Чанчжэн-5

Чанчжэн-5 (кит. трад. 長征五號, упр. 长征五号, пиньинь Chángzhēng wǔ hào, палл. Чанчжэн у хао, буквально «Великий поход-5», экспортное обозначение CZ-5) — семейство китайских одноразовых ракет-носителей сверхтяжёлого класса, разработанное Китайской аэрокосмической научно-технической корпорацией (CASC). «Чанчжэн-5» является самой мощной ракетой-носителем, созданной Китаем на момент начала эксплуатации, и предназначена для вывода на низкую опорную орбиту (НОО) полезных грузов массой до 25 тонн, на геопереходную орбиту (ГПО) — до 14 тонн и на отлётные траектории к Луне и Марсу — до 8 тонн. Ракета стала ключевым элементом китайской программы пилотируемых полётов, исследования дальнего космоса и развёртывания модулей национальной орбитальной станции «Тяньгун».

История создания

Предпосылки и разработка

Разработка «Чанчжэн-5» началась в 2006 году в рамках программы модернизации китайского ракетного парка. К тому времени Китай располагал семейством ракет «Чанчжэн» (CZ-2, CZ-3, CZ-4), которые базировались на технологиях 1960-х годов и использовали токсичное топливо (несимметричный диметилгидразин и тетраоксид диазота). Для достижения амбициозных целей — высадки на Луну, создания постоянной орбитальной станции и запуска тяжёлых спутников — требовалась новая ракета, способная выводить грузы массой более 20 тонн на НОО.

Основные требования к проекту:

• Использование экологически чистых компонентов топлива: жидкий кислород (окислитель) и керосин (первая ступень), жидкий кислород и жидкий водород (вторая ступень).
• Модульная конструкция, позволяющая создавать различные модификации (CZ-5, CZ-5B, CZ-5G).
• Унификация с другими перспективными носителями, в частности с «Чанчжэн-7».

Первый пуск был запланирован на 2014 год, однако из-за технических сложностей, связанных с разработкой новых двигателей и криогенных систем, он был перенесён.

Первый полёт и авария

Первый запуск «Чанчжэн-5» состоялся 3 ноября 2016 года с космодрома Вэньчан (остров Хайнань). Ракета успешно вывела на геопереходную орбиту экспериментальный спутник «Шицзянь-17» (массой около 4 тонн). Однако второй запуск (2 июля 2017 года) закончился аварией: через 346 секунд после старта произошёл отказ двигателя второй ступени YF-77, что привело к падению ракеты и потере спутника «Шицзянь-18». Расследование выявило дефект в конструкции турбонасосного агрегата водородного двигателя.

Возвращение к полётам

После аварии программа была приостановлена на 28 месяцев. Инженеры CASC провели полную переработку двигателя YF-77, усилили контроль качества и провели серию наземных испытаний. Третий запуск (27 декабря 2019 года) прошёл успешно: ракета вывела на геопереходную орбиту спутник «Шицзянь-20» массой 8,5 тонн. С этого момента «Чанчжэн-5» начал регулярно использоваться для ключевых миссий.

Конструкция

Общая компоновка

«Чанчжэн-5» — двухступенчатая ракета-носитель с боковыми ускорителями. Базовая конфигурация (CZ-5) включает:

• Первая ступень (центральный блок): диаметр 5 метров, оснащена двумя двигателями YF-77 (жидкий кислород + жидкий водород). Суммарная тяга в вакууме — около 1400 кН.
• Вторая ступень: диаметр 5 метров, оснащена двумя двигателями YF-75D (жидкий кислород + жидкий водород) с возможностью многократного включения. Тяга — 2×180 кН.
• Боковые ускорители (4 штуки): диаметр 3,35 метра, каждый оснащён двумя двигателями YF-100 (жидкий кислород + керосин). Суммарная тяга на уровне моря — 4×2400 кН.
• Головной обтекатель: диаметр 5,2 метра, длина — 12,5 метра (для CZ-5) или 20,5 метра (для CZ-5B).

Двигатели

• YF-77 — первый китайский водородно-кислородный двигатель с тягой более 50 тонн. Разработан в 2000-х годах, прошёл модернизацию после аварии 2017 года.
• YF-75D — модернизированная версия двигателя YF-75, используемого на ракетах CZ-3A. Отличается увеличенной тягой и возможностью многократного запуска в вакууме.
• YF-100 — керосиново-кислородный двигатель с тягой 120 тонн на уровне моря. Является основой для боковых ускорителей и используется также на ракетах CZ-6 и CZ-7.

Система управления

Ракета оснащена инерциальной навигационной системой с коррекцией по ГЛОНАСС и BeiDou. Для управления вектором тяги используются поворотные сопла двигателей и решётчатые рули на боковых ускорителях.

Модификации

CZ-5 (базовая)

Двухступенчатая версия с четырьмя боковыми ускорителями. Предназначена для вывода тяжёлых спутников на ГПО и отлётные траектории. Использовалась для запуска модулей станции «Тяньгун» (например, «Тяньхэ» — 2021 год) и межпланетных зондов («Тяньвэнь-1» — 2020 год).

CZ-5B (бесступенчатая)

Версия без второй ступени, с увеличенным головным обтекателем (длина 20,5 метра). Предназначена для вывода крупногабаритных грузов на НОО, в первую очередь модулей орбитальной станции. Максимальная полезная нагрузка — 25 тонн на НОО. Первый запуск — 5 мая 2020 года (вывод экспериментального космического корабля нового поколения). В 2021–2022 годах использовалась для запуска модулей «Тяньхэ», «Вэньтянь» и «Мэнтянь».

CZ-5G (перспективная)

Модификация с увеличенной грузоподъёмностью (до 30 тонн на НОО) за счёт использования более мощных боковых ускорителей (диаметр 3,35 метра с двигателями YF-100). Разработка началась в 2020 году, первый полёт запланирован на середину 2020-х годов.

Запуски

Космодром

Все запуски «Чанчжэн-5» производятся с космодрома Вэньчан (провинция Хайнань, Китай), расположенного на 19° северной широты. Это обеспечивает выигрыш в скорости вращения Земли по сравнению с более северными космодромами (например, Цзюцюань). Космодром оснащён специализированным стартовым комплексом для ракет с криогенными компонентами.

Хронология основных миссий

• 3 ноября 2016 — первый успешный запуск (CZ-5, спутник «Шицзянь-17»).
• 2 июля 2017 — авария (CZ-5, потеря спутника «Шицзянь-18»).
• 27 декабря 2019 — успешный запуск (CZ-5, спутник «Шицзянь-20»).
• 5 мая 2020 — первый запуск CZ-5B (экспериментальный корабль).
• 23 июля 2020 — запуск миссии «Тяньвэнь-1» (марсианский орбитальный аппарат и ровер).
• 23 ноября 2020 — запуск миссии «Чанъэ-5» (лунный грунт).
• 29 апреля 2021 — запуск модуля «Тяньхэ» (станция «Тяньгун»).
• 24 июля 2022 — запуск модуля «Вэньтянь».
• 31 октября 2022 — запуск модуля «Мэнтянь».
• 3 мая 2024 — запуск миссии «Чанъэ-6» (лунный грунт с обратной стороны Луны).

Сравнение с аналогами

«Чанчжэн-5» по грузоподъёмности сопоставим с российскими ракетами «Протон-М» (до 23 тонн на НОО) и американскими Falcon 9 (до 22,8 тонн на НОО), но уступает сверхтяжёлым носителям, таким как Falcon Heavy (до 63,8 тонн на НОО) и SLS (до 70 тонн на НОО). Китайские специалисты отмечают, что «Чанчжэн-5» превосходит «Протон-М» по экологичности топлива и точности выведения.

Перспективы и критика

• Планы: CASC рассматривает создание модификации CZ-5DY (с увеличенной второй ступенью) для пилотируемых полётов к Луне, а также использование «Чанчжэн-5» в качестве основы для сверхтяжёлой ракеты «Чанчжэн-9» (грузоподъёмность до 150 тонн на НОО).
• Критика: Некоторые эксперты указывают на низкую частоту запусков (в среднем 1–2 в год) по сравнению с коммерческими носителями, что связано с высокой стоимостью и сложностью криогенной инфраструктуры. Также отмечались задержки в разработке из-за проблем с двигателями.

Источники

• «Long March 5 Launch History» — China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC), 2023.
• «China’s Long March 5 Rocket: A Technical Overview» — SpaceNews, 2020.
• «The Development of the YF-77 Engine» — Journal of Rocket Propulsion, 2018.
• «Wenchang Space Launch Site: A New Era for Chinese Spaceflight» — China Space Report, 2021.