La industria espacial china entra en la era de la recuperación de cohetes, expertos analizan los aspectos destacados del primer vuelo del Larga Marcha 10B.

7 de julio, otro momento histórico para la industria aeroespacial china se "escenificó" en el Mar de China Meridional. A las 12:15 del mediodía, el cohete portador Gran Marcha 10B (en adelante, Changzheng 10B) despegó desde el Centro de Lanzamiento Espacial Comercial de Hainan, colocando con éxito el satélite en la órbita prevista, logrando un éxito completo en su misión inaugural. Seis minutos después de la separación de la primera y segunda etapa, la primera etapa regresó verticalmente y fue recuperada con éxito en una plataforma de recuperación marina, a más de 300 kilómetros del sitio de lanzamiento, mediante un sistema de captura por red, logrando así un éxito total en la misión de recuperación de la primera etapa.

Según informó el periodista del Global Times, esta misión es la primera vez que China implementa con éxito el control de recuperación de una primera etapa de cohete portador, y también es la primera recuperación por red de un cohete portador a nivel mundial. El cohete portador Gran Marcha 10B se convierte en el primer modelo de cohete reutilizable de China en lograr una recuperación exitosa. Esto marca un avance histórico de China en la tecnología de cohetes reutilizables, sentando una base sólida para acelerar la mejora de la capacidad de acceso al espacio. Con ello, la industria aeroespacial china entra en la era de la recuperación de cohetes.

Proceso de recuperación lleno de tensión

Antes de la misión inaugural, el periodista del Global Times pudo observar de cerca el Changzheng 10B en posición vertical. Su imponente cuerpo, de aproximadamente 20 pisos de altura, con siete motores de gran empuje en configuración paralela, resalta la dificultad de lograr la primera recuperación exitosa.

Se informa que el Changzheng 10B fue desarrollado bajo la dirección de la Academia de Tecnología de Vehículos de Lanzamiento de China (CALT, por sus siglas en inglés), perteneciente a China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC). Este cohete, de 5 metros de diámetro, adopta una configuración en serie de dos etapas. La primera etapa hereda el estado de la primera etapa del cohete portador Gran Marcha 10A, usando propelente de oxígeno líquido y queroseno; la segunda etapa usa propelente de oxígeno líquido y metano. El empuje total al despegue es de aproximadamente 890 toneladas, con un peso de despegue de unas 760 toneladas. La longitud total del cohete en su vuelo inaugural es de unos 63 metros, y en estado reutilizable tiene una capacidad de carga en órbita terrestre baja (LEO) de 16 toneladas.

"Un diámetro de 5 metros es el diseño principal en los grandes cohetes portadores actuales, ya que permite alojar motores de mayor empuje y más propelente, para soportar grandes demandas de capacidad de carga", explicó Kan Lei, experto en tecnología de cohetes de la CALT, en una entrevista con el Global Times. Agregó que el Changzheng 10B puede satisfacer las necesidades de diversas misiones, como el despliegue de constelaciones de satélites de Internet de órbita baja y lanzamientos comerciales de satélites de gran tamaño. En estado reutilizable, puede reducir significativamente los costos de lanzamiento, ofreciendo una alta capacidad de carga y una excelente relación costo-beneficio.

En la misión inaugural, el Changzheng 10B ascendió continuamente durante 3 000 segundos después del encendido. Kan Lei explicó que durante la fase de ascenso, los siete motores de oxígeno líquido y queroseno de la primera etapa completaron la aceleración. Tras la separación de la primera y segunda etapa, el motor de oxígeno líquido y metano de la segunda etapa tomó el relevo, realizando una ignición, un planeo con ajuste de actitud, una segunda ignición y otras maniobras para insertar el satélite con precisión en la órbita prevista, completando al mismo tiempo el tratamiento de pasivación del cohete.

La fase de descenso y aterrizaje fue el núcleo de verificación de esta misión de lanzamiento. Según el Global Times, la primera etapa del Changzheng 10B, tras separarse de la segunda etapa unos 150 segundos después del despegue, comenzó a caer desde una altitud superior a 100 kilómetros, entrando en la fase de vuelo de retorno a varias veces la velocidad del sonido.

"El proceso de retorno pasa por cuatro fases: planeo con ajuste de actitud, desaceleración motorizada, desaceleración aerodinámica y aterrizaje", explicó Wang Cong, diseñador de cohetes de la CALT, al Global Times. En la fase de planeo con ajuste de actitud, el sistema de rejillas de gobierno (grid fins) se despliega y completa el ajuste de actitud de reentrada. Además, el sistema de gestión de fondo de propelente (propellant settling) trabaja simultáneamente para concentrar el propelente en el fondo del tanque, preparándose adecuadamente para el encendido posterior del motor. En la fase de desaceleración motorizada, el motor de la primera etapa se enciende de nuevo, actuando como un "freno" antes de entrar en la atmósfera densa, reduciendo la velocidad para evitar daños por flujo de calor y otros factores adversos. Luego, la primera etapa entra en la fase de desaceleración aerodinámica, clave para verificar el diseño de protección térmica. Durante esta fase, el cohete reduce la velocidad mediante la resistencia aerodinámica generada por las rejillas de gobierno, y la parte inferior de la primera etapa soporta severas cargas aerodinámicas y de calentamiento. Finalmente, la primera etapa entra en la fase de aterrizaje, donde se adopta una estrategia de control de "casi estacionamiento". Se utilizan todos los medios de control, con las rejillas de gobierno y el motor del cohete trabajando en conjunto. Mediante una planificación de trayectoria en línea se obtiene la secuencia de control óptima, llevando la altitud y la velocidad de la primera etapa a un estado cercano a "cero", y finalmente es recuperada con éxito en la plataforma marina mediante el sistema de captura por red.

En la misión inaugural del 7 de julio, unos 8 minutos después del lanzamiento, la primera etapa fue capturada con precisión por la plataforma de recuperación marina. El proceso fue descrito como lleno de tensión. En el lugar, el periodista presenció cómo muchos ingenieros aeroespaciales chinos que participaron en el desarrollo del Changzheng 10B se emocionaron hasta las lágrimas al ver las imágenes en tiempo real del aterrizaje suave de la primera etapa. China finalmente había alcanzado el momento histórico de la recuperación exitosa, convirtiéndose en el segundo país del mundo en dominar la tecnología de recuperación vertical de cohetes.

Innovación mundial: recuperación mediante red

Actualmente, la mayoría de los cohetes reutilizables del mundo adoptan el esquema de recuperación con patas de aterrizaje. El equipo de desarrollo del Changzheng 10B, sin embargo, ideó una solución innovadora: la tecnología de recuperación por red en plataforma marina, ofreciendo una solución china para la recuperación a gran escala de cohetes y demostrando la sabiduría oriental.

El 7 de julio, cuando la primera etapa del Changzheng 10B "descendió del cielo", ya lo esperaba en el Mar de China Meridional una plataforma marina de recuperación por red llamada "Linghangzhe" (Pionero). Esta gigantesca nave, de 144 metros de eslora, 50 metros de manga, 5,5 metros de calado y un desplazamiento a plena carga de 25 000 toneladas, está equipada con capacidad de posicionamiento dinámico DP2, que le permite contrarrestar las perturbaciones ambientales como viento, olas y corrientes mediante sus propios propulsores, manteniendo su posición o rumbo. Combinada con el equipo de captura por red, se convierte en una plataforma de aterrizaje móvil estable y precisa en medio del vasto océano.

"Cuando la primera etapa del Changzheng 10B llega sobre el sistema de red de la plataforma marina y continúa desacelerando, el sistema de red acciona cuerdas mediante carros para acoplarse a la primera etapa. El sistema de navegación y posicionamiento a bordo de la primera etapa obtiene en tiempo real la velocidad y la posición, y transmite la información al sistema de control, que ajusta la actitud y la velocidad del cohete. Al mismo tiempo, el sistema de recuperación por red de la plataforma marina monitorea en tiempo real el estado del cohete y controla el movimiento de las cuerdas a través del sistema de control en tierra", explicó Sun Zhenlian, experto técnico de la CALT. Comparó este proceso con un "encuentro bidireccional" preciso entre el cohete y la plataforma de recuperación, cooperando para lograr que la primera etapa entre en la red con exactitud.

Una vez que la primera etapa ingresa en el sistema de red, el mecanismo de enganche (挂索机构) a bordo se despliega con anticipación y luego entra en contacto con cuatro cuerdas dispuestas en forma de "井". Sun Zhenlian explicó que la primera etapa desciende lentamente y es capturada con precisión. Todo el proceso es muy breve y requiere una estrecha cooperación entre el cohete, las cuerdas y el mecanismo de enganche. La carga instantánea supone un gran desafío para el mecanismo de enganche, que debe soportar cargas complejas durante el contacto con la red, el deslizamiento y el tirón. "El mecanismo de enganche actúa como un par de manos fuertes que sujetan firmemente el cohete; luego, bajo la acción del sistema de red de la plataforma marina, el cohete logra una desaceleración amortiguada".

Después de capturar el cohete, el sistema de recuperación de la plataforma marina debe fijarlo aún más. "Debido a la influencia del oleaje y el viento, el cohete puede balancearse dentro del sistema de red. El sistema de recuperación fija el cohete en dos pasos: primero, cuerdas de sujeción auxiliares lo fijan inicialmente desde los lados; luego, una plataforma de bloqueo automático se mueve debajo del cohete y completa el apriete y soporte. Es como ponerle un cinturón de seguridad al cohete para que se mantenga firme en el mar; en este punto, el cohete queda completamente asegurado", afirmó Sun Zhenlian.

La recuperación por red tiene ventajas únicas. Chen Muye, experto técnico de la CALT, explicó que, en comparación con los esquemas de recuperación actuales, la recuperación por red es más favorable para los parámetros de aterrizaje del cohete. "La recuperación por red ayuda a simplificar la estructura del cohete, ya que no necesita complejas patas de aterrizaje, reduciendo así el peso del cohete y aumentando la capacidad de carga y la eficiencia. Además, este método tiene una gran tolerancia a las desviaciones en el punto de aterrizaje del cohete, y puede 'ampliar' la ventana de captura mediante la coordinación de la red. El sistema de recuperación por red también puede adaptarse a las necesidades de recuperación de cohetes de diferentes tamaños mediante un diseño modular", señaló Chen Muye.

Se informa que, en el futuro, el equipo de desarrollo del cohete portador Gran Marcha 10B continuará optimizando su rendimiento y acelerando la iteración y actualización de la tecnología de cohetes reutilizables, y se espera que complete un vuelo de reutilización de la primera etapa antes de finales de año.

Construyendo un nuevo sistema de transporte espacial para China

En el contexto en que la industria aeroespacial comercial, las constelaciones de satélites de Internet y la exploración del espacio profundo han sido incluidas en el programa del XV Plan Quinquenal, el gran avance de China en la tecnología de reutilización de su sistema de transporte espacial tiene un significado muy importante.

"El nivel de madurez tecnológica y el nivel de industrialización de los cohetes reutilizables determinan directamente la capacidad técnica y el costo de acceso al espacio de China", afirmó Kan Lei. Desde la perspectiva de la demanda, actualmente varias constelaciones de satélites de Internet de gran tamaño de China han entrado en una fase de lanzamiento sustancial. "La demanda de lanzamiento de estas constelaciones es enorme, con un crecimiento explosivo, y se caracteriza por ventanas de lanzamiento altamente concentradas y una alta frecuencia de lanzamientos. Esto hace que las limitaciones de costo y capacidad de producción de los cohetes portadores tradicionales de un solo uso sean cada vez más evidentes, dificultando su capacidad para satisfacer las necesidades de despliegue en constelaciones a corto plazo y alta densidad".

Agregó que el éxito del vuelo inaugural y la recuperación del Changzheng 10B tienen un significado para el desarrollo de la industria aeroespacial comercial china, ya que supera la tecnología de cohetes reutilizables de bajo costo y gran capacidad de carga, llenando un vacío en este ámbito en el país. En el futuro, reducirá significativamente los costos de lanzamiento comercial y mejorará la competitividad de la industria aeroespacial comercial china en el mercado internacional. "En el futuro, el Changzheng 10B llevará a cabo tareas de despliegue de satélites de órbita baja y otros lanzamientos comerciales, apoyando las necesidades de despliegue a gran escala de Internet de satélites de órbita baja, satélites de comunicaciones de órbita media, etc."

Se informa que, en el futuro, el Changzheng 10B también podrá utilizar la primera etapa recuperada del cohete Gran Marcha 10A para ejecutar misiones de lanzamiento, lo que acumulará datos de vuelo para las misiones tripuladas del Gran Marcha 10A, mejorando aún más su fiabilidad. El cohete portador Gran Marcha 10A, como el nuevo cohete tripulado de órbita terrestre baja de China, está destinado principalmente a misiones tripuladas y de carga en LEO, y se considera una "versión mejorada integral" del Gran Marcha 2F y el Gran Marcha 7. En el futuro, se convertirá en la "escalera de la vida" para que los astronautas viajen entre la Tierra y la estación espacial.

Además, basándose en el diámetro de 5 metros del Changzheng 10B, China está desarrollando una primera etapa de mayor escala con oxígeno líquido y metano, que se combinará con el módulo de segunda etapa de oxígeno líquido y metano del Changzheng 10B para crear el cohete portador Gran Marcha 10C, completamente propulsado por oxígeno líquido y metano. Wang Cong indicó que este cohete está posicionado como el principal cohete comercial, con mayor capacidad de carga y capaz de satisfacer mejor las necesidades de diferentes misiones de lanzamiento comercial. "Actualmente, el cohete portador Gran Marcha 10C se encuentra en pleno desarrollo y, en el futuro, impulsará enérgicamente la industrialización del transporte espacial de China".

"El exitoso vuelo de prueba del cohete portador Gran Marcha 10B tiene un importante valor como hito", afirmó Kan Lei. Por un lado, como verificación completa del perfil de vuelo del cohete portador Gran Marcha 10A, impulsará enérgicamente el proceso de desarrollo del nuevo cohete tripulado de China. Por otro lado, como el primer cohete de China en lograr una recuperación exitosa, marca la entrada oficial de los cohetes portadores chinos en una nueva era de reutilización, acelerando en gran medida la formación de la capacidad de lanzamiento regular de cohetes reutilizables en China. Además, esta prueba también verificó el rendimiento funcional del motor de oxígeno líquido y metano, proporcionando un sólido respaldo para la investigación de tecnologías clave del cohete portador Gran Marcha 10C.

Fuente: Global Times

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