Взлёт 2007 12

Великий китайский лунный поход

За последние годы Китай явно обозначил себя в качестве одного из ведущих игроков в области изучения космического пространства. Вначале это были тайкунавты и противоспутниковое оружие (см. «Взлёт» №11/2005, с. 42-43, 3/2007, с. 53), а недавно к достижениям китайских товарищей добавился еще и искусственный спутник Луны. Нынешней осенью КНР приступила к практическому этапу реализации своей лунной программы: 24 октября стартовал, а в начале ноября вышел на лунную орбиту первый китайский космический аппарат, предназначенный для исследования ближайшего к Земле космического тела. Следующая грандиозная цель Пекина – высадка на Луне тайкунавтов и создание там исследовательской базы.

Второй раз за последние полвека естественный спутник Земли стал объектом настоящей гонки. И если раньше, в 60-70-е гг., за право первым ступить на поверхность Луны, сражались только США и Советский Союз, то теперь круг желающих попасть на нее расширился. Одна из самых обсуждаемых тем ноября: не опередят ли китайцы американцев, собравшихся «возвращаться» на Луну, и россиян, пока еще только собирающихся туда в первый раз.

Первый китайский лунный спутник назван в честь одной из героинь древнекитайской мифологии – богини Чанъэ («Лунная фея»). Согласно мифу, изложенному в «Хуайнаньцзы», эта китаянка выпила эликсир бессмертия, который был подарен ее мужу Стрелку И (Хоу И) за выдающиеся заслуги Владычицей Запада – Си-ван-му, и улетела на Луну. Там она и живет до сих пор, приняв облик трехлапой жабы-чань и освещая в полнолуние Землю чудесным сиянием своей теперь уже неземной красоты. А жить так долго ей помогает выпитый эликсир. Впрочем, скоро богиня поняла, что на Земле среди людей живется куда лучше, чем на пустынной Луне. Но, увы, было уже поздно. Вот с тех пор несчастная каждый год 15 августа зажигает светильник и ярко освещает землю, чтобы разглядеть на ней своего мужа, о котором все время вспоминает. Кстати, по китайскому преданию, на Луне вместе с богиней живет еще и Юэ-ту или «Лунный (нефритовый) заяц». Видимо, тоже бессмертный. Теперь туда же, «за эликсиром бессмертия», отправился китайский искусственный спутник.

Космический аппарат «Чанъэ-1» был выведен в космос ракетой-носителем «Чан Чжень-ЗА» («Великий поход») 24 октября в 18.05 по местному времени, стартовавшей с космодрома Сичан, в провинции Сычуань в юго-западной части КНР. Для этого, начиная с 2004 г., здесь была проведена всесторонняя реконструкция и обновлено различное техническое оборудование, в т.ч. проверочно-пусковая и координационно-вычислительная системы, система связи, метеорологического обслуживания и т.д. В целом было осуществлено более 100 проектов технической реконструкции, в т.ч. 25 – специально для проведения запуска к Луне спутника «Чанъэ-1».

За началом очередного «великого похода» наблюдали более 2 тыс. туристов, заплативших за право любоваться началом китайской лунной программы по 800 юаней (около 107 долл.). На расчетную окололунную полярную орбиту с высотой 200 км спутник вышел 5 ноября, по совпадению – ровно месяц спустя после того, как эту операцию выполнил космический аппарат извечных конкурентов Пекина – японцев. Работы по проектированию, сборке и запуску к «луноликой» красавице спутника обошлись китайскому бюджету примерно в 1-1,4 млрд. юаней (до 184 млн долл.), что соответствует расходам на сооружение двухкилометровой линии метрополитена в Пекине. Зато отдача от данного проекта ожидается китайским научным сообществом весьма значительная. «Проект создаст множество тем для научного исследования, поможет воспитать новых талантливых ученых в аэрокосмической сфере», – подчеркнул научный руководитель китайской лунной программы, академик Академии наук КНР Оуян Цзыюань в беседе с корреспондентом информационного агентства «Синьхуа».

Надо особо подчеркнуть, что запуск искусственного спутника на окололунную орбиту – это всего лишь начало амбициозной программы, реализуемой Китаем в области исследования Луны, на которую Пекин уже израсходовал около 2 млрд. долл.

В общих словах китайскую программу можно охарактеризовать словами президента Федерального космического управления Китая Сунь Лайяня (Sun Laiyan): «полет к Луне», «полет вокруг Луны» и «возвращение на Землю».

В рамках второго этапа своей лунной программы Пекин планирует опустить на поверхность спутника Земли аппарат мягкой посадки и луноход, которые пробудут там три лунных дня (три земных месяца). Осуществить эту задумку планируется не позднее 2012 г., а район прилунения аппаратов будет выбран по итогам работы орбитальной станции.

Делая экскурс в историю, отметим, что впервые китайские специалисты предложили разработать и осуществить национальную лунную программу еще в 1991 г., однако активная ее проработка началась только в 1998 г.

В ноябре 2000 г. в Китае была опубликована так называемая «Белая книга по космонавтике», в которой была представлена программа долгосрочного исследования космического пространства на среднесрочную и долгосрочную перспективу. Ее краеугольным камнем и стала лунная программа, которая после вывода на орбиту пилотируемого космического корабля с китайскими космонавтами получила наивысший статус. В активную фазу она вступила после того, как в январе 2004 г. Госсовет КНР в целом одобрил план первого этапа программы – т.е. вывод на орбиту Луны орбитальной станции. Месяцем позже была образована особая группа для руководства данным проектом, на первом заседании которой и были уже окончательно согласованы все детали плана работ для практического выполнения первого этапа. Всему проекту было присвоено наименование «Чанъэ» по названию используемого в нем космического аппарата, который решено было проектировать на базе спутника связи DFH-3 (он также выводится в космос РН «Чан Чжэнь-ЗМ»). Руководителем проекта «Чанъэ» был назначен Луань Эньцзе (Luan Enjie), возглавлявший до того Федеральное космическое агентство КНР.

В ноябре 2004 г. китайскими специалистами были завершены работы по концептуальной фазе проекта, и началось создание прототипа. К декабрю 2005 г. закончились все научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по проекту. Сам космический аппарат – «Чанъэ-1» – был изготовлен в следующем году. Кроме того, в 2005 г. в Пекине был открыт Центр лунных исследований, специалистам которого были поручены работы по трем беспилотным экспедициям на Луну: в 2007, 2012 и 2017 гг.

Что касается проекта китайского лунохода, то он пока еще окончательно не утвержден. По данным китайских СМИ, в объявленном тендере участвуют 13 компаний и организаций. Один из представленных на конкурс прототипов можно было увидеть на стенде китайского павильона в ходе работы международного аэрокосмического салона в Чжухае в октябре 2006 г. Его представляла Китайская исследовательская академия космических технологий (CAST). Другой «лунный автомобиль», разработанный под руководством специалистов Шанхайского управления космической промышленности кооперацией из нескольких китайских институтов и университетов, предполагается оснастить ядерным источником питания, что позволит аппарату без проблем пережить экстремальную лунную ночь. Наконец, на 2017 г. запланирована последняя глава первого этапа великой китайской лунной гонки – посадка на поверхность Луны исследовательского роботизированного комплекса, который должен будет взять пробы грунта в назначенном месте и вернуть их затем на Землю. В настоящее время над проектом китайского лунного роботизированного комплекса трудятся более 20 университетов и институтов Поднебесной.

6 марта 2007 г. руководитель проекта «Чанъэ» Луань Эньцзе и главный конструктор РН «Чанчжэн-2Р» для национальной пилотируемой программы «Шэньчжоу» Хуан Чуньпин (Huang Chunping) дали журналистам некоторые комментарии по поводу реализации Китайской программы исследования Луны.

Хуан Чуньпин в частности, отметил, что Китай получит техническую возможность для осуществления пилотируемой экспедиции на Луну через 15 лет – но при наличии адекватного финансирования и при отсутствии задержек в реализации проекта. Его коллега, Луань Эньцзе, подчеркнул, что наиболее серьезной проблемой в организации такого полета станет отсутствие сверхтяжелого носителя. В связи с этим он выразил надежду на то, что Китай как можно раньше приступит к разработке «особо мощной ракеты-носителя».

Хуан Чуньпин также заявил 6 марта, что РН нового поколения – вероятно, подразумевались РН семейства «Чан Чжэнь-5» на нетоксичных компонентах топлива – предназначена для запуска космической станции и будет создана в течение 7 8 лет. Она будет иметь грузоподъемность 25 т и оснащаться новыми двигателями YF-100 тягой 120 тс. Завершено уже практически и создание ЖРД нового поколения – первое его успешное огневое испытание состоялось в середине 2006 г.

В настоящее время несколькими странами мира подготовлен или планируется к реализации ряд проектов, направленных на изучение Луны и ее окрестностей.

К числу непилотируемых миссий принадлежат две индийских программы: Chandrayaan (старт запланирован на апрель 2008 г.) и Chandrayaan II (2010 или 2011 гг.), американская Lunar Reconnaissance Orbiter (октябрь 2008 г.) и российская «Луна-Глоб» (главный подрядчик – НПО им. С.А. Лавочкина), первая фаза которой запланирована на 2012 г., но может быть реализована досрочно в 2010 г.

Кроме того, пока не утверждены следующие лунные проекты: британский Moonlight (2010 г.), германский LEO (2012 г.), японский Selene-2 (2012-2013 гг.), а также частный коммерческий проект Google Lunar X Prize (до 2015 г.). Ранее Японским космическим агентством планировалась миссия Lunar-A (2010 г.), но некоторое время назад она была отменена. Разрабатываемые в рамках данного проекта зонды-пенетраторы решено использовать в другой программе.

Пилотируемые лунные программы прорабатывают сегодня в США (Project Constellation, старт запланирован примерно на 2018 г.), Японии (начало примерно в 2020 г.), Западной Европе (программа ЕКА Aurora Programme, ориентировочный срок начала – до 2024 г.), Китае (до 2024 г.), России (до 2025 г.) и Индии (может начаться до 2030 г., причем либо самостоятельно, либо в кооперации с другими странами – в частности, с Россией).

5 ноября «Чанъэ-1» вышел на окололунную орбиту и начал выполнение своей основной миссии. Китайскими специалистами для спутника была выбрана полярная орбита, благодаря чему появляется возможность получить изображения всей лунной поверхности, включая ее полярные области. Для поддержания заданного положения на орбите на данном космическом аппарате используется система трехосной стабилизации, а осуществление орбитальных маневров возложено на главный двигатель типа 490N (для управления положением в пространстве применены ракетные двигатели малой тяги).

Данная миссия имеет четыре основные научные задачи: – получение трехмерных карт лунной поверхности, предельно высокоточная топографическая съемка отдельных, наиболее интересных участков Луны, а также изучение распределения на ее поверхности различных образований (кратеров и т.п.), определение возраста отдельных структурных частей лунной поверхности и истории их формирования; изучение распределения 14 наиболее важных элементов и минералов в лунном грунте, определение структуры и минерального состава горных пород на Луне, изучение «истории химической эволюции» на спутнике Земли и определение примерных запасов наиболее ценных видов сырья – таких, как железо, титан и редкоземельные элементы; исследование толщины реголита, а также поиск и определение величины запасов инертных газов в нем – в особенности гелия-3; изучение окололунного участка космического пространства, в т.ч. сбор данных о распределении частиц высоких энергий и низкоэнергетических ионов, что поможет понять историю процесса облучения Луны.

В целях обеспечения эффективного управления полетом и работой научной аппаратуры на китайском КА имеется современное оборудование национальной разработки: гироскоп, акселерометр, датчик положения Солнца, датчик звезд, ультрафиолетовый сенсор и др. Бортовая система управления, навигации и контроля имеет возможность проведения самодиагностики и устранения обнаруженных неполадок в автоматическом режиме. Размещенные на борту КА компьютеры могут «безболезненно» выдерживать различные нагрузки, обеспечивая в автономном режиме контроль работы системой многоуровневой тепловой защиты, системы энергопитания и т.п.

Масса полезной нагрузки спутника достигает 130 кг (общая масса КА «Чанъэ-1» составляет 2350 кг). Среди бортовой аппаратуры – 24 различных прибора, в т.ч. оптическая система фотосъемки в составе стереокамеры CCD и интерферометра-спектрометра, лазерный высотомер, гамма/рентгеновские спектрометры, детектор микроволн (четырехдиапазонный радиометр), детекторы солнечных частиц высоких энергий и ионов низких энергий (для изучения солнечного ветра и пр.), а также бортовую систему обработки изображения и данных.

Размещенная на борту «Чанъэ-1» научная аппаратура должна обеспечивать проведение съемки поверхности Луны и изучение космического пространства между орбитами Земли и Луны в течение одного года (расчетная продолжительность проекта). При этом ожидается, что первые трехмерные изображения поверхности Луны будут переданы со спутника на наземный центр управления уже в конце ноября этого года, а по завершении миссии китайские специалисты получат в распоряжение самую полную и наиболее подробную в мире трехмерную карту поверхности Луны.

Однако по признанию китайских экспертов, едва ли не наиболее важной задачей спутника «Чанъэ-1» станет поиск наиболее подходящих мест для китайской лунной базы, проектные работы над которой в Китае уже начаты. Главными целями создания такой постоянно действующей базы на Луне для Китая является организация промышленной добычи гелия-3, необходимого для атомных электростанций, создание на лунной поверхности разветвленной сети солнечных электростанций и использование естественного вакуума для выпуска материалов с новыми свойствами (подробнее о промышленных перспективах освоения Луны и гелии-З – см. «Взлёт» №5/2006, с. 38-41).

Слева: Стыковка космического корабля «Шэньчжоу» с орбитальной станцией – следующий этап пилотируемой космической программы Китая

Внизу: Спускаемый аппарат пилотируемого корабля «Шэньчжоу» только что успешно вернулся на Землю Справа: Модель одного из вариантов лунохода во время земных испытаний

Руководство Федерального космического агентства Китая (Китайской национальной космической администрации) обнародовало новую программу космических исследований в ходе очередного 22-го национального космического симпозиума, проходившего в апреле 2006 г. в американском Колорадо-Спрингс. С докладом тогда выступил вице-президент китайского агентства Луо Ге (Luo Ge).

«Если говорить начистоту, то в ближайшие 5-8 лет мы планируем запустить около 100 спутников», – заявил в своем выступлении китайский руководитель, в буквальном смысле вызвав «ступор» в зале. – «Ведь развитие космических технологий приносит огромную экономическую и социальную отдачу Китаю».

Причем китайские специалисты ведут работы сразу по пяти направлениям, создавая спутники трех видов – телекоммуникационные, метеорологические и дистанционного зондировании Земли, а также возвращаемые космические аппараты и демонстраторы технологий. Для вывода их на орбиту у Пекина уже имеются 12 типов ракет-носителей, а на подходе – новые ракеты и разгонные блоки, которые более эффективны и менее токсичны. Такие ракеты-носители смогут выводить 25 т полезной нагрузки на низкие околоземные орбиты и несколько меньше – на геостационарные.

Семимильными шагами развивается и китайская программа пилотируемых полетов: в 1999-2000 гг. в космос были выведены четыре необитаемых космических корабля, после чего в октябре 2003 г. последовал первый пилотируемый полет – «Шэньчжоу-5» стал «историческим прорывом для Китая». «Мы стали третьей страной мира, которая смогла самостоятельно создать и вывести на орбиту космический корабль с астронавтами на борту, а также успешно вернуть их на Землю», – подчеркнул Луо Ге.

И, наконец, в октябре 2005 г. на околоземную орбиту был выведен космический корабль с двумя тайкунавтами, выполнившими в ходе полета первую национальную программу исследований (подробнее – см. «Взлёт» №11/2005, с. 42-43). Третий пилотируемый полет, на корабле «Шэньчжоу-7», запланирован на 2008 г., и в его ходе один из трех членов экипажа выйдет в открытый космос.

Достигнутые успехи позволяют китайским специалистам надеяться на то, что к 2015 г. ими будет создана и начнет функционировать на постоянной основе обитаемая орбитальная космическая станция.

Но наиболее завораживающей оказалась та часть выступления Луо Ге, которая была посвящена китайской программе исследований Луны. Как только он заявил о том, что к 2012 г. они доставят на спутник Земли свой луноход, а в 2017 г. – возвращаемый модуль, в зале воцарилось гробовое молчание. Один из участников симпозиума даже прошептал своему соседу-журналисту: «О, Боже, а ведь они не шутят!».

Тем временем Луо Ге продолжил: «Мы рассматриваем данные три проекта в качестве нашего первого шага в области исследования Луны. Он будет осуществляться только при помощи роботизированных миссий, а реализация пилотируемого полета на Луну отложена на будущее».

Затрагивая вопросы международного сотрудничества, вице-президент космического агентства Китая отметил, что его специалисты уже многие годы успешно работают в области исследования космического пространства со своими коллегами из ЕКА, России, Бразилии, а также из нескольких стран Азиатско -Тихоокеанского региона. Всячески поощряя развитие национальной космонавтики, Пекин тем не менее не отказывается от широкого сотрудничества в данной области с зарубежными странами.

Так, например, планируется, что китайские ученые примут участие в российском космическом проекте «Фобос-Грунт», который намечен пока на 2009 г. В рамках проекта российский аппарат будет доставлен на поверхность Марса, где он возьмет образцы грунта и затем доставит их на Землю. Китайские же специалисты в свою очередь выведут на орбиту Марса свой спутник, разработанный на основе лунного «Чанъэ-1». К тому же Китай хочет стать 17-й страной – участником проекта МКС (сейчас в нем участвуют США, Россия, Япония, Канада, Бразилия и 11 стран ЕС).