100% надежности: как устроена китайская ракета «Чанчжэн-6»
Китайская ракета «Чанчжэн-6» — это не просто легкий носитель, который за всю свою пусковую историю показал 100% надежности. Для Поднебесной это символ перехода от старых ракет, работающих на токсичном топливе, к более экологичным и гибким. Как в КНР пришли к идее создания легкой ракеты, на что способна «Чанчжэн-6» и каковы ее перспективы, рассказывает эксперт Pro Космоса Игорь Афанасьев.
10 лет назад мир стал свидетелем прорыва — в Китае состоялся первый пуск новой ракеты легкого класса «Чанчжэн-6» (CZ-6, «Великий поход-6»). Впервые в космос взлетел китайский носитель с двигателями, работающими на жидком кислороде и керосине. Это событие не только продемонстрировало передовые технологии, — оно заложило основу для всех современных ракет Китая.
Зачем Китаю понадобилась легкая ракета
Представьте: в начале 2000-х Китай активно развивает космос, но старые ракеты на токсичном топливе устарели. Двигатели их нижних ступеней больше 30 лет работают на смеси азотного тетраоксида и несимметричного диметилгидразина — это вредно для экологии и неэффективно для решения новых задач.
С ростом спутниковых технологий появляются компактные космические аппараты массой около 500 килограммов — как для научных исследований, так и для дистанционного зондирования Земли. Запускать их на мощных ракетах вроде CZ-2C или CZ-4B — как ездить на грузовике за хлебом, — сплошное расточительство. Например, в декабре 2012 года китайский CZ-2D вывел на орбиту небольшой турецкий спутник Göktürk-2, но использовал менее 40% своей мощности.
Прогнозы рынка показывали: спрос на запуски малых космических аппаратов растет. Китайские инженеры решили создать легкую ракету для «быстрых» запусков, чтобы повысить конкурентоспособность и сэкономить ресурсы. При этом носитель должен был продемонстрировать в действии новые технологии, заложенные в проекты средств выведения следующего поколения, таких как тяжелая ракета CZ-5 или средняя CZ-7, прежде всего, двигатели замкнутой схемы на экологически чистом топливе «жидкий кислород и керосин».
Решение о создании легкой ракеты приняли в августе 2009 года, хотя идея родилась еще в 2001-м в рамках программы проектирования носителей нового поколения. Частное ракетостроение в Китае на тот момент только зарождалось. По традиции одноразовый носитель легкого класса унаследовал знаменитое имя «Великий поход» от предыдущей линейки китайских ракет. Но по нумерации он стоял вторым после тяжелой CZ-5, которая считалась «ядром» семейства модульных носителей нового поколения.
Таким образом родилось техническое задание на средство для вывода грузов массой до 1000 кг на солнечно-синхронную орбиту (ССО) высотой 700 км. Оно должно было обеспечивать низкую стоимость запуска, готовиться к старту за семь суток и иметь расчетную надежность 98%. При этом ракета являлась «летающим стендом» для отработки новых технологий.
Главным разработчиком стала Шанхайская академия космических технологий (SAST) под эгидой Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники (CASC).
Как создавалась ракета «Чанчжэн-6»
Выбор лучшей конструкции ракеты: шесть вариантов
На этапе разработки линейки средств выведения нового поколения специалисты рассматривали модули диаметром 5, 3,35 и 2,25 метра. Два последних варианта уже применялись в «старых» «Великих походах».
В начале проектирования легкого носителя инженеры проанализировали шесть концепций CZ-6, от двухступенчатой до трехступенчатой. Двухступенчатая версия представляла собой «тонкую» ракету диаметром 2,25 метра, как у первой ступени первого национального космического носителя CZ-1. На первую ступень хотели поставить кислородно-керосиновый двигатель YF-100, на вторую — кислородно-водородный YF-73, взятый с третьей ступени геостационарной ракеты CZ-3. Предполагаемая грузоподъемность составляла 1500 кг на низкую орбиту, однако удлинение ракеты (отношение длины к диаметру) оказалось слишком большим, что привело к недостаточной жесткости конструкции и затруднило управление.
В итоге китайские инженеры выбрали трехступенчатый вариант. Первая ступень имела диаметр 3,35 метра, как у ускорителей CZ-5, а вторую оснастили новым кислородно-керосиновым двигателем YF-115. Третью ступень и ее компоненты топлива определили позже. Ракета-носитель стартовой массой 103 тонны могла выводить на ССО груз массой 1080 кг, представляя баланс между мощностью, риском и эффективностью.
Двигатели: от YF-100 до загадочной третьей ступени
Ключевым решением для семейства носителей нового поколения должны были стать кислородно-керосиновые двигатели замкнутого цикла, обеспечивающие высокие параметры тяги и удельного импульса. Для первой ступени планировалось использовать YF-100 с тягой 120 тонн-силы, а для верхних ступеней — YF-115 с тягой 15-18 тонн-силы. Внедрение этих двигателей позволило бы Китаю стать второй страной после России, освоившей данную технологию.
Полный разбор ракетного двигателя Raptor: насколько он идеален
Основной интригой стал двигатель третьей ступени. Первоначально предполагалось установить на этот ракетный блок четыре движка на экологически безопасных компонентах — перекиси водорода и керосине, с тягой 0,41 тонн-силы каждый. Однако в официальных пресс-релизах по CZ-6 сейчас упоминаются «традиционные компоненты», вероятно, азотный тетраоксид и несимметричный диметилгидразин, аналогичные тем, что используются на нижних ступенях «старых» носителей. Ракетный блок имеет один двигатель с тягой около 0,5 тонн-силы, выполняющий два включения для точного вывода спутников на ССО.
Это решение не противоречит требованиям по экологии, так как токсичное топливо используется только в малой ступени, фактически в разгонном блоке, а основная часть ракеты работает на экологически чистых компонентах. Таким образом, инженеры достигли компромисс между временем разработки и надежностью.
Технические характеристики ракеты «Чанчжэн-6»
«Чанчжэн-6» представляет собой трехступенчатую систему высотой 29,3 метра. Диаметр первой ступени — 3,35 метра, последующих — 2,25 метра. Стартовая масса ракеты — 103 тонны, тяга на старте — 120 тонн-силы. Этот носитель оптимизировали для вывода 1080 кг груза на ССО высотой 700 км, с надежностью запусков на уровне 98%.
Первая ступень представляет собой укороченный боковой ускоритель от ракеты CZ-5, оснащенный кислородно-керосиновым двигателем YF-100. На второй ступени стоит двигатель YF-115, который также работает на кислородно-керосиновом топливе. Третья ступень, выполняющая функцию доводочной, оснащена двигателем, способным к повторному включению, который использует долгохранимое самовоспламеняющееся топливо (предположительно, «азотный тетраоксид — несимметричный диметилгидразин»).
Топливные отсеки всех ступеней изготовлены из алюминия, наддуваются газифицированным кислородом (баки окислителя) и сжатым гелием (баки горючего). Композитный головной обтекатель имеет диаметр 2,6 метра.
Подготовка «Чанчжэн-6» к запуску занимает всего неделю, что является рекордом для китайских жидкостных ракет. Сборка изделия производится в Шанхае на 149-м заводе, после чего проводятся горизонтальные испытания. Транспортировка ракеты на космодром Тайюань осуществляется с помощью самоходного транспортера, оснащенного системой термоконтроля. Стартовая площадка №16 отличается минималистичным дизайном и не имеет башен обслуживания. Подъем ракеты в вертикальное положение занимает всего 10 минут. Заправка баков керосином и кислородом производится за несколько часов до старта.
На весь процесс уходит семь суток, что значительно быстрее по сравнению с 20–30 днями, необходимыми для подготовки «старых» ракет. В случае отмены пуска, компоненты топлива сливаются, а ракета переводится в горизонтальное положение и возвращается в монтажно-испытательный корпус. Для Китая этот процесс является революцией в области оперативности запусков.
Сколько полетов совершила ракета «Чанчжэн-6»
Первый пуск нового легкого носителя запланировали на 2014 год, но отложили из-за неготовности спутников. Ракету с бортовым номером Y1 доставили на космодром в июле 2015 года. Попытку запуска прервали 19 сентября за 10 минут до старта, но 20 сентября в 07:01 по пекинскому времени все прошло успешно. Первая ступень отработала 185 секунд, вторая — еще 300 секунд, после чего с паузой включилась третья ступень. Ракета отправила на орбиту 20 малых спутников.
Информационные агентства сообщили о запуске в 07:40, а радиолюбители сразу же зафиксировали сигналы от полезных нагрузок. Это был настоящий триумф: новая технология, экологичность и высокая скорость.
С 2015 года по август 2025 года ракета «Чанчжэн-6» совершила 14 успешных пусков, показав 100% надежности. Все миссии проводились с космодрома Тайюань. В общей сложности она вывела на различные орбиты — низкие, полярные и солнечно-синхронные — 87 космических аппаратов. СМИ сообщали, что в 2025 году Китай планирует осуществить более 10 запусков с использованием ракеты CZ-6.
Перспективы ракеты «Чанчжэн-6»: модификация «Чанчжэн-6А» и дальше
В Китае CZ-6 занимает промежуточную нишу между твердотопливными носителями и более тяжелыми ракетами, выполняя роль, которую играют Vega или «Ангара-1». Она является младшим членом семейства ракет нового поколения, но имеет ключевое значение для быстрых запусков малых космических аппаратов, а также военных и гражданских программ. CZ-6 дополняет ракеты CZ-5 и CZ-7, снижая затраты на запуски.
Как китайские ракеты конкурируют между собой
Разработчики рассматривают ее как основу для создания средней ракеты CZ-6A (или CZ-8) с ускорителями, которая сможет выводить на орбиту до 4000 кг полезной нагрузки. Первый пуск CZ-6A состоялся 29 марта 2022 года. Также существует версия CZ-6C без ускорителей, первый полет которой прошел 7 мая 2024 года. Эти носители являются альтернативой более дорогостоящей средней ракете CZ-7 и могут стартовать с различных космодромов.
К 2025 году CZ-6 остается активно используемой ракетой-носителем с планами на увеличение числа пусков. Китай активно развивает созвездия спутников связи и дистанционного зондирования, и CZ-6 в этом процессе играет не последнюю роль. Эта ракета символизирует переход от старых ракет на токсичном топливе к новым, более экологичным и гибким в использовании носителям.
Одной из самых надежных ракет во всем мире признается российская «Союз-2» — самый часто запускаемый носитель в нашей стране. Как ее используют сегодня и в каких модификация она существует? Сделали подробный разбор о семействе «Союз-2».
