Новый успех и перспективы «Красной птицы»

9 декабря 2023 г. в 07:39:03.305 пекинского времени (8 декабря в 23:39:03 UTC) со стартового комплекса на площадке 96 Центра космических запусков Цзюцюань был осуществлен коммерческий пуск жидкостной ракеты «Чжуцюэ-2» (ZQ-2 №Y3). Через 12 минут три спутника были доставлены на расчетные солнечно-синхронные орбиты высотой около 460 км с прохождением нисходящего узла в 06:00 местного времени.

По итогам пуска в каталог Космического командования США было внесено четыре объекта; их номера, международные обозначения и начальные параметры орбит приведены в таблице 1. Соответствие между наблюдаемыми объектами и заявленными КА дано условно и подлежит уточнению.

 

Таблица 1. Данные на объекты, запущенные 09.12.2023

Наименование	Номер	Межд. обозн.	Параметры орбиты
			i	Hp, км	Ha, км	P, мин
Тяньи-33	58553	2023-193A	97.26°	432.9	461.4	93.53
Хунху	58554	2023-193B	97.26°	433.4	461.4	93.53
Хунху-2	58555	2023-193C	97.26°	433.4	461.6	93.53
Ступень	58556	2023-193D	97.27°	424.9	457.6	96.88

 

Спутники «Тяньи-33» и «Хунху» созданы Космической научно-технической исследовательской академии «Тяньи» (кит. 天仪空间科技研究院有限公司, тяньи кунцзянь кэцзи яньцзююань юсянь гунсы, англ. Tianyi Space Science and Technology Research Academy Co. Ltd.) в г. Чанша. Фирма сообщила об этом официально и отметила, что в результате 18 космических стартов с ее участием на орбиту было выведено 30 КА разработки «Тяньи». Тем самым компания задним числом признала своими аппараты «Фучэн-1» и «Тяньи-26», запущенные 7 июня 2023 г. (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/200634/, https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/202510/) – с учетом их сходится с предыдущими заявками и число запусков, и количество аппаратов.

«Тяньи-33» (天仪33卫星, Tianyi 33 weixing) массой около 50 кг создан компанией «Тяньи» совместно с Хунаньским университетом науки и техники и имеет второе наименование «Хукэда-1» (湖科大一号, Hukeda 1), которое является сокращением полного китайского названия университета – 湖南科技大学. Соглашение о стратегическом сотрудничестве между двумя сторонами было подписано 8 августа 2023 г.

Аппарат оснащен камерой для дистанционного зондирования Земли и еще несколькими экспериментальными полезными нагрузками. Система управления доработана с целью гарантирования надежного энергоснабжения, в том числе в режимах пикового потребления, и более надежного контроля температуры, которая будет поддерживаться в пределах 0.5° от номинала.

Пекинский университет почт и телекоммуникаций BUPT поставил для КА экспериментальный двухъядерный процессорный блок с оперативной системой реального времени RROS на языке Rust и программами верхнего уровня, отвечающими за измерение задержки в канале спутник – Земля, передачу видео, чат и псевдо-ssh.

Работа КА рассчитана на три года. К концу 2025 г. Хунаньский университет науки и техники намерен развернуть группировку собственных КА и создать наземную прикладную систему для хранения и использования результатов их работы.

 

«Хунху» (鸿鹄卫星, Honghu weixing) массой около 50 кг является экспериментальным спутником для отработки электроракетных двигательных установок на разных вариантах рабочего тела. Их головным разработчиком является Научно-техническая компания «Хунцин» группы «Шанхай Ланьцзянь» (кит. 上海蓝箭鸿擎科技有限公司, шанхай ланьцзянь хунцин кэцзи юсянь гунсы, англ. Shanghai Blue Arrow Hongqing Technology Co. Ltd., учрежденная в ноябре 2017 г. с целью создания двигателей холловского типа. На борту «Хунху» установлены холловские двигатели на ксеноне и на криптоне, с помощью которых предстоит продемонстрировать формирование и поддержание рабочей орбиты и маневры с изменением высоты на сотни километров с суммарным временем включения около 3000 часов.

Название КА «Хунху-2» (鸿鹄二号卫星, Honghu er hao weixing) повторяет предыдущее, но лишь потому, что его разработчиком названа упомянутая выше компания «Хунцин». Аппетит приходит во время еды, правда? «Хунху-2» оснащен ионным двигателем «Синчэн II» (星呈II号, Xingcheng II), созданным Пекинской научно-технической компанией «Синчэн Хуэйюй» (кит. 星呈慧宇（北京）科技有限公司, синчэн хуэйюй (бэйцзин) кэцзи юсянь гунсы, англ. Xingcheng Huiyu (Beijing) Technology Co. Ltd.). Двигатель использует в качестве рабочего тела аргон; как известно, этот благородный газ содержится в значительном количестве в земной атмосфере, а потому легко доступен и дешев. Двигатель построен по схеме с разделением ионизации и ускорения, имеет удельный импульс на уровне 1500 сек и регулируемую в больших пределах тягу. На борту «Хунху-2» двигатель такого типа будет испытан во второй раз с основной целью тестирования запуска, работы и останова, а также мониторинга температуры при продолжительных включениях.

Это был 565-й китайский космический пуск и 58-й в текущем 2023 году. В отличие от американской программы, в которой львиная доля стартов приходится на развертывание мегагруппировки Starlink, китайская космическая деятельность разнообразнее и смотрится более интересной.

РН «Чжуцюэ-2» была создана Пекинской космической научно-технической компанией «Ланьцзянь» («Синяя стрела»; кит. 北京蓝箭空间科技有限公司, бэйцзин ланьцзянь кунцзянь кэцзи юсянь гунсы, англ. Beijing Blue Arrow Space Technology Co. Ltd., торговая марка Landspace).

Подобно многим другим китайским стартапам, компания начала свою карьеру с легкого твердотопливного носителя «Чжуцюэ», названного именем легендарной красной птицы, покровительницы юга и созвездий южного сектора неба. Однако после аварии в первом пуске 27 октября 2018 г. «Синяя стрела» прекратила тупиковую разработку и сосредоточилась на проекте намного более грузоподъемного и перспективного жидкостного носителя.

Главной «фишкой» ракеты «Чжуцюэ-2» стало использование кислородно-метановой топливной пары, под которую были спроектированы и отработаны собственные двигатели. В остальном она очень похожа на «классическую» CZ-2C или CZ-2D, так как имеет единый диаметр всех ступеней и обтекателя 3.35 м при высоте 49.5 м. Стартовая масса ракеты 220 т без учета полезного груза. Четыре двигателя первой ступени TQ-12 тягой по 67 тс на уровне моря и 80 тс  в вакууме образуют двигательную установку TQ-13. Управление полетом реализуется качанием их на ±8° в двух плоскостях. Двигательная установка второй ступени TQ-16 имеет в своем составе неподвижно установленный TQ-12 в вакуумной версии с тягой 80 тс и рулевой двигатель TQ-11 с общей тягой четырех сопел 8.2 тс и удельным импульсом 333 сек. Заявленная грузоподъемность – до 4000 кг на низкую околоземную орбиту или до 1800 кг на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км с возможностью значительного увеличения в результате модернизации.

Первый пуск «Чжуцюэ-2» состоялся 14 декабря 2022 г. (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/85350/) и проходил успешно вплоть до момента выключения маршевого двигателя TQ-12 второй ступени. После этого должен был остаться в работе четырехсопловой рулевой двигатель TQ-11, однако он выключился одновременно с маршевым. Как следствие, орбитальная скорость не была достигнута.

Необходимые доработки были проведены быстро, и уже 12 июля 2023 г. вторая «Чжуцюэ-2» с габаритно-весовым макетом полезного груза достигла орбиты (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/201045/), опередив метановых конкурентов из США. Этот успех позволил использовать уже третью ракету на коммерческой основе, с оплатой пусковых услуг частными заказчиками.

Третья летная машина была изготовлена на производственной базе «Синей стрелы» в Цзясине близ Шанхая и после прохождения необходимых проверок 29 октября 2023 г. отправлена автокараваном на космодром Цзюцюань. Полигонные испытания также прошли быстро, и морозным утром 1 декабря ракету вывезли на старт и установили на пусковую установку.

Предварительная дата пуска – 5 декабря в 07:30 по пекинскому времени – была названа еще 22 ноября. Тремя днями позже она сдвинулась на утро 7 декабря, и этот новый срок был подтвержден уведомлением о запрете полетов в районе по трассе выведения на ССО. Наконец, 4 декабря старт перенесли еще на двое суток «вправо» с перевыпуском NOTAM’а под новую дату.

Второй успешный старт позволит «Синей стреле» нарастить темпы производства и пусков. По словам главного исполнительного директора фирмы Чжана Чанъу (张昌武), на 2024 год запланировано три старта, на 2025 – шесть, на 2026 – 12 пусков, причем будет использоваться модернизированная ракета с новой двигательной установкой второй ступени.

Дальнейшие планы фирмы (без прилагательного «наполеоновские» тут трудно обойтись) включают создание тяжелого носителя «Чжуцюэ-3» (ZQ-3), первый пуск которого планируется в 2025 г. Он задуман как ответ ракетам американской компании SpaceX и примерно соответствует РН Falcon 9, однако будет изготавливаться уже из нержавеющей стали, как система Superheavy/Starship, и использовать метановые двигатели.

Двухступенчатый носитель со стартовой массой 660 т имеет высоту 76.6 м при диаметре 4.5 м (диаметр обтекателя – 5.2 м). На первой ступени устанавливается девять ЖРД TQ-12B тягой по 100 тс на уровне моря, на второй – один TQ-15B тягой 120 тс с удельным импульсом 3500 м/с. Заявленная грузоподъемность на низкую околоземную орбиту 21.3 т в одноразовой версии, 18.3 т при посадке первой ступени на морскую платформу и 14.5 т при возвращении ее к месту старта. Первая ступень имеет четыре решетчатых руля и четыре посадочные опоры и может быть использована до 20 раз. Целевое значение стоимости запуска – 20000 юаней (2800 долларов)  за 1 кг.

 

Как и в истории Falcon 9, для отработки системы приземления планируются ракетные подскоки экспериментальных изделий. Отдельная стартовая позиция для них уже появилась на 96-й площадке и была опознана наблюдателями на снимках третьего пуска ZQ-2. Чжан Чанъу утверждает что уже в конце 2023 г. состоится первый подскок на высоту 100 метров. После успешного спасения экспериментальной ступени в 2024 г. начнется производство первого орбитального изделия, которое предстоит собрать и допустить к первому старту в 2025 г.

Далее, в 2021 г. «Синяя стрела» начала разработку кислородно-метанового ЖРД 200-тонного класса с дожиганием с давлением в камере сгорания 260 атм. По проекту двигатель имеет тягу 224 тс на уровне моря (241 тс в вакууме) при удельном импульсе 3219 и 3461 м/с соответственно. Пределы дросселирования тяги – от 40 до 120% номинала.

На базе этого ЖРД к 2030 году предполагается создать сверхтяжелый двухступенчатый многоразовый носитель диаметром 10 м.

Автор: Liss