Всё о китайской лунной пилотируемой программе. Красная Луна 2029

Vench, подписаться: SpaceX

Первым делом выражаю огромную благодарность пользователю @and42n, без него этого погружения не было бы.

Итак, пока все космическое сообщество акцентирует внимание на прогрессе и проблемах американской лунной пилотируемой программы, активно обсуждая целесообразность SLS и задержки в разработке Starship, китайские же достижения как будто остаются незамеченными. Но в условиях гонки (недавно подтвержденной в Сенате на слушаниях по утверждению кандидата на роль нового администратора NASA) нужно знать о конкуренте как можно больше, даже если это Китай. Поэтому мы исправляем этот казус и предлагаем вам обзор китайских лунных планов по покорению Южного полюса Луны в 2029:

С чего все начиналось? Программа «Чанъэ»

1990-е годы: первые идеи

Китай начал обсуждать возможность лунных пилотируемых миссий в 1990-х годах, когда космическая программа страны, включая проект пилотируемых полётов «Шэньчжоу» на орбиту Земли, набирала обороты. Луна рассматривалась как следующая логичная цель и новый вызов для отрасли.

2004 год: запуск программы «Чанъэ»

В 2004 году Китай официально запустил лунную программу, которую будет удобно разделить на три фазы, так как у каждого из трёх аппаратов был дублер на случай неудачи — поэтому они одинаковые попарно. В итоге успешными оказались все шесть:

• Фаза 1: Орбитальные исследования Луны (зонды «Чанъэ-1» и «Чанъэ-2») 2007 и 2010.
• Фаза 2: Посадка и исследование поверхности («Чанъэ-3» и «Чанъэ-4») 2013 и 2014 соответственно.
• Фаза 3: Сбор образцов и возвращение на Землю в том числе (впервые) с обратной стороны Луны («Чанъэ-5» в 2020 и «Чанъэ-6» в 2024) . Хотя эти миссии были беспилотными, они стали технологической базой для планируемых будущих пилотируемых полётов.
• Планируются будущие миссии Чанъэ-7 и 8. Они включают в себя комплексное исследование Южного полюса Луны и тестирование технологий для основания лунной базы, например печать расплавленным реголитом. Намечены на 2026 и 2028 год.

Здесь стоит сделать небольшое лирическое отступление и сравнить «Чанъэ» с программой Commercial Lunar Payload Services (CLPS) от NASA, объявленной в 2018 году, но делая акцент именно на лунных посадках, так как ценнейшие лунные орбитальные миссии вроде Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) — 2009 год, игнорировать было бы преступлением. Но помимо LRO, NASA в то время активно занималось исследованием всей солнечной системы и глубокого космоса, в отличие от Китая.

CLPS

NASA сделало ставку на частный сектор для доставки научных и технологических грузов на поверхность Луны. Программа поддерживает цели Artemis, от исследования ресурсов, научных экспериментов, до подготовки к пилотируемым полётам и отработке соответствующих технологий. На данный момент лишь три компании (Astrobotic, Intuitive Machines и Firefly Aerospace) запускали свои миссии к Луне, причем только у двоих (Astrobotic потеряли свой аппарат на пути к Луне) получилось осуществить мягкую посадку и только у одной (Firefly Aerospace) — достичь всех целей миссии (обе попытки Intuitive Machines посадить свои модули заканчивались его опрокидыванием, пусть и с недолгой работоспособностью некоторых научных инструментов).

Стоит отметить что программа Artemis идет параллельно:

• Artemis 1 — облет Луны в беспилотном режиме на корабле Орион состоялся в 2022 году, запуск на ракете SLS (Space Launch System)
• Artemis 2 — пилотируемый облет Луны по той же схеме запланирован на начало 2026 года.
• Artemis 3 — Высадка на поверхность Луны ближе к 2030-м годам. SLS + Starship HLS (Human Landing System).

Можно сделать вывод, что Китай, запустив в 2004 году свою планомерную лунную программу, нацеленную на отработку лунных посадок, на данный момент достиг больших успехов в этом направлении и смежных технологиях, но «безбожно» отстаёт в развитии пилотируемой части программы. Но об этом чуть позже.

Анонс китайской лунной пилотируемой программы

2010-е годы: После успеха первых зондов по программе «Чанъэ», Китай начал официально обсуждать пилотируемые полёты на Луну. В 2010-х годах Китайское национальное космическое управление (CNSA) заявило о намерении отправить тайконавтов на Луну к 2030-м годам. Для этого разрабатывались новые ракеты-носители, такие как «CZ-10», и концепции лунных модулей. Успешные запуски кораблей «Шэньчжоу» и строительство орбитальной станции «Тяньгун» обеспечивали опыт для будущих лунных экспедиций.

Подробный разбор состояния лунной пилотируемой программы Китая:

CMSA's Lunar program

Буквой Y в китайской космонавтике обозначается порядковый номер ракеты (если быть точным не всегда по порядку полета, а иногда и по порядку подписания контракта, поэтому например Y20 может лететь раньше Y11). Получается амбициозный обновленный (и, не забываем, изменчивый) план по высадке на Луну (как Artemis, но китайская программа):

Y1: беспилотный Lanyue с посадкой — 2027.

Y2: беспилотный Mengzhou на лунной орбите — 2027-8.

Y3: пилотируемый облет Луны на Mengzhou — 2028.

Y4 и Y5: пилотируемая посадка (Lanyue и Mengzhou соответственно) — 2029.

Стоит учесть, что текущая информация даже от официальных источников, такая как презентация выше, может устареть, поэтому стоит следить за заявлениями CNSA и CMSA.

Схема полета

В отличие от программы Apollo в семидесятых, что Китай, что Штаты летят на Луну с помощью не одной ракеты, а двух — одна с кораблем для экипажа, на нем люди взлетают и возвращаются на Землю, другая — с посадочным лунным модулем. Китайцы стыкуются на лунной орбите, так как лендер и корабль запускаются с разницей в несколько месяцев. Так вот, если у Штатов уже есть SLS и корабль Orion, который еще в 2022 в беспилотном режиме облетел Луну, а в следующем году состоится аналогичная миссия, но уже с астронавтами на борту, то у Китая лунный «сверхтяж» — CZ-10 он же LM-10 первый раз полетит (по плану) только в 2027 году.

Так что там с CZ-10?

Первая официальная презентация CZ-10 состоялась еще в 2021 году. В 2023 году в Национальном музее Китая в Пекине на выставке «30 лет достижений» Китайской программы пилотируемых космических полётов были представлены макет ракеты-носителя «CZ-10», а также макеты Mengzhou и Lanyue.

Сердце любой ракеты — её двигатели, и по их разработке есть значительный прогресс:

Двигатели первой ступени и бустеры — 21x YF-100K: базовый YF-100 (иногда называют YF-100F) летает с 2016 года на CZ-5/6/7/8. Модификация YF-100K — это небольшое улучшение производительности, эти двигатели впервые уже летали на CZ-12 без видимых проблем. Тут стоит затронуть где и на чём испытываются эти ракетные двигатели.

Про ограничения: существующие стенды не способны обеспечить нужные условия для испытаний сверхтяжей. Поэтому CASC строит новый, самый большой стенд в Азии (нынешний, тоже недавно построенный, в Тунчуане, поддерживает до 700т), который сможет поддерживать прожиги первых ступеней тягой до 1000т (включая CZ-10A, или один блок CZ-10). Должен быть закончен в конце этого — начале следующего года.

Двигатели второй ступени — 2x YF-100M: тот же YF-100K, но с титановой насадкой на сопло для оптимизации работы в вакууме.

Двигатели третьей ступени — 3x YF-75E: это модификация YF-75D, который летает на CZ-5 с 2016 года, в свою очередь основан на YF-75 который летает на CZ-3A/B/C с 1994, а он основан на YF-73 который впервые полетел на CZ-3 в 1984 (вот такая длинная история).

За океаном же существует огромный испытательный полигон в Космическом центре имени Стенниса, где тестируются и основные ступени SLS и другие ракеты.

Расширение Вэньчана. Инфраструктура для CZ-10 и не только

Стартовая для CZ-10. Основное строительство стартовой площадки идет меньше года — большую часть этого времени заняли работы с фундаментом. Здесь также видно мобильную платформу, она собирается примерно последние полгода:

Необычная практика эксплуатации стартовых площадок

LCC 2/3/4 это такие «общие» площадки для ракет-носителей от различных компаний, с разным диаметром и топливом. Уникальная практика, китайский эндемик — связана с переизбытком частных компаний со своими РН (ракетами-носителями), и ограниченным числом космодромов в Китае.

LCC-1: для CZ-8 (первый раз с этой площадки она стартовала в мае, скоро следующие пуски)

LCC-2: поддерживает множество РН диаметром от 3,35 м до 5 м (топливо: керосин, метан, все что душе угодно), на данный момент оттуда стартовала CZ-12 Y1, и в следующем месяце должна Y2. LCC-3 и 4 должны быть примерно тем же самым что и LCC-2, то есть такой же "общей и универсальной стартовой площадкой".

Стоит отдельно сказать, что две эти площадки построили с нуля примерно за 18 месяцев (менее двух лет):

Для сравнения: у Штатов уже есть рабочий VAB (наследие Apollo) с почти собранной второй SLS внутри, одна рабочая стартовая площадка (опять же, наследие), мобильная башня обслуживания ML-1, а прямо сейчас вовсю идёт строительство второй такой башни (ML-2).

С ракетой и стартовой инфраструктурой разобрались, теперь самое время затронуть прогресс пилотируемых кораблей и лунных модулей Китая.

Прогресс Mengzhou и Lanyue

В августе 2023 года Китайское управление пилотируемой космической техники объявила конкурс (2000 заявок) на название этих лунных космических кораблей, в результате конкурса победили названия, которые мы теперь и знаем.

Mengzhou

«Лодка мечты» —  многоразовый космический корабль, предназначенный для доставки экипажа и грузов на окололунную орбиту, а также для полётов к околоземным станциям, таким как «Тяньгун» в упрощённой версии. Он станет основным средством транспортировки тайконавтов к Луне.

Характеристики:

• Состоит из двух модулей: служебного (для двигателей и систем жизнеобеспечения) и возвращаемого (капсула для экипажа).
• Рассчитан на экипаж до трёх человек (на свою орбитальную станцию на низкой околоземной орбите), но для лунных миссий будет перевозить двух тайконавтов.
• Способен выполнять сложные манёвры, включая стыковку на окололунной орбите — стыковочный порт скрыт под головным обтекателем.
• Оснащён теплозащитным экраном для возвращения на Землю на второй космической скорости  (40 000 км/ч или 11.2 км/с).

Испытания и прогресс:

В мае 2020 года Китай провёл успешный беспилотный тестовый полёт прототипа (экспериментальная версия, представляющая собой уменьшенную и упрощённую модель будущего корабля. Точные характеристики (масса, размеры) публично не раскрывались. Mengzhou, подтвердив технологии возвращения с высокой скоростью, необходимые для лунных миссий.

На данный момент летного образца Mengzhou нет, проект находится на стадии испытаний и прототипов и пробудет в этой фазе как минимум до 2027 года (первого полета CZ-10).

Lanyue

«Обнимающая Луну» — это пилотируемый лунный посадочный модуль, предназначенный для доставки двух тайконавтов на поверхность Луны, выполнения научных задач (сбор образцов, работа с луноходом) и возвращения их на окололунную орбиту для стыковки с Mengzhou.

Конструкция:

Модуль Lanyue состоит из двух частей:

• Посадочный модуль (с кабиной для экипажа, научным оборудованием и луноходом массой около 200 кг, солнечными панелями).
• Двигательный отсек, он же четвертая ступень. Используется для торможения у Луны, в начальном этапе посадки. Отстреливается перед самой посадкой, дальше работает только посадочный модуль. Такая схема позволяет сэкономить топливо для взлёта посадочного модуля (ведь то что садится на Луну, целиком с неё и взлетает (в Apollo посадочный модуль был двухступенчатым, большая часть массы оставалась на Луне)), нечто подобное разрабатывал СССР для своей лунной программы.

Общая масса оценивается в 26 тонн.

Наземные испытания:

Стоит отдельно упомянуть обширную программу исследований и разработок посадочных опор для лендеров, начавшуюся еще в 2016 году.

Двигатели

В 2023 были прожиги двигателя YF-150 для Lanyue. От продолжительных (1000с), в частичном вакууме и до многократных зажиганий (до 9 раз подряд). Двигатель YF-150 уже летал в миссиях Chang’e и Tianwen-1 и оказался очень надежным.

Прочие испытания

• Прототипы и модели: К 2024 году завершена разработка механических и тепловых тестовых образцов Lanyue. Это макеты, которые используются для проверки конструкции, устойчивости к нагрузкам и термическим условиям, имитирующим лунную среду (высокий вакуум, перепады температур от -133°C до +121°C).
• Испытания двигателей: Двигатели, необходимые для посадки и взлёта Lanyue, проходят огневые тесты. Это включает проверку их работы в условиях, близких к реальным (вакуум, высокая тяга, точное управление для мягкой посадки). Об этом написано выше (YF-150).
• Интеграционные тесты: Проводятся испытания систем управления, навигации и связи. Это включает проверку способности Lanyue точно определять место посадки и избегать препятствий, что отрабатывалось в миссиях «Чанъэ-3» и «Чанъэ-4».
• Ведётся тестирование взаимодействия Lanyue с будущим луноходом, который будет закреплён на внешней стенке модуля.

Сравнение с Artemis

На первый взгляд может показаться что Штаты находятся на середине пути и обгоняют Китай, даже не смотря на то, что дедлайн у всех примерно одинаковый — 2030 и 2029 год, но с оговоркой что оба хотят обогнать друг друга. Но это не совсем так.

Хотя лунная ракета CZ-10 (Великий Поход 10, или по-английски Long March 10, отсюда LM-10) полетит только в 2027, в Artemis есть ряд серьёзных проблем из-за которых и возникает перерыв в примерно 5 лет между Artemis 2 и Artemis 3:

Недостаточно мощная ракета SLS — несмотря на то что это сверхтяжёлая лунная ракета, она не способна доставить и вернуть с Луны ничего. Корабль Орион выводится этой ракетой на вытянутую эллиптическую лунную орбиту, на которой должна находиться лунная станция Lunar Gateway, но она очень далека от завершения — для победы в гонке её строительство не имеет смысла. А стыковка с лунным модулем HLS на такой орбите "то еще удовольствие". Проблема может решаться выводом разгонного блока для Ориона другой ракетой (Vulcan Centaur от ULA или же Falcon Heavy от SpaceX), так как решение модернизировать SLS вызывает опасения и ставится под вопрос в условиях гонки (вспоминаем сколько лет шла разработка SLS и как много денег ушло непонятно куда).

Задержки в разработке HLS — переходим к SpaceX. Американцы в этом веке решили переплюнуть сами себя и высадиться на Луну на огромном пятидесятиметровом корабле Starship. И именно способность осуществить вышесказанное до 2030 года стоит под вопросом. На данный момент Starship даже не вышел на стабильную орбиту, не говоря о недостаточном количестве площадок, производственных мощностей, проблем со Starship V2, откладывающейся орбитальной заправке и посадке корабля на башню и тд. Впереди ОЧЕНЬ МНОГО РАБОТЫ, а времени мало. И именно поэтому HLS сейчас гораздо большая проблема, чем SLS.

Но есть и положительные стороны: Проводятся обширные испытания отдельных узлов HLS (от лифта, до СЖО и стыковочного порта). SpaceX в этом году достроит вторую площадку в Техасе, а в следующем еще две во Флориде (LCC-39А и LCC-37). Уже успешно пойманы 3 ускорителя Super Heavy Booster, один из них скоро летит повторно. Почти достроен завод космических кораблей Starfactory в Техасе, скоро начнется строительство двух огромных ангаров Гига-Бэй, в будущем будет по два таких 115-метровых (в высоту) ангара во Флориде и в Техасе. Быстрый прогресс SpaceX вселяет надежду и это радует.

Задержки от Blue Origin

Как будет проходить высадка тайконавтов на Луну?

Лунный скафандр для тайконавтов

Китайский лунный скафандр «Ванъюй» («Взгляд во Вселенную») для высадки тайконавтов на Южном полюсе Луны в 2029 году представлен в сентябре 2024 года. Он лёгкий, изготовлен из материалов, защищающих от лунной пыли, радиации и перепадов температур. Оснащён панорамным антибликовым визором, двумя камерами, и панелью управления на груди. Разработан Китайским центром исследования и подготовки космонавтов. Однако его статус готовности к летному варианту неизвестен.

Лунный ровер

Для китайской миссии по высадке тайконавтов на Луну, запланированной на 2029 год, разработкой ровера занимаются две команды, отобранные Управлением программы пилотируемых космических полётов КНР (CMSA). Это:

1. Китайская академия космических технологий (CAST) — подразделение Китайской корпорации аэрокосмической науки и технологий (CASC). Они работают совместно с GAC Motor. Масса ровера 200 кг, называется этот двухместный лунный багги "TanSuo".
2. Шанхайская академия космических технологий (SAST) — также входит в состав CASC.

Обе команды были отобраны в 2024 году для создания прототипов лунохода, который будет использоваться во время короткой миссии на Луне (примерно 8 часов — именно такой предполагаемый ресурс у ровера).

CAST и SAST имеют внушительный опыт разработки космической техники: например, CAST создала автоматический луноход для миссии «Чанъэ-6» и в принципе значительная часть государственных аппаратов производятся CAST. Это главный государственный подрядчик в секторе производства космических аппаратов, и поэтому шанс финальной победы SAST в этом случае минимален. SAST же участвовала в разработке других космических систем.

Также CMSA в 2023 собирало заявки на полезную нагрузку, в основном там были научные данные, но самое интересное это масса:

1) Для беспилотной (тестовой посадки) 260 кг на поверхность луны.

2) Для пилотируемой — 60 кг на поверхность и 50 кг для возвращения.

Снова сделаем небольшое лирическое отступление и сравним полезную нагрузку у лендеров для Artemis:

Что дальше?

Спикер Линь Сицян на многочасовой пресс-конференции CMSA/CMS сказал что в ближайшем будущем должны произойти:

1) Тест системы спасения Mengzhou (на земле).

2) Огневые испытания CZ-10.

3) Испытание системы спасения Mengzhou на этапе Max-Q (в полёте).

Так же было упомянуто что для всех этих тестов будут использоваться космодромы Цзюцюань и Вэньчан. А дальше пойдёт все по дорожной карте CMSA, см выше.

Итоги

Китай и США активно развивают лунные программы, но их подходы различаются: Китай фокусируется на быстром достижении высадки тайконавтов на Луну к 2029 году, опираясь на мощное государственное финансирование (в китае нет Конгресса из которого нужно "уметь выбивать деньги") и партнёрские отношения. США в рамках программы «Артемида» (Artemis) стремятся обогнать Китай на Луне с помощью симбиоза государственных программ и частных компаний (в основном это SpaceX и Blue Origin), а также международных партнёров, планируя высадку в 2028 году (пусть эта дата сейчас и кажется нереальной) поэтому правильнее: РАНЬШЕ КИТАЯ. Обе страны конкурируют за научное, стратегическое, а главное — политическое лидерство, но их успех зависит от сроков внедрения технологий, взвешенных политических решений, бюджета и сроков.

Пусть победит сильнейший!

Авторы: Vench & and42n

Источники (в том числе и не вошедшие):

Все стартовые площадки Китая, инфографика от @and42n: https://x.com/and42n/status/1914352200505008155

Инфографика обо всех государственных орбитальных ракетах Китая (CASC и CASIC), от @and42n: https://x.com/and42n/status/1910395684978647092

Контракт с Wuchang Shipyard на постройку мобильной башни для CZ-10: https://m.ithome.com/html/813906.htm

Тест 3х YF-100K на прототипе первой ступени CZ-10: https://web.archive.org/web/20240614083726/https://m.weibo.cn/status/5045191109773875

Интервью со старшим ученым-селенологом (Е Пэйцзянь). Одно из самых ранних упоминаний о пилотируемой миссии ДО 2030: https://mp.weixin.qq.com/s/WBwGbON1qBE-NaNKqmB7ZQ

Первая официальная презентация CZ-10: https://mp.weixin.qq.com/s/vtWnT4DJ8IXz0X102MXn8w

Упоминание о запуске CZ-10A в 2026 а CZ-10 в 2027: https://mp.weixin.qq.com/s/CaZ3MXVmHEb5geJOAW88rQ

Полет CZ-10 NET 2027: https://mp.weixin.qq.com/s/CaZ3MXVmHEb5geJOAW88rQ

Про ограничения стендов и планы по новым стендам: https://mp.weixin.qq.com/s/YLiaqghMTBXg9mfMiGcMfg

Официальное видео со сборкой из 3 и 4 ступени, а также посадочного модуля: https://tv.cctv.com/2025/02/12/VIDEzvAE1xRZQ0T72EtsRDjC250212.shtml

#SpaceX #Artemis #CMSA #Moon #Longread #NASA