Макао и Ухань в едином строю

21 мая 2023 г. в 16:00 пекинского времени (08:00 UTC) со стартового комплекса №94 Центра космических запусков Цзюцюань был осуществлен успешный пуск китайского носителя «Чанчжэн-2C» (CZ-2C) с двумя научными спутниками «Аомэнь кэсюэ-1» и попутным университетским КА радиолокационного наблюдения «Лоцзя-2» №01. Через 11 минут после старта они были выведены на орбиту.

Наименования, номера и международные обозначения спутников в американском космическом каталоге, а также начальные параметры орбит приведены в таблице. Как обычно для китайских групповых запусков, соответствие между запущенными КА и наблюдаемыми объектами условное.

 

Данные на объекты, запущенные 21.05.2023

Наименование	Номер	Межд. обозн.	Параметры орбиты
			i	Hp, км	Ha, км	P, мин
Аомэнь кэсюэ-1A	56731	2023-069A	41.01°	453.6	498.0	94.12
Аомэнь кэсюэ-1B	56732	2023-069B	41.00°	453.3	496.2	94.10
Лоцзя-2 №01	56733	2023-069C	41.00°	453.9	494.4	94.08
Ступень РН	56734	2023-069D	41.20°	391.7	465.4	93.14

 

Два спутника «Аомэнь кэсюэ-1» (澳门科学一号, Aomen kexue 1, сокращенно Aoke-1, буквально «Аомэньский научный») являются частью большого научного проекта, осуществляемого совместно Специальным административным районом (САР) Аомэнь и «материковым» Китаем.

Напомним, что до 1999 г. Аомэнь принадлежал Португалии и носил название Макао, которое часто используется и сегодня. По другую же сторону Большого залива в устье Жемчужной реки (Чжуцзян) лежит бывший британский Гонконг (Сянган). Китайские власти прилагают большие усилия по экономической и научно-технической интеграции этих специальных районов и провинции Гуандун. 20 мая в Гуанчжоу начался Научный форум района Большого залива; к нему-то и был приурочен первый запуск по научному проекту «Аэмэнь кэсюэ».

Цель этого космического эксперимента – детальное изучение и мониторинг магнитного поля Земли и космической среды над низкими широтами, и в особенности – процессов в зоне Бразильской магнитной аномалии, где напряженность магнитного поля минимальна, а радиационные пояса спускаются ниже всего к поверхности. Эта зона, захватывающая Бразилию и южную часть Атлантического океана, отличается высокими потоками заряженных частиц, которые осложняют жизнь космонавтам на орбитальных станциях, нарушают работу спутников и связь с воздушными судами. Постановщики полагают, что исследование Бразильской магнитной аномалии поможет понять причину ослабления магнитного поля Земли.

Ответственной организацией по проекту и основным разработчиком бортовой научной аппаратуры является Университет науки и техники Макао (Macau University of Science and Technology, MUST). В мае 2019 г. правительство САР Аомэнь утвердило проект и обратилось за содействием в его реализации в Китайскую национальную космическую администрацию CNSA, и в декабре того же года Главное управление оборонной науки, техники и промышленности Китая дало свою санкцию на проведение работ.

Проектом предусмотрен запуск в 2023–2024 гг. четырех спутников, два из которых должны работать на орбите наклонением 41° и высотой 450 км, а еще два – на эллиптических орбитах высотой 200×5000 км: один с апогеем в северном полушарии, а второй – в южном. Предполагается совместная работа спутников Макао, китайского научного спутника «Чжан Хэн-1», запущенного 2 февраля 2018 г. с целью поиска электромагнитных предвестников землетрясений (см. «Новости космонавтики» №4, 2018), и трех европейских аппаратов Swarm (см. «Новости космонавтики» №1, 2014).

Первый старт с двумя КА планировался первоначально на 20 декабря 2022 г., но в итоге состоялся на пять месяцев позже. Дата 21 мая стала официальной с уведомлением о закрытии района падения на севере провинции Шэньси, выпущенным за двое суток. Однако на старт в этот день «претендовали» как разработчики из Макао, так и создатели попутного аппарата из Уханя, что создавало определенную путаницу. Никто не догадался, что они пойдут на одной ракете.

Из двух запущенных спутников «Аокэ» более крупный с условным обозначением A星 изготовлен по заказу MUST Космической спутниковой компанией «Дунфанхун», входящей в состав Китайской исследовательской академии космической техники CAST, а меньший аппарат с обозначением B星 был заказан Северо-Западному политехническому университету NWPU в Сиане.

Аппарат A массой 730 кг выполнен на платформе КА «Чжан Хэн-1» (но при этом внешне напоминает Swarm и специфической вытянутой формой, и штангой с датчиками на «носу») и оснащен высокоточной аппаратурой для измерений магнитного поля Земли:

• Магнитометр на связанном неактивном состоянии CDSM (Coupled Dark State Magnetometer) – оптический скалярный магнитометр на эффекте Зеемана с наиболее низкой абсолютной ошибкой измерений, совместная разработка филиала Харбинского технологического института в Шэньчжэне и Института космических исследований Австрийской АН;
• Феррозондовый магнитометр FGM (Flux Gate Magnetometer) для измерения трех компонент вектора магнитного поля;
• Векторный магнитометр VFM (Vector Field Magnetometer) Датского технического университета, аналогичный используемым на спутниках Swarm и определяющий с высокой точностью величину и направление магнитного поля в связанной системе координат КА;
• Спектрометр энергичных электронов EES (Energetic Electron Spectrometer) для измерения потока электронов с энергиями от 50 кэВ до 2 МэВ с высоким временным, угловым и энергетическим разрешением, включающий два детектора на диапазоны средних (50–600 кэВ) и высоких (0.3-2.0 МэВ) энергий;
• Звездный датчик μASC (micro Advanced Stellar Compass) для автономного определения текущей ориентации КА;
• Приемник спутниковых навигационных сигналов GNSS (Global Navigation Satellite System) для определения времени, текущих координат и скорости КА, который также может использоваться для пассивного зондирования ионосферы с временным разрешением 0.02 сек;
• Лазерный ретрорефлектор SLR (Satellite Laser Ranging) Шанхайской астрономической обсерватории с четырьмя отражающими призмами с апертурой 28.2 мм и эффективной площадью 1.77 см² для точного определения расстояния до КА наземными станциями лазерного зондирования.

Ведущим конструктором аппарата A является Чжан Юн (张勇). С учетом решаемых задач спутник выполнен с высокими требованиями по магнитной «чистоте» служебного борта и стабильности измерительной платформы. Так, ее тепловая деформация не будет приводить к отклонению продольной оси более чем на 1’’, а уровень магнитных помех в течение всего срока службы спутника не превысит 0.01 нТ. Предусмотрена калибровка магнитометров по внешнему полю с точностью лучше 2’’.

Цифровая система передачи информации Сианьского отделения CAST отвечает за запись на борту данных о состоянии платформы и результатов измерений научной аппаратуры и ежесуточный сброс их на Землю.

Главный конструктор спутника B – профессор Школы астронавтики Северо-Западного политехнического университета Чжоу Цзюнь (周军). Аппарат выполнен в виде кубического объекта с тремя откидными панелями солнечных батарей. Он осуществляет полет в режиме ориентации на Солнце и несет приборы для регистрации частиц средних и высоких энергий и рентгеновского излучения светила:

• Спектрометр энергичных электронов EES (Energetic Electron Spectrometer), аналогичный установленному на спутнике A;
• Солнечный рентгеновский детектор SXD (Solar X-ray detector) для мониторинга солнечных вспышек и изучения солнечной активности в диапазоне 1-600 кэВ с детекторами мягкого и жесткого рентгеновского излучения.

Для спутника B Сианьское отделение CAST создало бортовую систему связи с комплексом измерений и управления S-диапазона, в функции которой среди прочих входит измерение скорости КА и дистанции до второго КА.

«Аокэ-1B» является пятым спутником разработки NWPU и первым среди них по государственному проекту, утвержденному CNSA. Ранее здесь были созданы кубсаты «Осян чжисин» (запущен 25.06.2016), «Осян-1» (26.05.2017), «Синъюнь шиянь-1» (09.01.2017) и «Баи-03» (06.11.2020). Университет успешно справился с работой над первым большим аппаратом, отправив свой спутник на космодром 20 апреля.

По неподтвержденной пока информации, первый КА будет работать на круговой, а второй – на эллиптической орбите с согласованными характеристиками, что позволит вести трехмерные наблюдения с разных высот пространственно-временного распределения событий над Бразильской магнитной аномалией. Помимо нее, конкретными объектами исследований будут магнитные аномалии литосферных плит, механизм геодинамо, проводимость мантии, проблема переполюсовки магнитного поля, геомагнитная навигация, а также поиск неизвестных явлений, построение трехмерных карт характеристик верхней ионосферы и нижней магнитосферы, понимание солнечно-земного взаимодействия, прогноз космической погоды и обеспечение безопасности эксплуатации прикладных КА.

Северо-Западный политехнический университет отвечает за наземную систему проекта «Аомэнь кэсюэ-1», отслеживающую текущее состояние двух спутников и осуществляющую текущее планирование работы, прием научных данных, управление ими и распределение. В течение 6-12 месяцев после старта здесь будут проходить орбитальные испытания двух КА при участии специалистов MUST, а после передачи в эксплуатации последние будут работать с ними на своих рабочих местах в Лаборатория лунных и планетных исследований в составе MUST, где создан центр научных данных, которые будут доступны обеим сторонам проекта. Всего же в нем участвуют ученые и инженеры 20 стран и регионов. Работа спутников рассчитана по крайней мере на пять лет.

Стоит добавить, что «Аомэнь кэсюэ-1» – уже второй космический проект, реализованный в САР Аомэнь силами Университета науки и техники Макао. Первым был Студенческий научный спутник Макао (澳门学生科普卫星一号) – научно-образовательный в форме кубсата формата 8U массой около 10 кг, оснащенный оптической камерой с интеллектуальной системой обработки изображений и радиолюбительским радиокомплексом УКВ-диапазона. Этот аппарат был доставлен на орбиту 12 ноября 2022 г. в пусковой установке на внешней поверхности грузового корабля «Тяньчжоу-5» ( https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/85115/ ) и выведен в автономный полет 18 декабря 2022 г. в 09:30 по пекинскому времени. В настоящее время он уже близок к естественному сходу с орбиты.

 

Научно-экспериментальный спутник «Лоцзя-2» №01 (珞珈二号01星, Luojia 2 01) создан в рамках программы Уханьского университета, организатором которой является известный китайский специалист в области ДЗЗ академик Ли Дэжэнь (李德仁). Главным конструктором проекта «Лоцзя-2» является профессор Лаборатории геодезии, картографии и ДЗЗ Чжан Го (张过). У спутника есть второе название «Гуанъинь-2» (光音二号, Guangyin-2).

Программа началась с запуска 2 июня 2018 г. КА «Лоцзя-1» №01 (см. «Новости космонавтики» №8, 2018) – аппарата массой 20 кг с аппаратурой для ночной оптической съемки земной поверхности с разрешением 130 м и экспериментов в области космической навигации, изготовленного для Уханьского университета Компанией спутниковых технологий «Чангуан» в Чанчуне. Вторым после долгого перерыва стал «Лоцзя-3» №01 – большой аппарат оптического наблюдения массой 245 кг ( https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/85528/ ) с камерой разрешением 0.72 м и возможностью оперативного заказа и получения изображений. Создание третьего КА началось в феврале 2017 г.; его  запуск в мае 2023 г. был анонсирован 24 апреля, а 18 мая подтвержден с указанием точной даты. «Лоцзя-2» рассматривался как попутный коммерческий груз, а потому его запуск был заказан через официального госпосредника – Китайскую промышленную компанию «Великая стена».

 

«Лоцзя-2» №01 является первым в мире КА радиолокационного наблюдения Ka-диапазона, использование которого дает теоретическую возможность обнаружения объектов размером в единицы сантиметров. Целями запуска является практическая демонстрация новых технологий и решений, проверка соответствия техническим требованиям по пространственному разрешению и опознанию целей и проведение научных экспериментов, в том числе в области низкоорбитального дополнения космических навигационных систем. Основным пользователем заявлена Лаборатория водных ресурсов и гидроэнергетики того же Уханьского университета.

Аппарат массой 353 кг изготовлен в виде удлиненного параллелепипеда, на нижней поверхности которого смонтирована антенна радиолокатора с синтезированием апертуры, и запитывается от трехсекционной солнечной батареи. Аппарат состоит из шести подсистем и несет три полезные нагрузки. Бортовой радиолокатор спроектирован и изготовлен 23-м институтом 2-й исследовательской академии Китайской корпорации космической науки и промышленности CASIC. Предусмотрены восемь режимов радиолокационного наблюдения, включая прожекторный, полосовой и многоугольный трехмерный, а также режим радиолокационной видеосъемки. Наивысшее заявленное разрешение 0.5 м достигается в прожекторном режиме.

Перспективная группировка уханьских спутников «Дунфан Хуэйянь» (东方慧眼, Dongfang Huiyan), или в англоязычном варианте – Orient Smart Eye должна включать не менее 200 аппаратов оптического и радиолокационного наблюдения с межспутниковыми линиями ретрансляции данных.

Запуск КА «Лоцзя-4» №01 планируется на 2023 г., он описывается как первый в мире аппарат ДЗЗ в интересах медицины.

 

Пуск 21 мая стал первым случаем старта ракеты CZ-2C с Цзюцюаня в восточном направлении, хотя ее «младшая сестра» CZ-2F регулярно летает по сходным траекториям в рамках пилотируемой программы. Как сообщил руководитель стартовых операций с позывным «Нулевой» (0号) Жэнь Юэхуэй (任月慧), оптимизация траектории выведения позволила «положить» первую ступень ракеты в существующий район падения. Кроме того, при компоновке головной части пришлось учитывать значительную разницу в массе спутников «Аокэ-1B» и «Лоцзя-2», для чего был введен необходимый уравновешивающий груз и увеличен временной интервал между операциями отделения КА.

Это был 527-й китайский космический пуск и 474-й для носителей семейства «Великий поход», в том числе 288-й для их пекинской подгруппы и 69-й для CZ-2C во всех ее вариантах.

В данном случае использовалась версия CZ-2C высотой 42.3 м с обтекателем диаметром 3.35 м со стартовой массой 242 т и заявленной полезной нагрузкой около 2000 кг на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км.

Ожидается, что в 2023 г. ракета CZ-2C будет запущена рекордное количество раз; среди известных ее грузов – прикладной спутник для измерения цветности вод океана и научный аппарат EP (Einstein Probe).

Автор: Liss