Чанчжэн-2F

Чанчжэн-2F (кит. трад. 長征二號F, упр. 长征二号F, пиньинь Chángzhēng èr hào F, англ. Long March 2F, сокр. CZ-2F) — китайская трёхступенчатая ракета-носитель среднего класса семейства «Чанчжэн», разработанная Китайской корпорацией аэрокосмической науки и техники (CASC). Предназначена для выведения на низкую околоземную орбиту пилотируемых космических кораблей серии «Шэньчжоу» и грузовых кораблей «Тяньчжоу», а также для запуска беспилотных экспериментальных модулей. Является единственной китайской ракетой-носителем, сертифицированной для пилотируемых полётов.

История

Разработка ракеты «Чанчжэн-2F» началась в 1992 году в рамках программы «Проект 921» — китайской пилотируемой космической программы. Основой для создания послужила ракета «Чанчжэн-2E», которая, в свою очередь, была модернизацией более ранней модели «Чанчжэн-2C». Главным отличием новой версии стало внедрение системы аварийного спасения (САС) для экипажа, что потребовало значительной переработки конструкции и бортовых систем.

Первый испытательный запуск ракеты состоялся 19 ноября 1999 года, когда она успешно вывела на орбиту беспилотный корабль «Шэньчжоу-1». Впоследствии были проведены ещё три беспилотных пуска (в 2001, 2002 и 2003 годах), каждый из которых признан успешным. 15 октября 2003 года «Чанчжэн-2F» осуществила исторический запуск «Шэньчжоу-5» с первым китайским космонавтом Ян Ливэем, сделав Китай третьей страной в мире (после СССР и США), способной самостоятельно осуществлять пилотируемые космические полёты.

С 2003 года ракета используется для всех пилотируемых миссий Китая. К 2024 году было выполнено более 20 успешных пусков, включая запуски к орбитальным станциям «Тяньгун-1», «Тяньгун-2» и к постоянной многомодульной станции «Тяньгун». Модификация «Чанчжэн-2F/T» (с увеличенным головным обтекателем) применяется для запуска грузовых кораблей «Тяньчжоу».

Конструкция

Ракета «Чанчжэн-2F» представляет собой трёхступенчатую жидкостную ракету-носитель с последовательным расположением ступеней. Основные конструктивные элементы:

Первая ступень

Первая ступень состоит из четырёх блоков (боковых ускорителей), каждый из которых оснащён одним жидкостным ракетным двигателем YF-20 (или его модификацией YF-21). Двигатели работают на топливной паре «несимметричный диметилгидразин (НДМГ) + азотный тетраоксид (АТ)» — высокотоксичных, но самовоспламеняющихся компонентах, обеспечивающих надёжный запуск в любых условиях. Каждый двигатель развивает тягу около 740 кН в вакууме. Общая тяга первой ступени на старте составляет около 2960 кН.

Вторая ступень

Вторая ступень (центральный блок) оснащена одним двигателем YF-20 (или YF-21) с фиксированным соплом, а также четырьмя рулевыми двигателями YF-23, обеспечивающими управление по тангажу, рысканию и крену. Время работы второй ступени составляет около 120 секунд.

Третья ступень (разгонный блок)

Третья ступень — разгонный блок, который используется для довыведения полезной нагрузки на целевую орбиту. Оснащён двумя двигателями YF-20 (или YF-21) с возможностью многократного включения. Время работы — до 300 секунд.

Система управления

Ракета оснащена инерциальной системой управления с бортовым компьютером, обеспечивающей коррекцию траектории в реальном времени. Для повышения точности выведения используется система спутниковой навигации (Бэйдоу).

Система аварийного спасения (САС)

Ключевое отличие «Чанчжэн-2F» от других ракет семейства — наличие системы аварийного спасения (САС), расположенной на вершине головного обтекателя. В случае аварийной ситуации на старте или на начальном участке полёта САС автоматически отстреливает головной обтекатель вместе с космическим кораблём, после чего парашютная система обеспечивает мягкую посадку экипажа. САС состоит из твёрдотопливного двигателя увода, системы стабилизации и парашютного отсека.

Модификации

Существует несколько модификаций ракеты «Чанчжэн-2F»:

• Чанчжэн-2F (базовая) — исходная версия для пилотируемых полётов. Использовалась с 1999 по 2013 год.
• Чанчжэн-2F/G — модернизированная версия с увеличенной грузоподъёмностью и улучшенной системой управления. Применяется с 2013 года для пилотируемых миссий к станции «Тяньгун».
• Чанчжэн-2F/T — версия с увеличенным головным обтекателем (диаметром до 5,2 метра) для запуска грузовых кораблей «Тяньчжоу». В этой модификации отсутствует САС, так как грузовой корабль не предназначен для перевозки экипажа.

Характеристики

Основные технические характеристики ракеты «Чанчжэн-2F» (базовая версия):

Применение

«Чанчжэн-2F» является основным средством доставки китайских космонавтов на орбиту. К 2024 году ракета выполнила следующие ключевые миссии:

• Пилотируемые полёты: запуск кораблей «Шэньчжоу» (с 5-го по 17-й, включая все пилотируемые миссии к станции «Тяньгун»).
• Грузовые миссии: запуск грузовых кораблей «Тяньчжоу» (с 1-го по 5-й) для снабжения станции «Тяньгун».
• Беспилотные испытания: запуски «Шэньчжоу-1, -2, -3, -4» для отработки систем стыковки и жизнеобеспечения.

Все запуски «Чанчжэн-2F» были успешными. Последняя на момент написания статьи пилотируемая миссия — «Шэньчжоу-17» (запуск 26 октября 2023 года).

Критика и ограничения

Несмотря на высокую надёжность, ракета «Чанчжэн-2F» имеет ряд недостатков:

• Использование токсичного топлива. НДМГ и азотный тетраоксид являются высокотоксичными веществами, что создаёт экологические риски при авариях и при обслуживании на стартовой площадке. В отличие от российских «Союзов» и американских Falcon 9, китайская ракета не использует экологически чистые компоненты (керосин + кислород).
• Ограниченная грузоподъёмность. Максимальная масса полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту составляет около 8,4 тонн, что меньше, чем у современных аналогов (например, Falcon 9 — до 22,8 тонн). Это ограничивает возможности по доставке крупных модулей или тяжёлых научных аппаратов.
• Устаревшая конструкция. Ракета разработана в 1990-х годах на базе технологий 1960-х годов. Отсутствие многоразовости и использование устаревших двигателей делают её менее экономичной по сравнению с современными носителями.

Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (CASC) ведёт разработку нового поколения ракет-носителей, в том числе многоразовых, которые в перспективе должны заменить «Чанчжэн-2F».

Интересные факты

• «Чанчжэн-2F» — единственная ракета в мире, которая использует высокотоксичное топливо для пилотируемых полётов. Все остальные страны (Россия, США, Индия) перешли на экологически более чистые компоненты.
• Название «Чанчжэн» (кит. «Великий поход») — отсылка к историческому походу китайских коммунистов в 1934–1935 годах.
• Ракета способна выводить на орбиту не только космонавтов, но и малые спутники, однако в основном используется для пилотируемых и грузовых миссий.

Источники

• Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (CASC). Официальные пресс-релизы и технические отчёты.
• Китайское национальное космическое управление (CNSA). Официальные данные о миссиях «Шэньчжоу» и «Тяньчжоу».
• Энциклопедия «Космонавтика» (под ред. В. П. Глушко). Статья «Ракеты-носители Китая».
• Журнал «Авиация и космонавтика» (Китай), выпуски за 1999–2023 годы.
• Открытые данные о запусках ракет «Чанчжэн» на сайте space.skyrocket.de.