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).

12 апреля 2021 года медиа Pro Космос сделало первый пост в «Телеге» в честь дня космонавтики. Мы (группа энтузиастов и любителей космоса) объединились для того, чтобы создать медиа в соцсетях, которое сможет писать о космосе. Интересно и корректно, на острие науки и журналистики. К 20 апреля мы придумали наш фирстиль, подачу и распределили роли.

За эти 8 месяцев мы смогли:

— показать наши посты более, чем 700 000 человек;

— получить более 13 млн просмотров статей и постов, и более 20 млн просмотров в ТикТоке;

— зарекомендовать себя как эксперты в аэрокосмической отрасли, с которыми считаются;

— «слетать» на МКС вместе с модулем «Причал»;

— заполучить в подписчики Дмитрия Рогозина (осталось ещё Билли Нельсона, Чжана Кэцзяня и Йозефа Ашбахера);

— получить такое большое количество подписчиков и друзей, интересующихся космосом.

Своим мнением делится наш автор Сергей (он раньше работал в Аэрокосмической Обороне Евразийской Федерации, и не любит светить свою фамилию, но фотку в скафандре мы прилагаем):

«Для меня было очень трудно переключиться на формат коротких материалов в абзац-два. Но в итоге рубрика «Фото дня» стала самой ёмкой и интересной для меня. А пара полётов непрофессиональных космонавтов в этом году, киноэкипажа проекта «Вызов» и Юсаку Маэзавы с помощником, очень её разнообразили». Есть и поводы для огорчения у Сергея: к сожалению, «не пошли» лонгриды: ни по проекту ядерного межорбитального буксира «Зевс», ни морские платформы для Starship. Он призывает: «Сил в их подготовку было вложено — море! Поэтому снова всячески рекомендую их к прочтению!»

Главным вызовом для Сергея стали несколько новостей по научным миссиям NASA, что по Lucy, что по IDPE, но по IXPE особенно. Запуска James Webb ждали астрофизики всего мира, ну а команда Pro космос традиционно держит кулачки за наш «Спектр-РГ»: «Он в космосе уже 2,5 года и буквально на днях завершил четвёртый полный обзор неба в рентгеновском диапазоне — Так держать!»

Итоги от Романа Дронова, редактора, дизайнера космо-коллажей и смм-щика проекта:

«Было очень сложно переключиться с IT на космонавтику и астрофизику, но у меня получилось. Я всегда любил научно-популярные проекты про космос. Но чтобы самому начать производить подобный контент — для меня это был вызов. Пришлось плотно изучать матчасть. При этом, чтение литературы про космическую технику, её создателей и покорителей космоса — один из самых увлекательных аспектов проекта. Бывает так, что я вместо написания поста сижу и зачитываюсь мемуарами и до одури листаю фотографии, которые прислал бильд-редактор.

Смешно, но за этот год я настолько увлёкся историей космонавтики, что собрался поступать в Институт всеобщей истории РАН для соискания учёной степени».

Александр Баулин, главный редактор:

«Необычный для меня год. Подводя итоги, многие люди меряют всё деньгами. В деньгах я потерял по сравнению со Сбером [Саша пришёл в проект после работы в «Сбере», там он был руководителем направления в отделе развития технобренда, а до этого руководил различными IT-редакциями, прим. ред.]. Да и Pro Космос стартовал позже, чем изначально задумывалось. Как ни странно, это же и помогло — мы не сдавались и искали лучших на этот проект. Редакция в нынешнем её виде появилась не сразу. Но! Главное — мы живы, мы растём, мы уже заняли свою нишу в небольшом сообществе научно-популярных изданий про космос!

Лично для себя выделю посещение целых двух астронавтических конгрессов и, конечно, космодрома Восточный! Да что там космодром, по работе я общаюсь каждый день с самыми увлеченными людьми из отрасли — очень воодушевляет!»

Антон Гуськов, бильд-редактор:

«Год был хороший. Было интересно переключиться с военной на гражданскую тематику».

Несмотря на большое число анонсированных проектов космопланов от частных компаний и государственных корпораций в Китае, реальная работа ведётся лишь по нескольким. Это, прежде всего, амбициозный проект гиперзвукового космоплана Tegnyun, первый полёт которого ожидается в 2030 г. В ноябре было проведено успешное испытание предварительного охладителя для его гиперзвукового двигателя Yunlong. Второй «живой» проект — фактически летающая лаборатория Tianxing-1 от частной Space Transportation для отработки скрамджета XTER и других полезных нагрузок от коммерческих и военных заказчиков на гиперзвуковых скоростях. Кроме того, это военная разработка CSSHQ — китайский аналог X-37B и прототип орбитального бомбардировщика, данные по которому засекречены. И, наконец, пока только концепт туристического космоплана от iSpace, представленный в ноябре 2021 г. на форуме CCAF. В целом, приверженность планов Китая разработке перспективных аэрокосмических систем подтверждает недавний ввод в эксплуатацию новых гиперзвуковых аэродинамических труб.

Ч.1 CASIC/Tegnyun

Амбициозный проект многоразового космоплана Tengyun, стартующего с гиперзвукового самолёта-носителя, разрабатывается государственной корпорацией CASIC. По некоторым данным, сам космоплан будет второй ступенью (длина 20 м, полезная нагрузка 4 т на НОО). Первая ступень представляет собой многоразовый гиперзвуковой самолёт-носитель будет весить 160 тонн, поднимая Tengyun на высоту в 33 км и достигая скорости 7 Мах (1 Мах — скорость звука в воздухе, примерно 1200 км/ч). Сообщается, что первый полёт Tengyun в двухступенчатом варианте (two-stage-to-orbit, TSTO) совершит в 2030 г., а в 2035 г. состоится полёт в одноступенчатом варианте (single-stage-to-orbit, SSTO) с комбинированными двигателями. Таким образом разрабатывается прямая аналогия британского проекта Skylon и советского проекта Ту-2000 (Pro Космос уже писал о них).

В октябре 2021 г. CASIC выпустило короткое анимационное видео по проекту Tengyun. Источник: CNSA Watcher

Для варианта SSTO разрабатывают двигатели комбинированного цикла (турбореактивные/ГПВРД). Основная техническая проблема ГПРВД/скрамджетов — необходимость мгновенного охлаждения потока воздуха, набегающего на сверхзвуковой скорости и достигающего температуры более 1000 °C. К примеру, для двигателя Skylon инженерам британской Reaction Engines удалось провести успешный тест кольцевого предварительного охладителя (охлаждение набегающего потока с более чем + 1000 °C до - 150°C за 0,05 с.) только в 2019 г., примерно после 30 лет с начала разработки над проектом HOTOL. Между тем, в ноябре 2021 г. 31 институт госкорпорации CASIC сообщил, что им также удалось это сделать, проведя не стендовые, а уже лётные испытания ГПРВД Yunlong с комбинированным циклом на скорости в 5 Махов. Остаётся неясным, когда это удалось сделать — либо при последнем запуске летающей лабораторией/скрамджета Tianxing. Либо при испытании гиперзвукового глайдера DF-ZF в октябре 2021 г., наделавшего столько шума на Западе.

ГПРВД Yunlong с предварительным кольцевым охладителем для космоплана Tengyun на стендовых испытаниях. Источник: Sohu

Необходимая часть отработки формы гиперзвуковых аппаратов — аэродинамические трубы. И всю серьёзность планов Китая в разработке проекта космоплана Tengyun подтверждает то, что в ноябре 2021 г. AVIC ARI объявил о завершении калибровочного испытания новой гиперзвуковой аэродинамической трубы FL-64. Её строительство продолжалось 2 года, она имеет диаметр 1 м и способна моделировать физические условия при скоростях от 4 до 9 Махов (температура до 626,85° C, высота до 48 км). FL-64 может работать до 30 с за один тест, что достаточно для симуляции разделения двух тел/сброса оружия. Напомним, что до её создания Китай вынужден был использовать гиперзвуковой тестовый аппарат Tianxing разработки Space Transportation (о нём см. выше). Следующий этап в создании научно-испытательной базы для отработки гиперзвуковых технологий — ввод в эксплуатацию в 2022 г. гиперзвуковой аэродинамической трубы следующего поколения JF-22, предназначенной для моделирования скорости набегающего потока воздуха до 30 Махов.

Гиперзвуковая аэродинамическая труба FL-64 (моделирование физических условий при скоростях 4—9 Махов). Источник: AVIC ARI

Ч2. Space Transportation /Tianxing-1

В августе 2021 г. Space Transportation объявила об открытии инвестиционного раунда серии А на $46,3 млн. Компания работает над несколькими проектами двойного назначения, частично финансируемыми китайскими военными. Наиболее зрелым из них является малый многоразовый аппарат Tianxing-1 (Tian Xing) грузоподъёмностью 100-1000 кг. Фактически это демонстратор технологий, предназначенный для тестирования различного оборудования на гиперзвуковой скорости, который компания предлагает как услугу сторонним компаниям. По оценкам Dongfang Hour, стоимость одного пуска Tianxing-1 составляет около $0,8 млн, что было дешевле строительства и эксплуатации гиперзвуковой аэродинамической трубы на Земле. Аппарат многоразовый, может быть использован 3-4 раза, при собственной стоимости производства каждого аппарата примерно в $1,6 млн (оценки 2019 г., то есть аппарат окупается за два пуска). Российские эксперты сообщали, что в первых двух полётах компания проводила эксперименты в интересах четырех государственных и двух коммерческих заказчиков.

Аппарат весом 3,7 тонн имеет длину 9,1 м и короткие стреловидные крылья размахом 3,1 м. Он стартует вертикально, садится уже горизонтально, при планировании развивая сверхзвуковую скорость более 5 Мах (точно известна лишь скорость, достигнутая при первом тестировании — 4300 км/ч или 3,5 Мах). На заключительном этапе посадки Tianxing использует парашют. В декабре 2021 г. Space Transportation осуществила уже пятый суборбитальный испытательный пуск Tianxing-1-Y5B (SkyWalk). Задача прототипа Tianxing-2 точно такая же, только он больше по размерам и будет способен развивать скорость до 10 Мах. Его первый успешный пуск был осуществлён в августе 2021 г., но фотографий с пуска до сих пор нет.

Первая версия Space Transportation Tianxing-1 — прототип на основе Jiageng-1, разработанный в сотрудничестве с University of Xiamen. Источник: XMU

Поскольку информации по проекту минимум, эксперты склонны считать, что основной полезной нагрузкой при всех запусках Tianxing был специфический скрамджет XTER разработки Xiamen University (Xiamen Turbine Ejector-Ramjet Combined Cycle). Скрамджет (Scramjet) — это англоязычная аббревиатура, соответствующая русской ГПРВД (гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель). XTER относится к специфической схеме скрамджета double waverider, используя два слоя ударных волн – один под брюхом аппарата, второй в воздухозаборнике. Фактически Tianxing служит для XTER разгонным блоком. Прослеживается прямая аналогия с американским проектом скрамджета Boeing X-51/WaveRider, который для этого сбрасывается с борта бомбардировщика B-52.

Вторым проектом компании был двухступенчатый Tianxing-3. Предполагалось, что многоразовый космоплан (увеличенная копия Tianxing-1) будет первой ступенью, с которой уже стартует одноразовая твердотопливная вторая ступень и выводит полезную нагрузку на НОО. Однако в августе 2021 г. Space Transportation опубликовала новый roadmap, на котором Tianxing-3 уже нет. Вероятно, компания переориентировалась на разработку туристического космоплана, перспективы которого остаются туманными (см. соответствующий видеоподкаст Dongfang Hour). Первый прототип такого туристического космоплана Space Transportation планирует показать до конца 2023 г., а первый тестовый полёт провести до конца 2025 г. Компания также имеет планы по разработке «глобального» пассажирского космоплана для дальних суборбитальных гиперзвуковых полётов «точка-точка» (аналог системы Earth to Earth от SpaceX). Первый тестовый полёт планируется совершить в 2030 г.

Предполагаемая эволюция космопланов Space Transportation, от прототипа Tianxing-1 (летает сегодня) к туристическим суборбитальным космопланам. Источник: Space Transportation Co.

Ч.3 Технологический демонстратор CSSHQ и концепт от iSpace

Госкорпорация CASC (China Aerospace Science and Technology Corp) также занимается секретным проектом многоразового космоплана с вертикальным запуском (Long March 2F/2E(A)) и горизонтальной посадкой. Данные по нему засекречены. Известно лишь, что в сентябре 2020 г. был успешно проведён первый полноценный орбитальный запуск и 16 июля 2021 г. — суборбитальный. По всей видимости, речь идёт о китайском военном аналоге X-37B (Pro Космос о нём писал), — технологическом демонстраторе по проекту CSSHQ. Рабочая высота орбиты при первом пуске была 332—348 км с наклонением 50,2°. Есть сведения, что за время своей двухдневной миссии CSSHQ вывел на орбиту небольшой спутник в грузовом отсеке, в 50 км выше секретного американского спутника USA 276. Точные массогабаритные характеристики неизвестны, встречаются лишь оценки массы в 8,5 тонн. Потенциально, собственный ракетоплан воспринимается НОАК, как и американский аналог, в качестве технологического демонстратора орбитального бомбардировщика/систем гиперзвукового оружия, а также универсальной платформы для скрытого запуска разведывательных спутников, ремонта/увода с орбиты своих КА, маневрирования/воздействия на чужие.

Предполагаемый вид технологического демонстратора по проекту CSSHQ

Что касается частной компании iSpace, то в ноябре 2021 г. на форуме CCAF она также показала концепт туристического космоплана. Он будет второй ступенью разрабатываемой сейчас РН Hyperbola-3 на топливной паре Метан/LOX. Космоплан сможет совершать как суборбитальные, так и орбитальные полёты. По планам и срокам, техническим деталям информации нет. Известно лишь, что по планам компании частично многоразовая РН Hyperbola-2 должна совершить первый пуск в 2022 г., но до этого ей предстоит пройти ещё через серию «прыжковых» тестов (Pro Космос писал о iSpace Hyperbola в материале по перспективным многоразовым носителям).

Концепт многоразового туристического космоплана iSpace на базе первой ступени перспективной РН Hyperbola-3. Источник: iSpace

Китайское национальное космическое управление (CNSA) опубликовало новое изображение, сделанное марсоходом «Чжужун». Оно представляет собой селфи, позволяющее разглядеть во всех деталях космического посланца Поднебесной.

https://twitter.com/haygenwarren/status/1455637453583360001

CNSA не назвало точной даты съемки. Но, по всей видимости, снимок был сделан в начале июня, вскоре посадки ровера. Тогда «Чжужун» выгрузил беспроводную камеру на поверхность, которая сделала ряд его снимков. Это предположение подтверждает тот факт, что на заднем плане можно увидеть корпус посадочной платформы. На данный момент «Чжужун» удалился уже более чем на километр от места высадки и оно осталось далеко позади.

«Чжужун» имеет массу 240 кг. Основными целями аппарата являются съемка поверхности, изучение марсианский грунта и поиск химических соединений, указывающие на возможное существование жизни на Марсе. Для этого он оснащен шестью научными инструментами, включающими георадар, детекторы поверхностных соединений и магнитных полей, метеостанцию, а также несколько камер. Для получения энергии «Чжужун» использует солнечные батареи.

Китайский марсоход был рассчитан на номинальный срок службы в 90 дней. Аппарат прошел его без каких-либо проблем, поэтому в августе CNSA объявило о продлении его научной программы. Сообщается, что ровер продолжит двигаться в направлении южной части равнины Утопия, проводя исследования окружающей местности.

Первое судно, специально построенное под морские запуски, будет спущено на воду к 2022 г. Оно будет 162,5 м в длину и 40 м в ширину. Предназначено для стартов существующих средних и тяжёлых твердотопливных ракет-носителей и находящихся в разработке малых и средних жидкостных РН.

Одним из РН, которые планируется использовать с «морского старта», будет твердотопливная Jielong-3/Smart Dragon-3 разработки China Rocket Co, «дочки» государственной CALT. Первый полёт намечен на I полугодие 2022 г. С диаметром обтекателя в 3,35 м и стартовой массой 140 т, она будет способна выводить на НОО в 500 км до 20 спутников общей массой 1,5 тонны.

Судно станет частью пятого космодрома Китая, — морской базы China Oriental Spaceport. Она строится на территории г. Хайян (Haiyang) восточной провинции Шаньдун, и будет включать в себя цеха окончательной сборки и тестирования твердотопливных РН, индустриальный парк и порт для базирования спецсудов. На базе ожидается сборка до 20 твердотопливных ракет-носителей в год.

В 2019 г., в рамках отработки технологий, Китай осуществил первый «морской старт» с переоборудованной баржи легкой твердотопливной «сухопутной» ракеты-носителя Long March-11 (масса 58 тонн, масса выводимой на НОО полезной нагрузки 700 кг). Её второй пуск состоялся в 2020 г., причём она была собрана уже в цехах China Oriental Spaceport. Теперь же речь идёт о создания полного замкнутого пускового цикла для морских стартов на базе специализированных ракет-носителей и судов-космодромов.

Источник: https://www.globaltimes.cn/page/202110/1237756.shtml

Источник рендеринга: https://t.co/gbE5Lme2cI

Кратко рассказываем о некоторых крупных анонсах проходящего сейчас в Дубае международного астронавтического конгресса IAC2021, о которых мы ещё не писали.

1. Сегодня в рамках презентации проекта «Вызов» на IAC2021 гендиректор «Главкосмоса» рассказал, что подтверждена отправка ещё 4 туристов на «Союзах» к МКС в 2024 г.

2. SVP Blue Origin Брент Шервуд рассказал, что возможное размещение космодрома для туристических суборбитальных полётов в ОАЭ вполне многообещающе

3. Китай анонсировал взятие и возвращение проб скального грунта с Марса к 2030 г.

4. Европейское космическое агентство (ESA) планирует собственную пилотируемую программу и самостоятельные запуски астронавтов на НОО в 2030—2040 гг.

5. Lockheed Martin представил концепт межпланетного космического корабля с ядерной силовой установкой

6. Индийское космическое агентство ISRO представило лётный костюм-прототип для своих виоманавтов, сходство с российским «Соколом» налицо

7. Дмитрий Рогозин не исключил возможности того, что РОСС может стать основой для создания новой международной станции после прекращения работы МКС в 2028 г.

8. Ведутся переговоры с NASA об адаптации технических стандартов российского космического корабля «Орёл», чтобы он, в случае необходимости, мог пристыковываться к окололунной станции Gateway

9. На встрече с NASA обсуждалось участие США в российской миссии «Венера-Д» (2029 г.), а с японским JAXA — размещение их научной аппаратуры на орбитальной обсерватории «Cпектр-УФ» (2025 г.)