 1 antes del lanzamiento (CCTV).

Parte frontal de la sección presurizada con la escotilla (CCTV).

Interior trasero de la sección presurizada en órbita con la carga útil (CCTV).

Vista del módulo de propulsión del Tianzhou.

Despliegue del cubesat Silu 1 (chinaspaceflight.com).


Después de permanecer acoplados un mes aproximadamente, la Tianzhou 1 se separará de la Tiangong 2 y maniobrará hasta acercarse por la parte trasera del laboratorio, simulando así el acoplamiento con el puerto trasero del futuro módulo Tianhe. Después se volverá a separar y comenzará una fase de vuelo autónoma de tres meses de duración. Por último se acoplará con la Tiangong 2 una tercera y última vez para ensayar la técnica de un acoplamiento rápido en cuatro órbitas (seis horas), empleada actualmente con las naves Soyuz y Progress en la ISS. Tras finalizar su misión el Tianzhou 1 realizará una reentrada controlada sobre el océano. El Tianzhou 1 es el segundo vehículo con el que se acopla la estación Tiangong 2 después de la misión tripulada Shenzhou 11. Paradójicamente la estación Tiangong 2, de 8,5 toneladas, es significativamente más ligera que el Tianzhou 1.

Acoplamiento del Tianzhou 1 (derecha) con la Tiangong 2 (izquierda).

El Tianzhou 1 (izquierda) se acopla con la Tiangong 2.

Secuencia de acoplamiento con la Tiangong 2 (New China).

Futura estación espacial china de 60 toneladas.


Larga Marcha CZ-7

El Larga Marcha CZ-7 o Chang Zheng 7 (LM-7 o 长征七号), también denominado CZ-7 340, es un cohete de tres etapas (dos etapas más cuatro aceleradores) capaz de situar 13,5 toneladas en una órbita baja (LEO) de 400 kilómetros de altura, 7 toneladas en una órbita polar heliosíncrona (SSO) o 5,5 toneladas en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) lanzado desde el Centro Espacial de Wenchang. Tiene una longitud de 53,1 metros y una masa al lanzamiento de 597 toneladas. Originalmente denominado CZ-2F/H, ha sido desarrollado por CALT (China Academy of Launch Vehicle Technology) y emplea queroseno y oxígeno líquido en sus etapas. Puede ser usado con una tercera etapa superior YZ-1A (Yuanzheng 1A o 远征一号) o una etapa criogénica actualmente en desarrollo. El empuje total al lanzamiento es de 7128 kN.

Cohete Larga Marcha CZ-7 (CASC).

Los cuatro aceleradores rodean a la etapa central. Cada acelerador (K2-1) tiene 26 metros de largo y 2,25 metros de diámetro, con una masa en seco de 6 toneladas y 75,5 toneladas de propergoles que alimentan un motor YF-100 de 122,5 toneladas de empuje (1200 kN a nivel del mar y 1340 kN en el vacío) y con un impulso específico (Isp) de 300-335 segundos. Los aceleradores se separan de la etapa central unos 2 minutos y 55 segundos después del despegue. El YF-100 es el motor de kerolox chino más potente en servicio. Comenzó a ser desarrollado en 2000 a partir de la tecnología de los motores soviéticos RD-120 y RD-801. Entró en servicio en 2012.

Los cuatro bloques laterales K2-1 con un motor YF-100 cada uno y la etapa central K3-1 con dos motores YF-100.


La primera etapa o etapa central (K3-1) posee un diámetro de 3,35 metros y una longitud de 26 metros. Tiene una masa en seco de 12 toneladas y carga hasta 174 toneladas de combustible. Tiene dos motores YF-100 que pueden reducir su empuje hasta el 65% del nominal. La segunda etapa (K3-2), también de 3,35 metros de diámetro, tiene 11,5 metros de largo. Su masa en seco es de 6 toneladas y carga 65 toneladas de propergoles. Emplea cuatro motores YF-115, cada uno con un empuje de 147,1 a 176,5 kN y un Isp de 335 segundos.

Primera etapa del CZ-7.

 
Motor YF-100.

Segunda etapa del CZ-7.

La cofia tiene una longitud de 12,7 metros y un diámetro de 4,2 metros. La etapa superior YZ-1A, no empleada en esta misión, usa un motor YF-85 de 408 kgf de empuje a base de queroseno y peróxido de hidrógeno, además de ocho propulsores de 100 N para el control de giro.

Cofia del primer vuelo del CZ-7 (chinaspaceflight.com).

La nueva familia de lanzadores basada en el CZ-5 (CALT).

Comparativa entre el CZ-5 (izquierda) y el CZ-7.

El CZ-7 y la rampa de lanzamiento.


Wenchang

El centro espacial de Wenchang o WSC (Wenchang Space Center o文昌卫星发射中心) está situado en el noreste de la isla de Hainán (19º 38′ norte, 110º 57′ este). Es el cuarto centro espacial chino tras Xichang, Jiuquan y Taiyuan, aunque es el primero situado en la costa y que ha sido construido para un uso exclusivamente civil. También es el situado más al sur y, por tanto, más favorable para lanzamientos a la órbita baja y geosíncrona. Su construcción comenzó en 2009 en un polígono dedicado inicialmente a lanzamientos de pequeños vectores suborbitales y fue finalizada en 2014. Dispone de dos edificios de ensamblaje vertical (VAB por sus siglas en inglés) de 99,4 metros de altura para el montaje de los cohetes CZ-5 (edificio 101, “VAB oeste”) y CZ-7 (edificio 201, “VAB este”). A 2,7 kilómetros de distancia hacia el sur se encuentra la rampa LP-101 (Launch Pad 101), también LC-101 (Launch Complex 101), destinada al cohete CZ-5. A 650 metros de distancia de la LP-101 está la rampa LP-201, situada más al este, construida para el CZ-7. Las rampas disponen de un sistema de supresión de ondas de choque sonoras a base de agua, una característica común en otras instalaciones similares en otros lugares del mundo, pero que es la primera vez que se emplea en un centro espacial chino.

Los dos edificios de ensamblaje vertical (VAB) de Wenchang (a la derecha el VAB del CZ-7 y a la izquierda el del CZ-5)(Google Earth).

Las dos rampas de lanzamiento. La LP-101 es para el CZ-5 y la LP-201 para el CZ-7 (Google Earth).


Los cohetes se envían en fragmentos a bordo de barcos desde la ciudad costera de Tianjin, cerca de Pekín. Tras llegar al puerto de Qinglan, en la isla de Hainán, los elementos de los lanzadores se transportan por camión hasta el edificio de comprobación horizontal del centro espacial. Los vectores se ensamblan verticalmente en el VAB y se transportan a la rampa sobre raíles en una de las dos plataformas MLP (Mobile Launcher Platform) disponibles.

Centro espacial de Wenchang. A la izquierda el edificio de integración del CZ-7 y a la derecha el del CZ-5. Al fondo las rampas de lanzamiento LP-101 (derecha, para el CZ-5) y LP-201 (para el CZ-7)(CCTV).

Centros espaciales chinos.

Azimuts de lanzamiento preferidos desde Wenchang.

Integración del CZ-7: 





Montaje del Tianzhou 1: 




Traslado a la rampa:











Lanzamiento:








Fuente:   danielmarin.naukas.com

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