Как Китай хочет перехитрить Америку в новой космической гонке

Китай ликует - лунная программа страны взяла новую высоту. Председатель КНР Си Цзиньпин поздравил весь китайский народ с успешным возвращением на Землю капсулы с лунным грунтом. Однако этот колоссальный успех - лишь первый шаг на пути реализации куда более амбициозных планов Китая в космосе. Когда и с помощью каких ракет Китай сможет отправить человека на Луну и даже на Марс?

О далеко идущих планах Пекина по освоению Луны было объявлено еще четыре года назад, после первого успешного запуска ракеты «Чанчжэн-5», которая и доставила к Луне китайскую «луночерпалку», «Чанъэ-5». Ту самую, которая и обеспечила сегодняшний триум Китая - сбор грунта на Луне и успешную доставку ее на Землю, первую подобную операцию за многие десятилетия, со времен успешных миссий СССР и США.

Однако лунный грунт - это только начало. На праздничной пресс-конференции после запуска «Чанчжэн-5» главный инженер китайской госадминистрации по науке, технологии и промышленности оборонного комплекса официально объявил, что работы по проекту сверхтяжелой ракеты «Чанчжэн-9» (CZ–9 в русском переводе – «Великий поход-9») уже активно идут. А первый полет этого громадного носителя по плану должен состояться до 2030 года. Что все это означает для перспектив Китая по освоению космоса?

Китайский супертяжеловес

«Чанчжэн-9» будет ракетой сверхтяжелого класса, способной выводить до 140 тонн на низкую околоземную орбиту (НОО) и до 50 тонн на отлетную траекторию к Луне. Именно на его возможностях должна базироваться будущая китайская пилотируемая лунная программа.

Ведь главным аспектом нынешней миссии явился даже не забор лунного грунта или посадка на Луну, а отработка технологии возврата на Землю со второй космической скоростью. Посадочная капсула «Чанъэ-5» представляет собой уменьшенный спусковой отсек «Союза» (фару), который как раз и планировался для возвращаемых лунных миссий. При своем возвращении «Чанъэ-5» осуществил классический двойной вход в атмосферу Земли, погасив с его помощью свою высокую скорость, которая при возврате с окололунной орбиты составляет около 11 км/с.

Возвращаясь же к «Чанчжэн-9», становится понятно, почему его за глаза уже назвали «китайским Сатурном-V»: на его исключительных возможностях основаны главные амбиции Китая в вопросе освоения Луны и планет Солнечной системы. Уже объявлено, что одной из испытательных, беспилотных миссий «Чанчжэн-9» станет доставка на Землю марсианского грунта. Эта ракета позволит Китаю легко выводить на траекторию полета к Красной Планете минимум 44 тонны полезного груза, чего за глаза хватит для самых амбициозных задач.

Однако с созданием «Чанчжэн-9» есть свои инженерные проблемы, которые сдвигают его первые запуски куда-то в район начала 2030-х годов. По плану центральный блок «Чанчжэн-9» будет диаметром 9 метров (в прессу просочились фотографии изготовленного для этого блока опорного кольца соответствующих размеров). Еще совсем недавно нынешний диаметр уже освоенного в производстве «Чанчжэн-5» был недостижим для китайской промышленности: предыдущее поколение китайских ракет имело диаметр единичного блока с ограничением на уровне в 3,35 метра (железнодорожный габарит).

Но для «Чанчжэн-5» китайцы освоили производство 5-метровых элементов и полностью перестроили логистику наземной транспортировки ракет, уйдя от железной дороги на морской транспорт и перенеся запуски ракет с континентального космодрома Цзюцюань на островной космодром Вэньчан, расположенный на тропическом побережье острова Хайнань. Этот вопрос, кстати, будет основополагающим и для будущих лунных проектов России – ведь все наши ракеты пока что тоже связаны именно с предельным железнодорожным габаритом, который во многом ограничивает их максимальный размер.

Почему «девятка» не полетит уже завтра

Китайская «девятка» будет по максимуму использовать в верхних ступенях существующий промышленно-технологический задел, а вот для нижних, самых мощных и тяжелых ступеней надо будет делать что-то уникальное и сверхмощное. Поэтому уже решенная задача изготовления цельного 9-метрового опорного кольца в будущем окажется лишь одним из небольших шажков на пути Китая к цельной и надежной супертяжелой ракете.

Пока что для «Чанчжэна-9» прорабатываются несколько вариантов компоновки: центральный водородный или керосиновый блок, ускорители на керосине или на твердом топливе. От «детской болезни» китайских ракет, унаследованной еще от советских МБР – высококипящих компонентов НДМГ+АТ, судя по всему, китайцы уже окончательно уходят. Все-таки запускать ракеты, причем в перспективе однозначно пилотируемые, на высокотоксичной «вонючке» – еще то удовольствие.

Ракетные двигатели у Китая уже есть свои. Начальный задел, который китайцы получили от российских и украинских инженеров, они смогли уже не раз переосмыслить и переделать, выйдя на новые рубежи в создании собственных изделий. В частности, Китай уже освоил производство керосиново-кислородных ЖРД с тягой более 500 тонн и 150-тонных твердотопливных ускорителей. Так что на первую ступень «Чанчжэн-9» есть сразу несколько достойных решений.

Для китайской «девятки» предстоит разработать новый водородный движок, который пока что условно получил название YF-220 и должен иметь тягу в районе 200 тонн. В случае успешного создания этот двигатель вполне встанет в один ряд с лучшими образцами американской (J-2, 104 тонны тяги и RS-25, 220 тонн тяги) и советской (РД-0120, 200 тонн тяги) водородной двигательной программы. Однако для этого КНР все равно потребуется минимум пять лет напряженной работы, что явно сдвигает реальные запуски «Чанчжэн-9» куда-то за отметку 2030 года. А ведь конкуренты не сидят сложа руки!

Вариант «срезать» для КНР

В своей программе освоения Луны и дальнего космоса Китай идет классическим, «постепенным» подходом. За это китайскую космическую программу уже прозвали «неотвратимой черепахой», давая отсылку к известной басне Эзопа и диснеевскому мультику о соревновании Черепахи и Зайца, в которых медлительная, но целеустремленная Черепаха обогнала быстрого, но хвастливого Зайца.

В нынешней «лунной», а в перспективе – и «марсианской гонке» пока что зайцем выступают США и, в частности, компания SpaceX Илона Маска. Так что даже в КНР подумали – и решили «подстелить соломки» до момента создания своего «Чанчжэн-9». А то, кто его знает – вдруг Заяц действительно придет к финишу первым?

Конечно, с «Чанчжэн-9» лунная пилотируемая программа выглядит вообще идеально: одним запуском этой ракеты можно закинуть на траекторию полета к Луне всю пилотируемую миссию, с орбитальным и посадочными блоками. А вот с существующими «Чанчжэн-5», наоборот, миссия выглядит «на пределе вероятности»: для ее сборки на околоземной орбите требуется минимум четыре последовательных успешных запуска «пятерок».

Учитывая это, на Всекитайской космической конференции 2020 года был озвучен промежуточный вариант, получивший условное название «Ракета 921». Как и «Чанчжэн-5», предложенная «Ракета 921» будет использовать 5-метровые в диаметре блоки. Рост возможностей «921» планируют обеспечить за счет увеличения тяги боковых стартовых ускорителей. Они тоже станут 5-метровыми, а на каждый из них поставят по 7 керосиновых двигателей YF-100K, вместо двух, которые стоят сейчас на каждом из боковых блоков «Чанчжэн-5».

При этом стартовый вес «Ракеты 921» увеличится до 2200 тонн против 867 тонн у «Чанчжэн-5». Это гораздо меньше, чем запланированный для «девятки» стартового вес в 4100 тонн, но все-таки уже позволяет обеспечить каждый лунный старт за счет двух последовательных запусков «921», а не четырех, как у существующей китайской «пятерки». Ну а выгодное отличие от «девятки» состоит в том, что «ракета 921» будет 100% построена на уже существующем и хорошо освоенным промышленностью технологическом заделе, а стартовая инфраструктура космодромов будет нуждаться в минимальной переделке.

В силу чего первый запуск «921» планируют осуществить уже к 2025-2026 году. 

В предлагаемой китайской лунной миссии с экипажем будут использованы две ракеты «921»: одна выведет космический корабль с экипажем, а вторая – лунный посадочный модуль. Оба компонента сами стартуют к Луне, а сближение происходит уже на лунной орбите. Так что – не зря «Чанъэ-5» еще и выглядел при посадке на Луну как «уменьшенная копия» пилотируемого посадочного модуля. На нем, опять-таки, отрабатывали элементы будущей китайской пилотируемой лунной программы.

Ну а лунный грунт китайская Черепаха доставила на Землю в качестве приятного бонуса. Просто так, в своем медлительном, но неотвратимом забеге к Луне.