«Шэньчжоу-12»: первая трехмесячная

17 июня в 09:22:31.693 по пекинскому времени (01:22:32 UTC) со стартового комплекса №91 площадки №43 Центра космических запусков Цзюцюань был произведен пуск РН «Чанчжэн-2F» (CZ-2F №Y12) с пилотируемым космическим кораблем «Шэньчжоу-12» («Волшебный челн»). Корабль пилотировал экипаж в составе трех хантяньюаней (космонавтов): его командиром был генерал-майор профессионально-технической службы ВВС НОАК Не Хайшэн (командир), а членами экипажа – генерал-майор Лю Бомин и старший полковник Тан Хунбо.

Задача «Шэньчжоу-12» состояла в доставке первой экспедиции на орбитальную станцию «Тяньгун», состоящую в данное время из Базового блока «Тяньхэ» (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/79873.html ) и грузового корабля «Тяньчжоу-2» (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/80184.html ). Помимо названных, план работ на ближайшие полтора года (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/79993.html ) включает запуски еще трех грузовых и трех пилотируемых кораблей и двух исследовательских модулей.

Дата и время старта «Шэньчжоу-12» были выбраны с таким расчетом, чтобы корабль был выведен вслед орбитальному комплексу, что гарантировало возможность сближения и стыковки по «быстрой» схеме. Пуск состоялся в расчетное время, и на 574-й секунде полета «Шэньчжоу-12» отделился от второй ступени носителя. В 09:35 корабль раскрыл панели солнечных батарей, в 09:38 экипажу разрешили открыть стекла гермошлемов, а в 09:42 было объявлено, что запуск прошел успешно.

Измерения, выполненные на китайских наземных станциях и на корабле «Юаньван-6», показали, что «Шэньчжоу-12» был выведен на близкую к расчетной околоземную орбиту с параметрами:

* наклонение – 41.344°;

* минимальная высота – 200.0 км;

* максимальная высота – 347.9 км;

* период обращения – 89.85 мин.

Пуск имел внутреннее обозначение TGZR1/SZ-12, где TG означало имя программы («Тяньгун»), ZR1 – первый пилотируемый (zairen, цзайжэнь) полет, а SZ-12 – имя корабля. В каталоге  Космического командования США «Шэньчжоу-11» получил номер 48852 и международное обозначение 2021-053A.

После выхода на орбиту «Шэньчжоу-12» выполнил в автономном режиме серию из шести маневров дальнего сближения с целью и через 4.5 часа после старта вышел в точку в 52 км позади станции и на 13.5 км ниже ее. В ходе дальнейшего сближения корабль подошел сзади на дистанцию 2000 м, а затем обогнал цель и завис в 200 м впереди станции по направлению полета. Последовал подход до расстояния 19 м, короткое зависание и причаливание. 17 июня в 15:54 пекинского времени (07:54 UTC) «Шэньчжоу» успешно пристыковался к переднему узлу Базового блока «Тяньхэ». 

Через два витка, в 18:48, трое космонавтов поочередно перешли в Базовый блок и доложили Пекинскому центру управления полетом, что приступили к работе на Китайской космической станции.

Перерыв между предыдущим пилотируемым полетом на «Шэньчжоу-11» в октябре 2016 г. и стартом «Шэньчжоу-12» составил без малого пять лет. В этом есть и закономерность – китайцы отказались от запуска лаборатории «Тяньгун-3» – и досадная случайность. Если бы не авария ракеты CZ-5 в июле 2017 г. и два с лишним года, ушедшие на ее «лечение», Базовый блок можно было бы запустить уже в 2019 году.

В реальности Базовый блок «Тяньхэ» был выведен на орбиту 29 апреля, а грузовой корабль – 29 мая 2021 г. Стыковка была выполнена на орбите наклонением 41.47° и высотой 369x376 км. 4 июня орбиту связки подняли до 376x386 км, тем самым сфазировав ее движение под конкретную дату пуска.

Вечером 9 июня собранную в высотном монтажно-испытательном корпусе космодрома Цзюцюань ракету CZ-2F с установленным на ней головным блоком в составе космического корабля, обтекателя и башни системы аварийного спасения вывезли на стартовый комплекс. Опыт предыдущих стартов подсказывал, что до пуска остается от 6 до 8 суток. Прогноз орбитального движения «Тяньгуна» однозначно указывал на то, что он запланирован на 17 июня примерно в 09:21 пекинского времени.

Первое подтверждение этому пришло 13 июня, когда были опубликованы предупреждения для авиаторов о временном закрытии для полетов нескольких районов вдоль трассы выведения. Официальное объявление времени старта состоялось за сутки, утром 16 июня.

С экипажем «Шэньчжоу-12» вышла забавная история, иллюстрирующая неразборчивость и доверчивость сетевых источников. Еще 21 февраля на форуме «Новости космонавтики» его участник Сергий Федун опубликовал свою версию основных экипажей четырех первых экспедиций. Через посредство китайского форума 9ifly эта информация просочилась в китайский сегмент Интернета, обрела статус общеизвестной и в итоге «прописалась» в Википедии, причем экипаж «Шэньчжоу-13» автоматом записали в дублеры «Шэньчжоу-12».

Дальнейшие события показали, что Федун угадал только командира «Шэньчжоу-12». 9 июня в Сеть утекли изображения почтовых конвертов к предстоящему запуску, на которых по лицам и подписям удалось прочесть правильный состав основного экипажа. Строку с ним в китайской Википедии поправили, а дублеров оставили, и получилось совсем смешно: Лю Бомин оказался одновременно и в основном экипаже (по праву), и в дублирующем, куда его определили со слов Федуна.

Наконец, на специальной пресс-конференции на Цзюцюане утром 16 июня были названы реальные составы двух экипажей: в основном – Не Хайшэн (командир, он же «01-й»), Лю Бомин («02-й») и Тан Хунбо («03-й»), в дублирующем – Чжай Чжиган, Ван Япин и Е Гуанфу.

Не Хайшэн родился в сентябре 1964 г. в уезде Цзаоян провинции Хубэй. Национальность – хань, имеет высшее образование (магистр), член КПК с декабря 1986 г. Служил в ВВС НОАК с июня 1983 г., налетал 1480 часов, достиг должности главного штурмана полка, имел квалификацию «летчик 1-го класса». В январе 1998 г. прошел отбор в первую группу космонавтов. В сентябре 2003 г. был отобран одним из дублеров первого китайского космонавта Ян Ливэя, в октябре 2005 г. совершил пятисуточный полет в качестве пилота «Шэньчжоу-6». По итогам полета был удостоен звания «Героический космонавт» и медали «За заслуги в области космонавтики». В мае 2008 г. был назначен в дублирующий экипаж «Шэньчжоу-7», а в марте 2012 г. – командиром дублирующего экипажа «Шэньчжоу-9». В июне 2013 г. Не Хайшэн выполнил 14-суточный космический полет в качестве командира «Шэньчжоу-10» и космической лаборатории «Тяньгун-1», за что был награжден медалью «За заслуги в области космонавтики» 2-й степени. В июне 2014 г. был назначен командиром Отряда космонавтов НОАК. В декабре 2019 г. был назначен командиром основного экипажа «Шэньчжоу-12» и первой экспедиции на китайскую космическую станцию. Имеет квалификацию «космонавт высшего класса» и воинское звание генерал-майора профессионально-технической службы. (Более подробная биография была опубликована в журнале «Новости космонавтики» №8, 2013.)

Лю Бомин родился в сентябре 1966 года в уезде Иань провинции Хэйлунцзян. Национальность – хань, имеет высшее образование (магистр), член КПК с сентября 1990 г. Служил в ВВС НОАК с июня 1985 г., налетал 1050 часов, достиг должности командира эскадрильи авиационного полка, имел квалификацию «летчик 1-го класса». В январе 1998 г. прошел отбор в первую группу космонавтов. В июне 2005 г. получил назначение во второй дублирующий экипаж «Шэньчжоу-6», а в сентябре 2008 г. совершил полет на «Шэньчжоу-7», в ходе которого совершил частичный выход в открытый космос.

По итогам полета был удостоен звания «Героический космонавт» и медали «За заслуги в области космонавтики». В декабре 2019 г. был включен в состав основного экипажа «Шэньчжоу-12» и первой экспедиции на китайскую космическую станцию. Имеет квалификацию «космонавт высшего класса» и воинское звание генерал-майора.

Тан Хунбо родился в октябре 1975 г. в округе Сянтань провинции Хунань. Национальность – хань, имеет высшее образование (магистр), член КПК с апреля 1997 г. Служил в ВВС НОАК с сентября 1995 г., налетал 1159 часов, достиг должности командира авиационного полка, имел квалификацию «летчик 1-го класса». В мае 2010 г. был отобран в составе второго набора космонавтов. В мае 2016 г. был назначен в дублирующий экипаж «Шэньчжоу-11», а в декабре 2019 г. – в основной экипаж «Шэньчжоу-12» и первой экспедиции на китайскую космическую станцию. Имеет квалификацию «космонавт 2-го класса» и воинское звание старшего полковника.

Экипаж непосредственно готовился к полету в течение полутора лет. Суммарная продолжительность занятий и тренировок превысила 6000 часов. 

На космодроме китайских космонавтов провожал член Политбюро ЦК КПК, заместитель председателя Центрального военного совета Сюй Цилян, передавший экипажу напутствие ЦК КПК, Госсовета, ЦВС и Генерального секретаря ЦК КПК Си Цзиньпина. В Центре управления полетом за стартом «Шэньчжоу-12» наблюдал вице-премьер Хань Чжэн. 

Цели первой трехмесячной экспедиции на Китайской космической станции состоят в испытаниях космических технологий, обеспечивающих длительное пребывание космонавтов на орбите, систем утилизации и жизнеобеспечения, пополнения запасов и материалов на орбите, выхода в открытый космос, деятельности и операций в открытом космосе, а также техобслуживания на орбите.

Основными задачами «Шэньчжоу-12» являются:

* повседневное управление Базовым блоком, включая проведение необходимых испытаний, подтверждение работоспособности регенеративной системы жизнеобеспечения, испытания манипулятора станции и освоение работы с ним;

* осуществление двух выходов в открытый космос продолжительностью около 6 часов каждый, освоение операций переноса грузов и сборки при помощи манипулятора, а также испытания скафандров и инструментов для работы в космосе, перевод в рабочее положение панорамных камер и установка дополнительного набора насосов;

* проведение научных экспериментов и технических испытаний, включая сборку экспериментального оборудования для прикладных задач, выполнение плановых экспериментов прикладного характера и в области космической медицины, а также научно-образовательная деятельность;

* поддержание здоровья членов экипажа, повседневное выполнение физических упражнений, мониторинг, контроль и оценка состояния космонавтов.

За три месяца экипажу также предстоит разгрузить «Тяньчжоу-2» и обеспечить его расстыковку и испытания в телеоператорном режиме управления. После расстыковки и перед возвращением «Шэньчжоу-12» выполнит пробный подход до расстояния 19 м к надирному узлу.

На Базовом блоке «Тяньхэ» космонавты располагают втрое большим объемом жилого пространства, чем в лабораториях «Тяньгун». Они будут размещаться в трех отдельных «каютах» и смогут воспользоваться общей «ванной комнатой». В отсеках станции обеспечивается вентиляция со скоростью потока 0.08 м/с в рабочей зоне и 0.05 м/с в зоне сна. Уровни шума составляют 58 и 49 дБ соответственно, что соответствует требованиям к комфортному отдыху. Распорядок дня строится по пекинскому времени; в условно ночные часы в станции используется приглушенное освещение.

Складная кухня с двумя шкафчиками, микроволновой печкой, холодильником и диспенсером подачи воды и электронным блоком дистанционного управления была доставлена на «Тяньчжоу-2» и ждет разгрузки вместе с запасами еды. Для питания предназначены 120 типов продуктов со сбалансированным составом, хорошим вкусом и возможностью длительного хранения. Физические упражнения, необходимые для сохранения хорошей формы, будут выполняться на велоэргометре и бегущей дорожке. Для общения с Землей предусмотрены каналы двусторонней видеосвязи и электронная почта, а на самой станции работает wifi.

Регенеративная система жизнеобеспечения станции включает подсистемы генерации кислорода методом электролиза воды, сбора и переработки конденсата атмосферной влаги, обработки мочи, удаления углекислого газа и опасных малых примесей. Твердые отходы жизнедеятельности и мусор складируются в грузовом корабле и с ним удаляются со станции.

Транспортный корабль «Шэньчжоу-12», как и его прототип «Союз-ТМ», состоит из приборно-агрегатного отсека, спускаемого аппарата увеличенного объема и орбитального отсека. Основные блоки системы электропитания и двигательная установка корабля находятся в ПАО, экипаж размещается в герметичном СА в аварийно-спасательных скафандрах, а в ОА находятся системы жизнеобеспечния и средства сближения и стыковки. Масса корабля близка к 8000 кг, его длина 9 м, а диаметр – 2.8 м.

Головным подрядчиком по кораблю является Китайская исследовательская академия космической техники CAST. Значительный объем субподрядных работ приходится на Шанхайскую исследовательскую академию космической техники SAST: приборно-агрегатный отсек, подсистема электропитания и распределения питания по трем модулям, стыковочный механизм, подсистема измерений, управления и связи, бортовая кабельная сеть в целом и кабельная сеть ПАО.

«Шэньчжоу-12» модернизирован под условия работы в программе космической станции по четырем основным направлениям. Во-первых, он оснащен системами автономного сближения и стыковки по «быстрой» схеме со станцией, находящейся в стандартной орбитальной ориентации. Если же из-за отказов тех или иных систем режим автоматической стыковки окажется невозможен, экипаж сможет провести причаливание и стыковку в ручном режиме. Во-вторых, он получил возможность облета станции и стыковки к любому из двух осевых узлов, а также к надирному, с подходом к нему в радиальном направлении. В-третьих, системы корабля рассчитаны на полугодовой полет в составе станции, для чего изменены схемы электропитания «Шэньчжоу» и терморегулирования его отсеков. При этом в любой момент во время полугодовой экспедиции корабль может быть использован для срочного возвращения. В-четвертых, реализован адаптивный алгоритм управления спуском, обеспечивающий посадку в заданном районе для определенного диапазона высот финальной орбиты – от 340 до 450 км. И наконец, задублирована парашютная система, обеспечивающая безопасное приземление СА.

Посадка «Шэньчжоу-12» впервые запланирована на площадке Дунфэн вблизи космодрома вместо использовавшейся до этого площадки в хошуне Сыцзыван Автономного района Внутренняя Монголия. На площадке Дунфэн организовано постоянное дежурство поисково-спасательной службы, что позволяет при необходимости совершить экстренную посадку.

На полигон Цзюцюань были доставлены два готовых корабля и два носителя CZ-2F, подготовка которых велась параллельно. Если бы первый корабль потерпел аварию на орбите, второй можно было бы запустить через 8.5 суток для спасения экипажа.

Ракета CZ-2F является специальной модификацией CZ-2C для пилотируемых полетов и состоит из четырех жидкостных ускорителей диаметром по 2.25 м, двухступенчатого центрального блока диаметром 3.35 м и головного блока диаметром 3.8 м, включающего корабль под обтекателем с башенкой системы аварийного спасения. Изделие стартовой массой 497 т имеет высоту 58 м. По проекту показатель надежности ракеты составляет 0.97, а индекс безопасности – 0.997. Фактически оценка надежности перед стартом 17 июня составляла 0.9894, а надежности системы аварийного спасения – 0.99996.

Носитель CZ-2F №Y12 прошел доработку – внедрено 109 технических решений, из которых 70 был направлены на повышение надежности и безопасности. С учетом специфических условий старта к космической станции, когда требуется оперативно уточнять азимут пуска, впервые реализован разворот носителя по крену в начале полета. Кроме того, в случае использования САС на аварийной ракете реализовано целенаправленное отделение башенки САС от корабля в направлении, перпендикулярном направлению приземного ветра. 

Автор: Liss