Идея строительства орбитальных станций появилась на заре эры освоения космоса. Первые проекты такого рода были реализованы в начале семидесятых годов прошлого века: в 1971-м году была запущена станция СССР “Салют”, а спустя пару лет, в 1973-м, стартовала американская “Скайлэб”. Инициативы Советского Союза вылились в создание многомодульной орбитальной станции “Мир”, просуществовавшей до 2001-го года. Соединённые Штаты выбрали иной путь: в 1984-м году они запустили проект создания Международной космической станции, к которому присоединились Канада, Европа, Япония, а затем, с распадом СССР, и Россия.
В то же самое время свои космические амбиции начал проявлять Китай. 21-го сентября 1992-го правительство Поднебесной официально одобрило Китайскую пилотируемую космическую программу, также известную как “Проект 921”. Эта инициатива предполагает реализацию в три шага, два из которых (запуск пилотируемого космического корабля и запуск орбитальной научной лаборатории) Китай успешно преодолел. В период с 1999-го по 2017-й годы Поднебесная провела 14 успешных миссий: 11 запусков пилотируемых кораблей “Шэньчжоу” (из которых только шесть были с экипажем), запуски экспериментальных модулей “Тяньгун-1” и “Тяньгун-2”, а также старт грузового космического корабля “Тяньчжоу”. Сейчас Поднебесная находится на третьем этапе программы “Проект 921”, инициативе, в создание которой страна инвестировала сумму, эквивалентную 12-ти миллиардам евро. Давайте взглянем на китайскую многомодульную космическую станцию.
Собственная станция Поднебесной
Инициируя создание собственной многомодульной низкоорбитальной станции, Китай преследовал три большие цели:
1) Разработку технологий для продолжительных пилотируемых космических полётов и изучение связанных с ними медицинских вопросов.
2) Создание национальной космической лаборатории международного уровня для проведения крупномасштабных научно-технических экспериментов и образовательных целей.
3) Отладку работы пилотируемых космических кораблей и всех соответствующих систем, а также обучение высококвалифицированной команды инженеров и менеджеров, способной заложить основы для будущего развития пилотируемой космонавтики.
Орбитальная станция – проект большой. Он включает в себя два сегмента: наземный и космический. Первый сегмент состоит из:
1) Пекинского центра управления полётами, отвечающего за командные и диспетчерские процедуры;
2) Центра управления полезной нагрузкой, который занимается отслеживанием состояния полезной нагрузки, обработкой и распространением связанных с ней данных;
3) Центра космических и прикладных исследований;
4) А также всей инфраструктуры необходимой для запуска миссий; в основном здесь имеются ввиду космодромы “Цзюцюань” и “Вэньчан”.
Отдельно стоит отметить Систему управления, слежения и телеметрии, которая будет отвечать за контроль траектории полёта ракет и космических аппаратов, а также обеспечит каналы связи для отправки различного рода данных. Система состоит из ряда командных и контрольных центров, упомянутых выше, стационарных и мобильных станций слежения по всему миру (включая китайские океанические суда), а также ретрансляционных спутников “Тяньлань”.
В космическом сегменте есть четыре основных элемента.
Доставкой тайконавтов на станцию будут заниматься космические корабли “Шэньчжоу”. Они обеспечат пополнение запасов и смену экипажа.
Доставкой припасов, различных научных экспериментов, топлива, а также утилизацией отходов займутся космические корабли другого класса – грузовые “Тяньчжоу”.
Ещё один интересный элемент: космический телескоп “Сюньтянь”, запуск которого запланирован на 2024-й год. Он будет располагаться на одной со станцией орбите и, при необходимости, сможет с ней состыковываться для дозаправки, технического обслуживания или модернизации. “Сюньтянь” будет иметь зеркало с апертурой 2 метра, что ставит его в один ряд с телескопом “Хаббл”. Правда, в отличие от своего более именитого собрата, “Сюньтянь” будет иметь в 300 раз большее поле зрения.
Ну и, конечно же, сама Китайская космическая станция, иногда именуемая “Тяньгун”. Она будет находиться на низкой околоземной орбите высотой около 400 километров с наклонением 41-43 градуса и выступать в качестве постоянно обитаемой космической лаборатории массой около 66 тонн. Станция будет состоять из трёх основных модулей, собранных в Т-образной конфигурации: базового модуля “Тяньхэ”, а также экспериментальных модулей “Вэньтянь” и “Мэнтянь”. Все модули построены на базе орбитальных лабораторий “Тяньгун-1” и “Тяньгун-2” и оснащены стендами и стойками для проведения научных экспериментов, расположенными как внутри, так и снаружи модулей. Ключевым элементом станции является модуль “Тяньхэ”, запуск которого запланирован в ближайшие сутки. О нём и поговорим далее.
Гармония небес
Строительство базового модуля Китайской космической станции – “Тяньхэ” – стартовало в 2013-м году. В сентябре 2014-го года основная конструкция прошла серию стендовых испытаний; в июне 2015-го те же испытания прошли стыковочные адаптеры и узлы. Фактически, модуль был готов к запуску в 2016-м году, но из-за проблем с ракетой-носителем его запуск пришлось отложить.
“Тяньхэ” имеет массу в 22 тонны при длине в 16,6 метра. Его хвостовая часть имеет длину 7,2 метра при диаметре 4,2, а носовая – 5,3 при диаметре 2,9 метра. В носовой части модуля также находится стыковочный узел диаметром 2,9 метра. Он оснащён тремя стыковочными адаптерами и атмосферным шлюзом для выходов в открытый космос, продолжительность которых будет составлять до восьми часов.
Основная функция модуля – предоставить жилое помещение для экипажа станции со спальными, обеденными и гигиеническими отсеками, при этому будучи центром управления и местом для проведения некоторых экспериментов. Внутреннее пространство “Тяньхэ” составляет 50 кубических метров (общее внутреннее пространство станции при этом составит 110 кубических метров). Температура внутри модуля будет поддерживаться на уровне от 19 до 26 ° C при давлении от 81 до 104 кПа. Он будет оснащён системой регенерации воздуха и воды. “Тяньхэ” сможет поддерживать миссию экипажа численностью в три человека на период до шести месяцев.
У этого модуля имеется четыре двигателя для поддержания высоты и 32 двигателя ориентации. Также “Тяньхэ” оснащён 30-метровыми солнечными батареями, способными вырабатывать 27 кВт электроэнергии, и роботизированным манипулятором, имеющим длину около 10 метров и способным перемещать грузы массой до 25 тонн. Именно с помощью этого манипулятора будет осуществляться перестыковка модулей станции.
Научные эксперименты и международное сотрудничество
Как уже упоминалось выше, основная деятельность на станции будет связана с проведением научных экспериментов. Эти эксперименты будут выполняться на специальных стендах, два из которых будут располагаться в “Тяньхэ”, десять – в модуле “Вэньтянь”, а восемь – в модуле “Мэнтянь”. Кроме того, на станции будет присутствовать возможность выставлять эксперименты в условия открытого космоса, равно как и возможность выводить с неё кубсаты.
В мае 2018-го года на мероприятии в Вене Китай официально объявил об открытии своей космической станции для международного сообщества.
Поднебесная была намерена отобрать несколько научных экспериментов: кандидаты были вправе использовать как свои собственные экспериментальные стенды, так и предоставляемые Китаем. Расходы на запуски экспериментов (которые будут осуществляться на космическом корабле “Тяньчжоу”), а также вопросы, связанные с их эксплуатацией, Поднебесная взяла на себя.
Результатом стал выбор девяти различных экспериментов, в которых участвуют 23 учреждения из 17-ти государств-членов ООН. В число участников входят правительственные организации, частный сектор и международные ассоциации. Эксперименты направлены на изучение различных аспектов биологии и биотехнологий, физики жидкостей и горения в условиях микрогравитации, астрономии и космических технологий.
Откуда и на чём
Запуск “Тяньхэ” запланирован на 29 апреля в 03:18 UTC. Модуль начнёт свой путь в космос с территории космодрома “Вэньчан” и будет выведен на орбиту с апогеем в 370 километров и наклонением в 41 градус. В качестве носителя выступит ракета “Чанчжэн-5Б”.
Это будет второй старт для “Чанчжэн-5” в данной конфигурации: первый был совершён в мае 2020-го года, когда на орбиту был запущен прототип китайского пилотируемого космического корабля нового поколения. “Чанчжэн-5Б” способна доставить на низкую околоземную орбиту груз массой до 25 тонн. Это единственная ракета в Китае, которая может отправить 22-тонный “Тяньхэ” на орбиту. Первая ступень носителя приводится в движение двумя кислород-водородными двигателями YF-77 тягой 700 кН (в вакууме). Ступень также оснащена четырьмя ускорителями, на каждом из которых установлена пара кислород-керосиновых двигателей YF-100. Каждый из этих ускорителей выдаёт тягу в 2680 кН (в вакууме). А вот второй ступени в данной конфигурации у этого носителя нет.
Дальнейшие планы
У Китая довольно интенсивный график строительства станции – страна планирует завершить его до конца 2022-го года. Всего намечено 11 миссий. Миссии по запуску модулей, коих запланировано всего три, будут осуществляться при помощи ракет “Чанчжэн-5Б” с космодрома “Вэньчан”. Оттуда же будут проводиться запуски грузовых кораблей “Тяньчжоу” – их в рамках программы строительства запланировано четыре. Для этих задач будет использовать ракета “Чанчжэн-7”.
А вот пилотируемые миссии (в том же количестве) будут стартовать с территории космодрома “Цзюцюань” в пустыне Гоби: корабли “Шэньчжоу” будут направляться на станцию при помощи ракет “Чанчжэн-2Ф”.
Если запуск “Тяньхэ” пройдёт успешно, в мае модуль посетит космический корабль “Тяньчжоу-2”. А в июне к нему направится “Шэньчжоу-12” с первыми тайконавтами на борту: сам космический корабль и ракета-носитель уже прибыли на космодром “Цзюцюань”.
Обновление (29 апреля, 05:00 UTC): Запуск первого модуля китайской космической станции признан полностью успешным. На английском языке событие транслировалось каналом CGTN. Запись трансляции доступна ниже.
Вы также можете посмотреть момент старта ракеты “Чанчжэн-5Б” с модулем “Тяньхэ” в небольшом видео от канала VideosFromSpace.