2 апреля 2023 г. в 16:48:15 пекинского времени (08:48:15 UTC) с новой площадки Центра космических запусков Цзюцюань был произведен первый пуск коммерческой РН «Тяньлун-2» (TL-2 №Y1), которая через 970 секунд успешно вывела научно-образовательный спутник «Ай тайкун кэсюэ» (爱太空科学号卫星, Ai taikong kexue hao weixing) на солнечно-синхронную орбиту с начальными параметрами:
- наклонение – 97.41°;
- минимальная высота – 478.3 км;
- максимальная высота – 496.4 км;
- период обращения – 94.36 мин.
В американском космическом каталоге спутник получил номер 56159 и международное обозначение 2023-049A.
Это был не просто первый старт нового носителя, но первый успешный пуск жидкостной ракеты, спроектированной и изготовленной частной китайской фирмой, хотя и не без содействия государства. Четырьмя месяцами ранее, 14 декабря 2022 г., стартовала первая китайская частная жидкостная ракета «Чжуцюэ-2», но до орбиты, увы, не дотянула ( https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/85350.html ). «Тяньлун-2» сделал это с первой попытки!
Приз за взятие важного рубежа заработала Пекинская научно-техническая компания «Тяньбин» (кит. 北京天兵科技有限公司, бэйцзин тяньбин кэцзи юсянь гунсы, англ. Beijing Tianbing Technology Co. Ltd.), выступающая под торговой маркой Space Pioneer. Имя «Тяньбин» буквально означает «Небесное воинство», хотя в прошлом императорское войско в Китае называлось так же.
Фирма «Тяньбин» была основана в 2015 г. и базируется в пекинском районе Фэнтай, в Промышленном парке научно-технических инноваций «Хэи». Ее первым инвестором была компания экологических технологий из города Чжанцзяган, в честь которой запущенный 2 апреля носитель получил личное имя «Чжанцзяган».
К февралю 2023 г. «Тяньбин» набрал уже почти 3 млрд юаней (около 450 млн $) инвестиций, что позволило широко развернуть работу над линейкой собственных средств выведения. В отличие от проигравшего схватку соперника – Пекинской космической научно-технической компании «Ланьцзянь», что означает «Синяя молния», «Пионеры» пропустили обычный для китайских частников этап создания легкой твердотопливной ракеты и взялись сразу за жидкостный носитель, намного более грузоподъемный и дающий обширную перспективу развития. Его разработка продолжалась всего 2.5 года.
Трехступенчатый носитель «Тяньлун-2» (天龙二号, Tianlong-2) имеет в высоту 32.8 м, из которых 5.7 м приходится на обтекатель, при диаметре 3.35 м. Стартовая масса – около 153 т при суммарной тяге трех двигателей первой ступени 193 тс. Заявленная грузоподъемность РН – 2000 кг на низкую околоземную орбиту или 1500 кг на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км.
Изделие, вышедшее на летные испытания в 2023 году, сохранило традиционный диаметр 3.35 м, используемый китайскими носителями с 1973 года. Однако TL-2 примерно на 20% легче, чем тогдашние FB-1 и CZ-2, объемы ее баков меньше, а потому изделие выглядит непривычно коротким и толстым.
Специально для своей ракеты компания «Тяньбин» создала кислородно-керосиновый двигатель замкнутой схемы «Тяньхо-11» (天火, Tianhuo 11, TH-11). В основу проекта был положен существующий ЖРД YF-115, созданный по государственному заказу для легкого носителя «Чанчжэн-6», который фирма модернизировала с увеличением тяги. Итогом стал TH-11 – первый в Китае ЖРД с дожиганием, созданный частной фирмой. Его тяга – 26.2 тс на уровне моря и 30.6 тс в вакууме, удельный импульс соответственно 292 и 346 сек. Большая часть деталей двигателя изготавливается методом 3D-печати. На каждом двигателе проводились огневые испытания продолжительностью не менее 2000 секунд – в семь раз больше, чем он работает в полете.
Двигатель TH-11 нашел свое место на второй ступени создаваемого носителя, но для первой ступени у «Пионеров» готового решения не было. На помощь вновь пришли государственные структуры – Шестая академия Китайской корпорации космической науки и техники CASC согласилась предоставить разрабатываемый ею двигатель YF-102 для летных испытаний в рамках проекта «Тяньлун-2».
YF-102 – один из девяти ЖРД, создаваемых в Шестой академии в рамках программы «Девять двигателей за восемь лет» ( https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/85609.html ). Проще всего его описать как «китайский Merlin» – многоразовый кислородно-керосиновый ЖРД открытой схемы с номинальной тягой 85 тс и удельным импульсом 275 сек на уровне моря. Тягу, однако, можно задавать в пределах от 63 до 85 тс. Высота изделия составляет 2178 мм. Камера сгорания и сопло могут отклоняться на угол до 6° для управления полетом ракеты.
На ракете TL-2 реализовано уникальное в мировой практике решение: первая ступень имеет три ЖРД типа YF-102. В отсек диаметром 3.35 м в принципе можно вписать до пяти таких двигателей, но в данном случае двух было мало, четыре – много, пришлось поставить три и снизить их тягу примерно до 64 тс.
Можно, конечно, вспомнить советскую МБР Р-36 и созданные на ее основе космические носители семейства «Циклон», на первой ступени которых также работали три двигателя. Однако это были двухкамерные двигатели, и шесть камер выглядели куда более привычно, нежели три. Ну и еще на шаттле было три сопла, но то была вторая, орбитальная ступень.
Интересная деталь: двигатели первой и второй ступени TL-2 впервые в мире используют в качестве горючего керосин, полученный химическим процессом из угля, а не из нефти.
Третья ступень «Тяньлун-2» предназначена для выведения КА на орбиту по многоимпульсным схемам и поэтому использует в двигательной установке TH-31 высококипящие компоненты топлива – монометилгидразин и четырехокись азота. Двигательная установка ступени включает маршевый двигатель тягой 3000 Н и восемь рулевых двигателей тягой по 150 Н, удельный импульс составляет 306 сек. Наличие и характеристики этой ступени позволяет считать, что ракета TL-2 оптимизирована под доставку КА на ССО и подобные им не очень низкие орбиты.
Предусмотрена модернизация TL-2 с доведением грузоподъемности до 4000 кг, а также спасение и 10-кратное использование первой ступени.
Свои перспективы компания «Тяньбин» связывает с семейством носителей «Тяньлун-3», явно «списанных» с ракет американской фирмы SpaceX. На них будет использоваться собственный ЖРД «Тяньхо-12», огневые испытания которого ведутся в настоящее время. Двигатель имеет номинальную тягой 111.1 тс на уровне моря и 137.7 тс в вакууме, удельный импульс составляет 285 сек и 335 тс соответственно. Пределы дросселирования – от 40 до 110% номинала.
Вариант TL-3 соответствует РН Falcon 9: диаметр 3.8 м, стартовая масса 590 т, масса полезного груза на солнечно-синхронную орбиту – 15 т. Этот носитель позволит выводить за раз до 60 спутников в процессе развертывания китайского «мегасозвездия» спутникового Интернета из 12992 КА. В настоящее время ведется производство первого летного экземпляра ракеты. Компания говорит о первом полете TL-3 уже в 2024 г. и о способности выполнить 12 коммерческих пусков в 2025 г., однако наблюдатели не уверены в реалистичности этих сроков.
Вариант TH-3H – это китайская версия Falcon Heavy с тремя параллельными спасаемыми блоками первой ступени, имеющая стартовую массу 2310 т и массу полезной нагрузки на низкую орбиту 68 т. «Тяньбин» видит возможность ее применения для запуска тяжелых модулей космической станции и в лунной программе.
Кроме перечисленных, фирма проектирует изделие TL-3M с суборбитальным транспортным аппаратом, рассчитанным на доставку 30 тонн груза или 100 пассажиров в кабине диаметром 3.8 и длиной 11 м на расстояние до 14000 км от места старта. Первая ступень при этом автоматически возвращается к месту старта или на ближайшую посадочную площадку, а вторая (космическая) ступень может совершить до 30 полетов.
Однако вернемся из будущего в настоящее.
«Тяньлун-2» – одна из первых китайских жидкостных ракет, для которой была принята технология горизонтальной сборки и испытаний. Как следствие, она не привязана к стартовому комплексу с башней обслуживания и, как говорит руководитель пуска «Тяньлун-2» Сунь Бинли (孙秉理), может в принципе быть запущена с любой бетонированной площадки.
Стартовое устройство представляет собой ферменную конструкцию над рассекателем пламени, газоотоводный лоток отсутствует. Ракету доставляется на старт на машине, перегружается и поднимается в вертикальное положение установщиком, ферма которого удерживает ее до пуска, а перед стартом откидывается в сторону, как у американского «Фалкона». Заправка носителя производится в автоматическом режиме из машин-топливозаправщиков.
Стартовый комплекс для ракеты «Тяньлун-2» был построен на космодроме Цзюцюань в точке с координатами 40.8557°с.ш., 100.1988°в.д. – примерно в середине дороги, которая ведет от шоссе Цзюцюань – Дунфэн к стартовой площадке №130 твердотопливного носителя «Лицзянь-1» ( https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/84343.html ).
Запущенная 2 апреля ракета уже является в некотором смысле многоразовой. В отступление от общемировой практики в полет были отправлено изделие, ступени которого использовались ранее для наземного тестирования, включая ресурсные огневые испытания двигателей с длительным включением, тесты разделения ступеней и сброса головного обтекателя, виброиспытания отдельных блоков и носителя в целом.
С 3 по 15 января 2023 г. эта же ракета прошла цикл испытаний на полигоне предприятия-изготовителя в окрестностях Тяньцзиня, включающий погрузку, доставку на старт, установку на стартовое устройство, монтаж приводов качания двигателей первой ступени, подстыковку магистралей, заправку и подготовку к пуску.
Дата первого старта TL-2 неоднократно сдвигалась. Если сравнить уведомления о запретных районах, действовавшие на момент старта, с выпущенными ранее, то можно предположить, что первая попытка старта была назначена еще на 16 февраля 2023 г., когда под нее закрыли зону падения второй ступени в Индийском океане. Сомнения, однако, вызывает объявление о доставке ракеты на полигон, которое было сделано лишь 15 февраля, за день до указанной даты.
16 марта было объявлено, что пуск состоится до конца месяца. Аналогичные февральской зоны последовательно объявлялись на 30, 29 и 31 марта, но всякий раз уведомление снималось до расчетного времени пуска. Интересно, что определенное время старта при этом не выдерживалось – 29 марта он планировался вскоре после 06:42 UTC, на 31 марта было заявлено сразу два интервала, начинавшиеся в 10:53 и 13:53 UTC, а после отмены по погоде – сильный ветер, переходящий в пылевую бурю, – пуск был перенесен на 2 апреля в период с 08:23 по 09:47 UTC и состоялся в 08:48. Иначе говоря, владельцам КА было глубоко безразлично, на какую именно солнечно-синхронную орбиту отправится их детище, – приоритет при выборе времени старта был полностью за носителем.
Агентство Синьхуа сообщило, что целью первого пуска TL-2 была проверка конструкции носителя в целом и взаимодействия различных систем, а также получение информации об условиях полета. Поскольку пуск завершился успешным выходом на орбиту, можно констатировать, что сформулированное столь осторожно полетное задание было выполнено и даже перевыполнено.
Неизвестно, был ли установлен на ракету неотделяемый макет большого спутника. Вероятно, да, так как видимый на кадрах бортового телевидения пусковой контейнер с кубсатом «Ай тайкун кэсюэ» (буквально – «любить космическую науку») явно не занимал главенствующего положения в головной части носителя.
Доставленный на орбиту КА представляет собой кубсат формата 4U массой 8 кг и размерами 10x10x40 см, но имеет целых три названия. Помимо официального «Ай тайкун кэсюэ», он откликается на столь же искусственное описательное имя «Сянган цзиши син» (香港知识星, Xianggang jishi xing, в переводе – Гонконгский спутник знаний) и на короткое имя «Цзиньта» (金塔号, Jinta hao), данное в честь одного из ближайших к космодрому Цзюцюань населенных пунктов.
Спутник в основном спроектировала и изготовила Хунаньская спутниковая научно-техническая компания «Ханшэн» (кит. 湖南航升卫星科技有限公司, хунань ханшэн вэйсин кэцзи юсянь гунсы, англ. Hunan Hangsheng Satellite Technology Co. Ltd.). Аппарат принадлежит к семейству научных спутников «потребительского уровня», которые «Ханшэн» продвигает совместно с Пекинской научно-технической развивающей компанией «Ай тайкун» (кит. 北京爱太空科技发展有限公司, бэйцзин ай тайкун кэцзи фажань юсянь гунсы, англ. Beijing Love Space Technology Development Co. Ltd.). Эти КА со стандартными модульными компонентами и стандартными модулями полезной нагрузки и открытым интерфейсом могут быть изготовлены за три месяца и достаточно дешевы, чтобы ими могли владеть и управлять даже студенты и школьники. По утверждению фирмы, к началу марта 2023 г. она изготовила уже четыре таких спутника и в течение года надеется запустить от 6 до 8 штук.
Служебный борт включает компьютер, устройства приема и распределения электропитания от двух солнечных батарей, маховик с моментом 15 нМмс и магнитную катушку на 0.65 А*м2, разработанные компанией «Хайшэн». Аппарат оснащен миниатюрной модульной двигательной установкой GMP-1 на «зеленом» топливе типа HAN (нитрат гидроксиламмония), созданной под руководством профессора Юй Сяочжоу (于晓洲) в Даляньском технлогическом университете.
По сообщению Синьхуа, «Ай тайкун кэсюэ» будет в основном использоваться для экспериментов по дистанционному зондированию Земли и подтверждения других технических решений. Сообщается, что на КА установлены две камеры для съемки Земли и демонстрационное устройство бесконтактной передачи энергии.
Расчетный срок службы аппарата – один год.
Автор: Liss
