Krovininis erdvėlaivis Tianzhou-2

2021 gegužės 29 dieną 12.55.29 UTC startūnu Changzheng-7 LV (CZ-7 Nr. Y3) iš Wenchang kosmodromo 201 – ios starto aikštelės paleistas krovininis erdvėlaivis Tianzhou-2.  Startas ir pakilimas į beveik apskaičiuotą orbitą, kuris truko 605 sekundes, buvo sėkmingi. 13:17 UTC erdvėlaivis išskleidė saulės elementų baterijas. Nuo šio momento laikoma, kad erdvėlaivio startas buvo sėkmingas. Po keletos valandų JAV kosmoso žvalgyba aptikti du objektus, lekiančius orbitomis, kurių parametriai:

Akivaizdu, kad tuo metu, kai jie buvo nustatyti, erdvėlaivis sugebėjo atlikti dviejų impulsų orbitos pakėlimą ir atsidūrė 13 km žemiau Kinijos kosminės stoties ir už jos.

Atlikę numatytus manevrus visiškai autonominiu režimu, pagal nustatytą programą ir faktinius orbitos parametrų matavimus, naudodamasis palydovine navigacijos sistema Beidou, gegužės 29 dieną 21:01 UTC, erdvėlaivis Tianzhou-2 prisijungė prie orbitinės stoties bazinio bloko Tianhe galinio susijungimų mazgo. Primename, kad Kinijos orbitinės stoties bazinis blokas Tianhe buvo paleistas iš Wenchang kosmodromo šių metų balandžio 29 dieną 15:22:15 UTC. Per kelias valandas jis pakilo į pradinę darbo orbitą, kurios aukštis 352×385 km, o orbitos periodas 91,91 min, o gegužės 11 dieną buvo perkeltas į orbitą, kurioje laukė susitikimo su kroviniiu erdvėlaiviu Tianzhou-2. Šios orbitos  aukštis 360×385 km, o periodas – 91,99 min.

Pirmasis bazinio bloko sistemų būklės įvertinimas buvo atliktas praėjus 48 valandoms po starto. Gegužės 17 dieną Kinijos pilotuojamos astronautikos programos biuras paskelbė apie tokių Tianhe pagrindinių funkcijų, kaip įgulos gyvybės palaikymo sistema, susitikimo ir prijungimo priemonės ir išorinis manipuliatorius, testus. Taip pat patikrinta taikomųjų tyrimų įranga.Taigi buvo uždegta žalia šviesa Kinijos kosminės stoties programoje pirmojo krovininio erdvėlaivio Tianzhou-2 lėkiui. Primename, kad pirmąjį bandomąjį lėkį į orbitinę laboratoriją Tiangong-2 krovininis erdvėlaivis atliko  2017 metų balandžio – rugsėjo mėnesiais.

Krovininio erdvėlaivio Tianzhouou – 2 startas

Misijos Tianzhou-2 logo

Startūnas CZ-7 su erdvėlaiviu Tianzhou – 2 vertikalioje padėtyje  keliauja į starto aištelę

Gegužės 16-osios rytą startūnas CZ-7 su erdvėlaiviu Tianzhou-2 buvo išvežta iš vertikalaus surinkimo pastato Nr. 502 į starto aikštelę. Startas buvo suplanuotas naktį iš gegužės 19 – ios į 20 – ąją Pekino laiku. Gegužės 19-osios vakarą Xinhua paskelbė, kad jis vyks „apie 01:00“, tačiau iš tikrųjų numatomą paleidimo laiką nulėmė starto metu kosmodromo padėties momentas atžvilgiu pilotuojamos stoties bazinio bloko orbitos plokštumos ir buvo artimas 01:35 Pekino laiku su galima dviejų minučių lango paklaida. Neoficialiai buvo pranešta, kad iškėlimo į orbitą metu Tianzhou-2 atsidurs 15 ° už orbitinės stoties Tianhe bazinio bloko, o tai leis prie jo erdvėlaiviui priartėti ir su juo susijungti pagal greitą keturių orbitų schemą – maždaug per 6,5 valandos.

Starto aikštelėje

Kinijos televizija tiesiogiai transliavo paleidimą, tačiau apie 00:42 žiūrovai pastebėjo, kad pradėtos atidaryti raketos serviso bokšto viršutinės dalys vėl užsidaro, o 00:57 televizijos transliacija buvo nutraukta. 01:19 naujienų agentūra Xinhua paskelbė, kad startas atidėtas dėl techninių priežasčių.

Antrasis starto bandymas gegužės 21-osios naktį nebuvo oficialiai paskelbtas, tačiau perspėjimai apie startūno pakopų kritimo vietų uždarymą ir judėjimo draudimą Hainano saloje netoli kosmodromo buvo atnaujinti. Remiantis tuo pačiu reikalavimu paleisti erdvėlaivį į orbitinės stoties bazinio bloko Tianhe orbitos plokštumą, startas turėjo turėjo įvykti 01:09 Pekino laiku, tačiau nebuvo užtikrintas reikalingas 15 ° fazės kampas ir erdvėlaivio artėjimas prie stoties bazinio bloko pagal greitojo skrydžio scemą buvo neįmanomas. Oficialaus reportažo laiką užėmė vaizdų srautai iš įvykio vietos. Buvo rodoma lygiai tą patį, kaip ir prieš dieną: užpildytas kuru startūnas leido garą, serviso bokšto viršutinės dalys atsidarė, o paskui užsidarė. Kitą rytą žiūrovai buvo įsitikinę, kad deguonies garavimas sustojo – oksidatorius, o gal ir kuras, buvo iš startūno išpumpuotas.

Oficialių komentarų nebuvo. Tačiau jau gegužės 21 – osios popietę sklandė žinia, kad startas bus atidėtas iki gegužės 29 dienos ir įvyks maždaug 20:56 Pekino laiku.Kadangi pilotuojamo erdvėlaivio Shenzhou-12 starto data tiesiogiai susieta su krovininio erdvėlaivio Tianzhou-2 prijungimu prie orbitinės stoties bazinio bloko ir tolesnėmis operacijomis su juo, tai sklandė gandai apie šio pilotuojamo erdvėlaivio startą birželio 10–17 dienomis.

Ilgas krovininio erdvėlaivio starto delsimas paskatino „pakeisti sargybą“ Ramiajame vandenyne: Yuanwang-5 karinio jūrų pajėgų vadovavimo ir matavimo komplekso laivas, budėjęs pagal Tianzhou-2 pirmosios orbitos trajektoriją, išplaukė į rytus dalyvauti meteorologinio palydovo Fengyun-4B paleidime, o iš bazinio Jiangyin uosto Jangdzės upėje laivas Yuanwang-6 skubiai išplaukė į jūrą stebėti Tianzhou-2 starto ir lėkio.

Gegužės 23 dieną orbitinės stoties bazinis modulis Tianhe nusileido apie 19 km ir pateko į orbitą, kurios aukštis 343×363 km. O gegužės 27 dieną jis pradėjo aukštinti lėkio orbitą. Gegužės 29 dieną amerikiečiai rado jį krovininio erdvėlaivio laukimo orbitoje, kurios aukštis 369×377 km. Analizė parodė, kad šių manevrų tikslas buvo laipsniškas atkartojimas tos pačios orbitinės stoties bazinio modulio Tianhe balistinės situacijos, kuri buvo naktį iš gegužės 19 – os į 20  – ąją krovininio erdvėlaivio Tianzhou-2 numatyto starto metu. Kaip parodė modeliavimas, kinų krovininis erdvėlaivis startavo atsižvelgdamas į Tianhe padėtį. Beveik praėjus minutei po Tianzhou-2 starto virš kosmodromo pralėkė orbitinės stoties bazinis modulis Tianhe. O kai krovininis erdvėlaivis Tianzhou-2 buvo iškeltas į orbitą, Thiane lėkė orbita 15 laipsnių arba keturiomis skrydžio minutėmis toliau nuo jo.

Gegužės 27–28 dienomis vėl buvo nustatyti apribojimai startūno pirmosios pakopos keturių šoninių stiprintuvų kritimo vietai ir judėjimui kosmodromo zonoje. Tik likus vienai valandai iki numatomo paleidimo laiko, Xinhua  patvirtino, kad startūnas vėl buvo užpildytas ir kad startas buvo numatytas gegužės 29 dieną, apie 20.55 val. Pekino laiku. Realiai starto langas truko nuo 20:55:22 iki 20:57:22, o starto mygtukas buvo paspaustas tuo momentu, kai jis prasidėjo. Šį kartą tiesiogiai krovininio erdvėlaivio startą transliavo televizijos kanalai Kankanews ir Bilibili, o Centrinė televizija tik vėliau parodė starto įrašą.

Ir tik po sėkmingo krovininio erdvėlaivio Tianzhou-2 starto oficialiai buvo paskelbta pirmojo bandymo startuoti atšaukimo priežastis – skysto deguonies nutekėjimas, kuris buvo rastas gegužės 19 dieną, 21:40 Pekino laiku, pildant degalus. Tačiau jos greitai surasti ir pašalinti nepavyko. Po valandos paleidimo vadovai nusprendė atidėti startą. Ryte tęsė skysto deguonies nutekėjimo paiešką  naudodami helio nuotėkio detektorių. Tikėtina priežastis buvo rasta ir pašalinta. Gegužės 20 dieną prieš startą laiko skaičiavimas buvo atnaujintas nuo T-8 valandų žymos, tačiau pilant į startūną degalų oksidatorių, problema pasikartojo ir antrasis satrto bandymas taip pat buvo atšauktas. Prasidėjo keturias paras trunkantis apledėjusio startūno paruošimo ciklas trečiajam bandymui pakilti. Vėliau buvo pranešta, kad gegužės 22 – 24 dienomis startūne buvo pakeista keletas prietaisų. Visą tą laiką po naudingojo krovinio gaubtu buvo palaikoma + 24 °C temperatūra, esant 40% drėgmei. Gegužės 26 dieną surengė starto repeticiją, gegužės 27 ir 28 dienomis ruošėsi degalų papildymui, o gegužės 29 dieną sėkmingai užbaigė degalų papildymą ir sėkmingai paleido startūną su krovininiu erdvėlaiviu.

Tianzhou yra daugiafunkcis krovininis erdvėlaivis, kurio masė starto metu yra iki 13 500 kg, o gabenamo krovinio masė hermetiškame ir nekermetiškame erdvėlaivio skyriuose iki 6 900 kg, tai yra daugiau nei 50% erdvėlaivio masės starto metu. Didžiausias erdvėlaivio skersmuo yra 3,35 m, o jo ilgis – 10,6 m. Erdvėlaivio borto sistemai energiją teikia dvi saulės elementų baterijos. Šios jėgainės  galia yra 2700 W. Prireikus į stotį galima perduoti iki 1000 W arba iš jos per dvipusį 100 V įtampos valdiklį gauti iki 2000 W.

Keturi pagrindiniai skystojo kuro raketiniai varikliai, kurių kiekvieno trauka 490 N, sumontuoti erdvėlaivio gale. Jie manevruoja erdvėlaivį. O 32 orientacijos varikliai, kurių traukos 150, 120 ir 25 N, sukioja erdvėlaivį ir užtikrina jo reikiamą orientaciją. Visi jie buvo sukurti 6-osios akademijos 801-ajame institute. Į aštuonias erdvėlaivio talpyklas galima supilti iki 3500 kg degalų, iš kurių 1000 kg nukreipiama laivo manevrams, o 2500 kg perpumpuojama į orbitinės stoties bazinį bloką. 805 instituto patobulintas erdvėlaivių susijungimo mechanizmas geriau slopiną smūgio energiją erdvėlaiviams susiliečiant susijungimo metu. Tianzhou, prisijunęs prie orbitinės stoties, gali dirbti iki 12 mėnesių.

Krovininis erdvėlaivis Tianzhou-2

Erdvėlaivis buvo suprojektuotas ir pagamintas Kinijos kosminių technologijų tyrimų akademijoje CAST. Pagrindinis Tianzhou konstruktorius yra Bai Mingsheng, o darbų vadovas Feng Yong. Pagrindinis projekto subrangovas yra Šanchajaus kosmoso mokslo tyrimų akademija SAST, atsakinga už elektros tiekimą, laivo variklių skyrių ir laidus, matavimo, valdymo ir ryšių posistemį bei erdvėlaivio prijungimo prie orbitinės stoties įrenginį.

Tai krovininio erdvėlaivio ne bandomasis, o pirmasis eksploatacinis lėkis. Ervėlaivis dideliame hermetiškame skyriuje, kuriame astronautai gali dirbti be skafandrų, kaip ir baziniame orbitinės stoties modulyje, gabena 4690 kg 200 pavadinimų krovinių, sudėtų į 160 pakuočių, taip pat 1950 kg kuro komponentų, kurie bus perpumtuoti į orbitinės stoties bazinio bloko Tianhe talpyklas. Atsižvelgiant į tai, kad erdvėlaiviui nulėkti į stotį buvo sunaudota palyginti nedaug (tik 363 kg) kuro komponentų, bus galima padidinti į stotį perduodamo kuro dalį.

Erdvėlaivyje Tianzhou-2 yra asmeniniai astronautų daiktai, maisto atsargos pirmajai trijų mėnesių ekspedicijai, geriamasis vanduo ir vanduo deguonies gamybos elektrolizės būdu sistemai, suspaustas oras 20 cilindrų, esant 60 Mpa slėgiui, eksperimentinė įranga, tokia kaip kompiuteriai ir maitinimo sistemos blokai, atsarginiai liukai, du skafandrai Feitian-2, skirti darbui orbitinės stoties išorėje, kurių kiekvieno masė daugiau kaip 100 kg, taip pat įranga, kuri bus sumontuota orbitinės stoties bazinio bloko Tianhe paviršiuje.

Krovininis erdvėlaivis Tianzhou-2

Krovininis erdvėlaivis Tianzhou-2 po startūno CZ-7 aerodinaminiu gaubtu

Erdvėlaivyje kroviniai dedami į 18 kubinių metrų tūrio patalpą, korinio skydo dalijamą į atskirus skyrius, su laisvu centriniu praėjimu. Yra 26 įvairių formų ir dydžių krovinių talpyklių tipai, sukonstruoti taip, kad geriausiai išnaudotų turimą tūrį tinkamai sucentravus erdvėlaivio gabenamo naudingojo krovinio masę. Kiekvienoje pakuotėje yra QR kodas ir radijo žyma paieškai ir atpažinimui.

Lėkio metu planuojama iš pradžių krovininį ervėlaivį Tianzhou – 2 prijungti prie orbitinės stoties bazinio bloko Tianhe galinio susijungimų įrenginio (prie variklių ir kuro atsargų skyriaus), o po to – prie Tianhe priekyje esančio trijų susijungimo įrenginių mazgo. Bus jungiamasi prie bazinio bloko centrinėje ašyje esančio susijungimo įrenginio. Bus bandoma krovininio erdvėlaivio nuotolinio valdymo iš orbitinės stoties bazinio bloko sistema. Bus bandomas orbitinės stoties manipuliatorius, o krovininis erdvėlaivis atliks didelės masės perkeliamo krovinio vaidmenį. Prieš baigiant darbą du krovininiu erdvėlaiviu, ekipažas prikraus į jį šiukšlių ir įvairių buitinės ir mokslinės – eksperimentinės vaiklos atliekų, kurias būtina pašalinti iš orbitinės stotise patalpų.

Krovininio erdvėlaivio Tianzhou – 2, prijungto prie orbitinės stoties bazinio bloko Tianhe galinio susijungimų įrenginio, vizualizacija

Startūnas Changzheng-7, su kuriuo buvo paleistas krovininis erdvėlaivas, yra 53,1 m ilgio, starto metu masė siekia 597 tonas. Startūno centriniame bloke yra du, o ant kiekvieno iš keturių šoninių stiprintuvų – po vieną deguonies žibalo raketinį variklį YF-100, kurio traukos jėga yra 120 ts. Antroji startūno pakopa turi keturis YF-115 18 ts traukos variklius, naudojančius tuos pačius kuro komponentus.

Maždaug pusė jutiklių, kurie registravo pirmuosius startūno bandymus, buvo pašalinti. Perduodamų parametrų skaičius sumažėjo trečdaliu. Tačiau S juostos telemetrijos sistema buvo pakeista nauja, veikiančia Ka juostoje, su 20 kartų padidėjusiu informacijos pralaidumu.

Startūnas CZ-7 bus naudojamas keturiems krovininiams laivams paleisti orbitinės stoties surinkimo etape, o vėliau, orbitinės stoties 10 metų trukmės eksploatacijos etape,  bus paleidžiama po  du Tianzhou erdvėlaivius per metus.

Informacija apie startūną CZ-7 su erdvėlaiviu Tianzhou – 2