Новое семейство ракет-носителей Китая
В минувшую субботу успешно прошел первый пуск китайской ракеты-носителя «Великий поход-7» среднего класса. Это уже вторая ракета нового семейства. А скрытность китайской космонавтики преподнесла нам сюрприз — оказывается, одной из полезных нагрузок этого экспериментального пуска был макет нового пилотируемого космического корабля.
Наведем порядок
Под общим названием «Великий поход» (далее они же CZ, Чанчжэн или LM) китайцы объединили самые разные ракеты, поэтому необходимо навести некоторый порядок с обозначениями.
Легкая ракета «Великий поход-1» запустила первый китайский спутник, а версия 1D предлагалась для коммерческих пусков. Клиентов не нашлось, поэтому CZ-1 была запущена всего два раза, а CZ-1D три раза испытывала боеголовки.
«Великий поход-2» является семейством ракет сам по себе. Были разработаны легкие версии -2A, C, D (до трех тонн на низкую орбиту) и средние E (9200 кг на НОО) и F (8400 кг на НОО). CZ-2E уже не летает, а -2F является рабочей лошадкой китайской пилотируемой программы.
«Великий поход-3» это подсемейство ракет-носителей легко-среднего класса, от 5 до 13 тонн на низкую орбиту. Более грузоподъемные варианты B и C используются для вывода спутников на геостационарную орбиту.
«Великий поход-4» в разных вариантах выводит 4–4,2 тонны на низкую орбиту и используется для пусков на полярную орбиту.
Все вышеперечисленные ракеты используют в качестве топливной пары гептил и амил. Гептил (несимметричный диметилгидразин) — это вещество высшего класса опасности, яд, канцероген, мутаген, тератоген и в целом редкостная гадость. Амил (тетраоксид азота) — пакость чуть менее гадкая, ядовит всего лишь как хлор, и от него растения лучше растут. Эти компоненты были удобны для боевых межконтинентальных ракет, потому что могли храниться в жидком виде при комнатной температуре, и ракета могла в любую секунду стартовать. Они также очень удобны в космосе, потому что не требуют специальной теплоизоляции. И если несколько сотен килограмм отравы на разгонном блоке, спутнике, межпланетном аппарате или космическом корабле еще можно пережить, то сотни тонн гептила и амила на первых ступенях ракет-носителей — это по современным представлениям уже перебор. Они также более дорогие, чем кислород и керосин, и требуют для производства специальных заводов, на которых также приходится принимать меры безопасности, чтобы не потравить персонал и живущих в округе. Поэтому, как и в случае с нашим «Протоном», дни этих ракет подходят к концу. А на их место придут более экологически чистые ракеты:
«Великий поход-11» — это новая твердотопливная ракета-носитель легкого класса, впервые полетевшая в 2015 году и имеющая грузоподъемность 700 кг на низкую орбиту.
И, наконец, новое семейство кислородно-керосиновых ракет:
«Великий поход-6» — ракета-носитель легкого класса (одна тонна на полярную орбиту, несколько на низкую околоземную). Впервые полетела в сентябре 2015.
«Великий поход-7» — ракета-носитель среднего класса, 13,5 тонн на низкую орбиту, впервые полетела в субботу.
«Великий поход-5» тяжелая ракета-носитель, 25 тонн на низкую орбиту, первый полет ожидается во второй половине этого года.
Кроме этого известно, что CZ-9 — это проект сверхтяжелой ракеты грузоподъемностью 130 тонн.
А эта диаграмма показывает годы службы каждого типа ракет.
Родня по двигателям
Почему эти три ракеты можно отнести к одному семейству? Дело в том, что они используют одни и те же двигатели. С двухтысячных годов Китай разрабатывает технологию жидкостных ракетных двигателей закрытого цикла. В результате были созданы два кислородно-керосиновых двигателя: YF-100 и YF-115.
YF-100 — двигатель тягой 136 тонн в вакууме. Говорят, что КБ «Южное» (Украина) в начале 90-х годов продало в Китай документацию на двигатель второй ступени РН «Зенит» РД-120, и на ее основе китайцы стали делать ракетные двигатели замкнутого цикла. Даже если дело было действительно так, YF-100 не является прямой копией, его тяга заметно больше, чем 85 тонн РД-120, а удельный импульс ниже.
YF-115 — двигатель тягой 15 тонн, с удельным импульсом 341 секунда, выше, чем YF-100 (335 секунд) и ниже РД-120 (350 секунд).
Использование закрытого цикла, при котором выхлоп из газогенератора подается в камеру сгорания, позволило получить высокие значения удельного импульса, что поставило эти двигатели на хороший мировой уровень. Для сравнения, самый высокий удельный импульс кислородно-керосиновых двигателей у РД-0124 (359 секунд), а удельный импульс Merlin Vacuum на сайте SpaceX указан равным 348 секундам.
«Великий поход-6»
Если на первую ступень поставить один YF-100, на вторую ступень — один YF-115 и добавить третью ступень для вывода полезной нагрузки на солнечно-синхронную орбиту, то мы получим ракету-носитель CZ-6. Небольшая, стартовой массой всего 103 тонны и максимальным диаметром 3,35 м, «Великий поход-6» разработана для простой транспортировки:
И несложного обслуживания:
15 сентября CZ-6 успешно вывела на солнечно-синхронную орбиту 20 небольших спутников:
«Великий поход-7»
Если мы возьмем 2 YF-100 на центральный блок (вторую ступень), добавим четыре боковых блока (первая ступень) с одним YF-100 на каждом, а на третью ступень поставим четыре YF-115, то получится «Великий поход-7». Стартовая масса в 594 тонны позволит поднять на низкую орбиту 13,5 тонн. Максимальный диаметр блока в 3,35 м позволяет легко перевозить ракету автотранспортом от порта:
Затем собирать в монтажно-испытательном комплексе и вывозить на старт:
Фото субботнего пуска:
Видео:
Очень любопытно, что ракета по сути ближе к двухступенчатой. Из видео следует, что вторая ступень сбрасывается всего через 14 секунд после отделения четырех блоков первой ступени, это очень необычно и весьма неэффективно. Может быть, YF-100 не может работать дольше трех минут?
«Великий поход-5»
Ну и, наконец, если мы возьмем первую ступень из четырех блоков с двумя YF-100 на каждом, а на вторую и третью ступень поставим кислородно-водородные двигатели (YF-75 и YF-77), то получится ракета «Великий поход-5» с грузоподъемностью 25 тонн на низкую орбиту. Про нее известно, что вторая и третья ступень будут иметь диаметр 5,2 м, а стартовая масса ракеты оценивается в 867 тонн. Уже есть фото вывоза макета ракеты на старт:
Неизвестный корабль
Через двадцать часов после запуска основная полезная нагрузка совершила посадку, и оказалось, что это тестовый аппарат, из которого будут разрабатывать не то грузовой, не то пилотируемый корабль.
Из-за китайской секретности совершенно непонятно пока, как это называется и как будет дальше испытываться. Судя по размеру, это скорее всего масштабная модель, меньше, чем оригинал. Так же, судя по фото и видео, скорее всего в этом полете на модели не было двигателей мягкой посадки (или иной системы смягчения удара о землю), которая должна быть на полноразмерном корабле.
Заключение
Отдельно стоит упомянуть проскочившую в одном из интервью фразу о том, что в пятилетке 2016–2021 годов ракет этого семейства будет запущено полторы сотни, что дает годовое количество в 30 пусков. В таком случае Китай будет соревноваться за первое место по количеству пусков в год (по этому параметру последние годы лидирует Россия, но США с пусками «новых частников» уже начинают дышать в затылок). Отдельный вопрос — где и какую полезную нагрузку найдет Китай на эти пуски?
