Завершение четвертой экспедиции

4 июня 2023 г. в 06:33 по пекинскому времени (3 июня в 22:33 UTC) на посадочной площадке Дунфэн, примерно в 75 км к северу от стартового комплекса, совершил мягкую посадку спускаемый аппарат китайского космического корабля «Шэньчжоу-15». После 186-суточного полета на Землю вернулись командир четвертой экспедиции на Китайскую космическую станцию «Тяньгун» Фэй Цзюньлун и члены его экипажа Дэн Цинмин и Чжан Лу.

2 июня Фэй Цзюньлун передал права командира станции вновь прибывшему Цзинь Хайпэну, возглавляющему пятую основную экспедицию, а 3 июня в 21:29 пекинского времени «Шэньчжоу-15» отстыковался от носового стыковочного узла Базового блока «Тяньхэ».

Возвращение планировалась по стандартной схеме, в которой траектория посадочного витка проходила через зоны видимости наземных станций Сантьяго (Чили), Свакопмунд (Намибия), Малинди (Кения) и Карачи (Пакистан). Прямой телевизионный репортаж о посадке утром 4 июня продолжался 1 час 43 минуты, но за это время ни разу на экран не было выведено текущее время, так что уточнить момент приземления с точностью до секунды не представилось возможным.

В 05:40 пекинского времени корабль начал первый разворот на 90° по рысканью и в 05:42 отделил орбитальный (бытовой) отсек, который, впрочем, был внесен в американский каталог космических объектов лишь 8 июня.

Сразу после отделения была построена ориентация на торможение, и с 05:43 по 05:46 был выдан тормозной импульс продолжительностью 148 сек. Комбинация из приборно-агрегатного отсека и спускаемого аппарата была сведена с орбиты и начала спуск к Земле. Вскоре после этого был выдан первый баллистический прогноз точки посадки: 41°37’54’’с.ш., 100°04’58’’в.д., между заброшенными площадками 19 и 20 полигона Цзюцюань. По мере поступления измерений на спуске прогноз трижды уточнялся.

Примерно в 06:06 на высоте 145 км разделились спускаемый аппарат и приборно-агрегатный отсек. Начиная с 06:11 вошедший в атмосферу объект непрерывно сопровождался камерами полигона Цзюцюань и Сианьского центра управления. Этап гашения орбитальной скорости прошел благополучно, и в 06:19 на «Шэньчжоу» была введена парашютная система.

4 июня в 06:33 пекинского времени, примерно через 40 минут после восхода Солнца, спускаемый аппарат «Шэньчжоу-15» совершил мягкую посадку в точке с координатами 41°38’07’’с.ш., 100°03’52’’в.д. Ошибка первого прогноза составила 1580 метров.

Продолжительность полета «Шэньчжоу-15» составила 186 сут 07 час 25 мин; командир Фэй Цзюньлун за два полета набрал 191 сут 02 час 58 мин.

После срабатывания двигателей мягкой посадки и подскока СА завалился набок и прополз по песку примерно 20 метров, пока не был отстрелен основной парашют площадью 1200 м².

Первый вертолет поисково-спасательной службы сел рядом с СА менее чем через минуту после приземления. Еще через 15 минут два специалиста установили металлическую заглушку на гамма-высотомер на донной части аппарата, обезопасив тем самым остальных участников работ.

Через 25 минут после посадки из СА извлекли и перенесли в эвакуационное кресло командира корабля, к которому по традиции подпустили на минуту корреспондента китайского телевидения. «Мы выполнили все поставленные задачи и чувствуем себя хорошо после возвращения на Родину», – сказал Фэй Цзюньлун. Кресло с космонавтом тут же унесли и погрузили в медицинскую машину №1.

В 07:03 по аналогичной схеме из СА эвакуировали Дэн Цинмина, а в 07:08 – Чжана Лу. Все трое выглядели бодрыми, активно махали руками и делились впечатлениями, но Дэна крупным планом показывать не стали. 02-й сказал репортеру: «Я всегда верю в силу мечты и упорства. Независимо от возраста, я чувствую себя счастливым от того, что пригодился Родине». 03-й был наиболее словоохотлив: «Сейчас я очень взволнован. Находясь на космической станции, я часто смотрел в иллюминатор, пытаясь найти Родину. Мы приведем в порядок наши тела как можно скорее, вернемся к тренировкам и будем готовы к космическим полетам в будущем».

В тот же день спецрейс с космонавтами прибыл из Цзюцюаня в Пекин. Троим космонавтам предстоит превентивный карантин, медицинский осмотр, оценка состояния здоровья и санитарно-курортное лечение.

Напомним, что пилотируемый корабль «Шэньчжоу-15» был запущен 29 ноября 2022 г. в 23:08 по пекинскому времени и 30 ноября в 05:42 пристыковался к носовому узлу модуля «Тяньхэ» (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/85247/). Впервые в китайской практике новая экспедиция приняла станцию у проработавшего на ней полгода экипажа Чэнь Дуна. 4 декабря в 11:01 пекинского времени «Шэньчжоу-14» отстыковался от «Тяньхэ», и в тот же день в 20:09 Чэнь Дун, Лю Ян и Цай Сюйчжэ вернулись на Землю.

Хотя средний возраст космонавтов экипажа «Шэньчжоу-15» был наибольшим в истории китайской программы, они успешно осуществили четыре выхода в открытый космос, что стало новым рекордом для Китая. Первый из них состоялся 9 февраля 2023 г. около 17:10 пекинского времени, продолжался около семи часов и был завершен уже 10 февраля в 00:16. Для выхода использовалась шлюзовая камера модуля «Вэньтянь», для перемещения между модулями – большой манипулятор станции, а для фиксации – специальные «якоря» и рабочая платформа. Фэй Цзюньлун и Чжан Лу выполнили ряд задач, в том числе установку на модуле «Мэнтянь» внешнего дополнительного блока насосов и распорок внешней платформы.

Сообщения по трем последующим выходам были опубликованы задним числом и не содержали никакой конкретной информации – ни продолжительности, ни времени начала, ни времени окончания, а иногда и даты. Второй выход предположительно состоялся 1 марта. Третий выход был выполнен 30 марта, а четвертый – 15 апреля 2023 г.; эти даты были названы. Во всех случаях за бортом работали Фэй и Чжан, а Дэн Цинмин оставался на станции, координировал их работу и управлял манипуляторами. Каждый раз было объявлено, что космонавты выполнили все поставленные задачи.

С завершением четвертого выхода Канцелярия пилотируемой программы Китая удосужилась сообщить, что космонавты «установили несколько единиц оборудования, включая комплекты дополнительных… насосов, межмодульные кабели и вспомогательные устройства для внекорабельной платформы полезной нагрузки, что заложило основу для проведения последующих масштабных научно-технических экспериментов вне космической станции».

Было и еще одно сообщение, как будто посвященное именно четвертому выходу, из которого можно было понять, что его задачи были очень похожи на выполненные в первом выходе. В нем фигурировал перенос на манипуляторе на дальний от оси станции конец «Мэньтяна» и пятый набор дополнительных насосов, а также специально разработанный процесс установки таковых, не использующий болтовых соединений и не требующий использования специального инструмента.

Было сказано, что с установкой этого блока система терморегулирования модуля сможет наконец использоваться на полную мощность. Судя по описанию, внешний комплект насосов будет использоваться в качестве основного, а тот, что был установлен до старта в негерметичном отсеке модуля – как резервный.

Наконец, была описана операция фиксации второй внешней платформы, включающая ослабление болтов подпорки, установку ее в правильное положение и повторную фиксацию.

Еще до первого выхода, 7 января 2023 г., через грузовую шлюзовую камеру модуля «Вэньтянь» на его внешнюю поверхность был вынесен важный физический прибор – детектор энергичных частиц EPD. Инструмент был установлен с помощью «малого» манипулятора на внешней платформе, он будет в течение 10 лет вести измерения заряженных частиц и нейтронов и отслеживать их воздействие на станцию, находящихся на ней людей, биологические объекты и другие экспериментальные приборы.

По сообщению Национального центра космической науки Китайской АН, инструмент EPD включает в себя детекторы электронов и протонов средних энергий (MEEDU и MEPDU соответственно), блок комплексных измерений CDU, блок измерения нейтронов NDU и общий блок управления данными SDMU. Перечисленные детекторы соответственно отвечают за измерения:

• потока электронов в диапазоне 20–400 кэВ с девяти направлений;
• потока протонов в диапазоне 20 кэВ – 10 МэВ с девяти направлений;
• электронов от 0.4 до 10 МэВ, протонов от 8 до 300 МэВ, тяжелых ионов от 8 до 400 МэВ на нуклон с пяти направлений, а также мощности дозы в диапазоне 0.1–1000 мГр/сутки;
• нейтронов в диапазоне 0.025 эВ – 100 МэВ.

Впервые в мире в качестве материала детектора используется соединение Cs2LiYCl6:Ce (сокращенно CLYC), что позволяет вести эффективные измерения нейтронного потока и с высокой точностью различать нейтроны и гамма-кванты.

Вторым большим внешним прибором, вынесенным и установленным в дистанционном режиме, стал видовой детектор космической плазмы. Эти работы позволили полностью подтвердить работоспособность грузовой шлюзовой камеры с механизмом передачи и манипуляторов станции.

18 декабря 2022 г. в 09:30 пекинского времени из пускового контейнера на внешней поверхности грузового корабля «Тяньчжоу-5» был отправлен в автономный полет Студенческий научный спутник Макао (澳门学生科普卫星一号), известный также под радиолюбительским обозначением CAS-10 и родовым наименованием «Сиван-4» (希望四号, XW-4). Кубсат формата 8U массой около 12 кг, оснащенный линейным транспондером УКВ-диапазона («вверх» – VHF 145.780 МГц, «вниз» – UHF 435.180 МГц), использовался радиолюбителями для двусторонней связи и съемки Земли по запросу. 15 марта 2023 г. он завершил полет естественным сходом с орбиты.

21 января экипаж записал поздравление с китайским Новым годом, а 23 января устроил на борту выставку фотоснимков китайской станции, сделанных наземными обсерваториями и астрономами-любителями. 20 апреля космонавты общались с участниками молодежных движений Шанхайской организации сотрудничества из России, Казахстана, Киргизии, Пакистана, Индии и Ирана.

13 апреля на научной конференции по системам СЖО в Харбине специалисты доложили, что на китайской станции достигнут 100-процентный уровень регенерации по кислороду и 95-процентный по воде, что позволило сократить потребный грузопоток на станцию на 6 тонн в год.

Программа научно-технических и медико-биологических работ на станции включала восемь направлений инженерных и технических исследований человеческого фактора, 28 экспериментов в области космической медицины и 38 экспериментов в области космической науки, включая экологию жизнедеятельности, материаловедение и гидромеханику. В результате были получены ценные экспериментальные данные.

Уже 5 декабря в биологической стойке Исследовательского модуля «Вэньтянь» взошли ростки арабидопсиса (резуховидки Таля) – эксперимент Центра молекулярной ботаники Китайской АН был направлен на изучение влияния условий невесомости на регулирование структуры и функционирования растительных клеток.

27 февраля было объявлено, что космонавты успешно получили первые трехмерные изображения структуры клеток собственной кожи с помощью двухфотонного микроскопа, созданного под руководством академика Чэн Хэпина (程和平), директора Национального центра биомедицинской съемки Пекинского университета, при участии Центра подготовки космонавтов и Пекинского университета аэронавтики и астронавтики. Принцип действия прибора состоит в возбуждении флуоресценции в молекулах живых тканей в результате поглощения двух фотонов, разрешение достигает субмикронного уровня. Таким образом, впервые в мире был успешно проверен в космосе двухфотонный лазерный микроскоп – «абсолютно новый инструмент для мониторинга состояния здоровья членов экипажа на орбите».

2 марта стало известно, что космонавты провели первые эксперименты по воспламенению в соответствующей научной стойке модуля «Мэнтянь». Под руководством научных сотрудников, работающих на Земле, они вставили электрозапал в газовый экспериментальный прибор, который затем был установлен в стойку. Далее в автоматическом режиме был выполнен ряд действий, таких как конфигурация газа в среде возгорания, впрыск горючего газа, нагрев и зажигание электрозапала, сбор параметров, оптическая диагностика и циклическая фильтрация.

На экспериментальных снимках, сделанных высокоскоростной камерой, была запечатлена форма пламени предварительно перемешанной с метаном смеси, окруженного диффузионным пламенем. «Поскольку на диффузионное пламя не влияет выталкивающая сила, внешне оно выглядит короче и круглее, чем на Земле», – отметил доцент Университета Цинхуа Лю Юшэн.

Два теста с поджиганием метана в автоматическом режиме продолжались в общей сложности 30 секунд. В ходе испытания были проверены функции экспериментальной установки, а также «точность и научная обоснованность всего экспериментального процесса». На установке, созданной в Инженерно-техническом центре использования космического пространства при АН Китая, запланированы 10 исследовательских программ на 79 экспериментальных объектах, причем до конца 2023 г. планируется провести более 40 экспериментов.

3 марта Синьхуа уточнило, что экипаж провел необходимую подготовку еще двух научных стоек – для исследований в области высокоточных систем времени и частоты и для экспериментов с ультрахолодными атомами.

28 апреля появился рассказ об экспериментах в стойке для бесконтейнерной обработки материалов с целью изучения затвердевания монотектических сплавов, а также получения мультифазных сплавов (в частности, ниобия с кремнием) и аморфных сплавов на базе палладия, получаемых путем сверхбыстрого охлаждения.

31 марта Канцелярия пилотируемой космонавтики Китая отчиталась о начале тестировании китайского преобразователя Стирлинга разработки Института технической физики в Ланьчжоу, а 19 апреля – о его окончании. Эти испытания, как и описанные ниже, проводились в модуле «Мэнтянь» в одной из стоек для маломасштабных контрактных экспериментов, так как требовали минимум места. Устройство работало стабильно, продемонстрировав эффективность термоэлектрического преобразования на передовом мировом уровне: 24.7% при разнице температур нагреваемого и холодного конца в 2.2 раза; нагреватель, кстати, изготовил Шанхайский институт керамики. Преобразователь Стирлинга, для которого характерна достаточно высокая плотность энерговыделения, планируется к использованию в пилотируемой лунной программе КНР и в исследованиях дальнего космоса.

9 мая Канцелярия пилотируемой программы Китая сообщила о завершении эксперимента по терморегулированию с жидкометаллическим теплоносителем на основе висмута, подготовленного Институтом физико-химической технологии Китайской АН. В условиях микрогравитации был проверен ряд ключевых явлений, таких как контролируемое плавление, расширение, конвекционный теплообмен и фазовый переход.

10 мая было опубликовано сообщение об изучении кольцевых скользящих контактов на предмет формирования в результате трения и последующей кластеризации проводящих частиц. Эксперимент 502-го института CAST проводился в течение пяти месяцев с контактами на базе трех сплавов: золота, серебра и меди.

Баллистических событий в ходе полета было немного. 5 мая в 15:26 пекинского времени грузовой корабль «Тяньчжоу-5» отстыковался от кормового узла модуля «Тяньхэ», а 11 мая в 05:16 на это же место пристыковался «Тяньжоу-6». В этот день «Тяньгун» совершал полет по орбите наклонением 41.48° и высотой 374.2×383.9 км. Дважды, 14 и 28 мая, выполнялись коррекции с целью подъема орбиты, так что 30 мая вновь прибывший «Шэньчжоу-16» пристыковался к станции уже на орбите высотой 386.7×392.0 км.

Как мы уже сообщали (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/200206/), на «Тяньжоу-6» были доставлены образцы культуры стволовых клеток человека для эксперимента по дифференциации их в условиях невесомости с образованием кроветворных клеток. 12 мая образцы были помещены в биотехнологическую стойку модуля «Вэньтянь», оснащенную микроскопом для непрерывного наблюдения за состоянием клеток.

Развитие культур клеток продолжалось от 6 до 15 суток и, как сказал член экспериментальной группы Лэй Сяохуа из Шэньчжэньского института перспективных технологий Китайской АН, ученые действительно наблюдали образование групп кроветворных клеток, внешне напоминающих виноградные грозди. 4 июня экипаж Фэй Цзюньлуна доставил их на Землю. Дальнейшие эксперименты, связанные с трехмерным ростом культур стволовых клеток, запланированы в связи с запусками грузовых кораблей «Тяньчжоу-7» и  «Тяньчжоу-8».

Всего в спускаемом аппарате корабля «Шэньчжоу-15» на Землю были доставлены экспериментальные образцы 15 научных проектов суммарной массой более 20 кг. Часть из них – результаты медико-биологических экспериментов, которые предстоит изучить уже в наземных экспериментах, связанных с молекулярной биологией, клеточной биологией, анализом роста и метаболизма на орбите и др.: культуры клеток, черви-нематоды, растения арабидопсиса, отростки риса. Другая часть образцов будет протестирована и проанализирована в лаборатории для изучения физических свойств и химических изменений материалов, которые трудно определить в условиях земной гравитации; это материалы для инфракрасных детекторов, различные сплавы, тонкие пленки и аморфные вещества. Уже 4 июня часть образцов была доставлена в Инженерно-техническом центре использования космического пространства Китайской АН в Пекине.

Автор: Liss