Чанчжэн-5 | |
---|---|
Макет ракеты-носителя Чанчжэн-5 | |
Общие сведения | |
Страна |
|
Семейство | Чанчжэн (кит. 长征) |
Назначение | ракета-носитель |
Разработчик | CALT |
Изготовитель | CAST |
Основные характеристики | |
Количество ступеней |
CZ-5: 3-4 CZ-5B: 2 |
Длина (с ГЧ) |
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 | 2 |
• успешных | 1 |
• неудачных | 1 |
Первый запуск | 3 ноября 2016 года |
Последний запуск | 2 июля 2017 (Шицзянь-18) |
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. Это серийная универсальная многоступенчатая ракета, способная доставлять на орбиту грузы массой до 25 тонн[1].
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 тонн на НОО и до 14 тонн на ГПО.
Первый запуск ракеты-носителя состоялся 3 ноября 2016 года. На момент запуска «Чанчжэн-5» являлась 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[2].
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[3].
Проект анонсировали в 2001 году, однако серьёзные работы по его развитию начались только в 2007 г. 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[4].
Носители будут использоваться в ходе работ по строительству «Китайской модульной космической станции» с 2020 года.
Носители этой серии планируется использовать для реализации китайской программы исследования Луны.
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[5].
Также проект 2020 Chinese Mars Mission[en], намеченный на 2020 год.
Генеральным конструктором ракеты-носителя РН «Чанчжэн-5» является Ли Дун (Li Dong) из Академии технологии ракет-носителей (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.
Завод для производства «Чанчжэн-5» был построен (строительство начато 30 октября 2007) 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 оттуда будут транспортироваться на космодром Вэньчан на острове Хайнань. Этот завод имеет площадь более полумиллиона квадратных метров, стоимость строительства составит более 4,5 млрд юаней (650 млн долл.). Первую очередь строительства было намечено завершить в 2009 году; завершение строительства предприятия планировалось на 2012 год[6].
Разработка двигателей началась в 2000—2001 гг., испытания проводились Китайским национальным космическим управлением (КНКУ) в 2005 году. Модели двигателей YF-100 и YF-77 были успешно испытаны в середине 2007 года; на июль 2008 года разработка двигателей первой ступени была завершена.
В качестве компонентов топлива используется жидкий водород (горючее) и жидкий кислород (окислитель), с температурой −252°С и −183°С соответственно[3][7]. 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.[3]
Высота ступени составляет 33,2 м, диаметр — 5 м, сухой вес — около 18 т. Стенки топливных баков (вместимость топлива — 175 т) 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[3].
На ступень установлены два 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[7]. Суммарная тяга двигателей первой ступени — 1020 кН на уровне моря и 1400 кН в вакууме, удельный импульс — 310 с и 426 с, соответственно[3].
Каждый двигатель может индивидуально отклоняться от центральной оси в двух проекциях, обеспечивая управление вектором тяги по тангажу, рысканию и вращению.
Время работы ступени — до 520 секунд[7].
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[3][7].
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[3].
На ускоритель установлены два 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[7]. (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[3].
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[3].
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[3][7].
Время работы ступени — до 780 секунд[7].
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[3].
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.
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[3].
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[7][8][9][10].
Таблица характеристик предлагаемых вариантов ракеты-носителя | |||||
---|---|---|---|---|---|
Вариант | CZ-5-200 | CZ-5-320 | CZ-5-504 | CZ-5-522 | CZ-5-540 |
Ускорители
(двигатели) |
-- | 2xCZ-5-200, (2xYF-120t) | 4xCZ-5-300, (8xYF-120t) | 2xCZ-5-200 2xCZ-5-300, (6xYF-120t) | 4xCZ-5-200, (4xYF-120t) |
Первая ступень
(двигатели) |
CZ-5-200, (YF-120t) | CZ-5-300, (2xYF-120t) | CZ-5-500, (2xYF-50t) | CZ-5-500, (2xYF-50t) | CZ-5-500, (2xYF-50t) |
Вторая ступень
(двигатели) |
CZ-YF-73, (YF-73) | CZ-5-KO, | CZ-5-HO, (2xYF-75) | CZ-5-HO, (2xYF-75) | CZ-5-HO, (2xYF-75) |
Третья ступень (для НОО не используется) |
-- | CZ-5-HO, (YF-75) | -- | -- | -- |
Тяга (у земли) | 134 тс (1.34 МН) | 720 тс (7,2 МН) | 1064 тс (10,64 МН) | 824 тс (8,24 МН) | 584 тс (5,84 МН) |
Полная масса | 82 т | 420 т | 800 т | 630 т | 470 т |
Высота (макс.) | 33 м | 55 м | 62 м | 58 м | 53 м |
Масса выводимой ПН (НОО 200 км) | 1,5 т | 10 т | 25 т | 20 т | 10 т |
Масса выводимой ПН (ГПО) | -- | 6 т | 14 т | 11 т | 6 т |
Впоследствии 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.
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[3].
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[3].
Первый запуск планируется не ранее 2019 года.
Первый запуск самой мощной китайской ракеты-носителя «Чанчжэн-5» был запланирован на 10:00 UTC 3 ноября 2016 года[16]; полезной нагрузкой являлся экспериментальный китайский спутник Шицзянь-17, для проведения демонстрации работы электрических двигателей на орбите[17]. В день старта запуск был отложен до 11:01 UTC[18]; запуск был произведён в 12:43 UTC.
№ | Дата, время (UTC) | Версия | Стартовый комплекс | Полезная нагрузка | Орбита | Результат |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 3 ноября 2016, 12:43 | 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][20]. | ||||||
2 | 2 июля 2017, 11:23 | CZ-5 | Вэньчан, LC-101 | Шицзянь-18 | ГПО | Неудача |
Запуск более 7 тонного спутника связи «Шицзянь-18» построенного на новой спутниковой платформе DFH-5 завершился неудачей из-за аномалии в работе одного из двигателей YF-77 первой ступени[21] на 346 секунде полета[22][23][24][25][26]. | ||||||
Планируемые запуски | ||||||
2019[27] | CZ-5 | Вэньчан, LC-101 | Шицзянь-20 | ГПО | ||
Испытательный запуск РН с аналогом потерянного спутника Шицзянь-18.[23] | ||||||
2019[27] | CZ-5B | Вэньчан, LC-101 | НОО | |||
Первый испытательный запуск РН в такой конфигурации.[23] | ||||||
2019[27] | CZ-5 | Вэньчан, LC-101 | Чанъэ-5 | к Луне | ||
Миссия по забору и возврату на Землю лунного грунта.[23] | ||||||
2020[28] | CZ-5B | Вэньчан, LC-101 | Тяньхэ | НОО | ||
Базовый модуль Китайской модульной космической станции.[23] | ||||||
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.[23] |
Сравнение характеристик РН тяжёлого класса (данные на 10.2012 или позднее) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ракета-носитель | Страна | Первый полёт | Кол-во запусков в год (всего) | Широта СК | Старт. масса, т | Масса ПН, т | Диам. ГО, м | Успеш. пусков, % | Цена пуска, млн $ | ||
НОО | ГПО (остаточная ΔV до ГСО 1500 м/с) | ГСО | |||||||||
Чанчжэн-5 | 2016 | 1 (2) | 19,6° | 687 | 20[8] | 14 | 11[8] | 3,35 | 50 | ||
«Протон-М» — «Бриз-М»[29] | 2001 | 8 — 12 (98) | 46° | 705 | 23 | 6,35 | 3,25 | 4,35 | 90 | 65-70[30][31] | |
Ariane 5 ECA[32] | 2002 | 6 (36) | 5° | 780 | 20 | 10 | 5,4 | 97,2 | 220 | ||
Зенит-3SL (Морской старт)[33] |
1999 | 4-5 (33) | 0° | 473 | 13,7¹ | 6,06 | 2,6² | 4,15 | 91 | 80 | |
Delta IV Heavy[34][35] | 2004 | 1 (6)⁴ | 35° и 28° | 732 | 23³ | 10,75 | 6,57 | 5,1 | 95⁵ | 265[36] | |
Delta IV Medium+ (5,4)[34][35] | 2009 | 2 — 3 (2)⁴ | 35° и 28° | 399 | 13,5³ | 5,5 | 3,12 | 5,1 | 95⁵ | 170[36] | |
Atlas V 551[37] | 2006 | 1 (3)⁴ | 35° и 28° | 541 | 18,8 | 6,86 | 3,90 | 5,4 | 97⁶ | 190[36] | |
Atlas V 521[37] | 2003 | 2 (2)⁴ | 35° и 28° | 419 | 13,49 | 4,88 | 2,63 | 5,4 | 97⁶ | 160[36] | |
Falcon 9 FT | 2015 | 9 (29) | 28° | 549 | 22,8[38] | 5,5-8,37[38] | 3,7 | 93 | 62 млн $ | ||
H-IIB[39] | 2009 | 2 (3) | 30° | 531 | 19 | 8 | 5,1 | 100 (3 пуска) | 182[40] | ||
Чанчжэн-3B[41][42] | 1996 | 4 (22) | 28° | 426 | 11,2 | 5,1 | 2 | 4,2 | 91 | 50-70 | |
(¹) Зенит-2SLБ и (²) Зенит-3SLБФ, старт с Байконура; (³) орбита МКС (407 x 407 км); (⁴) всего было произведено 33 пуска РН Atlas V и 21 Delta IV различных модификаций; (⁵), (⁶) — рассчитано на основе данных пусков всех вариантов РН Delta IV и Atlas V соответственно; (7) — для ГПО-1800 — 27,5° — для ГПО-1500 вес будет ~ 4.5-7 тонн соответственно. |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .