Человечество вплотную подошло к рубежу, за которым начинаются пилотируемые полеты на другие планеты, причем значительная часть их обеспечения создается прямо на наших глазах — это орбитальные космические станции, «перевалочные пункты» и базы для кораблей будущего. Вот и Китай недавно объявил о том, что собирается строить на орбите многомодульную станцию. И сделал к этому первый шаг.

Ракета-носитель «Великий поход 2F» (CZ-2F) Первый полет: 19 ноября 1999 г. Всего запусков: 10 На снимке: запуск беспилотного модуля «Тяньгун-1», сентябрь 2011 г. «Великий поход 2F» (CZ-2F) Основная современная ракета-носитель КНР, созданная специально для пилотируемых кораблей серии «Шэньчжоу». На данный момент все 10 запусков прошли успешно (4 пилотируемых, 5 беспилотных с «Шэньчжоу» и 1 беспилотный со станцией «Тяньгун»). Количество ступеней: 2 Длина: 62 м Диаметр: 3,35 м Стартовая масса: 464 000 кг Полезная нагрузка: 8400 кг
Вертикальная сборка Ракеты-носители «Великий поход 2F» собираются непосредственно в монтажно-испытательном корпусе космодрома Цзюцюань — это первое в истории китайской космонавтики применение технологии вертикальной сборки. К месту старта 460-тонный носитель перемещается посредством специального транспортера — так же, вертикально. Подобная методика существенно снижает затраты на логистику
Стык в стык Станция «Тяньгун-1» разработана в расчете на стыковку с одним кораблем класса «Шэньчжоу» — таким образом, ее площадь увеличится примерно вдвое. Собственно, основное назначение «Тяньгун» — это именно отработка стыковок с пилотируемыми и беспилотными кораблями в преддверии запуска большой орбитальной станции «Тяньгун-3», которая будет оборудована несколькими стыковочными узлами
Космические первенцы Китайская одномодульная станция «Тяньгун-1» по размерам близка к первой в истории орбитальной станции — советскому «Салюту-1», запущенному в 1971 году

Китайцы умеют хранить тайны. Если про МКС известно практически все, то китайский орбитальный проект под кодовым названием 921−2 постепенно обрастает самыми разными слухами, лишенными всякой конкретики. Впрочем, если китайцы действительно сумеют к 2020 году организовать работу многомодульной орбитальной станции, она составит постепенно стареющей МКС серьезную конкуренцию. Собственно, первый шаг уже сделан: целевой модуль «Тяньгун-1» запущен 29 сентября 2011 года, к нему произведено три успешных полета. Что же представляет собой китайская орбитальная программа?

Через тернии к звездам

Теоретическая основа существования космических орбитальных станций была заложена Циолковским еще в начале ХХ века. «Решим сначала легчайшую задачу: устроить эфирное поселение поблизости от Земли в качестве ее спутника на расстоянии 1−2 тысяч километров от ее поверхности, — писал он. — Движение вокруг Земли снарядов со всеми приспособлениями для существования разумных существ может служить базой для дальнейшего распространения человечества». Чуть позже, в 1923 году, немецкий пионер космонавтики и ракетостроения Герман Оберт представил концепт орбитальной станции с искусственной гравитацией, предназначенной для геофизических и астрономических наблюдений, а также для военной разведки.

В принципе, датой появления первой экспериментальной орбитальной станции можно считать 16 января 1969 года, когда впервые в истории состыковались два пилотируемых корабля — «Союз-4» и «Союз-5». Официально же первая в мире орбитальная станция была выведена на орбиту 19 апреля 1971 года — это был советский «Салют-1». Чуть позже, 6 июня, после стыковки космического корабля «Союз-11» с «Салютом» была образована первая в мире обитаемая станция.

20 февраля 1986 года в космосе появилась новая советская орбитальная станция — «Мир», сконструированная по модульному принципу, что позволило «собирать» ее постепенно. После долгих лет эксплуатации станция была выведена с орбиты и затоплена в Тихом океане. Наконец, 20 ноября 1998 года был запущен функционально-грузовой блок «Заря», ставший первым модулем Международной космической станции (МКС). По состоянию на 2012 год станция включает 35 компонентов, собранных по модульному принципу.

По заветам Мао

В последнее время рвущийся в космос Китай стремительно догоняет США, Россию и Европу. С 2001 года китайцы вывели на орбиту 105 собственных искусственных спутников Земли, развернули навигационные, метеорологические, оптические, телекоммуникационные сети. Еще более важно, что с 1996 года собственная ракета-носитель серии CZ (Ch?ngzh?ng, «Великий поход») подвела только один раз (18 августа 2011-го, запуск спутника «Шицзянь-11−04») — из 125 запусков на середину текущего года! Ведутся работы по созданию двигателей с тягой 50 т (на водородно-кислородном топливе) и 120 т (на водородно-керосиновом). Модернизируются космодромы Цзюцюань, Сичан и Тайюань, улучшается система слежения и управления полетами. Наконец, Китай произвел успешные запуски и возвращение на Землю беспилотных и пилотируемых космических аппаратов.

Неудивительно, что осенью прошлого года Китай успешно вывел на орбиту экспериментальную космическую станцию «Тяньгун-1», ставшую прототипом своей многомодульной сестры «Тяньгун-3». Первый модуль третьей «Тяньгун» будет запущен в 2015 году, а еще через пять лет станцию соберут целиком. И если, с одной стороны, она будет достаточно компактной для многомодульной системы (всего 60 т против 173 т «Мира» и 419 т МКС), то с другой — будет классифицироваться именно как полноценная станция со значительно более сложной структурой, нежели у сольного орбитального модуля.

Собственно, задача постройки и запуска «космического дворца» в Китае была определена стратегией космических полетов («Проект 921−2»), сформированной в далеком 1992 году. Минуло почти двадцать лет — и программа показала себя в действии, в первую очередь благодаря росту финансирования. По словам главного конструктора китайских пилотируемых космических аппаратов Чжоу Цзяньпина, на строительство и запуск целевого модуля «Тяньгун-1» и полет к станции трех космических кораблей («Шэньчжоу-8», «Шэньчжоу-9» и «Шэньчжоу-10») правительством было выделено 15 млрд юаней, то есть примерно $2,35 млрд. То есть в три раза меньше, чем на легендарную российскую дорогу Адлер — Сочи длиной 48 км. И денег почему-то хватило.

Официальное название «Тяньгун», то есть «Небесный дворец» (как по‑китайски это звучит!), станция получила в 2006 году, на стадии конструирования и постройки прототипа. В сентябре 2008 года в прессу попала информация о планирующемся запуске модуля, а впервые модель «Дворца» была показана по китайскому телевидению в день празднования китайского Нового года — 26 января 2009-го. Был, правда, еще макет на выставке World Expo 2000 в Ганновере, но там станция имела дизайн, далекий от итогового.

Темпы строительства станции оказались поистине стахановскими: уже к лету 2010 года сборка модуля была почти завершена, а в марте 2011-го объявили о его грядущем запуске на орбиту. 29 сентября пуск прошел в штатном режиме, и днем позже в 1 час 58 минут по Гринвичу «Тяньгун-1» заняла орбиту с высотой апогея от 346 до 355 км и высотой перигея от 200 до 362 км — все без неполадок, все по графику. На сегодняшний день станция совершает один оборот вокруг Земли за 90 минут и, поскольку «Тяньгун-1» имеет наклон орбиты в 42 градуса, может наблюдаться невооруженным глазом на низких широтах.

18 июня 2012 года произошло следующее значимое событие китайской космической индустрии: корабль «Шэньчжоу-9» на высоте 370 км совершил стыковку с модулем. Собственно, основная цель постройки «Тяньгун-1» — это отработка стыковок, сближений, систем энергоснабжения и т. д., необходимых для работы многомодульной станции. Кроме того, впервые в истории тайконавтики в составе экипажа была женщина — майор Лю Ян, заместитель командира транспортного авиаполка (и конечно, член Партии с 2011 года), — на ее плечах лежала научная часть программы. Командиром экспедиции стал уже бывавший в космосе Цзин Хайпэн, а третьим членом экипажа — Лю Ван, отвечавший за стыковку космического корабля со станцией.

Несмотря на внешнее сходство с советскими «Салютами», китайская «Тяньгун-1» обладает более чем вдвое меньшей массой (8,5 т) и более скромными размерами. В первую очередь это связано с тем, что у Китая пока нет тяжелых ракетоносителей, позволяющих выводить на орбиту более массивные модули. Запланированная «Тяньгун-3» тоже будет собираться из элементов, уступающих размерами модулям «Мира» и МКС.

Помимо основной цели модуля по отработке стыковки, он будет выполнять ряд вспомогательных функций, в том числе лабораторного плана: селекция растений в невесомости, работы над созданием сверхпроводников и специальных материалов (сплавы в условиях микрогравитации), астрономические наблюдения и мониторинг Земли. Тестируется и новая система жизнеобеспечения в космосе, которую китайцы хотят довести до полностью замкнутого цикла.

Между тем к 2020 году, когда Китай завершит полное развертывание многомодульной станции, срок службы МКС подойдет к концу. Так что, вполне возможно, именно «Тяньгун-3» станет новой международной станцией — тем более что уже сейчас Китай приглашает весь мир к сотрудничеству на взаимовыгодной основе. Кроме того, станция в пике своего развития может стать перевалочным пунктом для лунной экспедиции, запланированной Китаем на 2030 год.

Безвоздушный вампиризм

Структурно «Тяньгун-1» состоит из двух частей: отсека длиной 2,8 м, где размещаются энергоблок, двигательная и прочие системы, и рабочего модуля длиной 3,35 м. Электроэнергию, необходимую для работы, лаборатория получает от двух четырехсегментных солнечных панелей общей площадью 17 м².

Отдельно стоит отметить гордость китайских инженеров — систему энергопотребления кораблей типа «Шэньчжоу», которые обслуживают лабораторию. За час полета вокруг Земли корабль расходует 1800 Вт•ч энергии — столько же, сколько обычный домашний кондиционер или микроволновка. Система состоит из трех элементов: солнечных батарей, никель-кадмиевого аккумулятора и дополнительных батарей. За 50 минут полета на «солнце» батареи подзаряжают аккумулятор, который затем, за время пролета по теневой стороне Земли, отдает электричество бортовым системам. После стыковки корабля со станцией она частично загораживает его от света, поэтому часть недостающей энергии «Шэньчжоу» «выкачивает» с батарей «Тяньгун». Впрочем, для поддержания нормального состояния аккумулятора достаточно ставить корабль на станционную подзарядку каждый час примерно на десять минут.

Правильной ориентацией станции в пространстве управляют шесть гироскопов, они же обеспечивают проведение стыковки в автоматическом режиме. «Тяньгун-1» имеет противометеоритный щит, который оберегает станцию от мелких гостей из космоса. За более крупными обломками, а также за космическим мусором следит наземная служба мониторинга, которая может скорректировать орбиту во избежание аварии. Впрочем, в случае возникновения незапланированной ситуации космонавты могут покинуть станцию на «спасательной шлюпке» — том самом «Шэньчжоу».

Сводить станцию с орбиты планируется путем затопления ее в южной части Тихого океана. Однако китайскими специалистами высказывается мнение, что срок службы «Тяньгун-1» может быть продлен, так как характеристики энергопотребления у станции до сих пор удовлетворительные, резервное оборудование не подключалось. Следовательно, при бережном обращении станция может служить и дольше запланированных двух лет.

В дальнейшем Китай планирует запустить еще два модуля: космическую лабораторию «Тяньгун-2» (2013), оснащенную в том числе рукой-манипулятором для сбора образцов, и «Тяньгун-3» (2015), которая должна стать основой для многомодульного «дворца». И если лаборатория будет отличаться от целевого модуля незначительно — лишь составом научного оборудования на борту, то третья «Тяньгун» станет значительно больше (длина 18,1 м, максимальный диаметр 4,2 м и масса 20−22 т). Кроме того, она оснащена четырьмя стыковочными узлами: два предназначены для дополнительных модулей большой станции (ныне она известна в мире как CSS, Chinese Space Station), два — для кораблей.

Конфуций на орбите

На борту полностью собранной «Тяньгун-1» могут более или менее комфортно размещаться два космонавта на протяжении недели — третий член экипажа при этом обитает преимущественно в космическом корабле. Курьезно то, что Сунь Лайянь, глава Космического агентства КНР, заявил, что планирует в ближайшее время отправить на орбиту… мыслителя, кого-либо из представителей китайской философской школы, таким образом позволив тому по‑иному взглянуть на действительность. Конфуций бы одобрил!

Внутренние стены станции окрашены в два цвета: «земли» и «неба», чтобы тайконавты в условиях невесомости не путались, где верх, где низ. Туалет и кухня расположены на «Шэньчжоу» (там же дежурит третий член экипажа, пока двое других отдыхают), зато на станции уместился «фитнес-центр» (несколько тренажеров) для поддержания физической формы.

Отдыхают тайконавты неплохо: к их услугам «развлекательный» ноутбук с кинотекой, игротекой (последняя включает не «стрелялки», а идеологически выдержанные шахматы и тому подобные), фонотекой и доступом к интернету, правда, не без «Великого китайского файервола». Для видеозвонков предусмотрена «тайная комната», где каждый космонавт может приватно пообщаться с родными. Что касается сна, то на станции для этого отведено две зоны с регулируемым освещением, не зависящим от освещения в рабочих отсеках. Еда космонавтов носит отпечаток традиционной национальной кухни (в нее входят кислые и острые компоненты). Всего пищеблок «Шэньчжоу» включает 80 блюд, так что каждый день тайконавты могут пробовать что-нибудь новенькое.

В остальном их быт схож с бытом любых космонавтов, работающих на той же МКС. Все-таки некие общие законы существования в космосе имеются, и никаких революций в этой области китайцы совершать не планируют. Собственно, сам целевой модуль тоже не назовешь революционным. И он, и его потомки, вплоть до многомодульной станции — это то, что уже давным-давно «прошли» космические программы СССР и США. Другой вопрос, что китайцы работают на совершенно другом уже уровне технологий и, судя по мировым тенденциям, останавливаться на достигнутом не планируют. Если к 2020 году заработает многомодульная станция, в 2030 году тайконавты полетят на Луну, то, вполне вероятно, именно Китай станет первой державой, отправившей своих героев на Марс или, скажем, Венеру. Но об этом «Популярная механика» напишет лет через тридцать, не раньше.

Статья «Новый дворец Наднебесной» опубликована в журнале «Популярная механика» (№12, Декабрь 2012).