«Шицзянь-11-04»: первая авария CZ-2C |
Новости космонавтики.-2011.-№10.-с.44-46.
18 августа в 17:28 по пекинскому времени (09:28 UTC) с пусковой установки №603 Центра космических запусков Цзюцюань был осуществлен пуск ракеты-носителя «Чанчжэн-2С» (CZ-2C) №Y26 со спутником «Шицзянь-11» №04. Старт завершился аварией на этапе работы второй ступени носителя.
Это была 11-я авария китайских носителей на 156 пусков с целью выведения космических аппаратов на орбиту, а если не учитывать три аварийных пуска твердотопливной ракеты «Кайточжэ-1», так и не принятой в эксплуатацию, то 8-я на 153 старта. В графу неудач следует также добавить пять случаев невыполнения задачи по доставке КА на заданную геопереходную орбиту.
Следует отметить, что большая часть аварий имела место в первое десятилетие китайской космической программы. И, пожалуй, наиболее точное описание случившегося должно быть таким: китайский носитель семейства «Великий поход» не достиг орбиты впервые за 15 лет (после аварии 14/15 февраля 1996 г.), а из состоявшихся между этими датами 104 пусков лишь в двух случаях выведение КА было нештатным и оставило его непригодным к использованию. Объективно говоря, очень достойная статистика.
Для ракеты «Чанчжэн-2С», старейшего из эксплуатируемых ныне китайских носителей, этот пуск стал первой неудачей после 31 успешного старта. Правда, китайские источники, в том числе и официальные, утверждают, что всего пусков было 35. Причина расхождения, по-видимому, уходит корнями в начальный этап космической программы КНР.
Краткая история «золотой» ракеты
В конце 1960-х годов в Китае началась разработка возвращаемого спутника-фоторазведчика массой около 1800 кг. Для его запуска была нужна ракета более мощная, чем носитель двух первых китайских ИСЗ «Чанчжэн-1» (CZ-1).
Основой нового носителя послужила первая китайская МБР «Дунфэн-5» (DF-5). По решению, санкционированному в 1973 г. премьером Госсовета (правительства) КНР Чжоу Эньлаем, четыре из первых шести экземпляров DF-5 были переоборудованы в носители возвращаемых спутников. Все они были запущены в 1974-1978 гг. под именем «Чанчжэн-2» (CZ-2): первый - неудачно, остальные три - успешно.
9 сентября 1982 г. с космодрома Цзюцюань стартовала пятая ракета, разработанная и изготовленная, как и ее предшественницы, Китайской исследовательской академией ракет-носителей CALT. Это было первое изделие, изначально построенное в варианте РН. Пуски проводились ежегодно: к 1987 г. ракета со стартовой массой 190 т слетала шесть раз все с теми же возвращаемыми спутниками «Цзяньбин-1» массой чуть более 1800 кг, не продемонстрировав какого-либо улучшения характеристик.
В 1987-1993 гг. на ракетах этого же типа были выведены на орбиту пять модернизированных аппаратов «Цзяньбин-1А» массой примерно 2100 кг. По заводским номерам ракет видно, что в этих пяти пусках использовались изделия третьей серийной партии, имеющие заметные конструктивные отличия от ракет второй партии.
Так, на первой ступени устанавливались четыре двигателя тягой по 71 тс вместо 70 тс у исходного варианта, а тягу двигательной установки второй ступени подняли с 72.6 до 78 тс. Фактически это была первая серьезная модернизация китайского двухступенчатого носителя, однако самостоятельного обозначения новая ракета массой 192 т не получила.
В октябре 1985 г. заместитель министра космической промышленности Китая Ли Сюэ заявил о готовности страны предоставлять услуги по коммерческим запускам на носителях CZ-2 и CZ-3. В августе 1987 г. на последнем возвращаемом спутнике «Цзяньбин-1», выведенном ракетой типа CZ-2, впервые была установлена зарубежная полезная нагрузка. Для последующих пусков Китай предлагал размещение дополнительной аппаратуры заказчика внутри возвращаемой капсулы и снаружи ее, и даже возможность аренды спутника целиком. Однако у клиентов возникал естественный вопрос о надежности предлагаемого носителя и КА.
К этому моменту на Западе было известно, что пуски CZ-2 начались с аварии в ноябре 1974 г. и что существовали два варианта этого носителя: CZ-2 и CZ-2C. Но какой же из них использовался в каждом из пусков? Тогда-то, видимо, для улучшения на тот момент еще довольно скромной статистики было решено: числить за CZ-2 только аварию 1974 г., а пусками CZ-2C считать все девять последующих успешных стартов начиная с ноября 1975 г.!
Со временем необходимость в «приукрашивании» статистики отпала, а вопрос остался: когда летала CZ-2 и с какого момента носитель получил наименование CZ-2C?
С точки зрения логики было бы разумно оставить обозначение CZ-2C за модернизированным изделием, летающим с 1987 г. Однако эти буквы наносились на корпус ракет, запускавшихся по крайней мере с 1982 г., так что такой вариант не проходил. Сейчас большинство исследователей проводят границу между 1978 и 1982 годами, считая, что CZ-2 - это первые четыре доработанные DF-5, а имя CZ-2C принадлежит изделиям, изготовленным сразу как носители.
Отсюда и возникло расхождение на три старта с официальной версией, которой до сих пор придерживается CALT и которую не принимает вышестоящая организация - Китайская корпорация космической науки и техники.
В середине 1990-х годов CZ-2C прошла вторую значительную модернизацию, в ходе которой обе ступени были оснащены маршевыми двигателями тягой по 75.5 тс, увеличились почти на два метра длина второй ступени и на 20 тонн - запас топлива на ней и, как следствие, возросла до 213 т стартовая масса носителя.
Этот вариант дебютировал 1 сентября 1997 г., доставив два макета связных спутников Iridium на круговую орбиту высотой 630 км. Формирование такой орбиты осуществляла дополнительная ступень - твердотопливный блок разведения ГР, известный также как SD (Smart Dispenser). Вслед за демонстрационным пуском в 1997-1999 гг. были успешно выполнены шесть коммерческих, после чего решением Китайской корпорации космической промышленности ракете CZ-2C была присвоена почетная золотая медаль.
Контракт с Iridium был подписан на десять пусков максимум, но в 1999 г. развертывание группировки было приостановлено, и четыре уже изготовленные ракеты передали в китайскую национальную программу. Они были запущены в 2003-2004 гг.: одна в двухступенчатом варианте, одна с дополнительной ступенью CTS и две с третьей ступенью SM и китайско-европейскими научными аппаратами «Таньцэ».
В том же 2004 году дебютировал еще один вариант CZ-2C, способный доставить на низкую орбиту спутник массой до 3900 кг. Прирост грузоподъемности был обеспечен удлинением примерно на три метра 1-й ступени, которая, помимо того, обзавелась четырьмя аэродинамическими стабилизаторами. Стартовая масса ракеты увеличилась до 245 т.
Публикаций с достоверными и непротиворечивыми параметрами этого варианта носителя не существует.
Девять пусков последнего варианта CZ-2C были успешными, а в десятый раз случилась осечка.
Авария и ее причины
Уже после двух подряд запусков «Шицзянь-11» в июле 2011 г. имелась неофициальная информация о готовящемся в августе еще одном старте. Подтверждение пришло 16 августа, когда были объявлены две закрытые зоны: для падения первой ступени - юго-западнее озера Цинхай (Кукунор) и для головного обтекателя - в северо-западной части провинции Сычуань, к востоку от Чэндо. Границы зон в точности повторяли таковые для пусков 6 и 29 июля, а сроки действия запрета подсказывали, что старт состоится 17 августа в 17:28 по пекинскому времени, ровно на пять часов позже, чем 6 июля. В тот же день предупреждения для авиации были перевыпущены на 18-е число.
Утром 17 августа предстоящий запуск КА «Шицзянь-11» №04 анонсировало официальное китайское агентство Синьхуа. Такое объявление за сутки или двое до старта уже много лет является обязательным элементом подготовки, и в данном случае оно окончательно подтвердило правильность всех слухов и догадок.
Уже через 10 минут после ожидаемого времени запуска через китайских пользователей твиттера пришло сообщение, что старт состоялся. Около 18:00 из тех же источников поступили первые утечки об аварийном исходе пуска. Пять часов сомнений и неопределенности - и в 22:52 пекинского времени Синьхуа сообщило, что из-за возникшей неисправности ракеты-носителя КА не был выведен на орбиту и что идет поиск конкретных причин аварии.
Позднее появились англо- и русскоязычная версии, где почему-то говорилась, что спутник «не вышел на расчетную орбиту». Между тем и по исходному китайскоязычному сообщению, и по отсутствию американских орбитальных элементов через 5.5 часа после старта было очевидно, что «Шицзянь-11» не вышел ни на какую орбиту вообще.
Результаты расследования причин аварии опубликовали 5 сентября. Как было установлено, после включения ДУ второй ступени примерно на 146-й секунде полета из-за недостаточной прочности разрушилась тяга между сервомеханизмом и верньерным двигателем №3. Четыре таких двигателя тягой по 1.2 тс, отклоняемые на угол до 60 град. от вертикали, обеспечивают стабилизацию ступени во время работы основного ЖРД, а после выключения последнего - до-выведение полезного груза на расчетную орбиту.
В результате разрушения двигатель №3 не мог участвовать в управлении движением 2-й ступени - и она вскоре потеряла стабилизацию. К 171-й секунде угловые отклонения превысили допустимые 18 град., и по сигналу аварийных контактов гироплатформы полет изделия был прерван срабатыванием штатной системы подрыва. Обломки второй ступени и головной части упали в юго-восточной части провинции Цинхай, откуда были доставлены в ее административный центр город Синин.
Тем временем 1 сентября официальный представитель Канцелярии программы пилотируемых космических полетов Китая объявил, что в связи с аварией CZ-2C перенесены на более поздние сроки запуски первой орбитальной лаборатории «Тяньгун-1», старт которой ожидался в конце августа, и беспилотного космического корабля «Шэньчжоу-8», доставленного 26 августа на космодром. Причиной переноса послужило конструктивное сходство вторых ступеней ракет CZ-2C и CZ-2F; последняя используется для запусков по пилотируемой программе. По неофициальным данным, старт «Тяньгуна» может состояться в конце сентября, а «Шэньчжоу» - в конце октября или начале ноября.
Четвертый «Шицзянь-11»
В связи с аварией Китай воздержался от каких-либо подробностей относительно происхождения и назначения КА «Шицзянь-11» №04. Очевидно, что он, как и три предшественника, разработаны и изготовлены Космической спутниковой компанией «Дунфанхун» («Хантянь Дунфанхун вэйсин гунсы»; Aerospace Dongfanghong Satellite Co.), входящей в состав Китайской корпорации космической науки и техники CASC. Интересно отметить, что аварийный старт состоялся в день 10-летия образования этой фирмы.
Попытка осуществить три запуска однотипных аппаратов в течение полутора месяцев говорит о высоком приоритете системы «Шицзянь-11». Наблюдатели отмечают: в подобной многоспутниковой системе потеря одного КА восполнима и сказывается лишь на сроках развертывания орбитальной группировки. По неофициальной информации, до конца 2011 г. планировалось запустить еще один-два КА типа «Шицзянь-11», но теперь, вероятно, сроки сдвинутся «вправо».
В настоящее время на орбите находятся спутник «Шицзянь-11» №01, запущенный в ноябре 2009 г., и два аппарата с номерами 03 и 02, выведенные на орбиту в июле 2011 г. Два последних в первые дни своего полета подкорректировали орбиты так, чтобы они имели в точности одинаковую среднюю высоту и период обращения. Первый в настоящее время находится ровно на 1 км ниже, и период его обращения меньше на 0.02 мин.
Моделирование движения всей тройки показывает, что аппарат №02 довольно точно повторяет трассу спутника №01 через три витка. Такое положение сохранится в течение длительного времени, так как скорости прецессии орбит практически одинаковы. Движение аппаратов не синхронизировано между собой, но 01-й уходит вперед лишь на 1.1 град. за сутки, так что пройдет почти год, прежде чем отставание увеличится до четырех витков. (Вполне вероятно, что спутник №01 изначально рассматривался как экспериментальный и его полноценная работа в системе не предусматривалась.)
В том случае, если бы «Шицзянь-11» №04 вышел на орбиту, он оказался бы в таком же положении к спутнику №03, как 02-й к 01-му, с той разницей, что трасса повторялась бы точно - для этого и было выбрано время запуска 18 августа. Поскольку кроме этого периоды обращения двух спутников были бы сделаны одинаковыми, такое взаимное движение могло осуществляться вплоть до прекращения работы КА.
Более верно судить о структуре системы станет возможно после запуска ее очередных спутников. Назначение ее по-прежнему определяется гипотетически: предполагается, что Китай развертывает низкоорбитальную систему обнаружения и сопровождения ракетных пусков.
Тестировать спутники СПРН и их аппаратуру удобнее всего, разумеется, на собственных ракетах. Хотя Китай в настоящее время и не объявляет о запусках своих баллистических ракет, иногда удается «поймать» предупреждения о закрытии для полетов районов, связанных с традиционными ракетными полигонами страны. И картина получается весьма любопытная.
Так, на 20 июля между 02:25 и 02:54 UTC были закрыты районы вблизи г. Ордос и в пустыне Такла-Макан, предположительно являвшиеся зонами падения 1-й ступени, 2-й ступени и головной части БРПЛ «Цзюйлан-2» при пуске из района Далянь в Жёлтом море. Был ли старт - неизвестно, но «Шицзянь-11» №03 проходил над Далянем в 02:43.
Еще пример. На 20 августа с 02:55 до 03:28 UTC закрывались два района восточнее города Хами, предположительно в связи с пусками ракет с полигонов Цзюцюань и Тайюань. При этом «Шицзянь-11» №01 проходил над указанным районом в 03:20.
Конечно, двух случаев недостаточно для уверенного вывода, но если подобные совпадения продолжатся, версия о низкоорбитальном сегменте СПРН будет выглядеть все более убедительной.
(с сокращениями)
И.Лисов |