Чанчжэн-5

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Великий поход-5»)
Перейти к: навигация, поиск
Чанчжэн-5
Чанчжэн-5
Макет ракеты-носителя Чанчжэн-5
Общие сведения
Страна Китайская Народная Республика Китай
Семейство Чанчжэн (кит. 长征)
Назначение ракета-носитель
Разработчик CALT
Изготовитель CAST
Основные характеристики
Количество ступеней CZ-5: 3-4
CZ-5B: 2
Длина CZ-5: 57 м
CZ-5B: 53,7 м
Диаметр 5 м
Стартовая масса CZ-5: 867 т
CZ-5B: 837 т
Масса полезной нагрузки
 — на НОО 25 000 кг (CZ-5B)
 — на ГПО 14 000 кг (CZ-5)
 — на ГСО 4500 кг (CZ-5/YZ-2)
История запусков
Состояние действующая
Места запуска Вэньчан, о. Хайнань, Китай
Число запусков 1
 — успешных 1
Первый запуск 03 ноября 2016, 12:43 UTC
 
Ускоритель (CZ-5 и CZ-5B) — CZ-5-300
Количество ускорителей 4
Длина 27,6 м
Диаметр 3,35 м
Маршевые двигатели 2 × YF-100[en]
Тяга уровень моря: 2400 кН
вакуум: 2680 кН
Удельный импульс уровень моря: 300 с
вакуум: 335 с
Время работы ~173 с
Горючее керосин
Окислитель жидкий кислород
Первая ступень (CZ-5 и CZ-5B) — CZ-5-500
Длина 33,2 м
Диаметр 5 м
Маршевые двигатели 2 × YF-77[en]
Тяга уровень моря: 1020 кН
вакуум: 1400 кН
Удельный импульс уровень моря: 310 с
вакуум: 426 с
Время работы 520 с
Горючее жидкий водород
Окислитель жидкий кислород
Вторая ступень (CZ-5) — CZ-5-HO
Длина 11,5 м
Диаметр 5 м
Маршевые двигатели 2 × YF-75D[en]
Тяга вакуум: 176,52 кН
Удельный импульс вакуум: 442 с
Время работы до 780 с
Горючее жидкий водород
Окислитель жидкий кислород
Третья ступень (CZ-5 (опционально)) — Yuanzheng-2 (YZ-2[en])
Маршевые двигатели 2 × YF-50D
Тяга 13 кН
Удельный импульс 315,5 с
Горючее несимметричный диметилгидразин
Окислитель тетраоксид диазота

«Чанчжэн-5» (кит. трад. 長征五, упр. 长征五, пиньинь: Chángzhēng wǔ, палл.: Чанчжэн у, буквально: «Великий поход–5» или ВП-5 или CZ-5) — китайская ракета-носитель тяжёлого класса семейства Чанчжэн, разработанная Исследовательским институтом ракетной техники Китайского объединения космических технологий. Третий представитель (после «Чанчжэн-6» и «Чанчжэн-7») новой линейки китайских ракет-носителей, использующий экологически чистое ракетное топливо: жидкий водород, жидкий кислород и керосин.

Ракету планируют использовать для запуска компонентов будущей китайской орбитальной станции, автоматических межпланетных станций к Луне и Марсу, а также тяжёлых геостационарных спутников.

«Чанчжэн-5» будут использовать в двух версиях: CZ-5 для запусков геостационарных спутников и межпланетных зондов, и CZ-5B, оптимизированную для запуска на низкую околоземную орбиту тяжёлых модулей космических станций. В зависимости от версии ракеты-носителя масса выводимой полезной нагрузки составит до 25 000 кг на НОО и до 14 000 кг на ГПО.

Первый запуск ракеты-носителя состоялся 3 ноября 2016 года. Более мощный вариант, CZ-5B, планируют запустить не ранее 2018 года.

На момент запуска в 2016 году, «Чанчжэн-5» является одной из наиболее мощных действующих ракет-носителей, лишь немного уступая американской Delta IV Heavy и опережая европейскую «Ариан-5» и российскую «Протон-М» по показателями выводимой полезной нагрузки[1].

Предпосылки создания[править | править вики-текст]

Необходимость в новых ракетах-носителях у Китая возникла в конце 90-х — начале 2000-х годов. Развитие космической программы требовало вывода компонентов орбитальных станций, регулярных грузовых и пилотируемых миссий на низкую опорную орбиту, вывода тяжёлых спутников на геостационарную орбиту, а также запуска исследовательских аппаратов Солнечной системы. Целью было создание линейки безопасных, надёжных и экономичных ракет-носителей, покрывающих полный спектр полезных нагрузок, от лёгких до тяжёлых, которые впоследствии смогли бы полностью заменить действующие ракеты серий Чанчжэн-2, 3 и 4. Важным шагом стало решение перейти с высокотоксичной и дорогостоящей топливной пары гидразин и тетраоксид диазота на более безопасные, производительные и экономически выгодные керосин, жидкий кислород и жидкий водород[2].

Проект анонсировали в 2001 году, однако серьёзные работы по его развитию начались только в 2007. Изначальные планы включали в себя создание семейства модульных ракет «Чанчжэн-5», разные модификации которых могли бы доставлять на низкую опорную орбиту грузы от 1,5 до 25 т. Впоследствии, было проведено разделение на отдельные серии по выводимой полезной нагрузке: легкого класса — «Чанчжэн-6», среднего класса — «Чанчжэн-7» и тяжёлого класса — «Чанчжэн-5». Вся новая линейка ракет-носителей использует общие структурные компоненты, в том числе ракетные двигатели, что позволило существенно снизить как время, так и стоимость разработки и производства[3].

История создания и первый запуск[править | править вики-текст]

Генеральным конструктором РН «Чанчжэн-5» является Ли Дун (Li Dong) из CALT. Ведущим разработчиком ракеты-носителя «Чанчжэн-5» является Лун Лэхао (Long Lehao). Основным назначением «Чанчжэн-5» будет удовлетворение потребности КНР в выводе грузов на низкую опорную орбиту и геостационарную орбиту в следующие 20—30 лет.

  • Проект был анонсирован в феврале 2001 года с началом развития в 2002 году, первый запуск РН предполагался в 2008 году. Однако финансирование было выделено только в 2007 году, как было сообщено разработчиками проекта в ходе выставки в Дунбэе.
  • 30 октября 2007 года было начато строительство завода для ракеты-носителя «Чанчжэн-5» в городе Тяньцзинь около порта Тяньцзин, который предполагалось использовать при доставке крупных блоков РН к стартовым площадкам (доставка центрального блока 5-метрового диаметра возможна только водным транспортом). Ракеты будут транспортироваться в Вэньчан, остров Хайнань, где расположен космодром Вэньчан. Новый завод будет иметь площадь более полумиллиона квадратных метров, стоимость строительства составит более 4 500 млн.юаней (650 млн.USD), первую очередь строительства было намечено завершить в 2009 году. Завершение строительства предприятия планировалось на 2012 год[4]. Разработка двигателей началась в 2000—2001 годах, испытания проводились Китайским национальным космическим управлением (КНКУ) в 2005 году. Модели двигателей YF-100 and YF-77 были успешно испытаны в середине 2007 года. На июль 2008 года развитие двигателей первой ступени было завершено.
  • 20 сентября 2015 года, ракета-носитель «Чанчжэн-5» была отправлена из порта Тяньцзинь в порт Цинлань города Вэньчан, на остров Хайнань, где расположен космодром Вэньчан, для испытаний вместе с полезной нагрузкой, для запланированной на 2017 год миссии «Чанъэ-5» к Луне[5].
  • В феврале 2016 года Китай завершил испытания ракеты-носителя «Чанчжэн-5». Испытания проходили на космодроме Вэньчан, продолжались 130 дней и показали хорошие результаты[6].
  • 26 августа 2016 года, два судна Юаньван-21 и Юаньван-22 повезли контейнеры с деталями очередной ракеты-носителя «Чанчжэн-5»[7][8].
  • 1 сентября, ракета была доставлена в порт Цинлань города Вэньчан, где находится космодром[9].
  • 28 октября ракету в вертикальном положении доставили в зону старта космодрома Вэньчан в провинции Хайнань (Южный Китай). Для проведения этой операции понадобилось около двух часов[10].

Первый запуск самой мощной китайской ракеты-носителя «Чанчжэн-5» был запланирован на 3 ноября 2016 года, 10:00 UTC[11] с космодрома в Вэньчане на острове Хайнань[9]. С её помощью планируется вывести на орбиту экспериментальный китайский спутник Шицзянь-17, для проведения демонстрации работы электрических двигателей на орбите[12]. В день старта запуск был отложен до 11:01 UTC[13]. Запуск был произведён в 12:43 UTC.

Планы применения ракеты[править | править вики-текст]

Исследование Луны[править | править вики-текст]

Носители этой серии планируется использовать для реализации заключительной части китайской программы исследования Луны. Китай намерен отправить на спутник Земли аппараты «Чанъэ-5» и «Чанъэ-6», основной задачей которых станет получение образцов лунных пород. Запуск «Чанъэ-5» намечен на 2017 год.

Исследование Марса[править | править вики-текст]

Также, китайские ученые планируют в 2020 году в рамках программы по исследованию Марса вывести с помощью ракеты-носителя «Чанчжэн-5» на переходную орбиту Земли и Марса зонд для исследования Красной планеты[9].

Орбитальная станция[править | править вики-текст]

Ракеты «Чанчжэн-5» также будут использоваться в ходе работ по строительству китайской модульной орбитальной станции «Тяньгун-3», которую планируется вывести на орбиту к 2020 году[6].

Конструкция[править | править вики-текст]

Первая ступень[править | править вики-текст]

CZ-5-500 — первая полностью криогенная китайская ракетная ступень, которая используется в качестве первой ступени ракеты-носителя. До этого подобный опыт в Китае имели только с третьей ступенью ракет-носителей «Чанчжэн-3A» и «Чанчжэн-3B», а соответственно — со значительно меньшими объёмами топливных баков и более низкими показателями производительности двигателей[2].

Высота ступени составляет 33,2 м, диаметр — 5 м, сухой вес — около 18 т. Стенки топливных баков выполнены из алюминиевого сплава, бак для окислителя расположен над баком для горючего. Баки с раздельными переборками, окислитель попадает к двигателями по топливной магистрали, проходящей сквозь бак для горючего. Для нагнетания в баках рабочего давления используются сами компоненты топлива в газообразном состоянии, которые образуются в процессе работы двигателей[2].

В качестве компонентов топлива используется жидкий водород (горючее) и жидкий кислород (окислитель), с температурой −252°С и −183°С соответственно. Вместимость топлива — 175 т[2][14].

На ступень установлены 2 жидкостных ракетных двигателя YF-77. Это двигатель открытого цикла, первый китайский криогенный двигатель с высоким уровнем тяги, существенный технологический шаг от двигателя YF-75, используемого на третьей ступени ракет серии CZ-3[14]. Суммарная тяга двигателей первой ступени — 1020 кН на уровне моря и 1400 кН в вакууме, удельный импульс — 310 с и 426 с, соответственно[2].

Каждый двигатель может индивидуально отклонятся от центральной оси в двух проекциях, обеспечивая управление вектором тяги по тангажу, рысканию и вращению.

Время работы ступени — до 520 секунд[14].

Боковые ускорители[править | править вики-текст]

Четыре жидкостных ускорителя, CZ-5-300, закреплены по бокам первой ступени и обеспечивают основную тягу ракеты-носителя во время старта. Общая тяга первой ступени и ускорителей в момент запуска достигает 10 565 кН[2][14].

Диаметр ускорителя — 3,35 м, высота — 27,6 м, сухой вес составляет 12 т. Вмещает до 147 т компонентов топлива, которыми являются керосин и жидкий кислород[2].

На ускоритель установлены 2 двигателя закрытого цикла YF-100, обеспечивающие ему тягу 2400 кН на уровне моря, с повышением до 2680 кН в вакууме. Удельный импульс составляет 300 с на уровне моря и 335 с в вакууме[14].

Такой же двигатель используется на первой ступени и боковых ускорителях ракеты-носителя «Чанчжэн-7». Модифицированная (укороченная) версия ускорителя с одним двигателем YF-100 используется в качестве первой ступени ракеты-носителя «Чанчжэн-6».

Ускорители работают в течение 173 секунд после запуска ракеты-носителя, после чего, на высоте около 72 км, отсоединяются при помощи пироболтов. Для большей стабильности отделения в верхней и нижней частях ускорителя установлены небольшие твердотопливные двигатели, отводящие его в сторону от первой ступени[2].

Вторая ступень[править | править вики-текст]

Используется для высокоэнергетичных запусков на высокие орбиты. По своему строению напоминает вторую ступень ракеты-носителя «Дельта-4», с топливными баками разных диаметров. Бак для горючего (жидкий водород) имеет тот же диаметр, что и первая ступень (5 м), в то время как диаметр расположенного под ним бака для окислителя (жидкий кислород) составляет менее 4 м и, вместе с двигателями, скрыт промежуточной секцией первой ступени[2].

Высота ступени составляет около 11,5 м, сухой вес — 3400 кг. Вмещает 26,5 т компонентов топлива.

Ступень оборудована двумя двигателями с циклом фазового перехода YF-75D. Эта более мощная версия двигателя YF-75 получила систему повторного зажигания, позволяющую перезапускать двигатели многократно во время полёта. Общая тяга ступени — 176,52 кН, удельный импульс — 442 с[2][14].

Время работы ступени — до 780 секунд[14].

Третья ступень (опция)[править | править вики-текст]

Для вывода полезной нагрузки прямо на геостационарную орбиту или на среднюю околоземную орбиту (для спутников системы навигации, высота около 22 000 км) может быть использован разгонный блок Yuanzheng-2 (YZ-2). Это увеличенная версия разгонного блока Yuanzheng-1[en], который начали использовать в 2015 году на ракетах серии CZ-3. Изготовленная специально для использования на ракете-носителе «Чанчжэн-5», версия YZ-2 имеет бо́льшие диаметр и вместимость топливных баков, а также оборудована двумя двигателями YF-50D вместо одного[2].

Использует самовоспламеняемые компоненты топлива — несимметричный диметилгидразин и тетраоксид диазота.

Ступень может быть запущена повторно для точного вывода спутников на необходимую орбиту в течение многочасового полёта.

Головной обтекатель[править | править вики-текст]

Для защиты полезной нагрузки во время полёта в атмосфере используется композитный обтекатель с внешним диаметром 5,2 м. Для базовой версии CZ-5 длина обтекателя составляет 12,27 м, для версии CZ-5B будет использоваться обтекатель длиной 20,5 м, позволяющий вместить большую полезную нагрузку, такую как модуль космической станции[2].

Варианты ракеты-носителя[править | править вики-текст]

Предлагаемые изначально версии ракеты-носителя Чанчжэн-5: CZ-5-200, CZ-5-320 и CZ-5-504

В процессе разработки предлагалось реализовать до шести различных конфигураций ракеты-носителя, предполагающие использование ступеней и боковых ускорителей различных диаметров и характеристик, собранных в различных комбинациях, с целью обеспечить вывод на орбиту полезной нагрузки в широком диапазоне, от 1,5 до 25 тонн[14][15][16][17].

В последствии произошло разделение на отдельные классы по массе выводимой полезной нагрузки, с выделением ракет-носителей серий «Чанчжэн-6» и «Чанчжэн-7», и для ввода в эксплуатацию оставлены только 2 наиболее мощных варианта.

CZ-5[править | править вики-текст]

Базовая версия ракеты-носителя, которая будет использоваться для вывода тяжёлых спутников на геопереходную орбиту и запуска исследовательских зондов к Луне и Марсу.

Высота составляет 57 м, стартовая масса — 867 т. Состоит из первой ступени, второй ступени и четырёх боковых ускорителей. Опционально может быть использована третья ступень для вывода спутников на геостационарную и среднюю околоземную орбиты.

Данная версия позволяет выводить до 14 т на геопереходную орбиту, до 15 т на солнечно-синхронную, а при использовании третьей ступени — до 4,5 т на геостационарную орбиту[2].

CZ-5B[править | править вики-текст]

Версия ракеты-носителя для вывода тяжелых грузов (модулей космической станции) на низкую околоземную орбиту.

Высота — 53,7 м, стартовая масса — 837 т. Состоит из первой ступени и четырёх боковых ускорителей. Вторая ступень не используется. Оборудована более длинным головным обтекателем.

Эта версия позволит выводить на НОО полезную нагрузку весом до 25 т[2].

Первый запуск планируется не ранее 2018 года.

Список запусков[править | править вики-текст]

Дата, время (UTC) Версия Стартовый комплекс Полезная нагрузка Орбита Результат
1 3 ноября 2016, 12:43[18] CZ-5/YZ-2[en] Вэньчан, LC-101 Шицзянь-17 ГСО Успех
Дебютный запуск ракеты-носителя. Запущен экспериментальный спутник «Шицзянь-17» для демонстрации технологий ионного двигателя. Для вывода спутника непосредственно на геостационарную орбиту впервые был использован разгонный блок Yuanzheng-2[19].
Планируемые запуски
2 2017[20] CZ-5 Вэньчан, LC-101 Шицзянь-18 ГПО
2017[20] CZ-5 Вэньчан, LC-101 Чанъэ-5 к Луне
Миссия по забору и возврату на Землю лунного грунта.
2018 CZ-5B Вэньчан, LC-101 Тяньхэ НОО
Базовый модуль Китайской модульной космической станции.
2018 CZ-5 Вэньчан, LC-101 Чанъэ-4 к Луне
Автоматическая межпланетная станция к Луне с посадочным аппаратом и луноходом.
2020 CZ-5 Вэньчан, LC-101 2020 Chinese Mars Mission[en] к Марсу
Автоматическая межпланетная станция к Марсу с орбитальным аппаратом, посадочным аппаратом и марсоходом.

Ракеты-носители аналогичного класса[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. China launches Long March 5, one of the world’s most powerful rockets (англ.). Spaceflight Now (3 November 2016).
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Long March 5 Launch Vehicle (англ.). Spaceflight101.
  3. Long March 6 Launch Vehicle (англ.). Spaceflight101.
  4. New carrier rocket series to be built. China Daily. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012.
  5. China to rehearse new carrier rocket for lunar mission — Xinhua | English.news.cn
  6. 1 2 Китай завершил испытания ракеты-носителя "Чанчжэн-5", первый запуск состоится в сентябре. ТАСС (5 февраля 2016). Проверено 26 августа 2016.
  7. Ракета-носитель "Чанчжэн-5" будет доставлена на космодром Вэньчан специализированными судами "Юаньван". Синьхуа новости (16 августа 2016). Проверено 26 августа 2016.
  8. Самая мощная китайская ракета-носитель "Чанчжэн-5" отправилась по морю к месту будущего запуска. Синьхуа новости (26 августа 2016). Проверено 26 августа 2016.
  9. 1 2 3 Пуск китайской ракеты-носителя "Чанчжэн-5" состоится в ноябре 2016 года. РИА Новости (со ссылкой на Жэньминь жибао) (1 сентября 2016). Проверено 1 сентября 2016.
  10. Самую мощную китайскую ракету-носитель запустит в начале ноября. Синьхуа новости (28 октября 2016).
  11. 长征五号(CZ-5):2016年11月3日首飞. China Spaceflight (9 октября 2016).
  12. Stephen Clark. Long March 5 heavy-lifter ready to join China’s rocket inventory – Spaceflight Now. Проверено 3 ноября 2016.
  13. ChinaSpaceflight on Twitter, Twitter. Проверено 3 ноября 2016.
  14. 1 2 3 4 5 6 7 8 China conducts Long March 5 maiden launch (англ.). NASA Spaceflight (2 November 2016).
  15. ChangZheng 5 (Long March 5) Launch Vehicle, SinoDefence.com (20 февраля 2009). Проверено 6 марта 2009.
  16. Space Launch Report: CZ-5 Data Sheet, Geocities.com (2 марта 2008). Архивировано из первоисточника 17 апреля 2009. Проверено 6 марта 2009.
  17. Chang Zheng-5 (Long March-5) | SinoDefence
  18. С космодрома Вэньчан запущена китайская ракета-носитель "Чанчжэн-5"_Russian.news.cn. russian.news.cn. Проверено 3 ноября 2016.
  19. China’s Long March 5 Heavy-Lift Rocket achieves full Success in Inaugural Mission (англ.). Spaceflight101 (3 November 2016).
  20. 1 2 Launch Controllers recount dramatic Long March 5 Countdown (англ.). Spaceflight101 (8 November 2016).