Второй «Чжан Хэн»

14 июня 2025 г. в 15:56 по пекинскому времени (07:56 UTC) со стартового комплекса №94 Центра космических запусков Цзюцюань произведен пуск РН «Чанчжэн-2D» (CZ-2D №Y42) со спутником электромагнитного мониторинга «Чжан Хэн-1» №02 (张衡一号02星, Zhang Heng 1 02). Аппарат был успешно выведен на солнечно-синхронную орбиту с параметрами:

• наклонение – 97.32°;
• минимальная высота – 490.4 км;
• максимальная высота – 504.4 км;
• период обращения – 94.56 мин.

В американском космическом каталоге КА получил номер 64393 и международное обозначение 2025-128A. Вторая ступень РН, вероятно, была сведена с орбиты.

Это второй специализированный спутник электромагнитного мониторинга земной поверхности, атмосферы и ионосферы, созданный в КНР при участии ученых Италии и Австрии. Глобальной целью проекта является поиск предвестников землетрясений, но фактически речь идет о системе мониторинга геофизических полей с низкой околоземной орбиты с приложениями в области сейсмологии, геофизики, космической науки и т.п. Запуск должен «расширить возможности страны по комплексному мониторингу крупных стихийных бедствий по схеме «космос–воздух–земля»».

Проект китайского сейсмо-электромагнитного спутника (CSES, China Seismo-Electromagnetic Satellite) был выдвинут в 2003 г., а его практическая реализация началась в середине 2013 г. Первый запуск состоялся с задержкой на полтора года от первоначально заявленных сроков, 2 февраля 2018 г. (см. «Новости космонавтики» №4, 2018). Научно-исследовательский аппарат получил официальное наименование «Чжан Хэн-1» в честь китайского ученого, который в 132 г. н.э. изготовил первый в китайской и мировой истории сейсмометр и начал наблюдения за сейсмической активностью. Теперь задним числом ему присвоен номер 01, а второй аппарат – уже не экспериментальный, а эксплуатационный – получил номер 02.

Разработка второго спутника началась в августе 2017 г. в рамках плана развития национальной космической инфраструктуры Китая на средне- и долгосрочную перспективу. Соглашение о сотрудничестве по CSES-2 было подписано лидерами КНР и Италии в 2019 г. Как и первый, он создан компанией «Хантянь Дунфанхун», входящей в состав Китайской исследовательской академии космической техники CAST, на платформе CAST2000.

«Чжан Хэн-1» №02 повторяет предшественника концептуально и по конструкции, однако доработан с целью увеличения срока службы с пяти до шести лет и имеет оптимизированный комплекс научной аппаратуры.

Масса КА увеличена с 730 до примерно 900 кг. Корпус КА выполнен в виде куба со стороной 1.40 м. Электропитание поступает от одной трехсекционной солнечной батареи; пиковое энергопотребление КА – 900 Вт. Система ориентации трехосная, точность наведения составляет ±0.1°.

Бортовая аппаратура и система передачи научной информации обеспечивает мониторинг в режиме, близком к реальному времени, глобальных электромагнитных полей, электромагнитных волн, ионосферы и нейтральной атмосферы. Фиксируются аномалии, вызванные геологической активностью Земли и деятельностью человека, а также грозовая деятельность.

Комплекс китайской научной аппаратуры КА «Чжан Хэн-1» №02 состоит из десяти научных приборов (см. таблицу), отнесенных к трем категориям.

 

Научная аппаратура КА «Чжан Хэн-1» №02

Наименование	Назначение	Разработчик
Электрические и магнитные поля
Индукционный магнитометр SCM	Измерение трех компонент магнитного поля в диапазоне 10 Гц – 20 кГц	Пекинский университет авиации и космонавтики
Прецизионный магнитометр HPM	Измерение магнитного поля и трех его компонент в диапазоне от постоянного до 15 Гц	Национальный центр космической науки КАН, IWF и IEP
Детектор электрического поля EFD-2	Измерение трех компонент электрического поля в диапазоне от постоянного до 3.5 МГц	Ланьчжоуский институт физики, INFN и INAF
Ионосфера и плазма
Анализатор плазмы PAP	Определение состава и скорости дрейфа ионов H+, He+, O+	Национальный центр космической науки КАН
Зонд Лэнгмюра LP	Определение плотности (5×102–107 на см3) и температуры ионов (500-10000 К), электрического потенциала	Национальный центр космической науки КАН
Приемник навигационных сигналов GOR	Определение полного содержания и плотности электронов в ионосфере, томография плазмы	…
Трехчастотный радиомаяк TBB	Определение содержания электронов, томография ионосферы	22-й институт CETC
Ионосферный фотометр	Определение интенсивности линии молекулярного кислорода 135.6 нм и азота в полосе LBH	…
Частицы высоких энергий
Детектор энергичных частиц HEPD-2	Измерение протонов (30–200 МэВ) и электронов (3–100 МэВ)	Национальный институт ядерной физики Италии
Детектор электронов средних энергий MEED	Измерение электронов (25 кэВ–3.2 МэВ)	…

 

Три инструмента ведут измерения глобальных электрических и магнитных полей и волн – это китайские магнитометры HPM и SCM и совместный детектор электрического поля EFD-2, в создании которого участвовали Национальный институт ядерной физики INFN и Национальный институт астрофизики INAF Италии. В составе HPM входят два векторных магнитометра FGM1 и FGM2 и два скалярных магнитометра CDSM и CPT, используемых для калибровки. Когерентная ловушка CPT дублирует CDSM в режиме горячего резервирования и в некоторых источниках рассматривается в качестве отдельного нового прибора. Партнерами китайской стороны при создании HPM были Институт космических исследований IWF Австрийской АН и Институт экспериментальной физики IEP Технологического университета Граца.

Состояние ионосферы в точке наблюдения и зондирование ее структуры исследуют пять инструментов. Анализатор плазмы и зонд Лэнгмюра (две ловушки) измеряют энергию, плотность и состав ионов вокруг КА. Приемник навигационных сигналов GOR позволяет восстановить профиль ионосферы по искажениям эталонных сигналов космических навигационных систем. Трехчастотный радиомаяк TBB, работающий на частотах 150, 450 и 1067 МГц, используется с той же целью наземными станциями. Новый ионосферный фотометр улучшает восстановление структуры ионосферы.

Два инструмента ведут измерения солнечных частиц и космических лучей. Итальянский детектор частиц высоких энергий HEPD-02 является модернизированным вариантом прибора HEPD на первом аппарате, он создан Национальным институтом ядерной физики INFN совместно с Советом по научным исследованиям Италии. Китайский детектор электронов средних энергий MEED установлен вместо прибора HEPP первого аппарата, он обеспечивает определение типа частицы, ее полной энергии и направления прилета.

Для размещения датчиков вдали от корпуса спутника используются шесть штанг – две складные (на петлях) длиной по 4.5 м для магнитометров SCM и HPM и четыре ленточного типа длиной 4 м для детектора электрического поля EFD.

Емкость бортового запоминающего устройства 512 Гбайт, скорость передачи информации – 150 Мбит/с. Большая часть инструментов имеет два рабочих режима – высокоскоростной (реализуется при полете над территорией Китая и основными сейсмическими районами) и обзорный. Аппарат №01 был рассчитан на измерения в полосе широт между 65°ю.ш. и 65°с.ш., но на втором это ограничение снято.

Наземные средства приема целевой информации в S- и X-диапазоне предоставляют Центр природоресурсных спутников Китайской корпорации космической науки и техники и Инновационная исследовательская академия аэрокосмической информации Китайской АН.

За организацию и управление проектом в целом и запуск КА отвечает Китайская национальная космическая администрация. Ведущим пользователем является Министерство по управлению чрезвычайными ситуациями, а прикладная система находится в ведении Исследовательской академии по предотвращению и контролю природных бедствий.

Заявленная расчетная орбита КА – солнечно-синхронная высотой 507 км с прохождением нисходящего узла в 14:00 местного времени и с повторением наземной трассы через пять суток.

Спутник №01 был рассчитан на пять лет службы, но работает до настоящего времени, регулярно корректируя «проседание» орбиты в результате тормозящего действия верхней атмосферы и поддерживая ее на условной средней высоте 503 км (определено пересчетом из американских двустрочных элементов, соответствует 507 км в принятой в КНР модели орбитального движения).

Заявлено, что два аппарата будут вести скоординированные наблюдения в одной орбитальной плоскости, но с различных позиций, что улучшит пространственное и временное разрешение и будет лучше способствовать решению прикладных задач. Встречается и более точная формулировка – в одной плоскости со сдвигом по фазе на 180°. Последнее невозможно, так как в действительности первый и второй аппараты уже находятся в разных плоскостях.

КА №01 начинал свою работу на солнечно-синхронной орбите в плоскости, соответствующей прохождению нисходящего узла в 14:10 местного времени, однако за семь лет вследствие некомпенсируемого роста наклонения орбиты синхронность нарушилась, плоскость повернулась на 24°, и узел теперь проходится в 15:47. Если бы действительно ставилась задача попадания 14 июня в ту же плоскость, было бы выбрано соответствующее время старта. Однако аппарат №02 стартовал лишь на пять минут позже, чем №01, и соответственно проходит узел в 14:15.

Да, какое-то время они смогут работать вместе, и витки одного КА действительно будут ложиться между витками другого, но со сдвигом по времени не на полвитка, а на полтора. Однако №01 интенсивно расходует топливо на коррекции в условиях высокой плотности верхней атмосферы в данной фазе цикла солнечной активности, так что скоро его придется вывести из эксплуатации за исчерпанием этого ресурса. Фактически спутник №02 должен не дополнить, а заменить №01.

Это был 676-й китайский космический пуск, в том числе 581-й для ракет семейства «Великий поход» («Чанчжэн») и 99-й для носителей CZ-2D во всех их вариантах. Как и при запуске спутника №01, использовалась ракета с очень старым бортовым номером Y42 – при том, что нумерация последних изделий успела перевалить за сотню. Похоже, ее зарезервировали за данным КА примерно в 2017 году, то есть сразу после утверждения проекта.

Автор: Liss