Небесный дворец: как устроена китайская многомодульная орбитальная станция

Учитывая обстановку в мире, это должен был быть полностью национальный проект, не зависящий от доброй воли других государств. Впрочем, отвечающим за космос китайским чиновникам и прежде было очевидно, что ситуация идет к ограничению развития местной космонавтики, а потому к моменту принятия «поправки Вольфа» в КНР уже действовала собственная орбитальная программа. Больше всего она напоминала советскую, хотя и в усеченном варианте. Как ив СССР, ее реализация началась с запуска одномодульных орбитальных станций первого поколения Tiangong 1 и Tiangong 2. Создавались они на основе космического корабля Shenzhou – так же как и советские одномодульные станции «Салют», которые использовали двигательную установку от корабля «Союз». Взамен спускаемого аппарата и бытового отсека Shenzhou на станциях разместили цилиндрический лабораторный блок диаметром 3,4 м. В передней части модуль получил андрогинно-периферийный агрегат стыковки типа АПАС-89, аналогичный установленному на советской станции «Мир».

Основной задачей таких «номерных» станций была отработка технологий: стыковка в автоматическом и ручном режимах, проведение научных экспериментов, технические испытания узлов для будущей многомодульной станции. Большую часть времени на орбите модули существовали в беспилотном варианте. Поддерживать жизнеобеспечение трех космонавтов на станции удавалось в течение максимум 30 дней. Если сравнивать Tiangong с дворцом, то первые одномодульные варианты – просто домики-времянки. Но для поставленных целей этого было достаточно: с их помощью КНР за короткое время смогла подготовить все необходимое для создания на орбите полноценной многомодульной станции.

Изначально предполагалось, что строительство стартует в 2016 году. Однако, как часто бывает в космонавтике, сроки стали понемногу смещаться. Сначала работы были отложены на год, затем сдвигались еще и еще. В результате базовый модуль Tianhe оказался на орбите лишь в апреле 2021-го. Зато запустили его китайцы совершенно самостоятельно: с собственного космодрома Вэньчан при помощи собственной ракеты-носителя тяжелого класса Changzheng-5B.

Tianhe весит 24 т и состоит из трех частей. Почти половина внутреннего объема приходится на служебный отсек, необходимый для управления станцией. Его дополняют лабораторный блок и стыковочный узел, аналог российского «Пирса». Общий герметичный объем модуля достигает 110 куб. метров, из которых 50 – жилой блок, где размещаются рабочие места, научное оборудование, кухня (нагреватель консервированной пищи, СВЧ-печь, система распределения и подачи воды), велотренажер и беговая дорожка. Такая конструкция станции характерна для советской и российской космонавтики и отличается от американской, которая стремится к более четкому зонированию, без попытки уместить максимум функций в одном отсеке. Снаружи Tianhe закреплена роботизированная рука-манипулятор с заявленной длиной до 10 м. Для сравнения: длина Canadarm 2, установленной на международном отсеке МКС, составляет 17,6 м, а европейская ERA на модуле «Наука» вытягивается на 9 м.

Китайские орбитальные станции носят имя Tiangong – «небесный дворец». Название традиционно взято из мифологии: в таком дворце жил Нефритовый император Юй-хуан шан-ди, верховное божество даосского пантеона, владыка небес и вершитель человеческих судеб. Название красивое, но для запоминания сложное, поэтому первые одномодульные орбитальные станции-лаборатории получали номерные индексы (Tiangong 1 и Tiangong 2; планировалась и Tiangong 3, но в 2018 году проект был отменен). А вот нынешняя многомодульная станция называется просто Tiangong, без цифр.

Уже в 2022 году следом за Tianhe на орбиту были выведены еще два модуля – Wentian и Mengtian. Они похожи внешне, оба созданы на основе орбитальной станции Tiangong 2 и выполняют схожие научные задачи. И в Wentian, и в Mengtian имеются три одноместные каюты для космонавтов и стандартизованные рабочие места для проведения экспериментов. Предполагается, что научные модули будут использоваться для изучения микрогравитации и различных материалов, а также проведения исследований в области фундаментальной физики.

Кроме того, на борту Mengtian имеется большой набор атомных часов, который должен стать основой точнейшей системы измерения времени в истории человечества. Это необходимо для работы спутниковых систем навигации. Обычно с такой целью используются наземные базовые станции либо атомные часы в составе самих космических аппаратов. Часть описанных функций смогут взять на себя хронометры станции Tiangong.

На торце обоих модулей размещены небольшие манипуляторы, предназначенные для перемещения модуля с одного стыковочного узла на другой. Любопытно, что в англоязычной литературе подобные системы называют lyappa – искаженное русское «лапа». Так советские инженеры прозвали автоматическую систему перестыковки (АСПр) станции «Мир», а западные конструкторы подхватили словечко у коллег.

В сентябре 2022 года такой манипулятор впервые использовали и на китайской станции, переместив модуль Wentian с одного стыковочного узла на другой. А спустя месяц «лапа» перенесла на новое место и Mengtian. В результате станция получила свою нынешнюю Т-образную конфигурацию.

Впрочем, строительство еще не закончено. В конце 2023 года к Tiangong должен отправиться орбитальный телескоп Xuntian. Со своим зеркалом диаметром около 2 м и 2,5-гигапиксельной камерой Xuntian станет одним из самых больших оптических телескопов в космосе. Предполагается, что его разрешение будет сравнимо со знаменитым американским Hubble, но угол обзора у китайского «собрата» при этом окажется намного больше. За 10 лет работы новый телескоп должен отснять до 40% небесной сферы.

Работать Xuntian будет на приличном расстоянии от станции (иначе движения тайконавтов, вибрации от вентиляторов и другого оборудования помешают наблюдениям), однако фактически он станет частью «небесного дворца». При необходимости телескоп можно будет оперативно пристыковать к Tiangong, чтобы провести обслуживание или ремонт. Такой вариант размещения – китайское ноу-хау, которое, возможно, станет нормой для будущих орбитальных станций. Время покажет, насколько удобным он будет. Пока же на станции Tiangong работает третий по счету экипаж, и уже сейчас заметно, что постоянное присутствие людей на орбите начинает менять саму космическую сферу Поднебесной. С каждым годом появляется все больше видео с борта китайской станции, становятся доступными прямые эфиры запусков. Есть шанс, что когда-нибудь на борт Tiangong поднимутся и космонавты из других стран. Возможно, тех, кто также попадет под действие «поправки Вольфа», или тех, кому закрыт путь к работе на МКС в сотрудничестве с западными космическими агентствами.

Одним из вариантов развития станции может стать космический туризм. Совсем скоро ожидается появление китайского пилотируемого корабля нового поколения. Он должен стать основой лунной программы КНР, однако в первый полет с экипажем корабль отправится именно на Tiangong. С ним же связывают и планы по развитию орбитального туризма. На новом многоразовом корабле будет больше места, там поместится семь человек. Для работы на станции столько людей не требуется, а значит, вместе с экипажем можно отправлять в космос туристов или специалистов из других стран.

Частным компаниям здесь тоже найдется место. Китайское агентство по проведению пилотируемых полетов (CMSA) уже объявило конкурс на разработку корабля снабжения для Tiangong: он должен доставлять на орбиту 1,8 т груза и оставаться там в течение трех месяцев. Аналогичная программа NASA CRS обеспечила развитие частных космических предприятий в США и дала миру такие корабли, как Cygnus и Dragon.