Larga marcha (cohete)

Iniciar un cohete portador CZ-3B - Taiyuan Satellite Center , 2008

Long March , LM para abreviar ( chino 長征 / 长征, Pinyin Chángzhēng , CZ para abreviar ) es una serie de vehículos de lanzamiento de la República Popular de China fabricados por la Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China , que lleva el nombre del heroico mito del Partido Comunista de China. China .

Modelos

Primera generación

Representación esquemática del CZ-2F

Hay varios modelos del lanzador, algunos de los cuales provienen de direcciones de desarrollo completamente diferentes (incluso dentro de una serie de modelos). Los misiles son desarrollos internos de la República Popular China , basados ​​en parte en la tecnología de los misiles soviéticos de las décadas de 1960 y 1970. Las etapas inferiores y (si están disponibles) las etapas intermedias y los impulsores de la serie CZ-2 - CZ-4 utilizan UDMH como combustible y N 2 O 4 como oxidante , al igual que las etapas superiores de la serie CZ-4. Los grados superiores de CZ-2 y CZ-3 usan LH2 y LOX .

Misiles propulsores criogénicos

El CZ-5, CZ-7 y CZ-8 son un sistema modular de nuevo diseño compuesto por algunas partes individuales diferentes y aprobado oficialmente por el Consejo de Estado de la República Popular de China el 8 de agosto de 2006 . Usted prescinde de la combinación tóxica y dañina para el medio ambiente UDMH / N 2 O 4 y en su lugar usa LH2 / LOX o RP-1 / LOX. Los siguientes componentes están disponibles para la nueva generación:

  • Escalones en diámetros de 2,25 m, 3,35 my 5,0 m
  • Motores LH2 / LOX:
    • YF-77 : Proceso de bypass , presión de la cámara de combustión de 102 bar, 510 kN ( I sp 3.042 Ns / kg) al nivel del mar, 700 kN (I sp 4.200 Ns / kg) en vacío.
    • YF-75D : Proceso expansor , presión de la cámara de combustión de 41 bar, 88,26 kN (I sp 4.330,0 Ns / kg) en vacío.
  • Motores RP-1 / LOX:
    • YF-100 : proceso de flujo principal , presión de la cámara de combustión de 180 bar, 1.199,2 kN (I sp 2.942,0 Ns / kg) al nivel del mar, 1.339,5 kN (I sp 3.286,2 Ns / kg) en vacío.
    • YF-115 : proceso de flujo principal, presión de la cámara de combustión de 120 bar, 147,1 kN a nivel del mar, 176,5 kN (I sp 3.349,0 Ns / kg) en vacío.

Lista de modelos de cohetes

Lanzadores de la familia "Langer Marsch" utilizados para lanzamientos de satélites comerciales en la exhibición aérea MAKS-2021

El CASC ha asignado las siguientes designaciones (las designaciones CZ son equivalentes a las designaciones LM correspondientes):

  • Serie CZ-1 con los modelos CZ-1 y CZ-1D - vehículos de lanzamiento ligeros (carga útil LEO 0,75 t), en uso desde 1970 hasta 2002.
  • Serie CZ-2 con los modelos CZ-2C, CZ-2D, CZ-2E y CZ-2F: vehículos de lanzamiento de dos etapas (parcialmente tripulados) de peso ligero a medio (carga útil LEO 2C 3,5 t, 2E / F 8,5 t ), en uso desde 1974.
  • Serie CZ-3 con modelos CZ-3, CZ-3A, CZ-3B y CZ-3C: lanzadores de tres etapas de peso medio para GTO (carga útil de 1,5 t (CZ-3) a 5,2 t (CZ-3B)) y órbitas interplanetarias, en uso desde 1984.
  • Serie CZ-4 con los modelos CZ-4, CZ-4B y CZ-4C: vehículos de lanzamiento de tres etapas de peso medio para órbitas polar y síncrona solar (carga útil LEO 2,8–4,5 t), en uso desde 1988.
  • Serie CZ-5 con modelos CZ-5 y CZ-5B: vehículos de lanzamiento pesados ​​similares a Ariane 5 , Delta IV , H-II B, Atlas V o Angara . El primer lanzamiento tuvo lugar el 3 de noviembre de 2016.
  • Serie CZ-6 con modelos CZ-6 y CZ-6A: vehículos de lanzamiento ligero que utilizan una variante modificada de los propulsores CZ-5 más pequeños como primera etapa. La tarea principal del CZ-6 es llevar cargas útiles más pequeñas de hasta un peso de 1,5 toneladas a una órbita sincrónica con el sol. El primer vuelo tuvo lugar el 19 de septiembre de 2015.
  • Serie CZ-7 con modelos CZ-7 y CZ-7A: vehículos de lanzamiento de peso medio que utilizan una variante modificada de los propulsores CZ-5 más grandes como primera etapa. Su tarea principal es transportar las naves espaciales de carga de Tianzhou , pero también están certificadas para vuelos tripulados. El primer lanzamiento tuvo lugar el 25 de junio de 2016.
  • Serie CZ-8 con modelos CZ-8 y CZ-8R: vehículos de lanzamiento de dos etapas y peso medio. La primera etapa del CZ-8, basada en el CZ-7, está destinada a aterrizar verticalmente en la versión reutilizable CZ-8R junto con los impulsores laterales conectados permanentemente a él. Se especifica una capacidad de carga útil de 7,6 t en LEO, 5 t SSO y 2,8 t GTO. El primer lanzamiento tuvo lugar el 22 de diciembre de 2020.
  • CZ-9 : vehículo de lanzamiento de carga súper pesada de tres etapas para 140 t en LEO, 66 t en GTO, 50 t a la Luna y 44 t a Marte. El CZ-9 aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo. Podría despegar por primera vez alrededor de 2030 y, con el próximo vuelo, traer una sonda de camino a Marte, que regresará a la Tierra con muestras de rocas.
  • Serie CZ-11 con modelos CZ-11 y CZ-11H - vehículos de lanzamiento de estado sólido (con etapa de maniobra de combustible líquido). El primer vuelo tuvo lugar el 25 de septiembre de 2015, el primer uso de la variante de salida en mar CZ-11H el 5 de junio de 2019.
2A 2C 2D 2E 2F 3 3A 3B 3C 4A 4B 4C Séptimo
CZ-2A.svg CZ-2C.svg CZ-2D.svg CZ-2E.svg CZ-2F.svg CZ-3.svg CZ-3A.svg CZ-3B.svg CZ-3C.svg CZ-4A.svg CZ-4B.svg CZ-4C.svg CZ-7.svg

Centros de lanzamiento

Larga Marcha (Cohete) (República Popular China)
Jiuquan (40 ° 57 ′ 25,24 ″ N, 100 ° 17 ′ 32 ″ E)
Jiuquan
Taiyuan (38 ° 50 ′ 50 ″ N, 111 ° 36 ′ 30 ″ E)
Taiyuan
Xichang (28 ° 11 ′ 49 ″ N, 102 ° 4 ′ 17 ″ E)
Xichang
Wenchang (19 ° 37 ′ 3 ″ N, 110 ° 44 ′ 36 ″ E)
Wenchang
Los cosmódromos chinos

Actualmente se están utilizando cuatro cosmódromos para los diversos cohetes Langer Marsch, incluido el Puerto Espacial del Este de China para lanzamientos de cohetes sólidos desde 2020:

Vuelo espacial tripulado

El 15 de octubre de 2003, la República Popular de China logró poner la nave espacial Shenzhou 5 con el taikonauta Yang Liwei a bordo en órbita alrededor de la Tierra con un cohete portador " Long March 2F " . Esto convierte a China en el tercer país después de la Unión Soviética y los EE. UU. Que opera vuelos tripulados de forma independiente con misiles desarrollados internamente. A mediano plazo, el " Gran 7 de marzo " (con naves espaciales de la serie Shenzhou ) y el " Largo 5 de marzo " (con la nave espacial tripulada de la nueva generación ) se harán cargo del transporte de los viajeros espaciales. En la década de 2030, se planean misiones tripuladas a la luna con el " cohete tripulado de la nueva generación ".

Accidentes y sus efectos

Una variante relativamente fuerte es el Langer Marsch 3B (CZ-3B / LM-3B), que está especialmente diseñado para el transporte de satélites de comunicaciones en ferrocarriles de geotransferencia. Este cohete se ofrece a un precio relativamente bajo en el mercado internacional de lanzamiento de satélites, pero hasta ahora solo ha recibido unos pocos pedidos de lanzamiento porque Estados Unidos ha autorizado la importación de tecnología satelital estadounidense a China. La razón oficial de la prohibición fueron los inicios en falso de un CZ-2E y CZ-3B que ocurrieron en 1995 y 1996 , cuando los cohetes explotaron poco después del inicio sobre un pueblo cercano o cayeron en la ladera de una montaña cerca del sitio de lanzamiento y muchos la gente fue asesinada. Si bien el Changzheng 2E se retiró del servicio después de un último (exitoso) lanzamiento el 28 de diciembre de 1995, la Academia China de Tecnología de Vehículos de Lanzamiento remediaba meticulosamente los defectos encontrados en el Changzheng 3B (en enero de 2021, el cohete tenía 70 de 74 exitosos lanza uno de los misiles más fiables de China). Sin embargo, esto fue interpretado como un avance peligroso por parte del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, tras lo cual Estados Unidos trató de imponer sanciones a la exportación adicional de tecnología satelital occidental. Los inicios en falso en 1998 se convirtieron en parte de la justificación oficial para un endurecimiento de las sanciones tecnológicas estadounidenses como parte del Reglamento sobre el tráfico internacional de armas , que hacen casi imposible que los clientes occidentales lancen sus satélites con estos cohetes, ya que casi todos los satélites más grandes contienen componentes estadounidenses. Dado que el presidente estadounidense, de acuerdo con una enmienda a la Ley de Control de Exportación de Armas, tiene que confirmar que todos los negocios de satélites no perjudican a las empresas de nueva creación estadounidenses, los EE. UU. Crearon una ventaja para el mercado nacional de nuevas empresas de satélites.

En el caso de la CZ-3B que se estrelló el 14 de febrero de 1996, se tomó un año y medio antes de la falla - un mal ejecutada alambre unidos contactos de oro de aluminio en la fuente de alimentación del sistema de navegación inercial - fue encontrado y rectificado. El 19 de agosto de 1997 se reanudaron las operaciones de vuelo con el cohete. Una bomba turbo diseñada incorrectamente en un motor CZ-5 tuvo consecuencias más graves. Después de un arranque en falso el 2 de julio de 2017, pasaron más de dos años hasta que se rediseñó la turbina del motor y se pudo realizar el siguiente arranque el 27 de diciembre de 2019. Como resultado, proyectos importantes como la sonda lunar Chang'e 5 o la estación espacial china se retrasaron severamente.

Desarrollo técnico

Control de caída de piezas de cohetes

Con los cosmódromos del interior, especialmente en Xichang, existe el problema constante de que las etapas de misiles y los propulsores que se han quemado durante el funcionamiento regular pueden estrellarse contra áreas pobladas, un problema causado por la creciente conversión de tierras cultivables en áreas industriales, donde más El daño financiero se agravaría con los años. Es cierto que las trayectorias de los misiles se eligen para que no pasen por ciudades e instalaciones de infraestructura; Además, se pide a la población de las regiones afectadas que se traslade a zonas seguras antes de cada despegue. El área en la que pueden caer los fragmentos de cohetes cuando despeguen los tres cosmódromos del interior Jiuquan, Taiyuan y Xichang cubre un total de 2100 km²; en 2021, casi 300.000 personas vivían allí. Aunque hasta ahora no ha habido lesiones personales en las operaciones regulares, esto se está encontrando con una aceptación cada vez menor en vista de la creciente frecuencia de vuelos (en 2018, China fue el país con más lanzamientos de cohetes por primera vez) y los pagos de compensación por techos rotos, etc. están aumentando los costos de despegue. Es por eso que ahora se está intentando equipar las partes del cohete con dispositivos de dirección para que el área del choque se pueda reducir. Por razones técnicas, no todos los métodos son adecuados para todos los tipos de misiles.

Aletas de rejilla giratorias (CZ-2C, CZ-4B)

En 2019, las aletas de rejilla giratorias se probaron por primera vez en la primera etapa de un CZ-2C, ya que han estado en uso desde 2015 en la primera etapa aterrizable del cohete American Falcon 9 . Durante la prueba, el lugar de aterrizaje estaba a menos de tres kilómetros del punto calculado. Con un mayor desarrollo de este sistema, uno quisiera permitir aterrizajes precisos con el lanzador planeado como reutilizable Langer Marsch 8 . Al inicio del CZ-4B Y37 el 3 de noviembre de 2019, también se probaron las aletas de la parrilla por primera vez en este tipo de misil. El área de impacto planificada de la primera etapa del cohete podría reducirse en un 85%. Este método ahora se usa regularmente en el CZ-4B.

Las aletas de la parrilla de la primera etapa del CZ-4B Y38, que se recuperó después del despegue el 20 de diciembre de 2019, fueron sometidas a un examen exhaustivo. Los ingenieros de la Academia de Tecnología Espacial de Shanghai descubrieron que las aletas estaban completamente intactas, ni dobladas ni agrietadas. Por lo tanto, se limpiaron de restos de pintura y rastros de hollín, se roció una nueva pintura de protección contra el calor y se volvió a utilizar en el CZ-4B Y41, que se lanzó el 21 de septiembre de 2020, como la primera prueba para el CZ-8 reutilizable. .

Parapente (CZ-2C, CZ-3B)

La Academia China de Tecnología de Vehículos de Lanzamiento adoptó un enfoque diferente para los impulsores . En marzo de 2020, se probó un sistema en un CZ-3B por primera vez en el que un propulsor se estabilizó primero con un pequeño paracaídas después de ser desconectado y luego se hundió a tierra en un parapente orientable y al mismo tiempo transmitió sus coordenadas a un estación de tierra. Los grupos de búsqueda pudieron recuperar el propulsor después de solo 25 minutos, mientras que anteriormente esto podía llevar varias horas o, en el caso de un aterrizaje en terreno intransitable, medio mes. Con este método, los tanques del escenario también deben permanecer intactos, que pueden contener residuos de los componentes combustibles altamente tóxicos y explosivos 1,1-dimetilhidrazina y tetróxido de dinitrógeno .

Para un carenado de carga útil recientemente desarrollado con un diámetro de 4,2 m para el CZ-2C (el propio cohete tiene un diámetro de 3,35 m), se planearon paracaídas para un aterrizaje controlado de las mitades del proyectil en 2021. Para ello, las mitades del proyectil fueron provistas de altímetros al despegar el 6 de mayo de 2021, durante el cual se utilizó un carenado de carga útil regular, con el fin de determinar datos sobre la tasa de caída y, en algunos casos, también sobre la posición de vuelo. de las mitades durante el aterrizaje. Además del problema básico de que las mitades del carenado de carga útil, a diferencia de los propulsores más robustos, a menudo se rompían al volver a entrar en la atmósfera debido a las vibraciones y oscilaciones amplificadas por los efectos de retroalimentación, las mitades del carenado también tenían que asumir una determinada posición de vuelo para que el paracaídas guardado en ellos se abrió correctamente. Por esta razón, el nuevo carenado de carga útil se fortaleció en los puntos con riesgo de rotura, y el Instituto de Investigación de Beijing para Ingeniería Mecánica y Eléctrica Relacionada con el Espacio de la Academia China de Tecnología Espacial, junto con universidades e institutos de investigación externos, desarrolló un sistema en el que un pequeño paracaídas redondo se despliega a grandes alturas tan pronto como la mitad del proyectil alcanza una posición adecuada en su caída. El paracaídas redujo la velocidad y por tanto el riesgo de que el proyectil se rompiera a medias, al mismo tiempo estabilizó su posición de vuelo para que el gran parapente pudiera desplegarse en el momento oportuno. Cuando un CZ-2C despegó del cosmódromo de Xichang el 19 de julio de 2021 , el pequeño paracaídas de frenado se probó inicialmente en la práctica.

Selección de ruta de vuelo independiente (CZ-2C, CZ-3B)

Se utilizó una variante más desarrollada cuando el satélite de observación de la Tierra Gaofen 14 se lanzó desde el cosmódromo de Xichang el 6 de diciembre de 2020. Por primera vez, se lanzó un satélite hacia el sur desde el cosmódromo de Sichuan , lo que significó que el cohete tuvo que sobrevolar el área relativamente densamente poblada de la provincia vecina de Yunnan con las ciudades de Kunming , Chuxiong y Dali . Por lo tanto, se utilizó una versión más desarrollada (改进型 o Gǎijìn xíng ) del Changzheng 3B, el Changzheng 3B / G5 , que durante el vuelo midió continuamente la fuerza y ​​la dirección de los vientos de gran altitud a través de sensores , que en altitudes entre 4 km y 20 km tienen una fuerte influencia en el comportamiento del misil. La computadora a bordo calculó la ruta probable que los propulsores lanzados y, en caso de un mal funcionamiento, los escombros del cohete viajarían y, después de sopesar los riesgos, seleccionó una de las cuatro trayectorias preprogramadas. Estas cuatro pistas se calcularon de tal manera que los propulsores o los escombros siempre cayeran en la misma zona. Como resultado, muchas menos personas tuvieron que abandonar sus hogares antes del inicio que si toda la franja de 300 km de Kunming - Dali hubiera estado en peligro.

A largo plazo, también se está intentando reducir el área de impacto de los carenados de carga útil. Por este motivo, cuando un CZ-2C despegó el 26 de octubre de 2020, se instalaron sistemas de telemetría en los segmentos del carenado de carga útil con el fin de obtener datos sobre su comportamiento de vuelo al reingresar a la atmósfera. Estos sensores también se utilizaron para monitorear constantemente el flujo de aire a lo largo del cohete desde el inicio con el fin de recibir una alerta temprana en caso de comportamiento de vuelo irregular. En el presente caso, inicialmente se trataba de pruebas de tecnología, pero en el curso posterior, la computadora de a bordo del cohete utilizará los valores medidos en el proceso de toma de decisiones para redistribuir la carga del motor en caso de un mal funcionamiento (ver más abajo).

Reducción de cable

En cada cohete hay al menos 100 (con el CZ-5 más de 300) mazos de cables para transmisión de señales para telemetría y control, que no solo tienen un peso considerable, sino que también dificultan el montaje y un riesgo de seguridad debido a los hasta 100 representan diferentes tipos de conectores. En el caso de las deficiencias de calidad en los misiles Changzheng comprobadas en los años 2017-2019, el cableado representó la mayor parte de las áreas problemáticas individuales con más del 20%. Por lo tanto, la Academia China de Tecnología de Vehículos de Lanzamiento , que fabrica la mayoría de los tipos de Changzheng dentro de la Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China , ha estado trabajando desde 2018 para reemplazar los mazos de cables con conexiones de radio de tipo WLAN utilizando multiplexación por división de tiempo y multiplexación por división de frecuencia. , así como transmisión de energía inalámbrica. En el caso de la unidad de control de un CZ-5, el 60% del peso se puede ahorrar solo en los cables del sensor, y más del 40% en la 3ª etapa de un CZ-7A. Sin embargo, inicialmente la tecnología se probará en un misil CZ-2C más pequeño .

Elección independiente de la ruta de vuelo

Para el lanzamiento de la sonda de Marte Tianwen-1 con un Changzheng 5 desde el cosmódromo de Wenchang , hubo una ventana de lanzamiento diaria de 30 minutos cada una entre el 23 de julio y el 5 de agosto de 2020. Dado que la Tierra y Marte se movieron entre sí durante este período, esto requirió una órbita ligeramente diferente cada diez minutos. Entonces hubo un total de 42 trayectorias posibles. Estos fueron programados en la computadora a bordo del cohete de antemano. La computadora buscaba un nuevo camino cada 10 minutos, informaba esto al centro de control del cosmódromo, y allí solo había que dar el comando de inicio.

Incluso el CZ-3B / G5 podría girar a voluntad alrededor de su eje longitudinal y usarlo para cambiar de dirección durante el vuelo. El Changzheng 8 , que despegó por primera vez el 22 de diciembre de 2020 , prescindió por completo de rutas de vuelo preprogramadas. En funcionamiento normal, este cohete despega desde una plataforma de lanzamiento muy simple, donde no es posible "apuntar" con precisión. Además, el Changzheng 8 se colocará muy cerca de la torre de celosía para simplificar la construcción de la torre de lanzamiento. Por razones de seguridad, una vez que se han encendido los motores, el cohete inicialmente se aleja de la torre en ángulo, luego utiliza los satélites de navegación Beidou para orientarse a través de su posición y solo comienza el vuelo real a una altura de 70 m (el cohete mide 50 m de largo).

Distribución de la carga del motor

Durante el segundo lanzamiento de un Changzheng 5 el 2 de julio de 2017, después de 346 segundos, es decir, casi seis minutos después del despegue, la bomba turbo de un motor falló y el cohete se estrelló contra el Océano Índico; la carga útil, un satélite de comunicaciones experimental, se perdió. Como resultado, el Instituto de Investigación de Beijing para el Control Automático en Viajes Espaciales de la Academia China de Tecnología de Vehículos de Lanzamiento, también conocido como "Instituto 12", desarrolló un método en el que la computadora de a bordo monitorea constantemente el empuje de los motores, el presión en la cámara de combustión, así como la velocidad de rotación y la presión generada de las turbobombas y sacar conclusiones de esto sobre fallas típicas como una fuga en la línea de oxígeno, paletas de guía bloqueadas o boquillas de inyección dañadas por sobrecalentamiento. A través de altas reglas, motores en buen estado y la inclusión de propulsores de control de actitud para aumentar el empuje de la computadora, luego trató de alcanzar la órbita objetivo, o al menos una órbita más baja donde el satélite arrastrado puede alimentarse con un uso alternativo.

El sistema se utilizó por primera vez el 16 de marzo de 2020 en el nuevo Changzheng 7A . Sin embargo, al diseñar el sistema, no se consideró que no solo los propulsores principales sino también los propulsores de control de actitud pudieran funcionar mal. Durante ese intento de lanzamiento, uno de los propulsores de control de actitud de la segunda etapa no había recibido suficiente oxígeno y no había arrancado, lo que provocó una pérdida de control y que el cohete explotó 168 segundos después del lanzamiento. La causa del error se encontró rápidamente y el sistema funcionó a la perfección durante la siguiente prueba con un Changzheng 3B el 9 de julio de 2020. Ahora se utiliza de serie en los modelos Changzheng 7A y Changzheng 8.

Esta tecnología también se utiliza en la nueva generación de misiles tripulados que se están desarrollando actualmente . Mientras que el Changzheng 2F, que fue desarrollado en 1992 para el transporte de las naves espaciales Shenzhou , se basó en redundancia múltiple para lograr la confiabilidad deseada del 97%, por ejemplo, en ese cohete hay tres válvulas, ahora, también de peso y Por motivos de ahorro de costes, se prefiere un uso inteligente de los recursos a bordo que se deja al propio cohete.

Ver también

enlaces web

Commons : Larga Marcha (cohete)  - Colección de imágenes

Evidencia individual

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