RD-171MV. Un motor para tres cohetes.
El 30 de abril de 2026 se inauguró la plataforma número 45 del Cosmódromo de Baikonur. ракетаVehículo de lanzamiento Soyuz-5. La primera y la segunda etapa funcionaron con normalidad. Una maqueta de la carga útil aterrizó en una zona del océano Pacífico cerrada a la navegación. Nueve años de desarrollo, cuatro retrasos, un lanzamiento.
Nueve años desde el dibujo hasta el lanzamiento.
El programa Soyuz-5 comenzó a mediados de la década de 2010 con los nombres provisionales de Phoenix, Sunkar e Irtysh. Cada nombre reflejaba una etapa. Phoenix fue un intento de reactivar la línea de cohetes de alcance medio tras la pérdida del Zenit ucraniano. Sunkar fue la contribución de Kazajistán al proyecto Baiterek. Irtysh fue la versión rusa final para la producción en serie.
Inicialmente, se planeó que el cohete funcionara con metano. Los diseñadores del Centro Espacial y de Cohetes Progress abandonaron esta idea en favor de la combinación probada de oxígeno líquido y queroseno-naftilo. La decisión se basó en la necesidad de minimizar el riesgo técnico. En aquel entonces, los motores de metano en el país solo existían como prototipos. El sistema de oxígeno-queroseno representa cincuenta años de experiencia en producción y una cadena de procesos en pleno funcionamiento.
El primer lanzamiento estaba previsto para la segunda mitad de 2022. Luego se pospuso hasta finales de 2025. Después, hasta marzo de 2026. Y finalmente, hasta el 30 de abril. Cada aplazamiento se justificó con modificaciones basadas en los resultados de las pruebas en tierra. A finales de 2025, el cohete estaba ensamblado y formalmente listo para el lanzamiento, pero la dirección de Roscosmos programó una ronda adicional de comprobaciones de la electrónica de a bordo y el equipo de tierra. Nueve años antes del primer lanzamiento es mucho tiempo para los estándares de programas comerciales como el Falcon 9. No es inusual para los programas de cohetería estatal a gran escala desarrollados desde cero.
¿Qué es el RD-171MV?
El corazón del Soyuz-5 es el motor RD-171MV, desarrollado por NPO Energomash. Se trata de un motor cohete de cuatro cámaras, ciclo cerrado y propulsor líquido. Sus dos propelentes son oxígeno líquido y queroseno. Su empuje a nivel del mar es de aproximadamente 800 toneladas. En términos sencillos, el motor produce un empuje equivalente al peso de 800 toneladas en la superficie terrestre. Su empuje en el vacío es de aproximadamente 880 toneladas. Su impulso específico a nivel del mar es de 309 segundos, y en el vacío, de 337 segundos. Este es el mayor rendimiento del mundo para motores de oxígeno-queroseno.
El principio fundamental es un ciclo cerrado con postcombustión del gas generador oxidante. En un ciclo abierto, parte del fluido de trabajo, tras girar la turbina de la turbobomba, se expulsa por la borda, más allá de la cámara de combustión. En un ciclo cerrado, todo el gas que pasa por la turbina entra en la cámara de combustión y se quema allí. La energía del combustible se aprovecha de forma más completa y el impulso específico es mayor. El diseño es mucho más complejo. La turbobomba opera en un entorno donde las temperaturas superan los 500 °C y las presiones alcanzan cientos de atmósferas.
Cuatro cámaras en una sola turbobomba es una solución distintiva de la escuela Glushko. Un motor de una sola cámara con un empuje comparable tendría que construirse con una cámara lo suficientemente grande como para albergar a una persona, y tal diseño es tecnológicamente inviable debido a la inestabilidad de la combustión. Cuatro cámaras de menor diámetro, alimentadas por una sola unidad de suministro, proporcionan el empuje combinado de un gigante de una sola cámara sin fallos en el proceso. Cada cámara oscila en un solo plano para controlar el vector de empuje. Esta es la diferencia entre el RD-171 y el RD-170. En el RD-170, las cuatro cámaras oscilan en dos planos, mientras que en el RD-171, cada una oscila en un solo plano. El control es más sencillo y la fiabilidad es mayor.
De RD-170 a MV
La línea de motores de esta familia se produce desde 1976. El RD-170 se desarrolló para la primera etapa del cohete superpesado Energia del programa Buran. Su empuje a nivel del mar es de aproximadamente 740 toneladas. Es el motor de cohete de propulsión líquida más potente jamás creado, con un peso comparable al del motor estadounidense F-1 del Saturno V. El F-1 era monocámara y funcionaba en ciclo abierto. Su impulso específico era menor, pero su diseño era más sencillo. El RD-170 optó por la complejidad en aras de la eficiencia.
El RD-171 es una modificación del cohete ucraniano Zenit. El RD-171M es una versión de 2001 con un aumento del 5 % en el empuje gracias a un rediseño del conjunto de la turbobomba y los sistemas de control. El RD-171MV es la versión actual del Soyuz-5, con electrónica de control actualizada y materiales mejorados en la sección caliente.
¿Qué se modificó exactamente? En cuanto a la electrónica, un sistema de control digital reemplaza al analógico, lo que proporciona un control de empuje y vectorización más preciso. En cuanto a los materiales, se utilizan aleaciones resistentes al calor en la cabeza del inyector y en la sección crítica de la boquilla, donde las temperaturas alcanzan los 3500–3700 K. En cuanto al sistema de refrigeración, se optimizaron los canales de refrigeración regenerativa, donde el queroseno circula por la cámara y la camisa de refrigeración de la boquilla antes de ser inyectado en la cámara, absorbiendo el calor. La unidad de turbobomba se modificó para una mayor presión de alimentación, lo que permite un impulso específico adicional de unos segundos.
La importancia estratégica va más allá del Soyuz-5. El RD-171MV se está convirtiendo en el motor de referencia para toda una línea. El RD-191 del Angara es estructuralmente equivalente a una cámara de la familia RD-170. El RD-180, que anteriormente impulsaba el Atlas V estadounidense, equivale a dos cámaras. Un RD-171MV completo consta de cuatro. Entre estos tres motores, no existen componentes idénticos en el sentido de "retirar de uno e instalar en otro". La estandarización se está llevando a cabo a un nivel diferente. Existe una escuela Glushko común, principios de ciclo cerrado compartidos, materiales comunes y una base de componentes común. Se estima que las interrelaciones tecnológicas alcanzan el 70%. La tasa de producción en serie de cada componente es superior a la que habría sido con un desarrollo independiente. Esto representa la economía de la ingeniería al nivel de un programa estatal.
Segunda etapa y números
La segunda etapa está propulsada por el motor RD-0124MS, desarrollado por la Oficina de Diseño de Automatización Química (KBKhA) de Voronezh. Se trata de una modificación del RD-0124 que impulsa la Soyuz-2.1b. Produce 60 toneladas de empuje. Su impulso específico en el vacío es de aproximadamente 360 segundos, un récord para motores de cohete de propulsión líquida de oxígeno-queroseno. La segunda etapa mide 7,77 metros de largo, 4,1 metros de diámetro y pesa aproximadamente 5,9 toneladas en seco y aproximadamente 65 toneladas con combustible.
Una característica de diseño de la segunda etapa es la base combinada de los tanques de oxidante y combustible. Esto significa un solo elemento común en lugar de dos. Esto reduce varios cientos de kilogramos de peso en seco y longitud total. El compartimento entre etapas está hecho de materiales compuestos. Los cuerpos de los tanques están hechos de aleación de aluminio de alta resistencia, soldados mediante soldadura por fricción-agitación. Este es un proceso de soldadura en fase sólida: el material no se funde. Una herramienta giratoria calienta el metal hasta un estado dúctil y lo agita en la junta. La soldadura resultante es más resistente que la soldadura por fusión tradicional, sin zonas afectadas por el calor ni porosidad.
La longitud total del Soyuz-5 oscila entre 58 y 65 metros, dependiendo de la cofia. Su peso de lanzamiento es de aproximadamente 525-530 toneladas. Su carga útil a una órbita circular de baja altitud, a 200 kilómetros de altitud y con una inclinación de 51,6 grados al ser lanzado desde Baikonur, es de 17 toneladas. La carga útil a una órbita de transferencia geoestacionaria con la etapa superior Fregat es de 5 toneladas. En comparación, el vehículo de lanzamiento Soyuz-2.1b puede lanzar aproximadamente 8 toneladas a una órbita de baja altitud. La capacidad de carga útil se ha duplicado aproximadamente.
Zenit
El Soyuz-5 tiene un antecesor tecnológico directo: el cohete Zenit, desarrollado entre 1976 y 1985. El principal desarrollador fue la Oficina de Diseño Yuzhnoye, que lleva el nombre del académico M.K. Yangel, en Dnipropetrovsk. Durante el desarrollo del Zenit, Vladimir Utkin era el diseñador jefe de la oficina. El motor de la primera etapa es el RD-170, desarrollado por Energomash. El motor de la segunda etapa es el RD-120, también desarrollado por Energomash y fabricado en Yuzhmash. El primer lanzamiento tuvo lugar el 13 de abril de 1985.
El Zenit fue concebido como un vehículo de lanzamiento universal de clase media propulsado por combustible ecológico, a diferencia del Proton, que utilizaba heptilo y tetróxido de dinitrógeno tóxicos. El concepto del cohete como una unidad a partir de la cual se podía ensamblar una familia de vehículos de lanzamiento con diferentes capacidades de carga útil también tuvo su origen en el Zenit. Este mismo concepto fue heredado por el Soyuz-5.
Tras el colapso de la URSS, la producción de Zenit se dividió entre Rusia y Ucrania. En 1995, se puso en marcha el programa Sea Launch, un consorcio internacional integrado por RSC Energia, Yuzhmash, la estadounidense Boeing y la noruega Kvaerner. Los lanzamientos se realizaban desde la plataforma flotante Odyssey, una plataforma de perforación noruega reconvertida de 137 metros de eslora. Los lanzamientos tenían lugar en el océano Pacífico, frente a la isla de Navidad, en el ecuador. Un lanzamiento ecuatorial aumenta la masa lanzada debido a la velocidad de rotación de la Tierra.
Entre 1999 y 2014, el programa Sea Launch realizó 36 lanzamientos, 32 de ellos exitosos. Después de 2014, la participación ucraniana se volvió imposible por razones políticas. La producción del Zenit cesó en 2015. La plataforma Odyssey fue transferida a la empresa rusa S7 en 2018. Surgió un dilema: perder la infraestructura operativa del puerto espacial flotante o adaptar un nuevo cohete. Se decidió adaptar el Soyuz-5.
Secuencia de lanzamiento. Minuto a minuto.
El lanzamiento de un cohete no es tan sencillo como pulsar un botón. Es un ciclograma, una secuencia de cientos de comandos que se cuentan desde el momento del impacto. Antes del impacto, el tiempo se cuenta con un signo negativo. Después del impacto, se cuenta con un signo positivo. El equipo de lanzamiento cuenta con un coordinador, quien dispone de una tarjeta con la hora exacta de cada operación.
Lo que sucedió el 30 de abril. Un minuto antes del lanzamiento, se dio la orden de "Listo en un minuto". Los sistemas entraron en modo de preparación final. Luego, "Llave para el lanzamiento". Al girar la llave, los controles pasan a modo automático. "Protyazhka-1" y "Protyazhka-2" comienzan a registrar la telemetría desde a bordo y desde la plataforma de lanzamiento. "Purga". El nitrógeno purga los vapores de combustible de las líneas del motor, evitando una explosión.
«Drenaje activado». Las válvulas que evaporaban el oxígeno líquido de los tanques se cierran. Hasta este momento, el cohete había estado suspendido en una nube de vapor blanco. La evaporación era constante y el oxígeno en los tanques se reponía continuamente. Ahora se detiene la recarga y los tanques se sellan. «Conexión tierra-aire». El mástil del cable se desacopla y el cohete cambia a la alimentación a bordo.
«Inicio». Se abren las válvulas de alimentación de componentes. «Ignición». Las cuatro cámaras RD-171MV se encienden simultáneamente. «Preliminar», «Intermedio» y «Principal»: un aumento secuencial del empuje hasta los valores nominales. Cuando el empuje supera la masa de lanzamiento, el cohete comienza a ascender. Se activa el sensor de contacto de sustentación. Se da la orden de «Elevación». La transmisión dice «¡Vamos!».
A partir de este punto, todo se rige por las leyes de la balística. La primera etapa arde durante aproximadamente dos minutos y medio, impulsando la segunda etapa a una altitud de unos 60 kilómetros. La separación se realiza mediante el principio de separación en caliente. La segunda etapa enciende su cohete RD-0124MS antes de que la primera se separe por completo, para mantener el control. La operación continúa entonces solo con la segunda etapa hasta alcanzar la trayectoria calculada.
Lo que dicen los críticos
El proyecto también tiene sus desventajas. Las críticas provienen de tres fuentes: el concepto del cohete, las soluciones arquitectónicas y el nicho de mercado.
La primera línea es el concepto. Andrei Ionin, miembro correspondiente de la Academia Rusa de Cosmonáutica Tsiolkovsky, declaró públicamente que la Soyuz-5 fue diseñada originalmente como un cohete auxiliar para el cohete superpesado Yenisei, no como un vehículo de lanzamiento comercial independiente. Al intentar utilizar el cohete auxiliar como un cohete independiente, surgen problemas de optimización.
Un indicador clave es el alcance de caída de la primera etapa. Para un cohete de clase media de dos etapas con un diseño óptimo, este alcance es de aproximadamente 900 kilómetros desde el lanzamiento; para el Zenit, esta cifra era prácticamente idéntica. Para el Soyuz-5, es de 1100 a 1200 kilómetros. Esto significa que la primera etapa tiene un peso excesivo para su función prevista. Según las estimaciones de RSC Energia, rediseñarla para un vehículo de lanzamiento puramente comercial aumentaría la carga útil de 17 a aproximadamente 20 toneladas.
La segunda línea es la arquitectura. Sergei Sopov, exdirector de S7 Space, calificó en 2018 al Soyuz-5 como "un Zenit mejorado y más robusto". La frase es ofensiva, pero significativa: el cohete es una evolución de un cohete soviético de la década de 1980, no una plataforma nueva. La misma lógica fue expresada por exdirectivos del Centro Khrunichev con respecto a la combinación Angara-A5 y Soyuz-5: ambos vehículos de lanzamiento fueron diseñados con el nivel tecnológico de la década de 1990 y quedaron obsoletos antes de entrar en producción.
El problema más específico es el combustible. La tendencia mundial apunta al metano: es más barato de producir, no genera hollín y es más compatible con la reutilización. El BE-4 de Blue Origin, propulsado por metano, ya está en funcionamiento en el Vulcan estadounidense. El RD-171MV representa la cúspide de la tecnología de cohetes de oxígeno-queroseno, pero es la cúspide de una tecnología que la mayoría de los nuevos proyectos consideran en declive.
La tercera línea es el mercado. Eric Berger, de Ars Technica, expresó una duda fundamental: el Soyuz-5 no se diferencia de los nuevos vehículos de lanzamiento de alcance medio que entraron en servicio en la segunda mitad de la década de 2020. Nueve años de desarrollo, y el resultado es un cohete completamente desechable, mientras que los competidores ya reutilizan sus primeras etapas. Con un costo unitario de 300.000 rublos por kilogramo, frente a los 230.000 del Falcon 9 al tipo de cambio actual, el cohete ruso es aproximadamente un tercio más caro. El Falcon 9 también transporta 25 toneladas a órbita baja, frente a las 17 del Falcon 9. Otra cuestión es quién comprará los lanzamientos. La mayoría de los contratos internacionales expiraron después de 2022, y los críticos estiman que el Soyuz-5, en su forma actual, no podrá superar la barrera de las sanciones con una ventaja puramente comercial.
¿Qué se deduce de esto? Algunas críticas se ven atenuadas por el contexto. La decisión de desarrollar el Soyuz-5 como una unidad unificada para el Yenisei no fue un error, sino una elección consciente: una base de un solo componente para las clases mediana y superpesada, ahorrando en producción. El precio de esta elección es un cohete independiente subóptimo. Algunas críticas no se ven atenuadas por nada. Una primera etapa desechable en 2026 es, por definición, una desventaja tecnológica, y un Amur-SNG de producción en masa con recuperación de etapa no aparecerá hasta principios de la década de 2030.
¿Qué sigue
El plan de pruebas de vuelo contempla cuatro lanzamientos. El primero tuvo lugar el 30 de abril de 2026. A continuación, se procederá a la depuración de la secuencia de vuelo, la validación de los sistemas a bordo en diversos modos y la operación con cargas útiles estándar. Tras la finalización de las pruebas, Progress Rocket and Space Center planea la producción en serie, lanzando no más de una Soyuz-5 al año, con un posterior aumento de la producción en función de la demanda.
La secuela principal es la versión tripulada. El Soyuz-5 se está diseñando, entre otras cosas, para transportar la nave espacial Oryol, que pretende reemplazar al Soyuz MS. En su forma actual, el Oryol es un vehículo de reentrada reutilizable para misiones cercanas a la Tierra y a la Luna, diseñado para acomodar a cuatro cosmonautas. El programa evoluciona a un ritmo variable: la fecha de preparación de la nave para lanzamientos tripulados rutinarios se ha pospuesto varias veces, siendo el objetivo actual finales de la década de 2020. La certificación del Soyuz-5 para lanzamientos tripulados es un proceso independiente y prolongado. Los requisitos de fiabilidad son más altos que para la versión de carga: se requiere un sistema de escape de emergencia, la certificación del motor para una vida útil significativa y múltiples lanzamientos no tripulados. Basándose en la experiencia del Soyuz-2.1a tripulado, este proceso tardó aproximadamente cinco años desde el primer lanzamiento del cohete hasta el primer lanzamiento tripulado. Para las naves Soyuz-5 y Orel, esto significa que el debut tripulado de esta combinación no se espera, de forma realista, hasta principios de la década de 2030.
El horizonte más lejano es el cohete superpesado Yenisei. Según diversas versiones del proyecto, está diseñado para lanzar entre 100 y 160 toneladas a órbita baja. La primera etapa del Yenisei se ensambla a partir de un conjunto de unidades basadas en el Soyuz-5: cinco o seis unidades, según la configuración. El motor RD-171MV servirá como motor auxiliar tanto para el cohete mediano como para el superpesado. Fue este papel el que condicionó en gran medida las decisiones arquitectónicas del Soyuz-5, por las que el cohete está siendo criticado actualmente. Si el Yenisei llega a la fase de hardware, el programa lunar ruso contará con su propio vehículo de lanzamiento, y entonces se justificará retroactivamente toda la lógica unificada del proyecto. De lo contrario, el país se quedará con un vehículo de lanzamiento de clase media con una primera etapa subóptima y potencial para carga comercial en mercados limitados. El programa Yenisei se encuentra actualmente en la fase de diseño preliminar, con plazos que cambian constantemente; el primer lanzamiento, según diversas estimaciones, está programado para finales de la década de 2030.
Al mismo tiempo, el cohete se está adaptando para lanzamientos desde el Cosmódromo de Vostochny y la plataforma flotante Odyssey; un lanzamiento ecuatorial desde Sea Launch aumentará su capacidad de carga útil entre un 10 % y un 15 % debido a su ubicación geográfica. El lanzamiento del Amur-LNG, propulsado por metano y con una primera etapa reutilizable, se ha pospuesto de finales de la década de 2020 a principios de la de 2030; el conocimiento adquirido durante la puesta a punto del Soyuz-5 sentará las bases para su desarrollo. La tecnología de oxígeno-queroseno es una tecnología probada. El metano con una primera etapa reutilizable es el siguiente paso.
El 30 de abril de 2026, el cohete despegó de la plataforma 45. La maqueta fue lanzada al océano Pacífico. El motor RD-171MV funcionó con normalidad. Este no es el final de nueve años de trabajo, sino su comienzo, en el propio hardware, con todas las salvedades que este conlleva.
información