Inspenet, 18 de julio 2023.
La empresa LandSpace logró recientemente poner el cohete en órbita utilizando exclusivamente metano como combustible.
China continúa avanzando en esta nueva era de la exploración espacial. El enfoque del gigante asiático se basa en un modelo híbrido que combina las grandes empresas estatales públicas con empresas privadas emergentes. Dentro de esta última categoría se encuentra LandSpace, que ha logrado algo que las grandes compañías estadounidenses como SpaceX o Blue Origin aún no han conseguido con sus cohetes.
En la madrugada del 12 de julio el cohete Zhuque 2 (ZQ-2) despegó desde el Centro Espacial de Jiuquan con el objetivo exclusivo de probar la tecnología y compensar un lanzamiento fallido anterior en diciembre. Esta vez el éxito fue rotundo, ya que logró colocar una carga simulada en la órbita prevista utilizando metano como combustible y oxígeno como oxidante.
Esta combinación, conocida como methalox, representa uno de los avances técnicos más significativos que permitirá una mejor reutilización de los propulsores debido a las propiedades químicas que se generan durante la combustión. Esta mezcla es mucho más limpia que el combustible RP-1, que es el más utilizado en el sector, lo que facilita las tareas del personal para prepararlo nuevamente.
Intentos anteriores al lanzamiento del ZQ-2
En 2015 se fundó LandSpace con el objetivo de desarrollar un lanzador capaz de poner cargas en órbita. Su primer intento, llamado Zhuque 1, tenía 19 metros de longitud, un peso de despegue de 27 toneladas y una capacidad de carga útil de 400 kilogramos a órbita baja. Desafortunadamente, el lanzamiento de este modelo en 2018 resultó en un fracaso, según informa Naukas. Este revés llevó a la compañía a replantear su estrategia y enfocarse en el ZQ-2.
Durante esta nueva etapa, LandSpace recibió inversión privada de empresas chinas, lo que les permitió construir instalaciones adecuadas y una infraestructura de lanzamiento propia. Actualmente, el ZQ-2 es el lanzador privado más potente de China, ya que puede colocar hasta 4 toneladas en órbita baja y hasta 1,8 toneladas en órbita polar heliosíncrona.
El cohete tiene una masa total de 219 toneladas y se extiende a lo largo de 49,5 metros con un diámetro de 3,35 metros, incluyendo las dos etapas y la cofia. La primera etapa cuenta con una estructura central que alberga 4 motores de metano TQ-12, cada uno con un empuje de 80 toneladas en el vacío.
La segunda etapa incluye otro motor TQ-12 como elemento central y 4 motores TQ-11 especialmente diseñados para proporcionar empuje vectorial a la nave. En el futuro, LandSpace tiene planes de instalar un único motor con salida de gases dirigida en esta fase para cumplir la función de guía.
A modo de comparación, el Falcon 9 de SpaceX tiene dimensiones de 70 metros de largo por 3,7 metros de diámetro y una masa al lanzamiento de 550 toneladas. Con sus 9 motores en la primera etapa y el motor de la segunda etapa, tiene una capacidad de carga de 22,8 toneladas a órbita baja, 8,3 toneladas a órbita geoestacionaria y hasta 4 toneladas para misiones hacia Marte.
Metano como combustible: ¿la mejor alternativa?
Aunque se ha investigado y explorado ampliamente el desarrollo de un propulsor de metano desde el punto de vista científico, hasta ahora ninguna de las propuestas presentadas había logrado materializarse ni mucho menos entrar en servicio. Los ingenieros han tenido dos opciones para desarrollar sus cohetes, cada una utilizando un combustible diferente: el derivado de queroseno RP-1 y el hidrógeno líquido.
La opción más común, como se mencionó anteriormente, es la del RP-1, que es utilizada en motores de cohetes como los del Falcon 9 de SpaceX, que constantemente establece nuevos récords en reutilización de propulsores. El RP-1 tiene la ventaja de ser fácilmente almacenado, económico de obtener y ampliamente disponible, ya que es un subproducto del petróleo.
Sin embargo, el uso del RP-1 presenta el inconveniente de generar una considerable cantidad de residuos durante la combustión, lo que aumenta la complejidad y el tiempo requerido para su limpieza después de cada lanzamiento. El combustible no quemado que queda en el propulsor puede polimerizarse e incluso carbonizarse en las áreas más calientes de la estructura.
En cuanto al hidrógeno, su manejo se vuelve complicado debido a su necesidad de ser almacenado a bajas temperaturas y altas presiones. Esta molécula delicada requiere de un equipo de almacenamiento altamente especializado. A pesar de esto, el hidrógeno ha sido utilizado en diversos modelos de lanzadores, como el Ariane 5 y el futuro Ariane 6. También se considera una gran esperanza para proyectos como el avión hipersónico español, Destinus.
El metano surge como una tercera opción, con un impulso específico similar al queroseno, pero con una gestión mucho más sencilla que el hidrógeno. Su mayor ventaja radica en que, al combinarse con el oxígeno líquido, ofrece una combustión más simple y limpia, lo que prolonga la vida útil de los motores y permite su reutilización en más ocasiones. Este factor, a su vez, reducirá significativamente los costos asociados al lanzamiento de satélites y los viajes espaciales cuando se desarrollen cohetes para tal propósito.
Otro aspecto crucial se relaciona con los futuros vuelos a Marte y el potencial del metano para convertirse en el combustible estrella de los viajes interplanetarios. Gracias a la reacción de Sabatier, es posible producir agua y metano a partir de hidrógeno y dióxido de carbono, lo que abre la puerta para utilizar los recursos presentes en el propio planeta rojo para abastecer los lanzadores, evitando la necesidad de llevar todo el combustible desde la Tierra. Esto permitirá nuevas misiones y exploraciones en el futuro.
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