«Тяньхэ» на орбите

29 апреля 2021 г. в 11:23:15.613 пекинского времени (03:23:16 UTC) с пусковой установки №101 был выполнен пуск РН «Чанчжэн-5B» (CZ-5B №Y2) с Базовым блоком «Тяньхэ» Китайской космической станции «Тяньгун». Старт и выведение прошли успешно, и на 495-й секунде полета изделие было выведено на близкую к расчетной орбиту наклонением 42.4° и высотой ??? км.

Ракета CZ-5B для запуска «Тяньхэ» была доставлена из Тяньцзиня на Вэньчан 22 февраля. Сам Базовый блок к этому моменту уже находился на космодроме.

23 апреля носитель с пристыкованным к нему полезным грузом под обтекателем вывезли на стартовый комплекс.

 

Предыстория

Как известно, 21 сентября 1992 г. руководство Китая одобрило трехэтапную стратегию пилотируемой космонавтики: запуск пилотируемого космического корабля; запуск космической лаборатории, отработка встречи и стыковки с ней и работ в открытом космосе; создание долговременной космической станции.

Первый этап включал создание корабля «Шэньчжоу» (神舟) и два первых пилотируемых полета в 2003 и 2005 гг.

На втором этапе были осуществлены выход в открытый космос с «Шэньчжоу-7» (2008), запуск восьмитонной космической лаборатории «Тяньгун-1», автоматическую стыковку «Шэньчжоу-8» (2011) и два пилотируемых полета с автоматической и ручной стыковкой (2012, 2013). Он был завершен в 2017 г. после месячной работы экипажа «Шэньчжоу-11» на лаборатории «Тяньгун-2» и успешного полета первого грузового корабля «Тяньчжоу» (天舟).

Госсовет КНР утвердил к реализации программу создания «сравнительно большой» орбитальной пилотируемой станции 25 сентября 2010 г. От планировавшегося запуска «промежуточной» лаборатории «Тяньгун-3» массой 13 тонн с двумя стыковочными узлами в итоге отказались, и ко времени практической реализации работ третьего этапа в проекте осталась только модульная станция «Тяньгун» (天宫, буквально «Небесный дворец»). Она очень сильно напоминает советский «Мир», и хотя меньше его по объему, но более современна по составу бортовых систем и принципам организации работ.

Китайская космическая станция (中国空间站的) массой около 66 т будет собрана на орбите наклонением около 43° и высотой 393 км и должна состоять из Базового блока «Тяньхэ», где будет сосредоточено управление всеми ее системами, двух экспериментальных модулей «Мэнтянь» и «Вэньтянь», а также автономного астрономического КА «Сюньтян» с двухметровым телескопом. К «Тяньгуну» могут стыковаться два пилотируемых корабля и один грузовой, масса которых не включена в приведенную выше оценку.

Система электропитания станции будет иметь мощность 27 кВт, из которых до 12 кВт выделяется для научной аппаратуры. Постоянный экипаж станции будет состоять из трех космонавтов, во время пересменки на борту будет одновременно жить и работать шесть человек. Продолжительность экспедиций составит шесть месяцев и более.

Эксплуатация комплекса начнется в 2022 г. и продлится по крайней мере 10 лет.

 

Программа

Проект Китайской космической станции разделен на три фазы: подтверждение ключевых технологий, заложенных в проект, сборка станции и ее эксплуатация.

В первой фазе запланировано шесть стартов, среди которых – первый испытательный пуск ракеты «Чанчжэн-5B» (CZ-5B), запуск на такой ракете базового блока «Тяньхэ» (天和, буквально «Гармония неба и земли») и его всесторонние испытания, включающие визиты двух грузовых кораблей «Тяньчжоу» и двух пилотируемых «Шэньчжоу». Вторая фаза включает следующие шесть стартов, в том числе запуски на ракетах CZ-5B двух экспериментальных модулей.

Первый пуск CZ-5B первоначально планировался на первую половину 2019 года, однако был вынужденно отложен после аварии в июле 2017 г. носителя CZ-5 №Y2. После нахождения и устранения причин аварии и возобновления полетов очередь первой CZ-5B настала 5 мая 2020 г. В испытательный полет новый носитель отправился с прототипом перспективного китайского пилотируемого корабля. Успех этого пуска открыл дорогу к началу сборки Китайской космической станции.

Неофициальный план запусков двух первых фаз по состоянию на апрель 2020 г. представлен в таблице.

 

Таблица. Ожидаемый график пусков по программе космической станции КНР

Год	Носитель	Космодром	Объект	Примечание
2020.05.05	CZ-5B Y1	Вэньчан	NGPS	Испытательный пуск
2021.04.29	CZ-5B Y2	Вэньчан	Тяньхэ	Базовый блок
2021.05.12	CZ-7 Y3	Вэньчан	Тяньчжоу-2	Грузовой корабль
2021.06.12	CZ-2F Y12	Цзюцюань	Шэньчжоу-12	Пилотируемый корабль
2021.09	CZ-7 Y4	Вэньчан	Тяньчжоу-3
2021.10	CZ-2F Y13	Цзюцюань	Шэньчжоу-13
2022.03	CZ-7 Y5	Вэньчан	Тяньчжоу-4
2022.05	CZ-2F Y14	Цзюцюань	Шэньчжоу-14
2022.06	CZ-5B Y3	Вэньчан	Вэньтянь	Лабораторный модуль
2022.09	CZ-5B Y4	Вэньчан	Мэнтянь	Исследовательский модуль
2022.10	CZ-7 Y6	Вэньчан	Тяньчжоу-5
2022.11	CZ-2F Y15	Цзюцюань	Шэньчжоу-15	С пересменкой экипажа

 

Техника

Базовый блок (核心舱, хэсинь цан) «Тяньхэ» внешне очень похож на Базовый блок советской орбитальной станции «Мир». Его стартовая масса 22500 кг, длина 16.6 м, максимальный диаметр 4.2 м. Головной организацией по его созданию является Китайская исследовательская академия космической техники CAST.

Как и прототип, «Тяньхэ» состоит из переднего узлового отсека (节点舱, цзедянь цан), основного жилого и командного отсека (生活控制舱, шэнхо кунчжи цан), хвостового ресурсного отсека (资源舱, цзыюань цан) и проходящей сквозь него по оси промежуточной камеры. Ресурсный (агрегатный) отсек содержит в себе шесть сферических баков с компонентами топлива (НДМН и четырехокись азота), топливные магистрали, четыре двигателя для коррекции орбиты и четыре блока двигателей малой тяги для ориентации. Остальные отсеки образуют гермообъем в 50 м³, доступный для экипажа.

Основной отсек, как и на «Мире», состоит из зоны большого диаметра и зоны малого диаметра. Последний чуть меньше «мировского» – примерно 2.6 м вместо 2.9 м у прототипа. Обе зоны защищены снаружи матами противометеоритной защиты, над которыми смонтированы радиаторы системы терморегулирования. На зенитной части зоны малого диаметра установлена антенна для связи через спутник-ретранслятор.

В зоне сопряжения двух диаметров смонтированы шесть гиродинов для поддержания ориентации станции.

На боковых сторонах зоны малого диаметра смонтированы привода солнечных батарей. Судя по опубликованным снимкам, панели с фотоэлементами сделаны по типу МКС, то есть в стартовом положении они сложены «гармошкой» в двух контейнерах на каждой стороне, а на орбите переводятся в рабочее состояние с помощью выдвижной ферменной конструкции.

На надирной поверхности малого диаметра при старте уложен манипулятор, который в рабочем состоянии будет устанавливаться на узлы (гнезда) на Базовом блоке и других модулях. На «Тяньхэ» их три: на зенитной и левой боковой стороне малого диаметра и на правой стороне большого диаметра. Как и канадский манипулятор на МКС, китайская «рука» имеет семь сочленений и два концевых эффектора и может «переступать» с одного узла на другой.

Внутренний объем зоны малого диаметра организован в виде прохода прямоугольного сечения с боковыми нишами со спальными местами и с тренажерами для физических упражнений (велоэргометр). По боковым «стенам» большого диаметра смонтированы блоки командного поста станции и размещена исследовательская аппаратура.

Узловой отсек выполнен в виде шара диаметром около 2.8 м и имеет четыре стыковочных узла: передний, к которому стыкуется транспортный корабль «Шэньчжоу», два боковых для двух основных модулей станции и надирный для стыковки второго «Шэньчжоу». Кормовой стыковочный узел по оси промежуточной камеры служит для стыковки грузового корабля «Тяньчжоу» и имеет интерфейсы для перекачки топлива из его баков в баки ресурсного отсека.

Все узлы андрогинно-периферийного типа – по-видимому, лицензионные АПАС-89. Передний, хвостовой и надирный обеспечивают подход и стыковку кораблей и модулей, а два боковых – только присоединение модулей.

Исследовательские модули (实验舱, шиянь цан) «Вэньтянь» и «Мэнтянь» и, запуск которых запланирован на май и август 2022 г., первоначально стыкуются к переднему узлу «Тяньхэ», а затем переводятся на левый и правый боковые узлы соответственно – точно так же, как это делалось на «Мире». Для этого модули оснащаются специальным коротким манипулятором, а на стыковочном модуле «Тяньхэ» имеются два выступа с гнездами для захвата и разворота модуля относительно Базового блока.

Вместо зенитного узла установлен люк для выхода в открытый космос с кольцевым поручнем вокруг него. Этот люк будет использоваться на начальном этапе полета станции до ввода в строй модуля «Вэньтянь».

 

Итак, Базовый блок «Тяньхэ» является центром управления станции и обеспечивает встречу и стыковку с ней пилотируемых и грузовых кораблей и модулей и эксплуатацию большого манипулятора. На начальном этапе он обеспечивает жилые условия для экипажа и внекорабельную деятельность.

Первый экспериментальный (лабораторный) модуль «Вэньтянь» (问天, «Вопрошание к небу») будет частично дублировать системы Базового блока, что позволит при необходимости управлять станцией. Здесь располагается основная жилая зона космонавтов и аварийное убежище, обеспечивается проведение экспериментов внутри и вне станции. Модуль оснащен двумя большими солнечными батареями, шлюзовой камерой для выходов в открытый космос продолжительностью до 8 часов и малыми манипуляторами.

Второй экспериментальный (исследовательский) модуль «Мэнтянь» (梦天, «Небо мечты») предназначен главным образом для проведения экспериментов и имеет в своем составе три отсека: ресурсный, полезной нагрузки и рабочий. Отсек полезной нагрузки имеет научные шлюзовые камеры для проведения экспериментов на внешней поверхности станции. Как и на «Вэньтяне», привода двух больших солнечных батарей смонтированы на внешней конической части модуля.

Автономный научный модуль «Сюньтянь» (巡天, «Обозрение неба»), известный также как телескоп Китайской космической станции, будет работать на такой же орбите и периодически стыковаться со станцией для профилактики и ремонта. Телескоп ближнего УФ-диапазона построен по схеме «внеосевой трехзеркальный анастигмат» с апертурой около 2 м и имеет поле зрения 1.1×1.1° при угловом разрешении 0.15’’. Четыре специализированных инструмента в его составе будут использоваться в соответствующих областях исследований. Запуск этого модуля планируется на 2025 г.

Существуют планы дальнейшего развития китайского орбитального комплекса. Если они будут одобрены, предстоит запустить второй базовый модуль, который пристыкуется своим агрегатным отсеком к узловому модулю первого. После этого на узловой отсек второго базового модуля «навешиваются» с боков два научно-экспериментальных модуля (科学实验舱, кесюэ шиянь цан). Кроме того, в состав комплекса могут быть включены четыре внешние платформы для размещения крупных негерметичных полезных нагрузок, а количество солнечных батарей будет увеличено.

Автор: Liss