Автор Адриан Бейл 24 июля 2022 г.
Первоисточник:
«ЧанЧжэн 5B» с «Вэньтянем» на стартовой площадке.
В воскресенье, 24 июля, в 06:17 по всемирному координированному времени (UTC) Китай запустил лабораторный модуль Wentian («Вэньтянь») с космодрома Вэньчан в Китае. Этот модуль является одним из двух, запланированных к запуску в этом году на китайскую космическую станцию Tiangong («Тяньгунь»), а вторым будет модуль Mengtian («Меньтянь»), который планируется запустить в октябре.
Оба модуля будут запущены на самой мощной из доступных в настоящее время китайских ракет Chang Zheng 5B (CZ-5B) и будут выведены на низкую околоземную орбиту (LEO) космической станции Tiangong, которая находится на высоте 390 км с наклонением орбиты в 41,58°. Оба модуля будут состыкованы с основным модулем станции «Тяньхэ», запущенным в апреле 2021 года.
Модуль Вэньтянь
Вэньтянь («В поисках небес») — это модуль-лаборатория (LCM) и один из трех основных модулей Китайской космической станции. Он не только предоставит научное пространство для работы на станции, но и предоставит дополнительные навигационные возможности, авионику, двигательную установку и управление ориентацией.
Модуль имеет длину 17,9 метра при диаметре 4,2 метра. Он имеет массу около 22 тонн и содержит большое герметичное пространство.
В нем будет размещено несколько научно-исследовательских комплексов, в том числе стойка для жизни и экологии, стойка для биотехнологий, стойка для передовых аэрокосмических технологий, стойка для криогенного хранения и установка для изучения переменной гравитации. Он также включает в себя дополнительные стойки полезной нагрузки для будущих запланированных научных инструментов.
Вэньтянь также имеет возможность проводить научные эксперименты за пределами модуля для изучения различных воздействий на различные типы зондов, включая влияние космических лучей, космическую среду и исследования солнечного ветра.
На модуля две 30-метровые солнечные батареи будут использоваться для питания станции и модуля. Точные возможности двух солнечных панелей неизвестны, как и детали модуля Вэньтянь.
Что известно, так это то, что модуль будет иметь шлюзовую систему, которая поможет станции в будущих выходах в открытый космос. Он также включает в себя вторую механическую руку и дополнительные каюты для экипажа, чтобы вместить больше людей, проживающих на станции.
Первоначально модуль будет стыковаться с осевым портом основного модуля станции «Тяньхэ». После этого роботизированная рука станции переместит модуль в нужный радиальный порт.
Это необходимо, поскольку Китай решил упростить некоторые стыковочные посты модуля «Тяньхэ». Это привело к тому, что штатные порты для модулей «Вэньтянь» и «Меньтянь» не имели активных стыковочных систем. Этот тип процесса ранее использовался на российской космической станции «Мир».
Станция «Тяньгун»
Космическая станция «Тяньгун» стартовала в апреле 2021 года запуском основного модуля «Тяньхэ» («Гармония небес»). Планируется, что после окончательной сборки станция будет иметь массу 100 тонн, что составляет около 20% массы Международной космической станции с ее массой примерно 440 тонн.
Запланированный срок службы «Тяньгун» составляет не менее 10 лет с возможным продлением срока работы. Станцию будет сопровождать китайский обзорный космический телескоп (CSST), который планируется запустить в 2023 году. Этот телескоп будет работать в непосредственной близости от станции «Тяньгун» и периодически пристыковываться к ней для проверки и обслуживания.
Китайская космическая станция. (Источник: China Manned Space)
Телескоп будет оснащен главным зеркалом диаметром 2 метра, и планируется, что он сможет видеть 40 процентов неба с помощью своей 2,5-гигапиксельной камеры.
В настоящее время планируется запустить 15,5-тонный тяжелый телескоп на ракете того же типа, что и все три модуля станции, CZ-5B.
Команда тайконавтов
Корабль миссии «Шэньчжоу-14», который пристыковался к космической станции в июне 2022 года, доставил экипаж, которому предстоит установку обоих научных модулей станции.
Командир Чен Дун, оператор Лю Ян и системный оператор Цай Сюжэ установят оба модуля, прежде чем они будут заменены экипажем «Шэньчжоу-15» в конце этого года.
Эта миссия будет началом постоянного присутствия китайцев на китайской космической станции, а первая официальная передача экипажа запланирована на конец этого года.
Экипаж «Шэньчжоу-14». (Фото: CNSA)
Ракета-носитель
Модуль прибыл на стартовую площадку в начале этого года для подготовки к сборке, заправке и окончательным проверкам.
Перед запуском в начале этой недели операторы выкатили ракету с полностью инкапсулированным модулем «Вэньтянь» наверху.
22 июля Пекинский центр управления аэрокосмическими полетами провел генеральную репетицию перед тем, как разрешить запуск модуля.
Chang Zheng 5B, которая использовалась для этого полета, на сегодняшний день является самой большой ракетой Китая.
Она используется для высокоэнергетических и массовых полезных нагрузок, таких как модули для китайских космических станций и запланированные миссии на Луну и Юпитер.
Она имеет высоту 53,66 метра, стартовую массу 837 500 кг и грузоподъемность на НОО около 25 000 кг. Тяга 10,6 мН, развиваемая двигателями при старте, примерно такая же, как у Falcon 9 и Delta IV Heavy.
Вывоз Chang Zheng 5B (Источник: CSA)
Программа разработки CZ-5 была инициирована в 2007 году для удовлетворения растущего спроса на тяжелые орбитальные грузы в Китае. Это привело к первому полету в ноябре 2016 года с полезной нагрузкой Shijian 17.
Модернизированный CZ-5B впервые был запущен в мае 2020 года и оптимизирован для работы с большой массой и низкой орбитальной полезной нагрузкой. В нем отсутствует дополнительная вторая ступень, которая есть у CZ-5 для высокоэнергетических орбит.
Его основная ступень диаметром 5 метров содержит жидкий водород и жидкий кислород в качестве топлива и оснащена двумя двигателями YF-77 Hydrolox, которые вместе развивают тягу 1020 кН.
Масса ступени при старте составляет 186 900 кг, а двигатели работают с удельным импульсом 316,7 секунды на уровне моря и 428 секунд в вакууме.
На основной ступени установлены четыре разгонных блока диаметром 3,35 дюйма, каждый из которых приводится в действие двумя двигателями YF-100. В отличие от основной ступени, эти ускорители используют керосин RP-1 и жидкий кислород в качестве топливной смеси. Ускорители CZ-5-300 развивают тягу по 2400 кН каждый, в результате чего общая тяга четырех ускорителей достигает 9600 кН. Двигатели работают с удельным импульсом 300 секунд на уровне моря.
Эти ускорители используются не только на Chang Zheng 5, но и на других ракетах современного семейства Chang Zheng. Они также используются в качестве основной ступени CZ-6, CZ-7 и CZ-8, составляющих основу семейства современных китайских ракет.
Взлет первого CZ-5B. (Источник: CNSA)
При T+174 секунды четыре жидкостных боковых ускорителя сгорают и отделяются от основной ступени.
В T+224 секунды обтекатель полезной нагрузки, защищавший модуль во время атмосферного участка миссии, был сброшен для дополнительной экономии массы.
После этого модуль «Вэньтянь» оказался в космическом вакууме, так как больше не нуждался в защите от потока атмосферного воздуха.
«Вэньтянь» на вершине CZ-5B (Источник: CNSA)
Через T+492 секунды водородная основная ступень отработала и завершила свою работу, выведя научный модуль «Вэньтянь» на желаемую траекторию к космической станции «Тяньгун».
После этого модуль пролетит оставшуюся часть своего пути до станции и использует бортовое топливо и собственную двигательную установку, чтобы маневрировать в желаемую позицию перед стыковкой.
В прошлом полет основной ступени Chang Zheng 5B не контролировался после достижения желаемой орбиты. В предыдущих двух полетах массивная основная ступень CZ-5B повторно неуправляемо входила в атмосферу Земли без контроля конечной зоны падения.
Китайские официальные лица возражают, заявив, что такое поведение было обычной практикой для ступеней ракет на Западе; однако размер ступени делает более вероятным, что ее части не разрушатся в атмосфере и достигнут поверхности — что не характерно для Запада, где большие ступени обычно оставляют на безопасных суборбитальных траекториях для предотвратить неопределенность в отношении района их падения.
Не было предоставлено никакой дополнительной информации о том, была ли ракета модифицирована для этого запуска или вероятно ли такое неконтролируемое происшествие снова.
Космодром
Космодром «Вэньчан» находится в провинции Хайнань, Китай. Это новейший космодром, построенный в Китае, и в настоящее время имеет два стартовых комплекса. Один для ракет CZ-5, а другой для небольших ракет, таких как CZ-7 и CZ-8.
Одна из причин, по которой «Вэньчан» был выбран для стартов, заключается в его расположении рядом с океаном, а это означает, что запуски не представляют опасности для граждан, как это иногда делают другие наземные стартовые площадки в Китае.
Это первый полет Chang Zheng 5B в 2022 году и третий полет в целом. В общей сложности это 25-й запуск из Китая в 2022 году, уступая только Соединенным Штатам с более чем 46 запусками американских ракетных компаний в этом году.
Первоисточник: