Второй «Сорочий мост» и два «Тяньду»

20 марта в 08:31:28.152 по пекинскому времени с пусковой установки №201 площадки Вэньчан произведен пуск РН «Чанчжэн-8» (CZ-8 №Y3) с космическим аппаратом-ретранслятором «Цюэцяо-2» в интересах лунной программы КНР и связкой из двух попутных микроспутников «Тяньду» для экспериментов на окололунной орбите. Они были успешно выведены на расчетную сильно вытянутую эллиптическую орбиту спутника Земли высотой от 200 км в перигее до 420000 км в апогее.

«Цюэцяо-2» (鹊桥二号, Queqiao 2) предназначен для обеспечения доставки грунта с обратной стороны Луны комплексом «Чанъэ-6» и работы последующих аппаратов в южнополярной области земного спутника в рамках четвертого этапа китайской программы исследования Луны автоматическими КА, окончательно утвержденного в декабре 2021 г.

Необходимость в таком спутнике-ретрансляторе впервые возникла при подготовке экспедиции «Чанъэ-4» с луноходом на обратную сторону Луны. Аппарат «Цюэцяо» был запущен 21 мая 2018 г. (см. «Новости космонавтики» №7, 2018) и в итоге выведен на гало-орбиту вокруг точки Лагранжа L2 системы Земля – Луна. Он обеспечил прилунение «Чанъэ-4» в кратере фон Карман 3 января 2019 г. (см. «Русский космос» №2, 2019), сход ровера «Юйту-2» и его работу на протяжении пяти следующих лет. Луноход движется мучительно медленно и к сентябрю 2023 г. преодолел только 1568.4 метра пути, удалившись примерно на километр в направлении на северо-запад от посадочного аппарата.

В конце 2020 года комплекс «Чанъэ-5» успешно доставил 1731 грамм лунного грунта, и в апреле 2021 г. было принято и объявлено решение отправить дублирующий комплекс «Чанъэ-6» за грунтом обратной стороны Луны. К этому моменту «Цюэцяо» уже выработал свой трехлетний срок службы, поэтому было принято решение создать и запустить новый ретранслятор «Цюэцяо-2» для обеспечения выполнения этой новой задачи и перспективных миссий «Чанъэ-7» и «Чанъэ-8» в южную полярную область Луны.

Он также сможет взять на себя продолжающуюся работу с «Чанъэ-4» и «Юйту-2», хотя первый «Цюэцяо» все еще эксплуатируется. Строго говоря, верно и обратное: действующий ретранслятор в принципе способен обеспечить полета «Чанъэ-6», тем более что больших потоков данных с него не предвидится. Но, конечно, с новым и более мощным аппаратом работать будет легче.

«Цюэцяо-2» создан Китайской исследовательской академией космической техники CAST (подразделение «Хантянь Дунфанхун») на платформе CAST-2000 и имеет стартовую массу 1200 кг против 448 кг у первого аппарата. Корпус прямоугольной формы несет две ориентируемые двухсекционные солнечные батареи, выдающие мощность до 1350 Вт. Энергия запасается в аккумуляторной батарее емкостью 135 А-час. Напряжение бортовой сети 30.5 В. Двигательная установка включает бак емкостью 606 л с 488 кг гидразина и 20 двигателей: 8 тягой по 20 Н для маневрирования, 8 по 5 Н и 4 по 1 Н для ориентации. Система ориентации трехосная с точностью лучше 0.03°. Командно-телеметрическая система работает в S-диапазоне (формат USB) со скоростями 2000 бит/с «вверх» и 4096 бит/с «вниз». Заявленный срок службы КА – 8 лет.

Целевая полезная нагрузка обеспечивает радиообмен лунных аппаратов с Землей. Основная антенна с зонтичным рефлектором диаметром 4.2 м предназначена для связи с лунными КА в диапазонах X и УКВ; на объект она наводится разворотом всего спутника. Антенна диаметром 0.6 м с двухстепенным приводом работает с наземными станциями на Земле в диапазонах S и Ka. Заявленные величины пропускной способности таковы:

• От «Цюэцяо-2» к лунному аппарату – 125/500/1000 бит/с;
• От лунного аппарата через всенаправленную антенну к «Цюэцяо-2» – 0.7–50 кбит/с;
•  От лунного аппарата через направленную антенну к «Цюэцяо-2» – 140–5000 кбит/с;
• От «Цюэцяо-2» к наземной станции в S-диапазоне – 1/3/6 Мбит/с;
• От «Цюэцяо-2» к наземной станции в Ka-диапазоне – 10/50/100/300/500 Мбит/с.

«Цюэцяо-2» был доставлен в Вэньчан авиатранспортом 2 февраля, подготовлен и запущен по графику. Развертывание солнечных батарей и основной антенны контролировалось в ходе телевизионной трансляции.

Перелет «Цюэцяо-2» от Земли до Луны по плану продолжится около 4 суток, предусмотрена одна коррекция траектории. Аппарат сначала выводится на орбиту захвата с апоцентром около 100000 км и периодом 10 суток, а затем серией последовательных коррекций переводится на рабочую орбиту. Для «Цюэцяо-2» это высокоэллиптическая орбита спутника Луны с высотой перицентра 200 км и апоцентра 16000 км, с периодом 24 часа. Перицентр находится над северной полярной областью, наклонение составляет 62.4°.

Дополнение: 25 марта в 00:46 пекинского времени на высоте 440 км над Луной «Цюэцяо-2» начал торможение и через 19 минут был успешно выведен на орбиту захвата.

По завершении в конце июня 2024 г. работы с «Чанъэ-6» аппарат предстоит перевести на орбиту с периодом 12 часов для обслуживания «Чанъэ-7» (2026), «Чанъэ-8» (2028) и, возможно, аппаратов других стран. Эта орбита относится к категории «замороженных» – ее параметры остаются постоянными, а коррекции не требуются, что гарантирует длительное баллистическое существование спутника.

Хотя «Цюэцяо-2» заявлен как аппарат обеспечения, он несет аппаратуру для попутных научных исследований:

• Камера крайнего ультрафиолетового диапазона;
• Построитель изображения в нейтральных атомах;
• Высокостабильный передатчик в составе бортового радиокомплекса для работы в системе радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой VLBI.

Имя «Цюэцяо-2» (буквально «Сорочий мост») апеллирует к старинной китайской легенде о бедном пастухе Нюлане и ткачихе Чжинюй, седьмой дочери богини Неба Сиванму, которые полюбили друг друга. Когда богиня обнаружила, что ее дочь переселилась на Землю и вышла замуж, она разлучила пару, обратив юношу в звезду Альтаир, а девушку – в Вегу и расположив их по разные стороны Небесной реки – Млечного пути. Услышав, однако, как горько плачут Нюлан и его дети, Сиванму смилостивилась и разрешила им встречаться раз в год, в седьмой день седьмого месяца традиционного китайского календаря. В этот день все сороки на Земле поднимаются в небо и, соединив свои крылья, образуют мост над Небесной рекой, чтобы влюбленные могли встретиться.

Попутчиками «Цюэцяо-2» в пути к Луне являются микроспутники «Тяньду-1» (天都一号, Tiandu 1) и «Тяньду-2» (天都二号, Tiandu 2) для экспериментов в области космической навигации и связи. Название их буквально переводится как «град небесный», а поэтически – как «обитель богов», но владелец соотносит это имя с пиком Тяньду в горах Хуаншань провинции Аньхой. Спутники спроектированы и изготовлены по заказу Лаборатории изучения дальнего космоса, находящейся в ведении Китайской национальной космической администрации. Лаборатория находится в Хэфэе, столице вышеназванной провинции, ее возглавляет академик У Вэйжэнь (吴伟仁), а руководителем работ по «Тяньду» является Чэнь Сяо (陈晓).

Первый КА массой 61 кг изготовлен Шанхайской исследовательской академией космической техники SAST, а второй массой 15 кг – Харбинским технологическим институтом. «Тяньду-1» несет интегрированную связную систему Ka-диапазона, космический маршрутизатор, лазерный отражатель для измерения дальности и другую аппаратуру; для «Тяньду-2» заявлена только система связи. Каждый из КА оснащен 12 двигателями ориентации Шестой академии.

Спутники были приняты и допущены к транспортировке на полигон 3 февраля. Два аппарата отделились от последней ступени РН через 120 сек после основного КА и летят к Луне как единое целое, а разделятся уже на эллиптической окололунной орбите. Им предстоит совместный полет на расстоянии порядка 200 км с отработкой гетерогенной калибровки навигационных средств, надежной передачи и маршрутизации в системе связи с Землей, а также межспутниковой связи в Ka-диапазоне и режимов модуляции для измерения дальности.

Дополнение: Блок из двух «Тяньду» начал торможение 25 марта в 01:32 пекинского и в 01:43 вышел на орбиту захвата с трехсуточным периодом.

Носитель CZ-8 был впервые применен для запуска к Луне, куда может отправить полезный груз массой до 1300 кг. Ракета за номером Y3 аналогична по конструкции первому изделию серии и официально описывается обозначением 822(HO). Это означает, что к центральному блоку диаметром 3.35 м с двумя ЖРД YF-100 крепятся два стартовых ускорителя диаметром 2.25 м с одним YF-100 на каждом, а трехметровая вторая ступень оснащена двумя кислородно-водородными ЖРД YF-75 тягой по 8 тс. Головной обтекатель имеет диаметр 4.2 м при высоте 8 м. (Ракета Y2 относилась к типу 820(HO), то есть запускалась без ускорителей). Главным конструктором ракеты является Сун Чжэнъюй (宋征宇), главнокомандующим – Сяо Юнь (肖耘); она выпускается тяньцзиньским филиалом пекинского предприятия «Шоуду».

Контейнеры с частями ракеты были загружены 14 февраля в Тяньцзине на специализированный корабль «Юаньван-22» и 22 февраля доставлены в порт Цинлун на острове Хайнань, откуда перевезены автотранспортом на космодром. Полигонный цикл подготовки был ужат до 23 суток, и уже утром 17 марта собранную и испытанную ракету с космической головной частью вывезли на старт. Пуск был возможен на протяжении трех суток подряд, по два стартовых окна каждый день.

Дата старта стала известна 15 марта из уведомлений о закрытии для полетов районов падения отделяющихся частей в зоне ответственности Центра управления воздушным движением в Маниле (Филиппины). Китайское телевидение вело прямой репортаж о старте к Луне и выведении КА, которое продолжалось 24 минуты.

Это был 586-й китайский космический пуск и 512-й в истории ракет семейства «Великий поход», в том числе 28-й с площадки Вэньчан Центра космических запусков Сичан.

Автор: Liss