24 июля в 09:22 мск китайская тяжёлая ракета-носитель Long March 5B успешно вывела в космос большой лабораторный модуль «Вентянь». Вечером воскресенья модуль должен в автоматическом режиме пристыковаться к орбитальной станции «Тяньгун».

Запись прямой трансляции можно посмотреть на канале Dongfung Hou:

Справка

«Вентянь» весит 22 тонны, имеет длину 17,9 м при диаметре 4,2 м. Его стыковка к станции позволит уже проводить пересменки, с одновременным кратковременным нахождением на борту до 6 тайконавтов. Для этого у модуля есть дополнительный туалет и спальные места для 3 человек. Ближайшая пересменка будет в декабре 2022 года, когда текущий экипаж после полугодовой экспедиции сменит Шеньчжоу-15.

На борту модуля — дублирующие системы управления и жизнеобеспечения, а также четыре стойки для научного оборудования, в т. ч. с микроцентрифугой для имитации гравитации с 0 до 2g. На его внешней стороне — 22 крепления с подводом электричества и Ethernet для проведения научных экспериментов. Для этого же имеется собственный шлюз. «Вентянь» имеет роборуку длиной 5 м, она может стыковаться с роборукой на базовом модуле «Тяньхэ» длиной 10 м и «шагать», перемещаясь по нескольким гнёздам-креплениям.

Для электропитания служат панели солнечных батарей размахом 55 м. По данным Dongfung Hour, они смогут вырабатывать до 7,3 кВт. Интересно, что после стыковки второго большого лабораторного модуля в октябре, когда станция примет Т-образную конфигурацию (вспомним «Мир» 1992—1995 гг.), планируется перестыковать солнечные батареи с базового модуля на два лабораторных (он окажется в их тени).

Возможно, что на этом строительство станции не закончится — на Земле были построены полнофункциональные дублёры больших лабораторных модулей и базового блока. Позднее их также могут пристыковать. Китай в этом плане копирует российский опыт — МЛМ «Наука» также создавался на основе дублёра базового модуля «Заря», с которого и началась МКС.

Сегодня, 28 апреля 2022 года, космонавты Олег Артемьев и Денис Матвеев снова выйдут в открытый космос для продолжения внекорабельной деятельности (ВКД). Предыдущий выход был 18 апреля, космонавты начали интеграцию роботизированной руки ERA с модулем «Наука» и российским сегментом МКС в целом.

Космонавты выполнят:

— демонтаж чехлов экранно-вакуумной теплоизоляции с манипулятора ERA;

— подготовку концевых эффекторов и локтя ERA к работе;

— монтаж трёх поручней на ERA;

— наблюдение за перемещениями концевых эффекторов ERA на базовые лётные точки.

Начало прямой трансляции ВКД-53: 28 апреля 2022 года, 17:15 мск.

Напоминаем вам, что ERA (European Robotic Arm, Европейская Роботизированная Рука, ЕРР или «ЭРА») — дистанционно управляемый космический роботизированный манипулятор, созданный Европейским космическим агентством. ERA нужна для сборочных работ и обслуживания российского сегмента МКС. Ключевым отличием от знаменитой канадской руки «Канадарм» является шагающий механизм, позволяющий перестыковывать «ЭРУ» в несколько разных узлов на модуле «Наука».

Похожий механизм установила и Китайская аэрокосмическая администрация на станции «Тяньгун». «Роборука Китайской космической станции» уже помогает тайконавтам в рамках проведения ВКД. В январе 2022 китайские космонавты уже провели тесты роботизированного манипулятора для захвата и отстыковки грузовика «Тяньчжоу-2», который прибыл на станцию в мае 2021 года. В дальнейшем Китай планирует использовать свою роборуку для стыковки новых модулей своей станции во второй половине 2022 года.

Джи Джиан (Jie Jiang), главный инженер CALT, рассказала, что разработка сверхтяжёлой РН Long March-9 (150 т на НОО и 53 т к Луне) задерживается и потребует ещё 8-10 лет. При этом планы по пилотируемому полёту Китая на Луну остаются неизменными — до 2030 г.

Успеть к сроку, видимо, китайцы смогут только отправив своих космонавтов на другой сверхтяжёлой ракете-носителе — Long March-5DY (70 т на НОО и 27 т на транслунную орбиту). Она создаётся на базе уже существующих технологий и двигателей YF-100K для РН Long March 5. В обновлённой версии предполагается их унифицированное использование — по семь на каждом из двух боковых ускорителей, а также на первой и второй ступенях. Третья ступень — водородная, с тремя двигателями YF-75E, также от Long March 5. Использование уже существующих компонентов позволяет надеяться на первый пуск Long March-5DY до 2025 г.

Ракета-носитель будет включать в себя два боковых разгонных блока, три ступени диаметром 5 м (как у Long March 5) и систему аварийного спасения, аналогичную используемой сейчас на Long March-2F для кораблей «Шэньчжоу». Высота в собранном виде на стартовом столе составит 90 м, а вес превысит 2200 тонн. Пилотируемая миссия с высадкой на Луну проводится по двухпусковой схеме (см. иллюстрацию). Первый пуск — вывод на орбиту универсального космического корабля нового поколения весом 21,6 т, рассчитанного на полёт 3 человек и до 500 кг грузов (Pro космос уже писал о нём). А второй — для лунного модуля. Их стыковка будет происходить на окололунной орбите. Предполагается, что на поверхности Луны китайские космонавты проведут около 6 часов.

В разворачивающейся лунной гонке Китай решил сделать ставку на отработанные технологии Long March 5. У её обновлённой версии предполагается сделать многоразовыми первую ступень и ускорители. Очевидно, пилотируемый полёт Китая придётся на вторую фазу строительства совместной с Россией исследовательской станции ILRS (между 2026 и 2035 гг.).

Кто в итоге окажется первым на Луне? Запуск американской миссии Artemis III с высадкой на Луну регулярно переезжает вправо и теперь состоится не ранее 2026 г.

Китайская женщина-космонавт Ван Япин исполнила мелодию на гучжэне, традиционном китайском музыкальном инструменте, на космической станции «Тяньгун». Запись была сделана для гала-концерта «Фестиваля фонарей», который транслировался по всему Китаю 15 февраля 2022 года.

Ван, одна из трёх китайских космонавтов на борту станции, сыграла популярную народную мелодию на песню «Цветок жасмина». Её игра на китайских гуслях послужила в качестве специального вступления, чтобы начать шоу.

На данный момент Ван Япин — первая женщина-космонавт на борту китайской космической станции, в этой экспедиции она совершила первый для Китая женский выход в открытый космос.

Обратите внимание на сравнительно низкий уровень фонового шума, — когда к «Тяньгуну» пристыкуют лабораторные модули, будет громче. На большой МКС постоянно работающее оборудование гудит на 60—70 дБ. Это сравнимо с работающим классическим пылесосом.

В 2021 году китайская орбитальная станция «Тяньгун» дважды уклонялась от столкновения со спутниками Starlink. А недавно обломок космического мусора от российского теста ASAT пролетел в метрах от китайского исследовательского спутника.

Защита станции

На злобу дня китайским государственным телеканалом CCTV было опубликовано интересное видео. В нём Юнчунь Ху (Hou Yongchun), заместитель главного инженера по системам жизнеобеспечения китайской станции рассказала о четырёх уровнях её защиты от столкновения с космическим мусором и другими объектами:

— защита (от микрометеоритов);

— избегание (манёвры уклонения);

— ремонт;

— покидание станции в экстренных случаях.

Три из этих пунктов нам хорошо знакомы по МКС и «Миру». Однако есть дополнение — для точного определения места попадания микрометеоритов или мелких частиц космического мусора на поверхности «Тяньгун» используется сеть ультразвуковых датчиков. Это что-то новенькое.

Инновационные датчики

Сеть спроектирована Технологическим институтом в Харбине (HIT) совместно с 513 институтом и Пятой академией госкорпорации CASC. Алгоритмы определения точного местоположения пробоин и их размеров/глубины с использованием нелинейных ультразвуковых волн разработал профессор Баоджюн Панг (Pang Baojun), см. научную статью команды под его руководством.

В 2019 году эта команда разработала новый тип напыляемых датчиков на основе графена — для мониторинга структуры материалов. Видимо, именно они используются в защитном экране станции.

Возглавляемый профессором Пангом Центр потратил семь лет на разработку системы, проведя более 200 опытов, имитирующих столкновения с космическим мусором на высоких скоростях. Они позволили определить ключевые параметры чувствительности сети датчиков и оптимизировать алгоритм восприятия. Сейчас сеть ультразвуковых датчиков развёрнута на «Тяньхэ», базовом модуле станции. Её же получат и экспериментальные лабораторные модули «Вэньтянь» и «Мэнтянь», планируемые к стыковке в этом году.

Ремонт и резервный корабль

Что касается третьего пункта стратегии, ремонта, впервые были показаны «заплатки», которые при пробитии внешнего экрана позволяют закрывать отверстия диаметром до 20 мм. Для более точного определения места удара изнутри китайские космонавты используют переносные акустические датчики.

Последний пункт — экстренное покидание станции в случае неизбежного столкновения с другим космическим объектом или фатальной разгерметизации. Во втором случае будет задействована мощная насосная станция, которая быстро восстановит давление на десятки секунд/минуты, чтобы космонавты успели добраться до корабля «Шеньчжоу» и задраить люки. Интересно, что начиная с первой длительной миссии на станцию, на стартовом столе в постоянной 8-дневной готовности к взлёту дежурит РН Long March 2F c запасным кораблём.

Хотя китайская станция меньше по масштабам, чем МКС (впрочем, и строят её они в одиночку), но на ней применены вполне современные и даже инновационные методы обеспечения безопасности экипажа.

Китайские учёные создали «искусственную луну», в этом аппарате имитируется слабая гравитация в условиях Земли. Работу на установке планируется начать уже в этом году, сообщает ресурс Space.com.

По существу это вакуумная камера диаметром 60 см, в которой может включаться сильное магнитное поле. Ли Жуйлинь, инженер-геотехник из Китайского университета горного дела и технологии, рассказал, что камера будет заполнена камнями и пылью для имитации лунной поверхности. И это первая установка такого рода в мире, она сможет поддерживать условия низкой гравитации сколь угодно долго.

Ученые планируют использовать «искусственную луну» для отработки технологий, конструкционных материалов, проверки работоспособности механизмов в условиях низкой гравитации Луны (1/6 Земной). «Некоторые эксперименты, такие как ударное испытание, требуют всего несколько секунд. Другие же, как тест на упругость (creep testing), когда измеряют деформацию материала при постоянной нагрузке и температуре, могут длиться несколько дней», — рассказывает Ли Жуйлинь.

Учёные вдохновились более ранним экспериментом физика Андрея Гейма. В 1996 году он использовал магниты для левитации лягушки, за что получил шнобелевку в 2000 году. (Да, это тот самый Гейм, который получил «нобелевку» за графен в 2010!) Эксперимент был основан на эффекте диамагнитной левитации. Тела, содержащие в себе диамагнетик (к примеру, воду), под воздействием сильного магнитного поля вырабатывают собственное магнитное поле, которое направлено противоположно исходному. В итоге диамагнетик выталкивает из магнитного поля, можно заставить его парить.

Но чтобы заставить левитировать даже небольшие тела, нужно создать мощное магнитное поле. В том же опыте Гейма для левитации очень маленькой лягушки понадобилось индуцировать магнитное поле в 17 Тл. Например медицинский томограф создаёт магнитное поле в 1,5 Тл, а Земля — 0,00005 Тл. Но видимо игра стоит свеч, лучше отработать всё на земной стенде до отправки миссии к Луне. Сообщается, что в «искусственной луне» будут проходить отработку элементы конструкций следующих китайских миссий Chang'e.

Создание «искусственной луны» подчёркивает серьёзность планов Китая по Луне. В 2024 г. полетит миссия Chang’e 7 (орбитальный и спускаемый аппараты с небольшим ровером и несколькими летающими мини-дронами). И только следом должен полететь Chang’e 6 для взятия и возвращения на Землю проб грунта, уже из района Южного полюса Луны (китайцы очень надеются, что она повторит успех 2020 г. с возвращением грунта Chang'e 5). И уже ближе к концу 2020-х гг. отправится миссия Chang'e 8 (посадочный модуль и ровер). Её состав ещё не определён, но ожидается, что там будет уже 3D-принтер для печати на месте из реголита и модуль замкнутой экосистемы. Возможно, часть этих миссий пройдёт в рамках проекта по созданию совместной российско-китайской исследовательской станции ILRS.

Пока все АМС к Луне Китай отправляет тяжёлой ракетой Long March 5 (CZ-5), способной выводить до 9,4 тонн на транслунную орбиту. Китай в настоящее время разрабатывает сверхтяжёлый носитель Long March 9 (CZ-9), уже для пилотируемых полётов. Первый полёт планируется в 2028-2029 гг. На НОО CZ-9 будет способна выводить до 150 т, а к Луне до 53 т (лунный корабль массой 21,6 тонн Китай уже показывал).