Larga Marcha 5

Cohete de carga pesada chino

Larga Marcha 5
FunciónVehículo de lanzamiento de carga pesada
FabricanteCalcio
País natalPorcelana
Coste por lanzamiento~US$70 millones [1]
Tamaño
Altura56,97 m (186,9 pies) (estándar)
63,2 m (207 pies) (carenado extendido)
Diámetro5 m (16 pies)
Masa851.800 kilogramos (1.877.900 libras)
Etapas2
Carga útil a LEO
Altitud200 kilómetros × 400 kilómetros (120 millas × 250 millas)
Masa25.000 kg (55.000 libras) [2] [3]
Carga útil a GTO
Masa14.000 kg (31.000 libras) [2] [3]
Carga útil a TLI
Masa8.800–9.400 kg (19.400–20.700 libras)
Carga útil a GEO
Masa5.100 kg (11.200 libras)
Carga útil a SSO
Altitud700 kilómetros (430 millas)
Masa15.000 kg (33.000 libras)
Carga útil a SSO
Altitud2.000 km (1.200 millas)
Masa6.700 kg (14.800 libras)
Carga útil a MEO
Masa13.000 kg (29.000 libras)
Carga útil a TMI
Masa6.000 kg (13.000 libras)
Cohetes asociados
FamiliaLarga marcha
Comparable
Historial de lanzamiento
EstadoActivo
Sitios de lanzamientoWenchang , LC-1
Lanzamientos totales
12
  • CZ-5 : 8
  • CZ-5B : 4
Éxito(s)
11
  • CZ-5 : 7
  • CZ-5B : 4
Falla(s)
1 ( CZ-5 )
Primer vuelo
  • Larga Marcha 5 : 3 de noviembre de 2016 [4]
  • Larga Marcha 5B : 5 de mayo de 2020 [5]
Último vuelo
  • Larga Marcha 5 : 3 de mayo de 2024
  • Larga Marcha 5B : 31 de octubre de 2022
Tipo de pasajeros/cargaMengzhou , Chang'e 5 , Tianwen 1 , Tianhe , Wentian , Mengtian , Chang'e 6
Impulsores – CZ-5-300 [6]
No. de refuerzos4
Altura27,6 m (91 pies)
Diámetro3,35 m (11,0 pies)
Masa vacía13.800 kg (30.400 libras)
Masa bruta156.600 kilogramos (345.200 libras)
Desarrollado por2 YF-100
Empuje máximoNivel del mar: 2.400 kN (540.000 lb· f )
Vacío: 2.680 kN (600.000 lb· f )
Empuje total9.600 kN (2.200.000 lbf )
Impulso específicoNivel del mar: 300 s (2,9 km/s)
Vacío: 335,1 s (3,286 km/s)
Tiempo de combustión173 segundos
PropulsorRP-1 / Oxígeno líquido
Primera etapa – CZ-5-500 [6]
Altura33,16 m (108,8 pies)
Diámetro5 m (16 pies)
Masa bruta186.900 kg (412.000 libras)
Masa del propulsor165.300 kilogramos (364.400 libras)
Desarrollado por2 YF-77
Empuje máximoNivel del mar: 1.036 kN (233.000 lb· f )
Vacío: 1.400 kN (310.000 lb· f )
Impulso específicoNivel del mar: 316,7 s (3,106 km/s)
Vacío: 428 s (4,20 km/s)
Tiempo de combustión492 segundos
PropulsorLH2 / Oxígeno disuelto
Segunda etapa (CZ-5) – CZ-5-HO [6]
Altura11,54 m (37,9 pies)
Diámetro5 m (16 pies)
Masa vacía5.100 kg (11.200 libras)
Masa bruta36.000 kilogramos (79.000 libras)
Masa del propulsor29.100 kg (64.200 libras)
Desarrollado por2 YF-75D
Empuje máximo176,72 kN (39.730 lb -pie )
Impulso específico442,6 s (4,340 km/s)
Tiempo de combustión700 segundos
PropulsorLH2 / Oxígeno disuelto
Tercera etapa – YZ-2 (opcional)
Diámetro3,8 m (12 pies)
Desarrollado por2 YF-50D
Empuje máximo13 kN (2900 lb- pie )
Impulso específico316 s (3,10 km/s)
Tiempo de combustión1105 segundos
PropulsorN2O4 / UDMH

Long March 5 ( LM-5 ; chino :长征五号; pinyin : Chángzhēng wǔ hào ), o Changzheng 5 ( CZ-5 ), y también por su apodo " Pang-Wu " (胖五, " Fat-Five "), [7] es un vehículo de lanzamiento de carga pesada chino desarrollado por la Academia China de Tecnología de Vehículos de Lanzamiento (CALT). Es el primer vehículo de lanzamiento chino diseñado para utilizar exclusivamente propulsores líquidos no hipergólicos . [8] Es la quinta iteración de la familia de cohetes Long March .

Actualmente existen dos variantes del CZ-5: CZ-5 y CZ-5B . Las capacidades máximas de carga útil son de aproximadamente 25.000 kg (55.000 lb) en órbita terrestre baja [9] (para el CZ-5B) y aproximadamente 14.000 kg (31.000 lb) en órbita de transferencia geoestacionaria (para el CZ-5). [10] [11]

El Long March 5 es aproximadamente igual a las capacidades de los vehículos de lanzamiento de carga pesada NSSL estadounidenses , como el Delta IV Heavy . Actualmente es el miembro más poderoso de la familia de cohetes Long March y el tercer vehículo de lanzamiento orbital más poderoso del mundo actualmente en operación, detrás del Falcon Heavy y el Space Launch System de los Estados Unidos . [12]

El primer cohete CZ-5 se lanzó desde el sitio de lanzamiento espacial de Wenchang el 3 de noviembre de 2016 y colocó su carga útil en una órbita inicial subóptima pero viable. El segundo cohete CZ-5, lanzado el 2 de julio de 2017, falló debido a un problema en el motor de la primera etapa. [13]

Después de un intervalo de casi dos años y medio, el Long March 5 regresó con éxito al vuelo con su tercer lanzamiento el 27 de diciembre de 2019, que colocó el satélite de comunicaciones experimental Shijian-20 en órbita de transferencia geoestacionaria , allanando así el camino para el lanzamiento finalmente exitoso de la misión Tianwen 1 a Marte , la misión de retorno de muestras lunar Chang'e 5 y la estación espacial modular , [5] todas las cuales requirieron la capacidad de elevación de un vehículo de lanzamiento de carga pesada .

Historia

Representación de la Larga Marcha 5 y 5B
Representación de la Larga Marcha 5 y 5B

Propuesta y desarrollo

Desde 2010, los lanzamientos de Long March (todas las versiones) han representado entre el 15% y el 25% de los lanzamientos totales mundiales. La creciente demanda interna de servicios de lanzamiento también ha permitido al proveedor estatal de lanzamiento de China mantener un historial saludable. Además, China ha podido asegurar algunos contratos de lanzamiento internacionales ofreciendo paquetes que combinan vehículos de lanzamiento con satélites chinos, eludiendo así los efectos del embargo estadounidense. [14]

El principal objetivo de China al iniciar el nuevo programa CZ-5 en 2007 fue anticiparse a su futura necesidad de mayores capacidades de carga útil LEO y GTO durante el siguiente período de 20 a 30 años. La aprobación formal del programa Long March 5 se produjo en 2007 después de dos décadas de estudios de viabilidad, cuando finalmente el gobierno chino concedió la financiación. En ese momento, se esperaba que el nuevo cohete se fabricara en una instalación en Tianjin , una ciudad costera cerca de Pekín , [9] mientras que se esperaba que el lanzamiento se produjera en el nuevo sitio de lanzamiento espacial de Wenchang en la provincia insular más meridional de Hainan . [9]

En julio de 2012, China probó un nuevo motor LOX / queroseno de 1200 kN de empuje que se utilizaría en los cohetes aceleradores Long March 5. [10] [15]

Las primeras fotografías de un CZ-5 en pruebas se publicaron en marzo de 2015. [16]

El primer CZ-5 de producción fue enviado desde el puerto de Tianjin en el norte de China al sitio de lanzamiento espacial de Wenchang en la isla de Hainan el 20 de septiembre de 2015 para realizar ensayos de lanzamiento. [17]

El vuelo inaugural del CZ-5 estaba previsto inicialmente para 2014, pero posteriormente se pospuso hasta 2016. [18]

La producción final y las pruebas del primer cohete CZ-5 que se lanzó a la órbita se completaron en su planta de fabricación de Tianjin el 16 de agosto de 2016 aproximadamente, y los diversos segmentos del cohete se enviaron al centro de lanzamiento en la isla de Hainan poco después. [19]

Vuelos tempranos

El lanzamiento estaba previsto para las 10:00 UTC del 3 de noviembre de 2016, pero durante los preparativos se detectaron varios problemas relacionados con un respiradero de oxígeno y el enfriamiento de los motores, lo que provocó un retraso de casi tres horas. La cuenta atrás final se interrumpió tres veces debido a problemas con el ordenador de control de vuelo y el software de seguimiento. [20] El cohete finalmente se lanzó a las 12:43 UTC . [21]

El segundo lanzamiento, el 2 de julio de 2017, sufrió una anomalía poco después del lanzamiento y se cambió a una trayectoria alternativa más suave. Sin embargo, se declaró una falla a los 45 minutos de vuelo. [22] [23] Las investigaciones revelaron que la fuente de la falla del segundo vuelo se encontraba en uno de los motores YF-77 de la etapa central (específicamente, en la turbobomba del oxidante). [5]

La misión Y3 del programa Long March 5 se lanzó el 27 de diciembre de 2019, aproximadamente a las 12:45 UTC desde el sitio de lanzamiento espacial Wenchang en Hainan , China . CASC declaró que la misión fue un éxito una hora después del lanzamiento, después de que el satélite de comunicaciones Shijian-20 se colocara en órbita de transferencia geoestacionaria , marcando así el regreso al vuelo del programa Long March 5. [5]

Introducción de la Larga Marcha 5B

El cuarto vuelo del programa Long March 5 también marcó el debut de la variante CZ-5B. Esta variante conserva la etapa central del Long March 5 básico y sus cuatro propulsores adicionales; sin embargo, la segunda etapa del CZ-5 (con dos motores YF-75D) ha sido eliminada del CZ-5B. Esta variante se utiliza para lanzar cargas útiles pesadas en órbita baja terrestre , como componentes de la estación espacial Tiangong . La variante 5B también puede considerarse para lanzar constelaciones de satélites en el futuro utilizando la etapa superior Yuanzheng . [24]

El primer vuelo de la variante 5B ("misión Y1") transportó un prototipo no tripulado de la futura nave espacial tripulada de China para el espacio profundo y, como carga útil secundaria , el vehículo de reentrada de carga inflable flexible . La misión Y1 se lanzó el 5 de mayo de 2020, a las 10:00 UTC desde el sitio de lanzamiento espacial de Wenchang en la isla de Hainan . CASC declaró que el lanzamiento fue un éxito después de que las cargas útiles se colocaran en la órbita terrestre baja. [25] [26]

La carga útil secundaria del vuelo, la nave de retorno de carga experimental, tuvo un mal funcionamiento durante su regreso a la Tierra el 6 de mayo de 2020. [27] Sin embargo, la cápsula de retorno del prototipo de nave espacial tripulada de próxima generación, la carga útil principal del vuelo, aterrizó con éxito en la Región Autónoma de Mongolia Interior , en el norte de China , a las 05:49 UTC, el 8 de mayo de 2020. La nave espacial prototipo voló en órbita durante dos días y 19 horas y llevó a cabo una serie de experimentos y verificaciones tecnológicas exitosas. [28] La etapa central de la misión Y1 puede haber sido el objeto más masivo en realizar un reingreso descontrolado desde la estación espacial Salyut 7 de la Unión Soviética en 1991 y el Skylab de los Estados Unidos en 1979, excluyendo el reingreso controlado fallido del transbordador espacial Columbia sobre áreas pobladas de los Estados Unidos continentales en 2003. [29] [a] [b]

Construcción de la estación espacial

La Long March 5B fue el caballo de batalla durante la construcción de la estación espacial Tiangong . La segunda misión de la Long March 5B fue el lanzamiento del módulo central Tianhe , el primer componente de la estación espacial china. [32]

Diseño y especificaciones

Los motores YF-100 y YF-77 utilizados por Long March 5.

El diseñador jefe del CZ-5 es Li Dong ( chino :李东) de la Academia China de Tecnología de Vehículos de Lanzamiento (CALT). La familia CZ-5 incluye tres etapas principales modulares de 5,2 m de diámetro (máximo). La longitud total del vehículo es de 60,5 metros y su peso en el lanzamiento es de 643 toneladas, con un empuje de 833,8 toneladas. Los propulsores de diversas capacidades y diámetros que van desde los 2,25 metros a los 3,35 metros se ensamblarían a partir de tres etapas centrales modulares y etapas de refuerzo. La primera etapa y los propulsores tendrían una opción de motores que utilizan diferentes propulsantes de cohetes líquidos : motores LOX / queroseno de 1200 kN de empuje o LOX / LH2 de 1550 kN de empuje . La etapa superior utilizaría versiones mejoradas del motor YF-75 .

El desarrollo del motor comenzó en 2000-2001, y las pruebas dirigidas por la Administración Nacional del Espacio de China (CNSA) comenzaron en 2005. Las versiones de ambos motores nuevos, el YF-100 y el YF-77 , se habían probado con éxito a mediados de 2007. [ cita requerida ]

La serie CZ-5 puede entregar ~23 toneladas de carga útil a LEO o ~14 toneladas de carga útil a GTO (órbita de transferencia geoestacionaria). [33] El vehículo de lanzamiento CZ-5 constaría de una etapa central de 5,0 m de diámetro y cuatro propulsores de 3,35 m de diámetro, que podrían enviar una carga útil de ~22 toneladas a la órbita terrestre baja (LEO).

Originalmente se habían planeado seis variantes del CZ-5, [34] [35] pero las variantes ligeras se cancelaron en favor de los vehículos de lanzamiento de la familia CZ-6 y CZ-7. [ cita requerida ]

Activo [33] [11]
VersiónCZ-5CZ-5B
Potenciadores4× (CZ-5-300, 2× YF-100)4× (CZ-5-300, 2× YF-100)
Primera etapaCZ-5-500, 2×YF-77CZ-5-500, 2×YF-77
Segunda etapaCZ-5-HO, 2×YF-75D
Tercera etapa (opcional)Yuanzheng-2
Empuje (en el suelo)10,62 millones de dólares10,62 millones de dólares
Peso de lanzamiento851.800 kilos837.500 kilogramos [36]
Altura56,97 metros53,66 metros
Carga útil ( LEO 200 km)~25.000 kilogramos [37]
Carga útil ( GTO )14.000 kilogramos [37]
Propuesto [37] [9]
VersiónCZ-5-200CZ-5-320CZ-5-522CZ-5-540
Potenciadores2 × CZ-5-200, YF-1002× CZ-5-200, YF-100; 2× CZ-5-300, 2× YF-1004×CZ-5-200, YF-100
Primera etapaCZ-5-200, YF-100CZ-5-300, 2×YF-100CZ-5-500, 2× YF-77CZ-5-500, 2×YF-77
Segunda etapaCZ-YF-73, YF-73CZ-5-KO,CZ-5-HO, 2×YF-75DCZ-5-HO, 2×YF-75D
Tercera etapa (no utilizada para LEO )CZ-5-HO, YF-75
Empuje (en el suelo)1,34 millones de millas7,2 millones de millas8,24 millones de millas5,84 millones de libras
Peso de lanzamiento82.000 kilos420.000 kilos630.000 kilos470.000 kilos
Altura (máxima)33 metros55 metros58 metros53 metros
Carga útil ( LEO 200 km)1500 kilos10.000 kilos20.000 kilos10.000 kilos
Carga útil ( GTO )6000 kilos11.000 kilos6000 kilos

Preocupaciones por los desechos espaciales

Lanzamiento del módulo central Tianhe en Long March 5B-Y2

La primera etapa de la variante Long March 5B, que puede alcanzar la velocidad orbital y pesa 21,6 toneladas, actualmente carece de la capacidad de reingreso atmosférico controlado, lo que significa que los desechos podrían causar daños en el suelo al reingresar. [38] Sin modificaciones, se espera que todos los lanzamientos LEO del Long March 5B resulten en reingresos no controlados. [39] [40]

La variante 5B es la que nos ocupa debido a su configuración LEO única. La etapa central del cohete (primera etapa) se lanza directamente a la órbita, [41] que también sirve, de manera inusual, como etapa superior para realizar la inserción de la carga útil. [42] Normalmente, la primera etapa del cohete nunca alcanza la velocidad orbital, mientras que la etapa superior, más pequeña, suele quemarse en la atmósfera durante el reingreso. Sin embargo, la primera etapa y la etapa superior de Long March 5B están combinadas en una sola, lo que dificulta el esfuerzo de mitigación. [42]

Entre las posibles soluciones se incluye el reinicio de los motores durante el reingreso para reducir la velocidad y la probabilidad de colisión, como en el caso del Long March 2D . China también ha desarrollado aletas de rejilla en otras variantes del Long March para dirigir las etapas durante el reingreso. [43] Sin embargo, el Long March 5B aún debe demostrar estas capacidades. [42]

Los restos encontrados en Costa de Marfil en mayo de 2022 eran, según se informa, los restos del primer lanzamiento del cohete Long March 5B (5B-Y1). [44] [45] Aunque la probabilidad de que los restos del cohete impacten en zonas pobladas es matemáticamente minúscula, algunos científicos temen que la actitud laxa de muchos países pueda acabar provocando víctimas. [46]

En respuesta a las críticas, la CNSA afirmó que habían tomado medidas para garantizar reingresos seguros. Xu Yansong, ex director de cooperación internacional de la Administración Nacional del Espacio de China (CNSA), dijo a la audiencia en la transmisión en vivo de la CNSA para 5B-Y3 que el proceso de reingreso se mejoró con el " proceso de pasivación " ( chino :钝化处理[47] ), y que la etapa central fue especialmente diseñada con materiales más ligeros para que la gran mayoría de los componentes se ablacionaran durante el reingreso. [48] [49] Antes del lanzamiento de 5B-Y4, Liu Bing, subdirector y diseñador de Long March 5B, dijo a los periodistas que se realizó una "evaluación elaborada" en el 5B para permitir un reingreso seguro, aunque no se revelaron detalles sobre el procedimiento de reingreso mejorado. [50]

La etapa central del Long March 5B-Y3 reingresó a la atmósfera de la Tierra el 30 de julio de 2022 sobre los océanos Índico y Pacífico. [45] Los restos del 5B-Y4 cayeron en el centro-sur del Océano Pacífico el 4 de noviembre de 2022. [51]

Estadísticas de lanzamiento

Los cohetes de la familia Long March 5 han acumulado un total de 12 lanzamientos hasta el 3 de mayo de 2024. [actualizar]De ellos, 11 tuvieron éxito con un solo lanzamiento fallido. La tasa de éxito acumulada es del 91,7%.

1
2
3
4
2016
2020
2024
  •  Falla
  •  Fallo parcial
  •  Éxito
  •  Planificado

Lista de lanzamientos

Vuelo No.Fecha (UTC)VarianteSitio de lanzamientoEtapa superiorFotoCarga útilÓrbitaResultado
Año 13 de noviembre de 2016
12:43
5Wenchang , LC-1YZ-2Shijian 17GTOÉxito
Año 22 de julio de 2017
11:23
5Wenchang , LC-1NingunoShijian 18GTOFalla
Año 327 de diciembre de 2019
12:45
5Wenchang , LC-1NingunoShijian 20GTOÉxito
5B-Y15 de mayo de 2020
10:00 [26] [52]
5BWenchang , LC-1NingunoMengzhou (prototipo)LEÓNÉxito
Año 423 de julio de 2020
04:41 [53]
5Wenchang , LC-1NingunoOrbitador marciano Tianwen-1 , módulo de aterrizaje, explorador y un grupo de cámaras cubesatDemasiada informaciónÉxito
Año 523 de noviembre de 2020
20:30 [54]
5Wenchang , LC-1NingunoChang'e 5 , retorno de muestras lunaresTLIÉxito
5B-Y229 de abril de 2021
03:23:15 [55]
5BWenchang , LC-1NingunoTianhe , módulo central de la estación espacial chinaLEÓNÉxito
5B-Y324 de julio de 2022
06:22:32 [56] [57]
5BWenchang , LC-1NingunoWentian , módulo experimental 1 de la estación espacial chinaLEÓNÉxito
5B-Y431 de octubre de 2022
07:37:23 [58]
5BWenchang , LC-1NingunoMengtian , módulo experimental 2 de la estación espacial chinaLEÓNÉxito
Año 615 de diciembre de 2023
13:41 [59]
5Wenchang , LC-1NingunoYaogan 41GTOÉxito
Y723 de febrero de 2024
11:30 [60]
5Wenchang , LC-1NingunoTJS-11GTOÉxito
Y83 de mayo de 2024
09:27 [61]
5Wenchang , LC-1NingunoChang'e 6 , retorno de muestras del lado lejano de la LunaTLIÉxito
Año 919 de noviembre de 2024 [62]5Wenchang , LC-1NingunoYaogan 44GTOPlanificado
Año 1015 de diciembre de 2024 [63]5Wenchang , LC-1NingunoTJS-12GTOPlanificado
5B-Y?20245BWenchang , LC-1YZ-2GuowangLEÓNPlanificado
Mayo de 20265Wenchang , LC-1NingunoShensuo (IHP-1
IHP-2)
OHCPlanificado
5B-Y?Cuarto trimestre de 2026 [64]5BWenchang , LC-1NingunoXutianLEÓNPlanificado
2026 [65]5Wenchang , LC-1NingunoChang'e 7 , misión de exploración integral de la Antártida y la LunaTLIPlanificado
2028 [66]5Wenchang , LC-1NingunoChang'e 8 , prueba de exploración científica, prueba de la superficie lunar

Verificación para la construcción de una base de investigación científica lunar

TLIPlanificado
2028 [67]5Wenchang , LC-1NingunoTianwen-3 , misión de retorno de muestras a MarteDemasiada informaciónPlanificado
Septiembre de 2029 [68]5Wenchang , LC-1NingunoTianwen-4 , sonda orbital de Júpiter y sobrevuela UranoOHCPlanificado

Véase también

Notas

  1. ^ Un trozo de escombros de hasta 12 metros de largo, posiblemente originado por el reingreso de la etapa central del CZ-5B de este lanzamiento, fue encontrado en la aldea de Mahounou, en Costa de Marfil, alrededor del 11 o 12 de mayo de 2020. [ 30]
  2. ^ La etapa central de la misión CZ-5B Y2 también alcanzó suficiente velocidad para permanecer en una órbita terrestre baja pero descendente durante más de una semana, al igual que la etapa central de la misión CZ-5B Y1; la etapa central de la misión CZ-5B Y2 finalmente reingresó a la atmósfera de la Tierra a muchos kilómetros sobre la Península Arábiga durante las primeras horas de la mañana del 9 de mayo de 2021 (UTC) con un posible lugar de impacto de escombros frente a las Maldivas en el Océano Índico. [31]

Referencias

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  9. ^ abcd "La Larga Marcha 5 tendrá la segunda mayor capacidad de carga del mundo". Space Daily . Xinhua. 4 de marzo de 2009. Archivado desde el original el 18 de enero de 2021 . Consultado el 12 de febrero de 2021 .
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