VESSEL — TECHNICAL FIELD GUIDE / ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК
PHASEPROJECT 921
ALTITUDE—
PERIOD—
← ОГЛАВЛЕНИЕ — РИС. 00 — 15 ОКТЯБРЯ 2003, 01:00 UTC JIUQUAN · 42.4°

КОРАБЛЬ
«ШЭНЬЧЖОУ» И ПИЛОТИРУЕМАЯ ПРОГРАММА КИТАЯ

Китай стал третьей страной, отправившей людей в космос, через сорок два года после Гагарина — и затем пошёл иным путём, чем две страны до него: три десятилетия он шаг за шагом следовал одному плану, написанному в 1992 году, — корабль, лаборатория, станция — и теперь готовится к Луне. Десять глав и три прибора: посчитайте восходы на низкой орбите, спланируйте догон, который приводит корабль к станции за несколько часов, и оцените энергию частицы мусора, которая в 2025 году расколола иллюминатор.

НАЧАТЬ — ГЛАВА 01 →
CH.01 / 10 — ПЛАН ИЗ ТРЁХ ШАГОВ

«Проект 921»: назван по дню утверждения

21 сентября 1992 года Постоянный комитет Политбюро утвердил программу пилотируемых полётов. Название она получила по этой дате — «Проект 921» [1]. В плане было три шага. Первый — беспилотные испытательные корабли, затем пилотируемый: базовые возможности. Второй — освоить выходы в открытый космос, сближение и стыковку и запустить краткосрочную лабораторию. Третий — построить постоянную космическую станцию [1].

Поражает не скорость, а последовательность. Каждый шаг занял около десятилетия, каждый выполнен по порядку, и техника развивалась, а не заменялась: тот же по сути корабль «Шэньчжоу», что поднял первого космонавта в 2003 году, возит экипажи на станцию и сегодня. Остальная часть справочника идёт по плану шаг за шагом, а затем рассматривает следующий, которого в плане 1992 года не было вовсе, — Луну.

CH.02 / 10 — ТРИ ОТСЕКА, ОДИН ИЗ НИХ ОСТАЁТСЯ НА ОРБИТЕ

Компоновка как у «Союза», только крупнее

«Шэньчжоу» («божественный корабль») устроен по той же трёхчастной схеме, что и российский «Союз»: впереди орбитальный отсек для жизни и работы, посередине колоколообразный спускаемый аппарат, который возвращает экипаж, сзади агрегатный отсек с двигателями, топливом и солнечными батареями. Такая схема — проверенный ответ на трудную задачу: теплозащита нужна только маленькой средней капсуле, поэтому корабль лёгкий, а у экипажа есть место на орбите.

Китайский корабль крупнее, а у его орбитального отсека есть собственные солнечные батареи и система ориентации. В первых полётах, после возвращения экипажа в спускаемом аппарате, орбитальный отсек оставался в космосе и продолжал работать как небольшой экспериментальный спутник. На «Шэньчжоу-7» он служил шлюзом для первого китайского выхода в открытый космос [2]. Четыре беспилотных испытания, «Шэньчжоу» с 1-го по 4-й в 1999–2002 годах, прошли до того, как в нём полетел человек, — первый шаг плана [1].

CH.03 / 10 — ОДИН КОСМОНАВТ, ЧЕТЫРНАДЦАТЬ ВИТКОВ

«Шэньчжоу-5»: двадцать один час и четырнадцать восходов

Ян Ливэй, военный лётчик, стартовал с космодрома Цзюцюань в пустыне Гоби в 01:00 UTC 15 октября 2003 года на орбиту около 331 на 338 км с наклонением 42,4° [3]. Он выполнил 14 витков за 21 час 22 минуты и приземлился в степях Внутренней Монголии [3]. Китай стал третьей страной после СССР и США, выведшей человека на орбиту на собственных ракете и корабле.

На такой высоте корабль облетает Землю примерно за полтора часа, поэтому Солнце восходит и заходит каждый виток: за одни сутки Ян увидел четырнадцать восходов. Сколько длится каждая ночь, зависит от высоты и от угла β между плоскостью орбиты и направлением на Солнце. Когда Солнце лежит в плоскости орбиты (β = 0), ночь самая длинная; при достаточно большом β корабль вообще не входит в тень Земли. Исследуйте это ниже.

ДОЛЯ ТЕНИ ДЛЯ КРУГОВОЙ ОРБИТЫ
f = (1/π) · arccos[ √(h² + 2Rh) / ((R + h) cos β) ]  for |β| < β* = arcsin(R/(R + h)), else 0
Цилиндрическая тень (без полутени), сферическая Земля, R = 6371 км [5]. Период T = 2π√((R+h)³/μ).
—
—
CH.04 / 10 — ДВА КОСМОНАВТА, ЗАТЕМ ТРИ И ВЫХОД В КОСМОС

Жизнь в корабле — а затем шаг наружу

Через два года «Шэньчжоу-6» с Фэй Цзюньлуном и Не Хайшэном провёл в полёте почти пять суток, 76 витков, в октябре 2005 года [4]. Они снимали скафандры, переходили в орбитальный отсек, ели горячую пищу и спали по очереди — первая проверка корабля как места для жизни, а не капсулы для выживания.

«Шэньчжоу-7» в сентябре 2008 года нёс троих. 27 сентября Чжай Чжиган в китайском скафандре «Фэйтянь» совершил первый китайский выход в открытый космос, около 22 минут, сняв небольшой эксперимент с внешней поверхности корабля, а Лю Бомин в российском «Орлане» помогал, стоя в люке [2]. Шлюзом служил орбитальный отсек. Выходы в космос были первым пунктом второго шага.

CH.05 / 10 — ДОГНАТЬ КОСМИЧЕСКУЮ ЛАБОРАТОРИЮ

Чтобы догнать — лети ниже

Вторая половина второго шага — сближение и стыковка, их отрабатывали с лабораторией «Тяньгун-1», запущенной в 2011 году. В июне 2012 года «Шэньчжоу-9» доставил к ней Цзин Хайпэна, Лю Вана и Лю Ян — первую китаянку в космосе; Лю Ван выполнил первую ручную стыковку [6]. В июне 2013 года последовал «Шэньчжоу-10», и Ван Япин провела с орбиты урок физики для школьников всего Китая [7]. «Шэньчжоу-11» в 2016 году пробыл 32 дня со второй лабораторией, «Тяньгун-2» [8].

Сближение начинается с парадокса: чтобы догнать то, что впереди на орбите, нужно лететь ниже, а не быстрее. Нижняя орбита короче и имеет меньший период, поэтому догоняющий корабль с каждым витком выигрывает угол у цели. Инженеры выводят корабль на чуть более низкую орбиту, дают ему «дрейфовать» до нужной фазы и затем поднимают навстречу станции. Чем больше разница высот, тем быстрее догон, — но тем больше топлива уйдёт на подъём в конце. Попробуйте ниже.

ФАЗИРОВАНИЕ: КАК БЫСТРО НИЖНЯЯ ОРБИТА ДОГОНЯЕТ
n = √(μ / r³)  ·  tcatch = θ0 / (nchaser − nstation)  ·  ΔvHohmann ≈ √(μ/r₁)·[√(2r₂/(r₁+r₂)) − 1] + √(μ/r₂)·[1 − √(2r₁/(r₁+r₂))]
Круговые орбиты; θ₀ — насколько станция впереди. Δv Гомана — цена финального подъёма с высоты догоняющего корабля на высоту станции.
—
—

Высота станции зафиксирована на 390 км — близко к недавней рабочей орбите «Тяньгуна», около 380–390 км [11]. Реальное сближение использует несколько импульсов, корректируя высоту и фазу одновременно; быстрые схемы с 2021 года стыкуются за несколько часов, потому что старт происходит в точный момент, когда станция проходит в нужной геометрии.

CH.06 / 10 — ШАГ ТРЕТИЙ: СОБСТВЕННАЯ СТАНЦИЯ

Полугодовые экипажи и стыковка за три с половиной часа

Базовый модуль «Тяньхэ» стартовал 29 апреля 2021 года, за ним в 2022 году последовали лабораторные модули «Вэньтянь» и «Мэнтянь», образовав Т-образную станцию (саму станцию описывает справочник PALACE). «Шэньчжоу-12» в июне 2021 года стартовал в 01:22 UTC и состыковался в 07:54 того же дня, через шесть с половиной часов, начав 92-суточную экспедицию [9]. «Шэньчжоу-13» удвоил её до 182 суток; в этом полёте Ван Япин стала первой китаянкой, вышедшей в открытый космос [10].

С тех пор экипажи меняются примерно каждые полгода: новый «Шэньчжоу» прибывает раньше, чем улетает старый, поэтому у станции всегда есть корабль-спасатель. Сближение стало рутинным и быстрым: «Шэньчжоу-21» стартовал в 15:44 UTC 31 октября 2025 года и состыковался в 19:22 — примерно через три с половиной часа [11]. В 2023 году «Шэньчжоу-16» доставил на станцию Гуй Хайчао, университетского профессора, — первого китайского гражданского космонавта.

CH.07 / 10 — НОЯБРЬ 2025: ТРЕСНУВШИЙ ИЛЛЮМИНАТОР

Частица мусора, обмен кораблями и пустое кресло домой

Экипаж «Шэньчжоу-20» должен был вернуться 5 ноября 2025 года. В этот день Китайское агентство пилотируемых полётов отложило посадку из-за подозрения на удар космического мусора [11]: в иллюминаторе спускаемого аппарата нашли мелкие трещины, сочтённые слишком опасными для спуска. 14 ноября экипаж вернулся на только что прибывшем корабле «Шэньчжоу-21» [12] — впервые китайский экипаж вернулся не на том корабле, на котором стартовал. В результате новый экипаж «Шэньчжоу-21» остался на станции без безопасного корабля для возвращения.

Китай запустил беспилотный «Шэньчжоу-22» 25 ноября, через одиннадцать дней, как замену корабля-спасателя; он состыковался примерно через 3,5 часа после старта [12]. Повреждённый «Шэньчжоу-20» в итоге вернулся пустым в январе 2026 года [11]. Почему частица, которую не разглядеть глазом, может расколоть иллюминатор? Потому что орбитальный мусор врезается со средней скоростью около 10 км/с, до примерно 15 км/с [13]. Кинетическая энергия растёт как квадрат скорости — оцените её ниже.

—
—

Только энергия: последствия удара зависят от защиты и того, как энергия передаётся за несколько микросекунд. Сравнения — по типичной дульной энергии (≈ 500 Дж у пистолета 9 мм, ≈ 1800 Дж у винтовочного патрона 5,56 мм). Размер объекта, ударившего «Шэньчжоу-20», не опубликован.

CH.08 / 10 — ШАГ, КОТОРОГО НЕ БЫЛО В ПЛАНЕ

«Мэнчжоу», «Ланьюэ» и посадка на Луну «к 2030 году»

Китай поставил цель — высадить космонавтов на Луну к 2030 году [14]. План использует два пуска новой ракеты «Чанчжэн-10»: одна выводит посадочный корабль «Ланьюэ» («обнимающий Луну»), другая — пилотируемый корабль «Мэнчжоу» («корабль мечты»). Они встречаются на окололунной орбите; двое космонавтов переходят в «Ланьюэ», садятся и возвращаются к «Мэнчжоу» для полёта домой — схема встречи на лунной орбите, как у «Аполлона», разделённая на две ракеты.

В октябре 2025 года агентство обозначило предстоящие испытания: комплексные испытания посадочного корабля «Ланьюэ», тепловые испытания и испытания системы аварийного спасения «Мэнчжоу» на участке максимального скоростного напора и дальнейшую работу над «Чанчжэн-10» [14]. «Мэнчжоу» также должен сменить «Шэньчжоу» в полётах к станции на низкой орбите. Автоматическая программа «Чанъэ» уже совершила посадки на видимой и обратной сторонах Луны и доставила образцы на Землю (её описывает справочник RABBIT), картографируя грунт, по которому пойдут космонавты.

CH.09 / 10 — НАСЛЕДИЕ: ОДИН ПЛАН, ТРИДЦАТЬ ЛЕТ

От утверждения до постоянной станции

Это никогда не была самая быстрая программа. Это была программа, которая делала ровно то, что обещала, в обещанном порядке, — и так долго летала на одном корабле, что каждый полёт стал казаться обычным.

CH.10 / 10 — ИСТОЧНИКИ

Источники, на которые ссылается этот справочник