Длинный 7 марта

Модель ЛМ-7

Langer Marsch 7 , ЛМ-7 для короткого ( китайский 長征七號 / 长征七号, пиньинь Чанчжэн Qihao , Чанчжэн-7, CZ-7 для краткосрочной ) представляет собой семейство средних масс ракет - носителей изготовлено в Китайской аэрокосмической науки и Technology Corporation в Народной Республике Китая . Первый CZ-7 взлетел с космодрома Вэньчан 25 июня 2016 года . В базовом варианте он может транспортировать на низкую околоземную орбиту до 14 тонн. Ее основная задача - первоначально запустить грузовой космический корабль Тяньчжоу для китайской космической станции , трехступенчатый вариант CZ-7A, который был успешно запущен 11 марта 2021 года, для вывода спутников массой до 7 т на геостационарные орбиты, наклоненные в сторону экватор .

история

История ракеты восходит к 2006 году, когда Ван Yongzhi , то технический директор пилотируемых программ Народной Республики Китая , отметил, что питания космического корабль с максимально возможной грузоподъемностью был необходим , чтобы поставить запланированную модульную космическую станцию . Самая большая ракета-носитель в Китае того времени, Changzheng 2F , могла доставить только 8,1 тонны на низкую околоземную орбиту (НОО), где должна была быть размещена космическая станция. Это было сочтено слишком маленьким, чтобы можно было снабжать станцию ​​разумно рентабельным способом.

Сначала предполагалось разработать улучшенную версию Changzheng 2F, так называемую «Changzheng 2F / H», где «H» означает huàn (换) или «изменено». 21 ноября 2008 года первая рабочая группа, которой было поручено предварительное планирование, была создана в Академии технологий ракет- носителей, а в январе 2009 года компания открыла собственный офис, который отныне отвечал за разработку ракеты. . Поскольку для новой ракеты-носителя на CZ-7F было заменено практически все, от топлива до двигателей и концепции сцены, в июне 2010 года компания решила дать ей совершенно новое имя: «Changzheng 7». 25 сентября 2010 года Политическое бюро КПК официально одобрило строительство модульной космической станции, а в январе 2011 года было официально одобрено строительство Changzheng 7, и были выделены средства.

Подобно Changzheng 5 в 2006 году , изначально было пять вариантов ракеты, пронумерованных от А до Е, все из которых были оснащены двумя основными модулями диаметром 3,35 м. Эта двухступенчатая ядерная ракета может быть дополнительно расширена двумя или четырьмя ускорителями и частично третьей разгонной ступенью с водородным двигателем. Первоначально, однако, основное внимание уделялось разработке двухступенчатой ​​ракеты с четырьмя ускорителями, которая изначально была известна как «CZ-7C» или «CZ 340», то есть «3,35 м в диаметре с 4 небольшими ускорителями». Позже для этой ракеты вошло сленговое название «Чангчжэн 7».

В июле 2011 года началась разработка первого прототипа Changzheng 7. Благодаря относительно небольшому диаметру, ракета, в отличие от Changzheng 5 , по-прежнему может транспортироваться по железной дороге; она предназначена как для космодрома Сичан в провинции Сычуань, так и для Космодром Сичан стартует из Вэньчана на острове Хайнань на самом юге Китая. Технические проблемы в Вэньчане значительно больше, чем в Сычуани: высокая температура, высокая влажность, высокое содержание соли в воздухе и частые дождливые дни с 5-15 мм осадков в течение 12 часов. В конце 2014 года прототип ракеты в разобранном виде был доставлен на Хайнань, затем сборка и дозаправка репетировались почти три месяца. Оказалось, что из-за низкой температуры -183 ° C жидкого кислорода, используемого в качестве окислителя, и высокой влажности на внешней обшивке ракеты образовывались капли инея и росы , которые угрожали безопасности полета. Проблема могла быть решена дополнительными мерами изоляции, и затем был установлен новый рекорд времени, в течение которого ракета могла оставаться на стартовой площадке после дозаправки в течение 24 часов. Это позволяет в определенной степени найти безопасное время начала в изменчивой тропической погоде на Хайнане.

Строительство финального прототипа началось в мае 2015 года. Год спустя, 8 мая 2016 года, ракетный грузовой корабль взял Yuanwang 21, который обеспечивал реальную ракету в порту Тяньцзинь , и передал их через шесть дней, 14 мая, после 1670 морских миль пути до порта Цинлан. на выезде из Хайнаня. Это был первый случай, когда ракета с « Базы по производству ракет-носителей нового поколения » в Тяньцзине была полностью доставлена ​​морем на Хайнань. 23 мая ракета была полностью собрана. После тщательного осмотра он покинул сборочный корпус космического корабля 22 июня, а 25 июня 2016 года в 12:00 UTC совершил успешный первый полет.

Однако первый полет более мощного варианта Changzheng 7A 16 марта 2020 года закончился неудачей. Эта ракета не только имела третью ступень, полученную на основе третьей ступени Changzheng 3A , но также были усовершенствованы все другие системы ракеты, чтобы еще больше увеличить максимально возможную полезную нагрузку. Например, в Шанхайском институте космического движения, так называемом «Институте 801» Академии технологии жидкостных ракетных двигателей, и в Пекинском научно-исследовательском институте автоматического управления в космосе, так называемом «Институте 12» Китайская академия технологий ракет-носителей , была разработана интеллектуальная система управления ориентацией, которая позволяет ракете самостоятельно находить подходящую траекторию во время горения 2-й ступени в случае каких-либо проблем, при этом двигатели управления ориентацией вносят свой вклад в тягу.

После старта в 21:34 по местному времени все вроде как шло по плану. Ракета взлетела с космодрома Вэньчан, по истечении штатного времени работы, через 162 секунды после запуска, первая ступень была отсоединена. Однако в этот момент на экране диспетчерской космодрома уже было видно, что пламя двигателя не соответствует нормальной форме. Вскоре после этого, через 168 секунд после запуска, ракета взорвалась.

На следующее утро инженеры проанализировали данные телеметрии. Постепенно устраняя невозможное, они пришли к предварительному выводу, что наиболее вероятной причиной аварии был вакуум, образовавшийся в верхней части линии от кислородного бака двигателей управления ориентацией второй ступени до насоса одного из этих двигателей. . Это привело к падению давления на впускном клапане кислородного насоса и занижению нижнего предела, необходимого двигателю для правильной работы. Двигатель ориентации не запустился.

Для проверки этой гипотезы потребовались практические испытания и реконструкция хода аварии на уменьшенной модели двигателя. Однако в марте 2020 года многие фабрики и университеты все еще были закрыты из -за пандемии COVID-19 . Наконец, в Шэньчжэне была найдена университетская лаборатория, где можно было проводить эксперименты. Спустя три недели был сделан вывод, что исходное предположение было правильным. Однако, на всякий случай, впоследствии были проведены многочисленные дополнительные испытания и моделирование, а затем также на испытательном стенде Института 801 в Шешане , Пекине и на космодроме Вэньчан, которые продолжались до октября. Хотя инженеры на самом деле были очень заняты запуском двух ракет Changzheng 7 базовой версии, запланированным на 2021 год в связи с китайской космической станцией , ошибка - неправильно спланированная прокладка кабеля - была наконец исправлена. В ходе устранения неполадок на ракете было обнаружено более 200 других слабых мест, в том числе опора двигателя и керосиновый бак второй ступени, которые также были устранены. 30 декабря 2020 года доработанная версия ракеты прошла финальные испытания, а вторая попытка пуска 11 марта 2021 года оказалась успешной.

строительство

Changzheng 7 следует модульному принципу, введенному в семейство ракет-носителей Changzheng 5 в 2002 году. Поскольку их первая ступень практически идентична ускорителям К-3 Changzheng 5, отклоняемым вместе с двумя, с 2000 года в Академии жидкостных ракетных технологий разрабатываются (AALPT) жидкостные двигатели типа YF-100, токсичные вместо которых , хотя 1,1 -диметилгидразин и тетроксид диазота , хотя и хорошо хранятся , теперь используют жидкий кислород и ракетный керосин в качестве топлива, как и в более ранних ракетах . Одна и та же топливная комбинация используется в четырех ускорителях, каждый из которых имеет индивидуально управляемый двигатель YF-100 и, в отличие от Changzheng 5, подключен к основной ступени в трех точках. Через 174 секунды после взлета ускорители выключают двигатели, затем отключаются. Два двигателя первой ступени продолжают работать 14 секунд, затем первая ступень отделяется от ракеты. Затем от второй ступени отделяется промежуточный элемент длиной почти 3 м, первоначально расположенный между первой и второй ступенью, и зажигаются четыре двигателя YF-115 второй ступени, которые также работают на жидком кислороде и ракетном керосине. Здесь два двигателя установлены стационарно, а два других могут управляться как пара.

Третья ступень Changzheng 7A соответствует третьей ступени Changzheng 3A с двумя водородно-кислородными двигателями. Кроме того, в этом варианте бустеры не сбрасываются до окончания времени горения первой ступени, а остаются подключенными к ней. Отрыв от второй ступени происходит как обычная «ракетная связка».

13 м длиной в консольном обтекателе полезной нагрузки диаметром 4,2 м размещены опциональная ударная ступень типа Yuanzheng 1A , апогейный двигатель диаметром 2,8 м, который может зажигаться до 20 раз, и до семи спутников подвергаются воздействию запрограммированная последовательность на разных орбитах.

После Чанчжэно 7 начал Tianzhou- типа питание космического корабля впервые в 2017 году , были переработаны 130 аспектов ракеты. Уменьшено количество параметров, проверяемых телеметрией на этапе тестирования. Количество точек замера на ракете уменьшено на 1/3, количество используемых телеметрических устройств уменьшено почти вдвое. Это не только привело к снижению производственных затрат, но и позволило более точно измерить некоторые критические параметры. Из третьего экземпляра Changzheng 7, который был запущен 29 мая 2021 года, S-диапазон больше не использовался для передачи данных измерений , а более высокочастотный K _a -диапазон , который увеличивал скорость передачи данных. более чем в двадцать раз; Все значения телеметрии можно постоянно отслеживать, пока полезная нагрузка не будет приостановлена.

На каждом бустере сохранен один из газовых баллонов, которые должны поддерживать давление в баллонах с керосином и кислородом. Лучшее использование сжатого газа может быть достигнуто за счет улучшенного управления клапанами. Благодаря этим и другим мерам максимальная полезная нагрузка Changzheng 7 для околоземной орбиты может быть увеличена с 13,5 до 14 тонн.

Профиль миссии

Цзюцюань Тайюань Xichang Вэньчан

Космодром в Китайской Народной Республике

В первоначальной эйфории после утверждения проекта было сказано, что семейство Changzheng-7 должно заменить ракеты CZ-2 и CZ-3. Сегодня об этом больше не говорят. Основной задачей Changzheng 7 по-прежнему является транспортировка космического корабля снабжения Tianzhou , даже если космический корабль нового поколения, запущенный с Changzheng 5, будет находиться в эксплуатации в своей конфигурации как грузовой космический корабль . Последний может доставлять грузы обратно на Землю, но с максимальной грузоподъемностью 4 тонны он может вывести на орбиту значительно меньше, чем Тяньчжоу с 6,8 тоннами. С 2020 года планировалось использовать оба космических корабля в зависимости от требований. Обладая грузоподъемностью до 14 тонн, Changzheng 7 также может легко транспортировать 8-тонный космический корабль Shenzhou на низкую околоземную орбиту. Поэтому, чтобы не подвергать опасности безопасность экипажа в случае выполнения такой задачи, гарантированная надежность ракеты была установлена ​​на уровне 98%. Для сравнения: в международном масштабе надежность составляет от 95% до 96% для пилотируемых полетов и 91% для беспилотных полетов. Гарантированная производителем надежность Changzheng 2F, первоначально использовавшегося для запуска космических кораблей в Шэньчжоу, составляла 97%, но затем была увеличена до 98% для доработанной версии Changzheng 2F / G для полетов на китайскую космическую станцию с 2021 года.

Ракета в определенной степени пригодна для тропиков, то есть для космодромов Сичан и Вэньчан. С самого начала они проектировались как водонепроницаемые. Это означает, что Changzheng 7 также может взлетать в умеренный дождь , который в Китае определяется как 5-15 мм за 12 часов. Это очень распространено не только на южном острове Хайнань, но и в провинции Сычуань, за исключением периода с декабря по февраль. На Хайнане также существует проблема морского бриза вне сезона летних тайфунов. Changzheng 7 и его стартовая площадка на космодроме Вэньчан спроектированы так , чтобы выдерживать сильный ветер силой 8 баллов во время дозаправки и заключительных проверок , а вертикальная установка в здании с тяжелыми стальными дверями значительно сокращает опасное время нахождения на стартовой площадке.

Трехступенчатый вариант Changzheng 7A, который впервые был успешно запущен 11 марта 2021 года, в первую очередь предназначен для вывода спутников с экваториального космодрома Вэньчан на переходную орбиту для геостационарных орбит . Таким образом, Changzheng 7A заполняет пробел между Changzheng 3B , который в своей усиленной версии CZ-3B / E имеет полезную нагрузку до 5,5 т на переходную площадку для наклонной к экваториальной геосинхронной орбите (IGSO), и 5 Changzheng с 14 т для такой орбиты. С помощью CZ-7A полезные нагрузки массой 5,5 т могут быть выведены непосредственно на экваториальную орбиту размером 200 × 5000 км, а 7 т - на переходную орбиту для наклонной геостационарной орбиты. Это служит долгосрочной цели Китая по созданию спутниковых группировок со спутниками на высоких орбитах; предполагаемая стартовая масса спутников составляет от 6 до 7 тонн. Кроме того, Changzheng 7A может транспортировать полезную нагрузку массой 5 ​​т по взлетно-посадочной полосе на Луну (для сравнения: Changzheng 5 перевозит до 8 т по такой взлетно-посадочной полосе). В будущем Changzheng 7A с увеличенным обтекателем полезной нагрузки и ступенькой будет также использоваться в программе Марса Китайской Народной Республики и при исследовании астероидов.

Спецификации

Стартовый список

Это список всех запусков CZ-7 по состоянию на 29 мая 2021 года.

Индивидуальные доказательства

1. ↑ ^{а б} 陈洁:中国 空间站 在 轨 建造 第二 战 打响！ 长征 七号 遥 三 火箭 成功 成功 天 舟 二号 货运 飞船. В: spaceflightfans.cn. 29 мая 2021 г., по состоянию на 30 мая 2021 г. (китайский). 
2. ^ Даниэль Маура: Длинный марш 5/6/7. В: raumfahrer.net. 5 ноября 2011, доступ к 24 февраля 2020 . 
3. ↑ 蒋正翔:长征 七号 为 我国 新一代 中型 运载火箭. В: theory.gmw.cn. 26 июня 2016 г., по состоянию на 23 февраля 2020 г. (китайский). 
4. ↑ 李国利 et al.:长征 七号 诞生 全记录. В: xinhuanet.com. 26 июня 2016 г., по состоянию на 23 февраля 2020 г. (китайский). 
5. ↑ nasaspaceflight.com: Китай успешно дебютирует с ракетой Long March 7 | NASASpaceFlight.com , по состоянию на 26 июня 2016 г.
6. ↑ 李四:研究所. В: zhuanlan.zhihu.com. 2 марта 2021 г., по состоянию на 13 марта 2021 г. (китайский). 
7. ↑ ^{a b} Дэн Сяоци и Фань Аньци: Long March-7A запускает шоу камбэк после неудачной дебютной миссии 300 дней назад. В: globaltimes.cn. 12 марта 2021, доступ к 13 марта 2021 . 
8. ↑ 宋征宇 、 肖 耘 et al.:长征 八号 ： 长征 火箭 系列 业 的 先行者. (PDF; 1,7 МБ) В: jdse.bit.edu.cn. 17 мая 2020 г., стр. 8 f , по состоянию на 13 марта 2021 г. (китайский). 
9. ↑ ^{a b c} 谢瑞强:走过 至 暗 时刻 ： 从 首飞 失利 复 飞 成功 ， 长 七 A 团队 的 三百 多 天. В: thepaper.cn. 12 марта 2021 г., по состоянию на 13 марта 2021 г. (китайский). 
10. ↑ ^{a b} 郑恩 红:长 七 A 火箭 归零 、 复 飞 记. В: spaceflightfans.cn. 12 марта 2021 г., по состоянию на 12 марта 2021 г. (китайский). 
11. ↑ ^{a b} 唐肇 求:长 八 首飞 背后 的 «火箭 拼命三郎». В: spaceflightfans.cn. 23 декабря 2020 г., по состоянию на 13 марта 2021 г. (китайский). 
12. ↑ 蒋正翔:长征 七号 为 我国 新一代 中型 运载火箭. В: theory.gmw.cn. 26 июня 2016 г., по состоянию на 24 февраля 2020 г. (китайский). 
13. ↑ 长征 七号 甲. В: m.calt.com. Проверено 22 февраля 2020 г. (китайский). 
14. ↑ ^{a b} 我国 新一代 运载火箭 长 七 A 成功 发射 试验 九号 卫星. В: cnsa.gov.cn. 12 марта 2021 г., по состоянию на 17 марта 2021 г. (китайский). 
15. ↑ 李国利 et al.:长征 七号 运载火箭 搭载 6 类 7 项 新型 载荷 均为 首次 发射 验证. В: gov.cn. 26 июня 2016 г., по состоянию на 25 февраля 2020 г. (китайский). 
16. ^ Даниэль Маура: Длинный марш 5/6/7. В: raumfahrer.net. 5 ноября 2011, доступ к 25 февраля 2020 . 
17. ↑ ^{a b} 郑恩 红:从 400 公里 到 36000 公里 ： 解读 长 七 A 的 现在 与 未来. В: spaceflightfans.cn. 12 марта 2021 г., по состоянию на 12 марта 2021 г. (китайский). 
18. ↑ 华辉 美食 人:中国 新 飞船 将 可 重复 用 、 带 6 人 ， 空间站 核心 舱 合 练 3 个 月. В: k.sina.com.cn. 22 января 2020 г., по состоянию на 25 февраля 2020 г. (китайский). 
19. ↑ 我国 载人 火箭 可靠性 国际 领先. В: calt.spacechina.com. 16 декабря 2016 г., по состоянию на 25 февраля 2020 г. (китайский). 
20. ↑ 刘岩:姜杰 委员 ： 多 型 运载火箭 将 相继 承担 重大 航天 工程 任务. В: spaceflightfans.cn. 5 марта 2021 г., по состоянию на 12 марта 2021 г. (китайский). 
21. ↑ 蒋正翔:长征 七号 为 我国 新一代 中型 运载火箭. В: theory.gmw.cn. 26 июня 2016 г., по состоянию на 23 февраля 2020 г. (китайский). 
22. ↑ 李国利 et al.:长征 七号 诞生 全记录. В: xinhuanet.com. 26 июня 2016 г., по состоянию на 23 февраля 2020 г. (китайский). 
23. ↑ SpaceFlight101: Long March 7 - Rockets , по состоянию на 26 июня 2016 г.
24. ↑ 长征 七号 甲. В: m.calt.com. Проверено 22 февраля 2020 г. (китайский).