Запуск Zhuque-2 Y-3: Китай совершил революцию в ракетостроении

Частная китайская компания LandSpace запустила свою третью ракету Zhuque-2 Y-3 в субботу в 7:39 по местному времени со стартовой площадки № 96 космодрома Цзюцюань в пустыне Гоби (Внутренняя Монголия). Это первый в истории астронавтики метановый проект, где ракете-носителю благополучно удалось вывести на орбиту спутники.

Китайцы делают прорыв в сфере коммерческих спутников

Это событие – подлинная революция в ракетостроении, ведь метан (хоть и является парниковым газом) – экономичное (на 50-90% дешевле ныне используемых), более безопасное и экологичное топливо для ракет многоразового использования. Скажем, до сих пор применяемый гептил в смеси с тетраксидом азота – чрезвычайно ядовитая субстанция. Сжигаемый с жидким кислородом керосин гораздо менее токсичен. И всё-таки в сравнении с ними отработанный метановый выхлоп содержит минимум вредных веществ.

По завершении трёхэтапного эксперимента руководство компании сообщило: три запущенные ею ракеты достигли синхронной орбиты, удалённой от Земли на 460 км (285 миль). Причём последние два запуска оказались результативными.

Zhuque-2 Y-3 доставил на орбиту пару испытательных спутников китайского стартапа Spacety по 50 кг каждый, а также один спутник компании Hongqing. Напомним: в Китае частный бизнес инвестирует в космическую деятельность с 2014 года, когда правительство страны дало соответствующее разрешение.

Первый полёт

14 декабря 2022 года LandSpace осуществила дебютный полёт Zhuque-2 Y-1, который не смог выйти на расчётную орбиту из-за раннего отключения четырех верньерных (маневровых) двигателей II ступени, после того как маршевые двигатели отработали нормально. Это была первая в мире попытка запуска на орбиту ракеты-носителя на метане, закончившаяся неудачей.

Носитель дал сбой в последние минуты вывода на орбиту. В итоговом отчёте было указано: проблема заключалась во внешнем кожухе насоса жидкого кислорода низкого давления, который вышел из строя в ходе операции по отключению основного двигателя, поскольку подвергся мощному динамическому воздействию.

В результате разорвалось соединение на впускной трубе жидкого кислорода, которое не было должным образом укреплено на случай аварийной ситуации. Согласно мероприятиям по устранению несовершенств конструкции, перед вторым полетом персонал LandSpace провёл ряд наземных испытаний, чтобы проверить эффективность проделанной работы.

Космический аппарат был снаряжён небольшим полезным грузом, который был утрачен по причине недостижения орбитальной скорости. Ракета разогналась лишь до 5 км/с, в то время как для стабильной орбиты требуется около 7 км/с.

Последующие полёты

12 июля текущего года LandSpace стала пока единственной на сегодняшний день организацией, подготовившей успешный полёт ракеты Y-2, функционирующей на метане и жидком кислороде. Учёные из КНР опередили американских конкурентов, включая SpaceX Илона Маска и Blue Origin Джеффа Безоса.

Второй полёт не предусматривал никакой полезной нагрузки и был исключительно демонстрационным. Наконец, 9 декабря Zhuque-2 Y-3 в третий раз поднялся в космос, и ракета опять в штатном режиме достигла орбиты.

Администрация LandSpace пообещала заказчикам не менее трёх-четырёх запусков в следующем году и не менее шести в 2025-м. Гендиректор LandSpace Чжан Чанву официально заявил, что теперь модель отправляется на серийный выпуск и в ближайшей перспективе при благоприятном развитии событий количество ежегодных полётов можно будет довести до 15.

Нестандартный подход

Разработка двигателей прошла сравнительно быстро. Полноценный испытательный запуск провели в мае 2019 года на полигоне LandSpace engine в Хучжоу, провинция Чжэцзян. Изначально двигатель задумывался как упрощённый и быстро собираемый, поскольку LandSpace планирует производить до полутора десятков изделий в год.

Речь идёт о среднеразмерной ракете-носителе высотой 49,5 м, диаметром 3,35 м и стартовой массе (без учёта полезной нагрузки) 216 т. На данный момент ракета способна выводить до 1,5 т полезной массы на 500-километровую орбиту, а последующие модификации увеличат грузоподъёмность до 4 т. На низкую околоземную орбиту в 200 км он способен будет выводить 6 т. Состав материала изготовления не афишируется. Известно только, что корпус включает максимально возможное количество готовых деталей в основном из разнообразных композитов, керамики и лёгких и прочных металлосплавов.

I ступень ракеты приводится в действие четырьмя двигателями на жидком метане TQ-12, образующими единый блок. Они работают по принципу газогенераторного цикла. При старте двигатели развивают тягу в 2680 кН. Каждый из них имеет диаметр выпускного сопла 1,5 м и работает на смеси кислорода и метана в соотношении 3,5 : 1.

Фишка модели в том, что II ступень также оснащена двигателем TQ-12, усиленным четырьмя верньерными двигателями TQ-11. Перед завершением работы II ступени включаются TQ-11, которые играют роль разгонной ступени после выключения главного двигателя. Они выполняют плавный вывод на орбиту.

Дальнейшие планы LandSpace

Первоначально ожидалось, что третий запуск ознаменуется появлением силового модуля TQ-15A, где верньерные двигатели отсутствуют; однако у конструкторов, видимо, что-то пошло не так, и воплощение ноу-хау пришлось отложить.

В общем, компания собирается доработать Zhuque-2. Готов концепт удлинённой версии с модернизированными двигателями, баками и увеличенным обтекателем грузового отсека, получивший название ZQ-2A. Планируется, что эта ракета также будет иметь 3-ядерный и 5-ядерный типы, соответственно, промаркированные как ZQ-2B и ZQ-2C. Исходя из увеличения тяги TQ-12A на 9% (до 2921,2 кН) на ядро, 3-ядерный тип будет иметь тягу 8,7 мН, а 5-ядерный – 14,6 мН.

После выполнения данного проекта LandSpace планирует перейти к созданию и внедрению ракеты многоразового использования из нержавеющей стали Zhuque-3. Она будет способна нести 11-20 т полезной массы – в зависимости от комплектации и назначения. Правда, пока неизвестно, когда LandSpace перейдёт на многоразовый вариант.

• Автор: Ярослав Дымчук