Tianzhou

Tianzhou ( chino 天 舟, Pinyin Tiānzhōu  - "nave espacial ") es una nave espacial de suministros no tripulada y no reutilizable construida por la Academia China de Tecnología Espacial . Se lanzará con vehículos de lanzamiento del tipo Langer Marsch 7 .

Apellido

Para el nombramiento de la nave espacial, la agencia de vuelos espaciales tripulados lanzó un concurso el 8 de abril de 2011, en el que todos los chinos, ya sea en casa o en el extranjero, podrían presentar propuestas del 25 de abril al 20 de mayo de 2011. De las 9640 propuestas presentadas, una comisión presidida por el escritor Bi Shumin (毕淑敏, * 1952) hizo una preselección de 30 nombres, de los cuales 377,778 participantes seleccionaron 10 nombres en una votación por Internet del 26 de mayo al 20 de junio. Después de dos años de discusión, la comisión finalmente seleccionó "Tianzhou" o "barco del cielo" de propuestas como "dios dragón", "barco dragón", etc. porque este nombre expresaba su función como " barco de carga " por un lado y también con el tripulado en el otro " Shenzhou " - o nave espacial "Godship" emparejada. El nombre fue aprobado por el Consejo de Estado de la República Popular China y anunciado oficialmente el 31 de octubre de 2013.

Diseño y función

El carguero espacial, que se desarrolló sobre la base de la estación espacial Tiangong 1 , tenía originalmente una carga útil de 6,5 t (incluidas 2 t de propulsor ), la versión utilizada a partir de 2021 para abastecer a la estación espacial china con 6,8 t. Su longitud es de 10,6 metros, su diámetro máximo de 3,35 metros, en ambas versiones tiene un peso de despegue de 13,5 t con carga completa. Eso significa hasta un 48%, en la versión revisada el 50% de la masa total es flete. Dentro del carguero hay 18 m³ de espacio vacío para guardar paquetes de alimentos, etc. Los propulsores transportados por Tianzhou se distribuyen en ocho tanques con una capacidad de 400 litros cada uno, cuatro para el combustible y cuatro para el oxidante . Los módulos solares del carguero proporcionan 2,7 kW de energía. Desde Tianzhou 2, alrededor de 1 kW de esto se puede derivar para suministrar energía al módulo central Tianhe de la estación espacial; por otro lado, el módulo central también puede proporcionar al carguero hasta 2 kW a través de su propia energía solar de 9 kW. ala celular, si esta última es impulsada por la masa de la estación espacial está sombreada. Estas cantidades de electricidad son necesarias, entre otras cosas, porque la conexión a Internet a la tierra se realiza a través de la nave espacial de carga. Los astronautas pueden utilizar dispositivos móviles para comunicarse con sus familiares en videoconferencias, escuchar música o navegar por la web. Se han tomado medidas de seguridad especiales para garantizar que no se puedan cargar programas maliciosos a través de esta conexión a la Internet pública (también existe la intranet del Ejército Popular de Liberación) .

Con un adaptador de acoplamiento desarrollado por el Instituto de Investigación 805 de la Academia de Tecnología Espacial de Shanghai , Tianzhou puede realizar maniobras de encuentro y acoplamiento completamente automáticas. Al igual que con los transportadores Progress de Rusia , las tripulaciones de la estación espacial pueden tomar el control de la nave espacial que se aproxima. Para su uso con la estación espacial china, que tiene una masa considerablemente mayor que los laboratorios de sala de la serie Tiangong, se ha utilizado una absorción de impactos ajustable y muy mejorada en el adaptador de acoplamiento desde Tianzhou 2. Una vez atracado, el carguero también se utiliza para cambiar la órbita de la estación con sus motores relativamente potentes, por ejemplo, para evitar los desechos espaciales . Tianzhou 1 solo pudo hacer frente a esto hasta un peso de 8,6 t, ya que las maniobras ferroviarias de Tianzhou 2 controladas por el carguero hasta un peso de 180 t han sido posibles, es decir, el estado final de expansión de la estación a una forma de 干. .

Además del transporte de mercancías, Tianzhou también se utiliza para retirar basura de la estación espacial y llevar a cabo sus propias misiones autónomas. La nave espacial puede funcionar de forma independiente durante un total de tres meses, más el tiempo que pasa atracada en la estación espacial. Debido a la actitud de la estación espacial china, la sala de máquinas del carguero (la parte trasera y delgada) a menudo está expuesta a la radiación solar, lo que puede provocar un aumento inaceptable de la temperatura en las proximidades de los motores. Por esta razón, los ingenieros instalaron allí 2 áreas de sombra desde Tianzhou, por supuesto a una distancia de seguridad de los motores que se había determinado previamente en numerosas simulaciones. Esto permitió reducir significativamente la temperatura alrededor de las boquillas.

Desde Tianzhou 2, el vuelo a la estación espacial ha sido completamente automático tan pronto como se enciende el vehículo de lanzamiento. Para el inicio desde el cosmódromo de Wenchang hay una ventana de tiempo de unos pocos segundos cada 23 horas 32 minutos, un máximo de ± 1 minuto. Cuando el carguero ha alcanzado la órbita correcta y se acerca a la estación espacial, un sistema de radar desarrollado por el 25o Instituto de Investigación de la Academia de Tecnología de Defensa con un transmisor en la estación espacial y un respondedor en el carguero se hace cargo de la navegación desde una distancia de 100 km . A una distancia de 10 km, la distancia y la velocidad relativa de las dos naves espaciales (la velocidad absoluta es de alrededor de 28.000 km) se determina utilizando un sistema lidar , un tipo de radar láser en el carguero. El láser también puede determinar la actitud de las dos naves espaciales con sus respectivos ángulos de balanceo, cabeceo y guiñada . Desde una distancia de 30 m, un sensor óptico de navegación, una cámara en el carguero, toma el control, que apunta a una marca en cruz montada en la estación espacial y, después del procesamiento de imágenes, controla los motores de control de posición del carguero para que la cruz en la estación permanece en el punto de mira simbólico de la cámara. A una distancia de unos 5 cm, las palas de guía del adaptador de acoplamiento se hacen cargo y completan el proceso de acoplamiento.

Tianzhou 1 (TZ-1)

El primer Tianzhou 1 (TZ-1) se lanzó el 20 de abril de 2017 a las 11:40:45 UTC desde la plataforma de lanzamiento 102 del cosmódromo chino Wenchang con un lanzador CZ-7 a la estación espacial Tiangong 2 . Con una masa de lanzamiento de casi 13 t, Tianzhou-1 era la carga más pesada jamás lanzada al espacio por un lanzador chino. La tarea principal de la misión Tianzhou 1 era repostar la estación espacial Tiangong 2, y también se transportó material a la estación espacial. El carguero espacial atracó en la estación el 22 de abril de 2017. Las pruebas de repostaje se llevaron a cabo el 27 de abril y el 15 de junio.

Después de 60 días de vuelo conjunto, el Centro de Control Espacial de Beijing envió por radio la orden de desacoplamiento el lunes 19 de junio de 2017 a las 01:37 UTC. El mecanismo de retención se soltó y las dos naves espaciales se separaron. Después de una secuencia preprogramada, el carguero espacial se retiró en varios pasos hasta que finalmente alcanzó una posición a 5000 m detrás de la estación espacial, donde permaneció durante 90 minutos. Después de que el centro de control verificara que ninguna de las naves espaciales había sido dañada durante la maniobra, se dio la orden a Tianzhou 1 de orbitar la estación espacial. El transportador espacial voló a una posición de 5000 m frente a la estación espacial y durante este tiempo giró 180 ° alrededor del eje de guiñada , de modo que ahora volaba hacia atrás. Tiangong 2 también giró 180 ° alrededor del eje de guiñada y ahora volaba hacia adelante. El carguero inició entonces maniobras de frenado para permitir que la estación espacial se acercara gradualmente a los 30 m, lo que, sin embargo, provocó que su altura orbital descendiera por razones mecánicas y físicas. H. el carguero tuvo que dirigirse hacia el cenit al mismo tiempo . Finalmente, se inició la maniobra de acoplamiento real, que se completó a las 06:55 UTC, unas buenas cinco horas después del inicio de la prueba. Las maniobras realizadas durante esta prueba y la tecnología probada para el atraque desde diferentes direcciones formaron una etapa preliminar importante para la construcción de la estación espacial modular a principios de la década de 2020.

El 2 de agosto, Tianzhou 1 lanzó un pequeño satélite. El 12 de septiembre de 2017 tuvo lugar otra maniobra de acople y repostaje, en la que se probó una aproximación rápida, como luego también se llevó a cabo en la estación espacial modular a partir de 2021. Después de ser desconectado nuevamente del laboratorio espacial, Tianzhou 1 se estrelló deliberadamente sobre el Océano Pacífico el 22 de septiembre de 2017.

Tianzhou 2 (TZ-2)

Originalmente, Tianzhou 2 estaba programado para lanzarse el 19 de mayo de 2021 y repostar el módulo central Tianhe de la estación espacial china, que se lanzó el 29 de abril de ese año . Sin embargo, debido a problemas técnicos, el proceso de puesta en marcha se canceló y se fijó una nueva fecha para el 29 de mayo. Si bien Tianzhou 1 necesitó casi dos días para el vuelo al laboratorio espacial Tiangong 2, aquí se probó una nueva trayectoria que hizo posible llegar a la estación espacial en solo ocho horas. Después de esta prueba exitosa, el nuevo método también se utilizó para naves espaciales tripuladas de Shenzhou 12 . En esa misión, la nave espacial se acopló a la estación espacial el 17 de junio de 2021, seis horas y media después del despegue, y los viajeros espaciales ingresaron a la estación poco menos de tres horas después.

Además de funcionar como un petrolero, el carguero trajo dos trajes espaciales Feitian para caminatas espaciales con alimentos y bienes de consumo para una estadía de tres meses de tres volando en junio para estacionar astronautas. En esta misión, Tianzhou 2 transportó 1,95 t de combustible líquido para los propulsores químicos de la estación y 4,69 t de otro material, para un total de 6,64 t. En la bodega había 160 paquetes con un total de 200 artículos, entre ellos 20 bombonas de gas y más de diez bolsas de agua. Este último sirve no solo para reponer el agua que necesitan los viajeros espaciales -el agua potable se recupera de las aguas residuales y la humedad del aire que respiramos- sino sobre todo para producir oxígeno mediante electrólisis.

Después de unos meses, el carguero debería desacoplarse nuevamente para liberar el bloqueo de popa del módulo central para Tianzhou 3. Sin embargo, Tianzhou 2 permanece en órbita cerca de la estación espacial. Después de que la tripulación del Shenzhou 13 haya atracado en la esclusa de proa inferior en octubre de 2021 , Tianzhou 2 se acoplará en la esclusa de proa delantera. Las líneas de combustible de Tianzhou 3, el módulo central y Tianzhou 2 se conectarán para formar una red y los intentos de repostaje se realizarán a través de la esclusa de proa. Una vez que se haya completado la estación espacial real, el telescopio espacial Xuntian planeado ocasionalmente se acoplará allí a partir de 2024 para ser reabastecido y, si es necesario, reparado.

Luego, Tianzhou 2 se utilizará para probar el ensamblaje de los módulos científicos. El carguero vacío debe llevarse desde la esclusa delantera a la esclusa de babor utilizando el brazo mecánico de la estación . Aproximadamente 12 meses después del lanzamiento, se dice que Tianzhou 2 se estrelló deliberadamente.

Resumen de la misión

No.	Astronave	Inicio (UTC)	cohete portador	Sitio de lanzamiento	acoplamiento			choque	Consejos
					estación	Atraque (UTC)	Desacoplamiento (UTC)
1	Tianzhou 1	20 de abril de 2017 11:41	CZ-7	Wenchang LC-102	Tiangong 2	22 de abril de 2017, 4:16 am 19 de junio de 2017, 6:55 am	19 de junio de 2017, 1:37 a. M. 22 de septiembre de 2017, 8:15 a . M.	22 de septiembre de 2017, ~ 10 a.m.	Primer vuelo
2	Tianzhou 2	29 de mayo de 2021 12:55 p.m.	CZ-7	Wenchang LC-102	Estación espacial china	29 de mayo de 2021, 9:01 p.m.

Comparación con otros transportadores espaciales

Astronave	Progreso	Transbordador espacial con MPLM	Canal de televisión británico	HTV HTV-X	Dragón 1 Dragón 2	Cygnus	Tianzhou	Cazador de sueños
Capacidad inicial	2,2-2,4 toneladas	9 t	7,7 toneladas	6,0 toneladas 5,8 toneladas	6,0 toneladas	2,0 t (2013) 3,5 t (2015) 3,75 t (2019)	6,5 toneladas (2017) 6,8 toneladas (2021)	5,5 toneladas
Capacidad de aterrizaje	150 kg (con VBK-Raduga )	9 t	-	20 kg (desde HTV-7)	3,0 toneladas	-	-	1,75 toneladas
Habilidades especiales	Reboost, transferencia de combustible	Transporte de ISPR, transporte de cargas externas, construcción de estaciones, reboost	Reboost, transferencia de combustible	Transporte de ISPR , transporte de cargas externas	Transporte de ISPR, transporte de cargas externas	Transporte de ISPR	Transferencia de combustible
transportador	Soyuz	STS	Ariane 5	H-2B H3	Halcón 9	Antares / Atlas 5	7 de marzo largo	Vulcano
Costos de puesta en marcha (información aproximada)	$ 65 millones	$ 450 millones	$ 600 millones	HTV: $ 300-320 millones	$ 150/230 millones (Dragón 1/2)	$ 260/220 millones (Cygnus 2/3)
Fabricante	RKK Energija	Alenia Spazio (MPLM)	Airbus Defence and Space	Mitsubishi Electric	SpaceX	Ciencias Orbitales	EMITIR	Sierra Nevada
Período de uso	desde 1978	2001-2011	2008-2015	2009-2020 desde 2022	2012-2020 desde 2020	desde 2014	desde 2017	desde 2022

cursiva = planeado

enlaces web

• Video de una maniobra de atraque, izquierda desde la perspectiva del carguero, derecha desde la perspectiva de la estación espacial (chino con subtítulos en inglés)

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