В течение многих лет Китай намекал на свою ракету Long March 9 (CZ-9), трехступенчатую сверхтяжелую версию семейства Long March. Сообщается, что эта ракета-носитель будет способна доставлять до 165 тонн на низкую околоземную орбиту (НОО) и 59,5 тонн на транслунную траекторию. 2 марта Китайская академия технологий ракет-носителей (CALT) объявила (через китайскую платформу социальных сетей Weixin), что завершила строительство первого топливного бака для CZ-9.
Новость сопровождалась фотографиями, на которых был показан готовый бак и множество компонентов, которые пошли на его изготовление и они огромны!
Топливный бак имеет диаметр 10 метров (~ 33 фута), что делает его самым большим из разработанных Китаем. Это немного шире, чем основные топливные баки, используемые Starship SpaceX (9 м; 30 футов) и Space Launch System НАСА (8,4 м; 27,5 футов). Это также в два раза больше первой ступени ракеты Чанчжэн-5 (Толстая пятерка), которая в настоящее время является рабочей лошадкой Китайского национального космического агентства (CNSA). Это также представляет собой значительное инженерное достижение и закладывает основу для проектирования и разработки ракет-носителей большой мощности.
Это также делает Китай третьей страной (после России и США), осуществившей разработку сверхбольшого резервуара для топлива. Заявление Ван Хайла в редакции CALT :
Конструкция бака хранения сверхбольшого диаметра является важной частью конструкции корпуса сверхмощной ракеты, и ее диаметр напрямую влияет на диаметр корпуса ракеты, грузоподъемность и масштаб. По сравнению с 5-метровой конструкцией резервуара для хранения нового поколения ракет-носителей, находящихся в настоящее время на вооружении в моей стране, резервуары для хранения тяжелых ракет-носителей должны быть увеличены до порядка 10 метров, а размер и нагрузка значительно увеличились. Это не так просто.
По словам Ху Чжэнгена, научного сотрудника Пекинского института аэрокосмических двигателей и заместителя главного конструктора CZ-9 Китайской ракетной академии, задача заключалась не только в увеличении размера танка в два раза. С конструктивной точки зрения экспоненциальный объем 10-метрового бака означает, что он должен быть намного прочнее, чтобы вместить в себя в несколько раз больше топлива, но при этом достаточно тонким и легким, чтобы свести к минимуму общий стартовый вес ракеты.
Из-за этого разработка CZ-9 и его компонентов также подчеркивает достижения Китая в области передовых материалов и высокотехнологичного производства. Это включает в себя сварку трением с перемешиванием (FSW), при которой тепло генерируется вращающимся инструментом для соединения секций материала без их плавления. Другие проблемы заключались в подготовке листов и компонентов большого диаметра с точной формой и свойствами, необходимыми для баланса прочности и малого веса.
Процесс разработки, включая материалы, проектирование, формирование компонентов, сборку и сварку, а также оценку, занял шесть лет и проводился более чем 20 китайскими исследовательскими группами. Ранее команда объявила о создании нескольких ключевых компонентов бака, включая цельное переходное кольцо, дольки дыни (секции колпака ракеты), а также верхнее и нижнее кольца. Изображения этих компонентов были включены в пресс-релиз CALT (см. выше).
Хотя Long March 9 изначально разрабатывался как одноразовый, Китай с тех пор заявил , что планирует перейти на многоразовую конструкцию, аналогичную Starship . Как только он будет готов совершить свой первый полет (около 2030 года), CZ-9 будет использоваться для строительства предложенной Китаем Международной лунной исследовательской станции (ILRS) совместного проекта с Роскосмосом, призванного составить конкуренцию программе НАСА Артемида . Как и NASA, архитектура миссии ILRS предусматривает создание инфраструктуры на поверхности Луны, включая долговременную базу, транспортное средство, исследовательскую станцию и наземную службу поддержки.
Это развитие является частью более крупной цели Китая - стать космической державой, способной конкурировать с НАСА. Эти усилия CALT включают разработку нового пилотируемого корабля , который, как ожидается, совершит свой первый запуск к 2027 году. Меньшая версия космического корабля будет доставлять тайконавтов на низкую околоземную орбиту (НОО) и стыковаться к космической станцией Тяньгун, в то время как более крупный вариант высадит экипажи на поверхность Луны. Ван сказал:
В будущем, благодаря усилиям большего количества проектных групп Ракетной академии, надеемся, что ракеты-носители большой грузоподъемности будут все ближе к реализации. Способность нашей страны самостоятельно выходить в космос сделает большой шаг вперед, и темпы освоения космоса китайцами также будут увеличиваться.
Jacob Michael Grimes. Перевод Ирина Дорошенко
3 июня, 2021
Предисловие
Эта статья призвана доказать ценность носителя SLS. Не только за его уникальные возможности, но и за его универсальность, выходящую за рамки традиционных пилотируемых миссий. С возможностями ракеты Space Launch System (SLS) не может сравниться ни один коммерческий носитель, и это оправдывает деньги, потраченные на разработку SLS.
Возможности SLS (по сравнению с коммерческими ракетами) важны не только для НАСА, но и для международных союзников, таких как ЕКА, Роскосмос, JAXA и другие. Это также относится и к американским политикам в Конгрессе, которые должны знать об этой системе при принятии решений о будущем нашей космической программы.
SLS Block 1B обеспечивает высокую грузоподъемность, не сравнимую ни с одной ракетой, действующей или планируемой. SLS Block 1 также обеспечивает доступ к глубокому космосу.
В связи с улучшением характеристик Cryogenic Propulsion Stage (ICPS) будет заменена на Evolved Cryogenic Propulsion Stage (ECPS).
ICPS основана на второй ступени Delta (DCSS), напомним, что United Launch Alliance выводит в отставку ракету Delta II, поскольку теперь компания больше фокусируется на своих ракетах Delta IV и Atlas V. Кроме того, следует отметить, что Block 2C является дополнением к предложению, созданному НАСА в 2011 году для возрождения Earth Departure Stage программы Constellation, поддерживающей ultra-heavy (разработка двигателя была отменена в 2014 году). Он будет использовать J-2X в конфигурации с одним двигателем в качестве третьего варианта, чтобы превзойти Exploration Upper Stage, запланированную в настоящее время для Block 1B.
SLS Blocks 1 и 1B
В настоящее время Block 1 представляет собой конструкцию, разрабатываемую для основной ступени SLS, с использованием четырех двигателей RS-25D и шаттловых твердотопливных ракетных двигателей в сочетании с верхней ступенью ICPS. Это самая маленькая версия SLS, и от неё откажутся к концу 2024 года, учитывая планы по использованию Artemis 4 в качестве Block 1B.
Block 1B представляет собой эволюцию основной ступени для поддержки Exploration Upper Stage (EUS). Более поздние итерации могут включать двигатель RS-25E.
SLS Block 2A, SLS-Block 2B и SLS-Block 2C
Block 2A по умолчанию будет работать с EU, при этом на основной ступени заменит твердотопливные ракетные двигатели космического челнока на двигатели Booster Obsolescence и Life Extension (BOLE), переделанные для SLS. Этот редизайн повышает производительность и снижает затраты и может быть дополнительно улучшен с помощью основной ступени с использованием нового варианта RS-25E, обеспечивающего дополнительную производительность и снижение затрат. Block 2 в конечном итоге заменит Block 1B.
Block 2B будет использовать более новые технологии. Используя современный дизайн с одним RL-10C-3, тем же двигателем, который поддерживает EUS, потому что он работает в том же режиме, что и Block 1.
Block 2C будет оснащен Earth Departure Stage (EDS) для дальнейшего улучшения возможностей SLS. Block 2C также добавит дополнительный двигатель RS-25 к основной ступени, чтобы повысить производительность. Это был бы самый тяжелый вариант SLS, с возможностью доставки до 135 тонн полезной нагрузки на НОО и примерно 57 тонн на TLI. Это контрастирует с 143 тоннами полезной нагрузки на НОО и 46 тоннами на TLI, которые имеет существующий Block.
Грузоподъемность SLS Block 2 и SLS Block 2C позволяет добавлять ECPS. Комбинированные конфигурации SLS будут называться SLS Block 2E и SLS Block 2CE соответственно, причем E относится к верхней ступени ECPS.
Ниже представлены возможные миссии, в которых может быть использовано оборудование SLS, поскольку существующие или запланированные транспортные средства еще не способны их выполнить.
Phobos/Deimos SLS Block 2 Cargo
Plutonian OrbiteSLS Block 2B Cargo
Plutonian LanderSLS Block 2B Cargo
Deep Space
Experimental
Habitation Module (DSE-HM)SLS Block 2 Cargo
Extrasolar
Uncrewed Flight
Test (EUFT)SLS Block 2
Extrasolar Crewed Flight Test (ECFT)SLS Block 2
Neptune/Uranus
Orbiter-SLS Block 2B Cargo
Crewed Orion
Spacecraft Mars
FlybySLS Block 2C
Nuclear Propulsion Experiment (NPE)SLS Block 2C
Cargo
Jupiter Atmospheric Dive Experiment
(JADE)
Europa Ice
Collection (EIC)SLS Block 2C
Cargo
Ниже приводится серия программ с несколькими миссиями, в которых может участвовать корабль Orion с экипажем, чтобы продлить срок службы Orion в его текущей конфигурации.
Deep Space ExplorationDSE-HM Sun, Mars New
MarsLabDSE-HM Mars New
Methalox Orion -N/A Earth-Moon New
Cupola Orion
Капсула Orion может быть модифицирована, заменив все боковые панели прозрачными материалами, аналогичными тем, которые используются для окон в модуле cupola Международной космической станции. Капсула может быть установлена на МКС, на коммерческих космических станциях.
Посадочный модуль Orion для исследования Венеры
Используя капсулу Orion, космический зонд может быть установлен внутри модифицированного космического корабля Orion, чтобы помочь в проведении многочисленных научных экспериментов.
Капсула Orion может использоваться для исследования глубокого космоса , а установленное внутри научное оборудование может получать энергию от служебного модуля Orion. В такой конфигурации аппарат может быть отправлен на любую планету или Луну.
Используя SLS Block 2CE, можно совершить облет Сатурна или планеты Нептун.
Капсулу Orion можно переоборудовать в телескоп для исследования глубокого космоса.