Китай собирает модульную космическую станцию на околоземной орбите

Базовый модуль орбитальной станции "Тяньхэ"

статья выходного дня

Значительная часть сообщений об успехах в освоении космоса нынче связана с Китаем. Китай впервые посадил автоматическую станцию на обратной стороне Луны, организовал доставку лунного грунта по схеме пилотируемой экспедиции и сейчас готовится высадить на поверхность Марса первый в своей истории марсоход.

А неделю назад, 29 апреля был запущен базовый блок модульной космической станции, сокращенное название которой созвучно известной аббревиатуре МКС (международная космическая станция). Запустив базовый блок, Китай стал второй страной в мире, после СССР, которая строит собственную орбитальную станцию из нескольких блоков. Это важная веха в освоении космоса, на которой стоит остановиться подробнее.

На Автомалиновке любой купит запросто машину.

Модульные орбитальные станции - предшественницы "Тяньхэ"

Первая модульная орбитальная станция "Мир" была построена в Советском Союзе в 1986-1990 году и дооснащалась Россией в 90-е годы. В то время это был самый тяжелый объект на околоземной орбите. Масса станции, состоящей из 6 блоков и специального стыковочного отсека для американских "шаттлов" составила 124 тонны.

Станция "Мир" проработала на орбите 15 лет и была заменена на международную космическую станцию МКС, которая создавалась несколькими странами мира на советских космических технологиях. Масса этой станции составляет 417 тонн, и она продолжает достраиваться - летом 2021 года к ней обещают запустить 20-тонный российский модуль "Наука". Создание и обслуживание такой грандиозной станции стало возможно только в режиме международного сотрудничества, а основную финансовую нагрузку взяли на себя США.

В настоящее время гигант космической эры испытывает проблемы. Оборудование МКС в значительной степени изношено, наблюдается утечка воздуха из-за микротрещин в корпусе российского модуле "Звезда".

Модуль "Звезда" был произведен в 1986 году в качестве базового модуля будущей орбитальной станции Мир-2 и запущенен в 2000 году для МКС. Он несет на себе значительные механические нагрузки из-за интенсивного использования для стыковки различных космических аппаратов.

Обнаружить микротрещину в модуле орбитальной станции, начиненном различной аппаратурой не проще, чем найти иголку в стоге сена. Экипаж российского сегмента МКС уже несколько месяцев занят поисками мест утечек.

Россия уже объявила, что не будет продлевать свое участие в проекте МКС после 2024 года и приступит к строительству национальной орбитальной станции РОСС. Впрочем, перспективы РОСС выглядят весьма отдаленными из-за хронического недофинансирования Роскосмоса. Предполагается, что РОСС повторит основные конструктивные решения "Мира", но не будет постоянно посещаемой. И, что вероятно, обойдется намного меньшим числом модулей.

Орбитальная станция "Тяньхэ"

На фоне развала международного проекта МКС Китай создает собственную модульную орбитальную станцию с международным участием. "Тяньхэ" ("Млечный путь", или "Небесный дворец") - это название ее базового 22.5-тонного модуля, запущенного 29 апреля 2021 года китайской ракетой-носителем тяжелого класса CZ-5B.

Тяжелая ракета CZ-5B (Чанчжен-5В) создана совсем недавно на технологиях советской РН "Энергия". Именно она позволила Китаю приступить к осуществлению нынешних амбициозных коcмических программ. Так же, как "Энергия", CZ-5B состоит из водородного центрального блока и четырех боковых керосиновых укорителей. Все ее ракетные двигатели (РД) - китайского производства. Это восемь керосиновых РД YF-100, выполненные по замкнутой схему с суммарной земной тягой около 980 тонн и два водородных РД YF-77 открытой схемы с земной тягой 104 тонны и высотной тягой 143 тонны. По мощности двигателей и выводимой полезной нагрузке китайская тяжелая РН почти в 4 раза уступает советской РН - но в отличие от нее, совершила уже 6 успешных полетов при одном неудачном запуске.

Сама модульная китайская станция походит на советскую орбитальную станцию "Мир". По проекту, она будет состоять из трех модулей:

Базовый модуль "Тяньхэ" с жилой зоной, оборудованием управления станцией, системой жизнеобеспечения, пятью стыковочными узлами, внешним манипулятором и шлюзовой камерой для выхода тайконавтов в открытый космос. Длина модуля составляет 18.1 метра, ширина - 4.1 метра.
Лабораторный модуль "Вэнтянь" ("Вопрошание к небу"), дублирующий основные функции базового модуля для повышения надежности работы систем станции.
Лабораторный модуль "Мэнтянь" ("Мечты о небе") для проведения экспериментов.

Модульная орбитальная станция после завершения сборки в 2022 году

Сборка орбитальной станции завершается в 2022 году запуском двух лабораторных модулей и их стыковкой с базовым модулем. Она рассчитана на постоянную работу трех тайконавтов и 10 лет эксплуатации. Полеты к станции будут выполняться на трехместных пилотируемых кораблях "Шэньчжоу" ("Волшебный корабль"), а снабжение - тяжелыми транспортными кораблями "Тяньчжоу" ("Небесный корабль"), способными доставить на станцию 6.5 тонн грузов и компонент ракетного топлива.

Запуск транспортных кораблей будет выполняться с помощью керосиновой ракеты CZ-7.

Средняя ракета CZ-7 (Чанчжен-7) выводит на орбиту спутники массой до 13.5 тонн и построена по классической трехступенчатой схеме. Четыре блока первой ступени снабжены керосиновым РД YF-100, центральный блок - двумя РД того же типа, верхняя ступень - четырьмя высотными РД YF-115. Ракета весит почти 600 тонн и занимает нишу советского "Зенита".

Также с 2024 года на орбиту станции будет выведен орбитальный телескоп "Сюньтянь" ("Небесный часовой"), который время от времени будет пристыковываться к осевому стыковочному узлу для обслуживания научных приборов. Пожалуй, это самый интересный элемент проекта, который заменит на орбите знаменитый американский "Хаббл". Диаметр главного зеркала "Сюньтяня" - 2 метра, а поле зрения в 300 раз больше, чем у "Хаббла". За 10 лет эксплуатации китайские астрономы и астрофизики отснимут с его помощью 40% всего звездного неба.

Повторение пройденного или новый шаг вперед?

Китайский космос со всей очевидностью построен на советских орбитальных технологиях. Но есть и определенные отличия. Прежде всего, основные советские космические корабли "Союз" изначально создавались не для освоения околоземной орбиты, а для полетов к Луне в условиях крайне ограниченного весового бюджета. Поэтому они исключительно легкие и экономичные - но крайне тесные.

Упакованные в Союз космонавты напоминают пассажиров какого-нибудь японского девятиместного кей-кара.

В тесноте, но не в обиде и очень надежно - таков девиз "Союза"! "Шэньчжоу", при сохранении всех достоинств "Союза" - хорош тем, что он больше советского прообраза. А также более просторной и комфортной выглядит орбитальная станция "Тяньхэ". Помещения китайской станции выполнены в стиле "минимализм" и имеют три полноценных спальных места для постоянного экипажа. В отличие от нынешних орбитальных станций, где космонавты устраиваются на ночь, где придется между шкафами с аппаратурой и привязываются к ручкам, чтобы во сне не сдуло ветром от многочисленных вентиляторов.

Объем внутренних помещений станции "Тяньхэ" составляет 50 куб. метров

Вдобавок к комфортным рабочим условиям, тайконавты будут обеспечены современной 10-гигабитной связью. Они смогут пользоваться Интернетом и совершать видеозвонки так, как будто находятся своих домах на Земле.

Интересно сравнить интерьеры небесного дворца "Тяньхэ" с современным земным автодомом "Максус", тоже выполненном в стиле "минимализм" - Автодомо Maxus V90 c выдвижным вторым этажом, балконом и стенами. Эти два дома - земной и космический роднит функциональный дизайн. И пусть он смотрится без привычных для нашего взгляда дворцовых украшений - но уже само внимание к дизайну говорит о том, что космическая техника становится ближе к человеку, который осваивает новую для себя среду обитания.

Эргономика имеет значение, поскольку проект модульной орбитальной станции является международным - в нем принимают участие 23 научных института из 17 стран мира. Исследования будут проводиться под эгидой Организации Объединенных Наций в области космической медицины, биотехнологии, астрономии, космических технологий, физики жидкостей и горения в условиях микрогрaвитации.

В этой связи возникает интересный вопрос - а могут ли прилететь на "Тяньхэ" российские космонавты на своих космических кораблях "Союз"? Это бы решило проблему прекращения пилотируемых полетов после отказа от МКС. Увы, нет - наклонение орбиты "Тяньхэ" составляет всего 41 градус и он не пролетает над Байконуром, откуда стартуют российские пилотируемые корабли (широта 45.6 градусов). Поэтому для космических полетов России придется создавать собственную орбитальную станцию, как бы дорого это ни было. В любом случае, китайская станция, которая не пролетает над территорией России, для нас не очень интересна, а будущая российская орбитальная станция будет высокоширотной.

Заметим, что китайская орбитальная станция отнюдь не впечатляет своими размерами. В полностью собранном виде, без приcтыкованных транспортных и пилотируемых кораблей, она будет весить около 66 тонн. Просто для сравнения - "Шаттл" и "Буран" весят с полной загрузкой более 100 тонн, будущий американский "Старшип" - все 220 тонн. Про МКС и говорить нечего. Но здесь есть один важный момент. МКС вряд ли дотянет на орбите до 30-x годов, а РОСС, скорее всего, запоздает, и вряд ли будет иметь грандиозные размеры. Что касается частного американского "Старшипа", то его будущее зависит от финансового положения SpaceX, и он еще очень не скоро будет соответствовать требованиям безопасности пилотируемых полетов. Поэтому будет период, когда на околоземной орбите не останется ничего подобного китайской орбитальной станции, а это в корне меняет облик будущей пилотируемой космонавтики.

Размеры орбитальной станции - от малого до великого - определяются решаемыми на ней задачами. И если Китаю потребуется дополнить свою космическую станцию новыми модулями - то для этого на базовом модуле предусмотрен дополнительный стыковочный узел.

В наше время именно Китай становится активным наследником и продолжателем советских космических технологий. Радует то, что эти технологии XX века не будет утрачены после завершения программы МКС, а будут развиваться с применением новых достижений в электронике и материаловедении. А также то, что ряд совместных космических проектов Китай намерен проводить в сотрудничестве с Россией. В этом своем новом качестве - организатора международных программ Китай будет определять будущее космических исследований.