19 января этого года прошло успешное испытание на прерывание полета (In-Flight Abort Test) космического корабля SpaceX Crew Dragon, который уже через несколько месяцев должен совершить свой первый пилотируемый полет. Другая американская компания Boeing также планирует начать пилотируемые запуски своего корабля Boeing Starliner в этом году, хотя их испытания в декабре 2019 года нельзя назвать полностью успешными. Тогда корабль не совершил запланированную стыковку с МКС из-за сбоя системы расчета полетного времени. Так или иначе, успех американских компаний возвещает о том, что монополия Роскосмоса на запуски людей к МКС подходит к концу.
Но и сегодня Россия — не единственная страна, которая обладает технологиями для отправки людей в космос. В 2003 году Китайская Народная Республика запустила первого тайконавта на орбиту и стала третьей мировой космической державой, обладающей собственным пилотируемым флотом. Китай все ещё сохраняет свои компетенции в этой области в отличие от США, где NASA вывела из эксплуатации пилотируемую транспортную систему Space Shuttle была выведена из эксплуатации в 2011 году.
В статье мы постараемся разобраться, в каком состоянии сейчас находится китайская пилотируемая программа, чем отличается от аналогичных программ России, а также почему США и другие страны не рассматривают Китай в качестве альтернативы российским кораблям «Союз».
«Союз» и его «большой младший брат»
Основная космическая пилотируемая программа в КНР — проект Shenzhou (神舟, пер.: «Волшебная ладья»), ранее именуемый «Проект 921». Корабль начал разрабатываться в 1992 году Китайской исследовательской академией космических технологий (中国空间技术研究院, CAST) и другими научными организациями Корпорации космической промышленности Китая (中国航天工业总公司). В 2003 году уже состоялся первый китайский пилотируемый полет (Shenzhou-5) с первым тайконавтом Ян Ливэем (杨利伟) на борту. Правительство Китая держало в тайне дату запуска Shenzhou-5 и официально объявило о полёте уже после приземления.
Многие отмечают сходство китайского Shenzhou с российским кораблем «Союз»: оба корабля имеют три основных модуля: бытовой отсек, спускаемый аппарат и приборно-агрегатный отсек. Технология посадки спускаемого аппарата имеет много схожих элементов с российским аналогом: используется сначала тормозной парашют, потом посадочный, при посадке происходит включение двигателя мягкой посадки. Что касается систем жизнеобеспечения, Китай официально заявил, что в Shenzhou используется полная копия системы корабля «Союз». Скафандры тайконавтов также почти неотличимы от скафандров космонавтов: внешний слой сделан из белого нейлона, верхняя часть скафандров идентична, хотя системы жизнеобеспечения и давления в нижней части китайских скафандров были усовершенствованы по сравнению с исходными российскими вариантами. Стыковочный механизм китайцы разрабатывали на основе российской системы APAS-89, что в теории позволяло бы Shenzhou производить стыковку с МКС.
Все эти сходства не удивительны, ведь Китай реализовал свою космическую программу при тесном сотрудничестве с Россией. После распада СССР отношения между двумя странами снова наладились, возобновилось взаимодействие и в космической сфере: китайские специалисты стали приезжать в Россию на обучение, а китайские компании начали закупать российское оборудование. В частности, в 1994 году Китай приобрел спускаемый аппарат корабля «Союз», стыковочный узел, гамма-лучевой высотомер, скафандр, систему жизнеобеспечения и другие агрегаты. Все эти элементы советские инженеры разработали в СССР ещё в начале второго половины XX века и использовали для производства космических кораблей «Союз». Несмотря на то, что при этом документация не предоставлялась, китайцам удалось на базе закупленной техники разработать собственные элементы конструкции будущего корабля Shenzhou.
И всё же у Shenzhou есть свои характерные отличия в конструкции и функционале, которые, прежде всего, заключаются в возможности бытового отсека работать в автономном режиме. Для этого инженеры оснастили модуль собственными двигательными установками (4 двигательные установки по 4 сопла в каждой), двумя треугольными солнечными панелями, каждая из которых может обеспечивать потребление электроэнергии свыше 0,5 кВт, а также системами управления. Бытовой отсек Shenzhou может быть оставлен на орбите для повторной стыковки с другим космическим аппаратом. Это невозможно сделать на корабле «Союз», так как единственный люк (он разделяет бытовой отсек и спускаемый аппарат) является частью спускаемого аппарата, из-за чего при разделении отсеков происходит разгерметизация бытового отсека. Теоретически оставленный на орбите бытовой отсек Shenzhou может выполнять функции спутника.
Также по габаритам Shenzhou на 13% больше, чем «Союз». Это должно позволять размещать на борту до четырех членов экипажа вместо трёх (как на корабле «Союз»), однако по факту систем жизнеобеспечения на борту китайских Shenzhou хватает лишь на трех членов экипажа, из-за чего обычно в каждом запуске участвует не более 2-3 тайконавтов (в последнем запуске в 2016 году участвовало лишь два члена экипажа, что было связано с необходимостью проведения эксперимента по увеличению времени нахождения тайконавтов на орбите).
У корабля «Союз» все три отсека обернуты теплоизоляционным слоем, в то время как у Shenzhou теплоизоляционным слоем покрыты лишь бытовой и приборный отсеки, а спускаемый аппарат вместо теплоизоляционного слоя оснащен обогревателем. Способ раскрытия солнечных панелей у двух кораблей также отличается. Несмотря на то, что диаметр корабля «Союз» лишь на 10 см меньше, чем Shenzhou, диаметр обтекателя для китайского корабля больше на полметра. Приборный отсек Shenzhou имеет внешнее коммуникационное соединение лишь со спускаемым аппаратом, в то время как на корабле «Союз» внешние коммуникации всех трех отсеков соединены между собой.
Как и в первых кораблях «Союз», в Shenzhou была интегрирована система управляемого спуска с резервной системой спуска по баллистической траектории. Отклонение Shenzhou от места посадки, в среднем, составляет 6-24 км, в то время как у корабля «Союз-ТМ» оно составляло около 35 км, у «Союз-МС» - до 20 км (однако ожидается, что с внедрением новой цифровой системы управления спуском радиус посадки «Союз-МС» уменьшится).
Shenzhou собирается, испытывается и транспортируется в вертикальном положении, в то время как «Союз» испытывается в вертикальном положении, а собирается и транспортируется в горизонтальном. Обтекатель для Shenzhou, как и у спутника, собирается из двух частей при вертикальном положении корабля, в то время как корабль «Союз», находясь в горизонтальном положении, «вставляется» в уже готовый обтекатель.
Куда плывет «Волшебная ладья»?
Различия в конструкции, прежде всего, объясняются различным назначением данных космических аппаратов. Изначально корабль «Союз» проектировался в качестве командного отсека для корабля, который должен был совершить высадку на Луну. Планировалось, что корабль «Союз» осуществит стыковку на орбите с отсеком другого корабля («Союз 7К-ЛОК»), который затем должен был полететь на Луну. Таким образом, бытовой отсек корабля «Союз» выполнял бы лишь функцию переходного шлюза при стыковке «Союза» с лунным модулем. Китай же, не обладая в то время крупной орбитальной станцией, создавал космический корабль Shenzhou для проведения научных экспериментов, а также для разработки космического вооружения. С экономической точки зрения Shenzhou разрабатывался для самостоятельного выполнения научных и военных задач, а бытовой отсек, помимо выполнения роли переходного отсека при стыковке с другими космическими судами, был нацелен на проведение научных экспериментов. Емкость спускаемого аппарата также больше, чем у корабля «Союз» - в целях возможности размещения приборов и образцов для экспериментов.
Всего за 20 лет существования космического корабля Shenzhou было совершено 11 запусков, из них шесть пилотируемых запусков с участием в 14 тайконавтов. Последний запуск был осуществлен в 2016 г. на корабле Shenzhou-11 – в рамках данной миссии состоялась стыковка корабля с китайской орбитальной станцией Tiangong-2 (天宫, пер. «Небесный дворец»).
В настоящее время известно, что Китайская исследовательская академия космических технологий начала разработку нового пилотируемого корабля, название которого пока не разглашается. Его основной задачей станет транспортировка 4-6 тайконавтов за пределы низкой околоземной орбиты, в том числе, на Луну. Данный корабль будет состоять из двух модулей: отсека экипажа и приборного отсека (в приборном отсеке будут находиться системы жизнеобеспечения и энергоснабжения). Примерная высота корабля будет составлять 8,8 метров, а масса – 21,6 тонны. Также отсек экипажа будет частично многоразовым, в то время как сам корабль будет иметь модульную конструкцию, что позволит ему выполнять задачи различного рода сложности.
Полет «Небесного дворца»
Так что же мешает американским астронавтам использовать китайские корабли для полетов на МКС? Ответ очевиден - политический фактор. Когда в 2007 году Китай изъявил желание поучаствовать в проекте МКС, несмотря на согласие России и европейских стран, США выступили против. Данное решение легло в основу закона, принятого Конгрессом США в 2011 году и запрещающего NASA и другим американским организациям вести какую-либо научную деятельность совместно с Китаем. Основной аргумент: риск технологического шпионажа и использования Китаем технологий двойного назначения в военных целях (интересно, что в начале 1990-х похожие опасения возникали у американских политиков по поводу участия России в проекте МКС).
Так или иначе, китайское правительство не стало дожидаться, пока улучшится политическая обстановка между США и Китаем, а вместо этого инициировало создание собственной орбитальной станции Tiangong, которая должна быть запущена в 2022 году. По информации китайских СМИ, уже 17 стран мира изъявили желание проводить научные эксперименты на базе данной станции. При этом Китай также не исключает возможность допуска американских астронавтов на китайскую космическую станцию – но при условии, что американское правительство снимет запрет на сотрудничество между США и КНР в космической сфере.
Таким образом, несмотря на наличие технологий и опыта успешных пилотируемых запусков, Китай сможет предоставлять услуги по запуску людей в космос для других стран только после 2022 года, когда будет запущена космическая станция Tiangong. До тех пор, пока МКС остается единственной орбитальной станцией человечества, запускать пилотируемые корабли Китаю просто нецелесообразно, в связи с чем рынок пилотируемых запусков в ближайшие годы будет разделен между историческими лидерами: Россией и США. Однако учитывая запланированный запуск Tiangong, создание и начало производства нового китайского пилотируемого корабля, а также возможный (хотя и маловероятный) вывод из эксплуатации МКС, Китай с большой вероятностью уже к середине 2020-х годов окажется в лидерах и даже сможет определять, какие страны получат доступ к очередной орбитальной станции Земли, а какие – нет.
Автор статьи: Калинин Денис