Китайська космонавтика вступає в еру багаторазових ракет, експерти аналізують особливості першого польоту Long March 10B.

7 липня, ще один історичний момент для китайської космонавтики відбувся в Південнокитайському морі. Того дня о 12:15 за місцевим часом ракета-носій "Чанчжен-10B" (далі - Чанчжен-10B) була запущена з комерційного космодрому на Хайнані, успішно вивівши супутник на задану орбіту, і перший політ завершився повним успіхом. Через 6 хвилин після відділення першого і другого ступенів ракети перший ступінь вертикально повернувся і був успішно захоплений за допомогою сіткової системи на морській платформі для відновлення за понад триста кілометрів від космодрому, що стало повним успіхом місії з відновлення першого ступеня.

Як повідомляє кореспондент "Global Times", ця місія стала першим в Китаї успішним здійсненням контрольованого відновлення першого ступеня ракети-носія, а також першим у світі відновленням ракети-носія за допомогою сіткової системи. Ракета-носій "Чанчжен-10B" стала першою китайською ракетою-носієм, яка успішно здійснила відновлення та повторне використання. Це знаменує історичний прорив Китаю в технології ракет багаторазового використання, що закладе міцну основу для прискорення підвищення спроможності Китаю доступу до космосу. Китайська космонавтика також вступає в еру відновлення ракет.

Процес відновлення був напруженим крок за кроком

Перед першим польотом кореспондент "Global Times" мав змогу зблизька побачити "Чанчжен-10B" у вертикальному положенні. Величезний корпус ракети висотою приблизно з двадцятиповерховий будинок, конфігурація з семи паралельно з'єднаних потужних двигунів підкреслюють складність першого успішного відновлення.

Відомо, що "Чанчжен-10B" була розроблена під загальним керівництвом Китайського інституту ракет-носіїв (далі - Інститут ракет), що належить Китайській аерокосмічній науково-технічній корпорації. Діаметр ракети становить 5 метрів, вона має двоступеневу послідовну конфігурацію. Перший ступінь використовує стан першого ступеня ракети-носія "Чанчжен-10A" з рідким киснем і гасом, а другий ступінь - рідкий кисень і метан. Стартова тяга ракети становить близько 890 тонн, стартова маса - близько 760 тонн. Довжина ракети для першого польоту становить приблизно 63 метри, а в режимі багаторазового використання вантажопідйомність на низьку навколоземну орбіту становить 16 тонн.

"Діаметр 5 метрів є стандартним для сучасних великих ракет-носіїв, що дозволяє розмістити потужніші двигуни та більше палива для забезпечення великої вантажопідйомності", - заявив експерт з ракетних технологій Інституту ракет Кан Лей в інтерв'ю кореспонденту "Global Times". Він зазначив, що "Чанчжен-10B" може задовольнити потреби різних місій, включаючи розгортання супутникових інтернет-сузір'їв на низькій орбіті та запуски великих комерційних супутників, а в режимі багаторазового використання значно знижує вартість запуску, маючи переваги великої вантажопідйомності та високої економічності.

Під час першого польоту "Чанчжен-10B" після запалювання безперервно піднімався протягом 3000 секунд. Кан Лей пояснив, що на етапі підйому сім двигунів на рідкому кисні та гасі першого ступеня завершили прискорення, після відділення першого та другого ступенів один двигун другого ступеня на рідкому кисні та метані почав працювати, пройшовши через етапи польоту, ковзання зі зміною орієнтації та повторного запалювання, щоб точно вивести супутник на задану орбіту, одночасно завершивши пасивацію корпусу ракети.

Етап повернення та посадки був ключовою перевіркою цієї місії. Як повідомляє кореспондент "Global Times", перший ступінь "Чанчжен-10B" після відділення від другого ступеня приблизно через 150 секунд після старту починає падати з висоти понад 100 км, входячи в фазу повернення на швидкості, що в кілька разів перевищує швидкість звуку.

"Процес повернення проходить через чотири етапи: ковзання зі зміною орієнтації, гальмування за допомогою двигунів, аеродинамічне гальмування та посадка", - розповів кореспонденту "Global Times" конструктор ракет Інституту ракет Ван Цун. На етапі ковзання зі зміною орієнтації розгортається система решітчастих кермів першого ступеня та завершується регулювання орієнтації для входу в атмосферу. Крім того, система керування осадженням палива працює одночасно, збираючи паливо в нижній частині бака для підготовки до наступного запалювання двигуна. На етапі гальмування двигуни першого ступеня знову запалюються, щоб сповільнити швидкість перед входом у щільні шари атмосфери, запобігаючи пошкодженню корпусу через теплові потоки та інші несприятливі фактори. Потім перший ступінь входить в етап аеродинамічного гальмування, що є ключовою перевіркою теплового захисту. На цьому етапі ракета сповільнюється за допомогою аеродинамічного опору, створюваного решітчастими кермами, а нижня частина корпусу першого ступеня піддається суворим аеродинамічним нагрівальним і навантажувальним випробуванням. Нарешті, перший ступінь входить в етап посадки, де застосовується стратегія керування "квазі-зависання". Використовуються всі засоби керування першого ступеня, решітчасті керма та ракетні двигуни працюють спільно, отримуючи оптимальну послідовність керування через онлайн-планування траєкторії, щоб звести висоту та швидкість до нуля, і врешті-решт успішно захопити на морській платформі за допомогою сіткової системи.

Під час першого польоту 10 липня перший ступінь "Чанчжен-10B" був точно захоплений морською платформою приблизно через 8 хвилин після запуску, і цей процес був напруженим крок за кроком. Кореспондент на місці побачив, що багато китайських космонавтів, які брали участь у розробці "Чанчжен-10B", плакали від радості, побачивши в реальному часі плавне приземлення першого ступеня. Китайська космонавтика нарешті досягла історичного моменту успішного відновлення, і Китай став другою країною у світі, яка опанувала технологію вертикального відновлення ракет.

Світове перше: сіткове відновлення

Наразі більшість ракет багаторазового використання у світі використовують схему з посадковими опорами. Команда розробників "Чанчжен-10B" проявила кмітливість, створивши унікальну технологію сіткового захоплення на морській платформі, що пропонує китайське рішення для масового відновлення ракетних корпусів у світі, демонструючи східну мудрість.

10 липня, коли перший ступінь "Чанчжен-10B" "з неба впав", у Південнокитайському морі вже чекала ракетна сіткова платформа для відновлення під назвою "Лідер". Це гігантське судно довжиною 144 метри, шириною 50 метрів, осадкою 5,5 метра та водотоннажністю 25 000 тонн, обладнане системою динамічного позиціонування DP2, здатне протистояти впливу вітру, хвиль та течій за допомогою власних рушіїв, підтримуючи задане положення або курс. У поєднанні з сітковою системою відновлення та іншими компонентами воно стає стабільним, точним мобільним майданчиком для посадки у відкритому морі.

"Після того, як перший ступінь 'Чанчжен-10B' досягає простору над сітковою системою морської платформи, він продовжує сповільнюватися. Сіткова система за допомогою візків приводить у рух троси для захоплення першого ступеня. Навігаційна та позиційна система на корпусі першого ступеня в реальному часі отримує швидкість та положення, передаючи їх системі керування для своєчасного регулювання орієнтації та швидкості корпусу. Одночасно сіткова система відновлення морської платформи в реальному часі контролює стан корпусу ракети та керує рухом тросів через наземну систему керування", - описує цей процес експерт з технологій Інституту ракет Сунь Чженьлянь, порівнюючи його з точним "двостороннім рухом" між ракетою та морською платформою, які спільно працюють для точного захоплення першого ступеня в сітку.

Після того, як корпус першого ступеня потрапляє в сіткову систему, механізм кріплення на корпусі завчасно розкривається, а потім контактує з чотирма тросами, розташованими у формі "решітки". Сунь Чженьлянь далі пояснює, що корпус повільно опускається і точно захоплюється. Весь процес займає дуже мало часу, вимагаючи тісної координації між корпусом, тросами та механізмом кріплення. Миттєве навантаження створює величезні виклики для механізму кріплення, який повинен витримувати складні навантаження під час контакту з сіткою, ковзання та натягування. "Механізм кріплення схожий на сильні руки, які міцно тримають ракету, а потім, завдяки сітковій системі морської платформи, ракета сповільнюється.".

Після захоплення корпусу ракети система відновлення морської платформи повинна додатково зафіксувати корпус. "Під впливом хвиль, вітру та інших факторів корпус може коливатися всередині сіткової платформи. Система відновлення фіксує корпус у два етапи: спочатку допоміжні стабілізуючі троси з усіх боків попередньо фіксують корпус; потім автоматична платформа для блокування переміщується під корпус, завершуючи захоплення та фіксацію. Це схоже на пристібання ракети ременями безпеки, щоб вона була стабільною навіть у морі. Після цього ракета повністю зафіксована", - каже Сунь Чженьлянь.

Сіткове відновлення має свої унікальні переваги. Експерт з технологій Інституту ракет Чень Мує пояснює, що порівняно з сучасними основними схемами відновлення, сіткове відновлення є більш сприятливим для посадкових параметрів ракети. "Сіткове відновлення допомагає спростити конструкцію ракети, ракеті не потрібні складні посадкові опори, що зменшує вагу корпусу, збільшує вантажопідйомність та ефективність. Крім того, цей метод відновлення має високу адаптивність до відхилень точки посадки ракети, оскільки завдяки координації сітки можна 'розширити' вікно захоплення. Система сіткового відновлення також може бути серійно спроектована для задоволення потреб відновлення ракет різних масштабів", - каже Чень Мує.

Відомо, що надалі команда розробників ракети-носія "Чанчжен-10B" буде постійно оптимізувати характеристики ракети, прискорювати ітерацію та оновлення технології ракет багаторазового використання, і планує завершити повторний політ першого ступеня до кінця цього року.

Створення нової китайської системи космічних перевезень

В умовах, коли комерційний космос, супутниковий інтернет та дослідження далекого космосу включені до плану "15-ї п'ятирічки", значний прорив у технології багаторазового використання китайської системи космічних перевезень є надзвичайно важливим.

"Рівень технологічної зрілості та промисловості ракет багаторазового використання безпосередньо визначає технічні можливості та вартість доступу Китаю до космосу", - каже Кан Лей. Він зазначає, що з точки зору попиту, в Китаї вже є кілька гігантських супутникових інтернет-сузір'їв, які вступили в етап фактичного запуску. "Попит на запуски таких сузір'їв величезний і має вибуховий характер, з високою концентрацією вікон запуску та високою частотою запусків. Це робить обмеження одноразових ракет-носіїв щодо вартості та виробничих потужностей все більш очевидними, що ускладнює задоволення поточних потреб у швидкому та щільному розгортанні сузір'їв."

Він додає, що успішний перший політ та відновлення "Чанчжен-10B" мають значення для розвитку комерційного космосу в Китаї, оскільки це прорив у технології ракет багаторазового використання з низькою вартістю та великою вантажопідйомністю, заповнення прогалини в цій галузі в Китаї. У майбутньому це значно знизить витрати на комерційні запуски та підвищить конкурентоспроможність китайського комерційного космосу на міжнародному ринку. "У майбутньому 'Чанчжен-10B' буде виконувати запуски низькоорбітальних супутникових угруповань та інші комерційні місії, підтримуючи потреби у масштабному розгортанні низькоорбітальних супутникових інтернет-мереж, середньоорбітальних комунікаційних супутників тощо."

Відомо, що в майбутньому "Чанчжен-10B" також зможе використовувати перший ступінь ракети "Чанчжен-10A" після відновлення для виконання запусків, що також накопичуватиме дані польоту для пілотованих місій "Чанчжен-10A", ще більше підвищуючи надійність. Ракета-носій "Чанчжен-10A", як нове покоління китайських пілотованих ракет для низької навколоземної орбіти, в основному виконує пілотовані та вантажні місії на низькій орбіті, і є "вдосконаленою версією" ракет "Чанчжен-2F" та "Чанчжен-7". У майбутньому вона стане "сходами життя" для космонавтів, що подорожують між Землею та космічною станцією.

Крім того, на основі 5-метрового діаметру "Чанчжен-10B" Китай розробляє більший перший ступінь на рідкому кисні та метані, який буде комбінуватися з другим ступенем на рідкому кисні та метані ракети-носія "Чанчжен-10B", створюючи повністю метанову ракету-носій "Чанчжен-10C". Ван Цун зазначає, що ця ракета позиціонується як основна комерційна ракета з більшою вантажопідйомністю, яка краще задовольнить потреби різних комерційних запусків. "Зараз ракета-носій 'Чанчжен-10C' активно розробляється, і в майбутньому вона сприятиме індустріалізації космічних перевезень Китаю."

"Успішний льотний тест ракети-носія 'Чанчжен-10B' має велике історичне значення", - заявив Кан Лей. "З одного боку, як повнопрофільний льотний тест ракети-носія 'Чанчжен-10A', він значно прискорить процес розробки нового покоління китайських пілотованих ракет. З іншого боку, як перша ракета, що успішно відновлена в Китаї, вона знаменує офіційний вступ китайських ракет-носіїв у нову еру багаторазового використання, значно прискоривши формування здатності до регулярних запусків багаторазових ракет в Китаї. Крім того, цей тест підтвердив функціональність і продуктивність двигуна на рідкому кисні та метані, забезпечивши міцну підтримку для ключових технологічних проривів ракети-носія 'Чанчжен-10C'."

Джерело: Global Times

Попередження про ризики та відмова від відповідальності

        Ринок має ризики, інвестуйте з обережністю. Ця стаття не є індивідуальною інвестиційною рекомендацією і не враховує конкретні інвестиційні цілі, фінансовий стан або потреби окремих користувачів. Користувачі повинні оцінити, чи відповідають будь-які думки, погляди або висновки в цій статті їхній конкретній ситуації. Інвестиції на основі цієї статті здійснюються на власний ризик.