Китайская космическая лаборатория
и вопросы стыковки
И.Афанасьев. «Новости
космонавтики»
В феврале 2003 г. китайская Академия космической технологии CAST опубликовала изображение макета «космической лаборатории», которая должна быть запущена на орбиту после 2010 г. самой большой ракетой нового семейства CZ-5. На снимке показан 20-тонный модуль диаметром 4.0–4.5 м с единственным универсальным стыковочным устройством на переднем торце, по внешнему виду напоминающим российский узел АПАС. В хвостовой части, где диаметр модуля уменьшается, установлена свернутая панель солнечных батарей (СБ). Модуль имеет иллюминаторы со стороны стыковочного узла, двигатели управления, размещенные на внешней поверхности, и закрыт белым теплозащитным покрытием. Космическая лаборатория предназначена для эксплуатации экипажем, доставляемым КК «Шэнь Чжоу», т.е. по функциональным возможностям подобна советским орбитальным станциям «Салют» первого поколения.
В апреле 1992 г. руководство КНР решило, что настала пора реализовать независимую пилотируемую космическую программу. Государственный совет страны постановил, что пилотируемый КК должен взлететь до конца тысячелетия, чтобы Китай смог занять место в ряду Великих космических держав. Национальной пилотируемой космической программе присвоили обозначение «Проект 921».
Первая часть программы (921-1) должна была включать пилотируемую капсулу (первый полет – к октябрю 1999 г.), вторая (921-2) – пилотируемую станцию. Третья часть (921-3) подразумевала эксплуатацию (с 2020 г.) современной транспортной системы «Земля–космос–Земля», использующей орбитальный аппарат с дельтавидным крылом.
Для запуска систем 921-1 и 921-2 была предложена новая РН на жидком кислороде и керосине, что позволило отказаться от токсичных компонентов топлива, используемых в существующем семействе ракет CZ-2. Связка нескольких идентичных первых ступеней в пакет позволила бы выводить на орбиту тяжелые полезные грузы (ПГ) типа орбитальной лаборатории. В оригинале модуль станции 921-2 имел массу 20 т, длину 15 м, и диаметр 4.2 м. Он был оснащен стыковочной секцией с пятью стыковочными узлами в передней части, как у станции «Мир». Размах панелей СБ составлял 22 м.
Первоначальное техническое предложение по «Проекту 921» было выпущено Шанхайским бюро астронавтики в октябре 1993 г. для включения в экономический план 8-й и 9-й пятилеток. Однако китайское руководство сочло целесообразным временно отказаться от «космических» кислородно-керосиновых ракет и сосредоточить ресурсы на разработке больших твердотопливных двигателей для военного и гражданского использования. Поэтому проект станции был изменен. Теперь ее предполагалось строить на базе модулей массой от 8 до 12 т, запускаемых ракетами CZ-2E или CZ-2E (A). Отработку модулей предполагалось вести, в частности, в вакуумно-тепловой камере диаметром 7 м и высотой 12 м, построенной в КНР.
Первая модель китайской космической станции 921-2 была показана на выставке Expo 2000 в Ганновере. Она состояла из блоков, которые напоминали удлиненные варианты орбитального модуля (ОМ) корабля «Шэнь Чжоу» (SZ): узлового модуля длиной примерно 3 м и диаметром немногим более 2.2 м, оснащенного шестью стыковочными портами (к двум из них крепились большие поворотные панели СБ) и двух длинных (от 8 до 10 м, диаметром от 2.2 до 3.0 м) «линейных» модулей, с десятью стыковочными портами каждый.
Полная длина этой относительно скромной станции была приблизительно 20 м, масса ~40 т. Однако большое число свободных стыковочных портов говорило о возможности ее существенного расширения.
 |
|
«Космическая лаборатория первого этапа»:
стыковка корабля «Шень Чжоу» с автономно
летающим орбитальным модулем.
|
В феврале 2001 г. было решено продолжить разработку нового семейства ракет CZ-5. Они должны начать летать в 2008 г., что даст возможность возведения станции из больших модулей диаметром 5 м и массой 20 т.
В июне 2001 г. было объявлено о «трех шагах» в осуществлении плана создания китайской космической станции. Ван Юнчжи (Wang Yongzhi), главный конструктор пилотируемой космической программы, сообщил на конференции, проведенной в Пекине, что первым шагом будут автономные демонстрационные полеты кораблей «Шэнь Чжоу» в беспилотных и пилотируемых вариантах. На орбите китайские астронавты – юйханъюани провели бы наблюдения земной поверхности и космические эксперименты. Второй шаг – выходы в открытый космос, эксперименты по поиску и стыковке в космосе. Третий – запуск большой космической лаборатории – постоянно действующей пилотируемой орбитальной станции Китая.
В марте 2002 г. было объявлено, что такая станция массой 20 т будет запущена ракетой нового семейства CZ-5. Позже пришло уточнение, что запуск станции состоится не ранее чем в 2010 г.
В декабре 2002 г. было показано, что вовсю идет работа по робототехническому манипулятору для использования на станции. Масштабная (1:5) модель была построена Научно-исследовательским институтом №502 и Пекинским институтом техники управления (Beijing Institute of Control Engineering).
Западные эксперты полагают, что запуск космической станции типа «китайский Салют» массой 12–14 т может состояться не ранее 2007 г. и только с вводом в строй носителя CZ-5 или CZ-2E (A), если последний проект еще не ушел со сцены.
В китайской космической технике, однако, есть «темная лошадка», назначение которой еще не выявлено. Речь идет об орбитальном модуле (ОМ) корабля «Шэнь Чжоу», который имеет автономное электропитание и способен ориентироваться и маневрировать в пространстве.
Неизвестность точного сценария его использования заставляет предположить, что ОМ может «ждать» на орбите. Корабль, стартовавший уже после спуска базового блока оставшегося модуля, может быть пристыкован к этому ОМ. Думают ли китайцы о стыковке более чем двух ОМ «Шэнь Чжоу» (большой вопрос)?
Западные эксперты предположили, что китайцы могут создать небольшую пилотируемую «космическую лабораторию первого этапа», состыковав на орбите несколько ОМ. Для этого каждый модуль должен иметь по крайней мере два стыковочных узла – спереди и сзади. Согласитесь – это звучит достаточно правдоподобно.
Вспомним: когда модуль «Квант-1» стыковался с «Миром», задняя его секция, служившая орбитальным буксиром, затем отделилась, открыв стыковочный узел в хвостовой части. Китайцы вполне могли бы пойти подобным путем и скрыть второй стыковочный узел ОМ внутри переходника, через который к модулю крепится спускаемый аппарат (СА).
Что касается стыковки КК с орбитальным модулем от предыдущей миссии, эксперт Филлип Кларк (Phillip Clark) указал несколько недель назад, что для этого Китай должен уменьшить интервал между запусками или увеличить заправку топливом ОМ, потому что в настоящее время имеется промежуток по крайней мере 6–8 недель между сходом ОМ с орбиты и следующим запуском.
Хорошо, допустим, несколько ОМ образуют «временную космическую станцию». Но остается вопрос: как долго модули могут находиться на своей орбите при ограниченном запасе топлива? В этой связи уместен вопрос о ресурсе «Шэнь Чжоу». Китайцы определили его в 22 дня, не уточнив, однако, численность экипажа КК.
Например, советский корабль «Союз» мог совершать автономный полет 35 суток, и это было 35 человеко-дней: 17.7 суток с экипажем из двух человек («Союз-9») или 11–12 дней с тремя космонавтами (никогда не летал автономно так долго).
Если ресурс «Шэнь Чжоу» – 22 человеко-дня, это означает: до 11 суток с экипажем из двух человек или неделю (вспомним продолжительность полетов SZ-2, -3 и -4) – из трех. Увы, нет доказательств существования такого или какого-либо иного плана в умах китайских разработчиков, но это не значит, что такие планы не рассматриваются.
Что можно сказать по поводу маневрирования на орбите?
До настоящего времени три ОМ «Шэнь Чжоу», находившиеся в космосе, демонстрировали способность изменять скорость на 50–60 м/с. Очевидно, орбитальный модуль SZ-A исчерпает свое топливо прежде, чем SZ-B стыкуется с ним. Это означает, что орбитальные модули А–В имеют «запас» по маневрам 25–30 м/с после того, как СА возвращается на Землю. После этого к «связке» А–В запускается и стыкуется SZ-C. После возвращения его СА в космосе образуется «трамвайчик» орбитальных модулей A–B–C, имеющий характеристическую скорость для маневра 15–20 м/с, и т.д. Связка остается на орбите до следующего запуска.
Возможен еще один способ для беспилотного варианта «Шэнь Чжоу» – без СА, но, подобно транспортно-грузовому кораблю «Прогресс», с наличием дополнительного топлива в среднем модуле: он мог бы стыковаться с «трамвайчиком» и затем действовать как служебный модуль и двигательный отсек для дальнейшей сборки. Но имеются ли какие-либо доказательства существования такого беспилотного космического буксира на базе «Шэнь Чжоу»? Можно предположить, что пилотируемые полеты SZ-5, -6 и, возможно, -7 будут автономными, затем корабли SZ-8 и -9 уже могут состыковаться.
Путь к своей первой орбитальной станции китайцы вполне могут пройти в «стоптанных тапочках», сэкономив тем самым время, силы и средства.
По материалам интернет-энциклопедии Марка Уэйда и эхо-конференции FPSpace.
|
