Kinijos kosmoso pramonė yra viena iš sparčiausiai besivystančių pasaulyje: turi pilotuojamų skrydžių programą, pradeda automatinių erdvėlaivių į Mėnulį skrydžius ir planuoja tirti Saulės sistemos planetas, kuria nacionalinę navigacijos sistemą Beidou, turi pasaulyje antrą pagal dydį (po JAV) taikomosios paskirties palydovų grupę.
Nepaisant milžniškų pasiekimų, iki 2016 metų birželio mėnesio pabaigos, Kinijos kosmoso tyrimo pajėgumai buvo riboti dėl raketų keliamosios galios trūkumo. Iki 2016 metų vasaros Kinija dažniausiai naudojo Changzheng – 2 (CZ-2 lietuviškai „Didysis žygis – 2“) šeimos raketas.
Raketų CZ-2 modifikacijos CZ-2E ir CZ-2F į LEO (žema orbita aplink Žemę, ~ 200 km) gali iškelti atitinkamai 9.2 ir 8.2 tonų naudingąjį krovinį. Tai šiek tiek daugiau nei Rusijos raketos Sojuz – iškelia 7.1 tonų naudingąjį krovinį – pajėgumas. CZ – 2 šeimos raketos naudoja toksinį kurą: azoto tetroksidą (oksidatorius) ir nesimetrinį dimetilhidraziną (degalai).
Iškeliamos naudingos masės deficitą Kinija sprendžia kurdama dvi naujas raketas: Changzheng – 7 (vidutinės keliamosios galios, iki 13.5 tonos į LEO 200 km apskritiminę orbitą) ir Changzheng – 5 (didelės keliamosios galios, iki 25 tonų į LEO 200 km aukščio orbitą). Changzheng – 5 raketa bus viena iš galingiausių pasaulyje, mat ji galės išvesti ne tik iki 25 tonų naudingąjį krovinį į LEO 200 km aukščio orbitą, bet ir iki 14 tonų naudingąjį krovinį į Žemės stacionaraus palydovo perėjimo orbitą (yra pereinamoji tarp LEO ~ 200 km aukščio orbitos iki Žemės stacionarios ~ 35 786 km aukščio orbitos). Žemės stacionaraus palydovo perėjimo orbita yra labai ištęsta elipsės formos kosminio aparato skrydžio trajektorija, kurios perigėjus (mažiausias atstumas iki Žemės paviršiaus) yra apie 200 km, o apogėjus (didžiausias atstumas nuo Žemės paviršiaus) yra 35 786 km.
Changzheng – 5 konstrukcija klasikinė ir primena didelės keliamosios galios Japonijos raketą N-IIB. Raketa Changzheng – 5 turi dviejų pakopų didelio skersmens centrinį modulį ir keturis greitintuvus (nulinės pakopos), pritvirtintas prie pirmosios pakopos. Skirtingai nei H-IIB ar JAV Atlas 5, Changzheng – 5 greitintuvai naudoja žibalą bei deguonį, o ne kietą kurą. Kinijos raketos Changzheng – 5 pirmoji pakopa turi du žibalo deguonies variklius YF-77, kurių kiekvieno trauka 510/700kN (52/71 ts), viršutinė pakopa – antroji pakopa turi du vakuuminius vandenilio deguonies variklius YF-75D (88,26 kN trauka).
Changzheng – 7 panaši į Changzheng – 5, bet turi mažesnio skersmens centrinį bloką su YF-100 skysto deguonies žibalo varikliais. Analogiški varikliai (po vieną) yra sumontuoti keturiuose šoniniuose greitintuvuose.
Pirmoji Changzheng – 7 raketa buvo pristatyta į naująjį Kinijos Wenchang (Venčangas) kosmodromą 2016 metų gegužės 14 dieną. Wenchang – ketvirtas ir piečiausias Kinijos kosmodromas, pastatytas naujos kartos raketų startams. Kosmodromas įsikūręs Hainan saloje Pietų Kinijos jūroje ~ 9 º šiaurės platumos. Tokia kosmodromo padėtis, pirma, leidžia išvengti išnaudojusių kurą raketos šoninių greitintuvų ir pirmosios pakopos kritimo į tankiai apgyvendintas teritorijas, o antra, padidina Kinijos raketų keliamąją galią. Raketų pakopos atgabenamos į kosmodromą jūra iš šalies šiaurėje esančio Tianjin miesto dviem laivais: Yuanwang-21 ir Yuanwang-22.
Wenchang kosmodrome pastatyti du raketų paleidimo kompleksai: Nr. 101 – didelės keliamosios galios raketoms CZ-5 (pirmasis startas numatytas 2016 metų lapkričio 3 dieną) ir Nr. 201 – vidutinės keliamosios galios raketoms CZ-7. Abi startų aikštelės turi stacionarius raketų aptarnavimo bokštus ir požeminius raketų variklių išmetamų dujų išėjimo kanalus. Startų aikštelėms Nr. 101 ir 201 priskirti atitinkamai Nr. 501 ir 502 raketų surinkimo ir bandymo kompleksai. Jų aukštis (99,4 m) leidžia raketas surinkti vertikalioje padėtyje. Tai naujovė, nes kituose Kinijos kosmodromuose, išskyrus raketas CZ-2F su pilotuojamais erdvėlaiviais Zhenshou, raketų surinkimas ir aptarnavimas atliekami tiesiog starto aikštelėje.
2016 birželio 22 dieną įvyko pirma raketos Changzheng – 7 kelionė iš vertikalaus surinkimo pastato į starto aikštelę. Šio skrydžio naudingasis krovinys – perspektyvaus pilotuojamo erdvėlaivio modelis.
Raketa Chang Zheng – 7 ant mobilios starto platformos plačiais bėgiais keliauja iš vertikalaus surinkimo pastato į starto aikštelę
Raketa Chang Zheng – 7 parengta startui
Raketos Chang Zheng – 7 sandaros, surinkimo, gabenimo į starto aikštelę video. Antrasis video šios raketos surinkimo, gabenimo į starto aikštelę, užpildymo kuro komponentais tema.
2016 metų birželio 25 dieną 12:00 UTC iš Kinijos pietryčiuose esančio Venchan kosmodromo buvo paleista vidutinės keliamosios galios naujos kartos raketa Chang Zheng – 7 (CZ-7 – Didysis žygis – 7). Sėkmingas startas Kinijai atvėrė naujas galimybes, nes CZ-5 varikliai naudoja ne nuodingus kuro komponentus heptilą amilą, o saugesnius: žibalą ir skystą deguonį; skystą vandenilį bei skystą deguonį.
Startą tiesiogiai transliavo keletas Kinijos televizijos kanalų.
Raketos Chang Zheng – 7 pirmasis startas
Raketos Chang Zheng – 7 pirmojo starto vaizdo įrašas. Kitas šios raketos surinkimo, nuvežimo į starto aikštelę ir starto vaizdo įrašas.
CZ – 7 kūrimą 2010 metų gegužę pradėjo Kinijos raketų technologijų akademija (China Academy of Launch Vehicle Technology, CALT). Pagal pirminį projektą, CZ – 7 turėjo būti patobulinta raketos CZ-2F versija ir naudojama tiek pilotuojamų erdvėlaivių Zhenshou, tiek krovininių Tianzhou paleidimui.
Raketa CZ-2F su pilotuojamu erdvėlaiviu Zhenshou
Šiuo metu manoma, kad naujoji raketa iškels į kosminę erdvę tik nepilotuojamus erdvėlaivius, o ateityje ji pakeis pasenusias raketas CZ – 2, CZ – 3 ir CZ – 4.
Raketos CZ – 7 bazinis variantas turi keturis šoninius greitintuvus ir dvi centrinio modulio pakopas. Raketos aukštis 53 m, centrinio modulio skersmuo – 3.35 m. Surinktos raketos su keturiais šoniniais greitintuvais didžiausias skersmuo – 10.05 m, masė starto metu – 597 tonos, ji gali iškelti iki 13.5 tonų krovinį į 400 km aukščio orbitą ir iki 5.5 tonų krovinį į 700 kilometrų Saulės sinchroninę orbitą.
Keturi greitintuvai ir pirmoji raketos CZ-7 pakopa turi uždaro ciklo variklius YF-100 (du centrinėje pakopoje ir po vieną greitintuvuose), antrojoje pakopoje sumontuoti keturi varikliai YF-115, variklių kuras – skystas deguonis ir žibalas.
Variklio YF – 100 kūrimas pradėtas 2000 metais, variklio trauka 1200 kN (122 t) jūros lygyje ir 1340 kN (137 t) vakuume. Impulso trukmės santykis – 335/300 s (vakuumas/jūros lygis). YF – 100 yra Ukrainos raketinio variklio RD810 (РД810) kopija. Ukrainos specialistai daug padėjo Kinijoje šios šalies specialistams sukurti ir išbandyti YF – 100.
Kinijos YF-115 yra Sovietų Sąjungoje 1985 m Energomaš sukurto skysto kuro variklio RD-120 kopija ir yra Zenit raketų (Ukraina) antrosios pakopos pagrindinis variklis
Raketinis variklis RD-120
CZ – 7 antroji pakopa su keturiais varikliais YF-115
YF-115 yra mažas variklis, kurio trauka 176,5 kN (18 t.), sukurtas dirbti vakuume. Jis buvo sukurtas Sovietų Sąjungos raketinio variklio RD-120 pagrindu (manoma, kad Kinijos specialistai tiesiog naudojosi raketinio variklio RD-120 technine dokumentacija). Šis variklis sukurtas moksliniame gamybiniame susivienijime Energomaš (Maskvos srities Chimki miestas) ir gaminamas Ukrainos konstravimų biure „Južnoje“ raketų Zenit antrosioms pakopoms.
Raketos CZ – 7 pirmojo starto naudingasis krovinys – naujos kartos pilotuojamo erdvėlaivio nusileidimo aparato prototipas ir du maži palydovai ADRV ir BPV.
Kinijos pilotuojamo erdvėlaivio Shenzhou konstrukcija remiasi Rusijos (Sovietų Sąjungos) erdvėlaiviu Sojuz. Kinijos gaminys skiriasi tik proporcingai padidintais matmenimis ir cilindro formos (vietoje sferos formos) buities skyriumi. Kurdami krovininį erdvėlaivį Tianzhou, kinai nebekopijavo rusų. Jie atsisakė dviejų modulių (nusileidimo aparato ir buities skyriaus) schemos ir sukūrė būsimai modulinei kosminei stočiai savo krovininį erdvėlaivį su vienu dideliu krovininiu skyriumi.
Palaipsniui erdvėlaivį Shenzhou planuojama pakeisti nauju pilotuojamu erdvėlaiviu, kuris bus panašus į JAV Apollo ir Orion erdvėlaivius, turinčius tik vieną didelį nusileidimo aparatą – ekipažo kabiną (hermetiška erdvėlaivio dalis nebus suskirstyta į nusileidimo aparatą ir buities skyrių). Pagal technines charakteristikas naujasis kinų pilotuojamas erdvėlaivis labai primena naujos kartos Rusijos pilotuojamą erdvėlaivį Federacija («Федерация»), nuo 2009 metų kuriamą raketinėje kosminėje korporacijoje Energija.
Kaip ir Rusijos erdvėlaivis Federacija, Kinijos naujasis erdvėlaivis bus dviejų modifikacijų. Pirmoji modifikacija (masė 14 tonų) skirta skrieti į žemą orbitą aplink Žemę, pavyzdžiui, skraidinti taikonautus į aplink Žemę skriejančią orbitinę stotį. Antrosios modifikacijos (masė 20 tonų) erdvėlaiviai galės Kinijos taikonautus nuskraidinti į Mėnulio orbitą, į sistemos Žemė – Mėnulis libracijos taškus ir tikėtina į netoli Žemės skriejančius asteroidus. Erdvėlaiviu galės skrieti nuo 4 iki 6 taikonautų. Būsimuoju Rusijos erdvėlaiviu galės skristi tik 4 kosmonautai ir tik avarijos žema orbita aplink Žemę skriejančioje stotyje atveju į Žemę grąžintų 6 kosmonautus. Didžiausias naujojo Kinijos erdvėlaivio autonominio skrydžio laikas – 21 para (atitinkamai JAV Oriono 21 para, o Rusijos erdvėlaivio Federacija – 24 paros).
Raketos CZ – 7 pirmojo starto naudingasis krovinys – naujos kartos pilotuojamo erdvėlaivio nusileidimo aparato prototipas
Naujojo Rusijos erdvėlaivio Fderacija ekipažo kabina – nusileidimo aparatas
Federacijos maketas 2009 metais
Piešinys. Erdvėlaivių Sojuz, Federacijos, skirtos skrieti į žemą orbitą aplink Žemę, ir Federacijos, skirtos skrieti į Mėnulio orbitą ir toliau, matmenų palyginimai
Naujojo NASA erdvėlaivio Orion piešinys
Naujojo Kinijos erdvėlaivio prototipo surinkimo video.
Brėžiniuose naujasis Kinijos pilotuojamas erdvėlaivis primena NASA Apollo erdvėlaivį dėl ekipažo kabinos – nusileidimo aparato formos panašumo ir didelio kuro atsargų – variklių sistemos skyriaus. Tačiau birželio 25 dieną skridusio į kosminę erdvę šio erdvėlaivio maketo vaizdas daugiau primena Rusijoje kuriamo naujojo pilotuojamo erdvėlaivio Federacija proporcijas. Maketas proporcingai atitinka būsimo erdvėlaivio matmenis ir masę. Jo skersmuo 2,6 metro, masė 2,6 tonos. Jo stabdymui Žemės atmosferoje panaudotas vieno kupolo parašiutas. Realų erdvėlaivį stabdys trys tokie kupolai. Erdvėlaivio maketas kosminėje erdvėje praleido beveik parą. Jis nusileido Vidinėje Mongolijoje birželio 26 dieną 7:41 UTC.