El Observatorio Cuyano

lunes, 5 de abril de 2021

Los futuros cohetes reutilizables japoneses

Por Daniel Marín

Este año está previsto que debute el H3, el nuevo lanzador orbital japonés. Este cohete vendrá en tres versiones que serán capaces de colocar entre 2,1 y 6,5 toneladas en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). El H3 emplea hidrógeno y oxígeno líquidos en sus dos etapas, además de entre cero y cuatro cohetes de combustible sólido SRB-A3, o lo que es lo mismo, una configuración derivada de los lanzadores H-2A y H-2B. El H3, que bien podríamos llamar el «Delta IV nipón», es la cumbre del desarrollo de la tecnología de hydrolox en el país del sol naciente. Hasta hace una década, la propulsión a base de hidrógeno se consideraba lo máximo a lo que podía aspirar un país en materia espacial teniendo en cuenta que se trata del combustible líquido más eficiente y el que requiere una tecnología más avanzada por culpa de sus peculiaridades (almacenamiento a muy bajas temperaturas, propenso a fugas, etc.). Pero los tiempos han cambiado. SpaceX ha impuesto su paradigma de lo que debe ser un sistema de lanzamiento orbital y ahora a lo que aspiran las potencias espaciales es a la reutilización. Y, claro, para alcanzar este objetivo el hidrógeno cede su puesto de mejor combustible al metano.

Cohetes reutilizables que estudia JAXA para 2030. A la izquierda, la versión de hydrolox y a la derecha la de methalox (JAXA).

Este cambio de prioridades ha pillado a varias potencias espaciales con el pie cambiado, entre ellas Europa y Japón, que ven cómo sus futuros lanzadores Ariane 6 y H3, maravillas tecnológicas de hydrolox, están muy lejos del nuevo ideal de belleza coheteril. Europa ha reaccionado y está desarrollando el motor de metano Prometheus y el demostrador Themis con el objetivo de disponer de un posible Ariane Next reutilizable de methalox antes del fin de esta década. Bien, ¿pero qué hay de Japón? Pues parece que su intención es seguir más o menos los pasos de Europa. En un reciente documento hemos podido ver algunos de los planes que está estudiando la JAXA y son muy parecidos. Para 2030 la agencia espacial japonesa quiere disponer de un sistema de lanzamiento dotado de una primera etapa reutilizable que permita abaratar los costes de acceso al espacio.

El primer H3 en la rampa de Tanegashima durante las pruebas de integración (JAXA)

Versiones del nuevo cohete H3 (JAXA).

Este lanzador reutilizable sería una versión del H3 con tren de aterrizaje, por lo que sus dimensiones serían muy parecidas (63 metros de longitud y 5,2 metros de diámetro). Sería capaz de colocar 20 toneladas en LEO en la versión desechable y 15 toneladas en la reutilizable. No obstante, la JAXA sabe que, como decíamos, el methalox es lo ideal cuando hablamos de reutilización y, por tanto, no descarta que este lanzador use metano. En este caso, las prestaciones serían las mismas, pero la longitud del lanzador sería de 61 metros (el metano ocupa menos volumen que el hidrógeno). Obviamente, para poder disponer de este cohete Japón debería desarrollar primero un motor de metano equivalente al potente y avanzado LE-9 de hidrógeno que usa el H3. Tomando este lanzador reutilizable como base, JAXA quiere desarrollar un lanzador pesado con tres bloques en la primera etapa que sería capaz de colocar 26 toneladas en la variante reutilizable y 54 toneladas en la desechable. Las primeras etapas de este «Falcon Heavy japonés» se podrían reutilizar entre ocho y diez veces. Los bloques laterales volverían a tierra firme, mientras que el bloque central aterrizaría en un barco situado en el océano Pacífico. El objetivo es que entre cada lanzamiento pasasen entre veinte y cuarenta días. El Falcon Heavy nipón se emplearía para misiones a la ISS o a la estación lunar Gateway, entre otros objetivos.

Características del lanzador reutilizable japonés de 2030 (en negro la versión con metano) (JAXA)

.Variación estimada del coste de fabricación (izquierda) y el de operaciones (derecha) de un lanzador de 15 toneladas a LEO en función del número de reutilizaciones (eje horizontal). El precio viene en cien millones de yenes por tonelada. Las distintas gráficas corresponden a distintos precios de fabricación y operación (JAXA).

En ese mismo documento JAXA estudia introducir alrededor de 2035 un sistema de lanzamiento aéreo y, para 2040, un sistema de dos etapas totalmente reutilizable basado en los lanzadores anteriormente descritos que estarían dotados de una segunda etapa con un diseño que recuerda vagamente al de la Starship, aunque en miniatura. Este sistema podría emplearse para misiones tanto tripuladas como no tripuladas. El problema de este plan es que, por el momento, Japón carece de un programa similar al europeo Themis/Prometheus. Si quiere hacer realidad estos lanzadores en un futuro próximo debe ponerse las pilas. De entrada, JAXA mantiene el programa de Callisto, un demostrador desarrollado en colaboración con Alemania y Francia propulsado por hidrógeno destinado a probar las tecnologías asociadas con el aterrizaje vertical. ¿Veremos en 2030 cohetes japoneses reutilizables?