Ostatnie pięć lat chińskiego programu kosmicznego było bardzo udane. Państwo Środka aspiruje do roli kosmicznego mocarstwa i w niektórych aspektach dorównuje już dominującym od kilkudziesięciu lat w domenie kosmicznej Amerykanom. Chiny mają już stałą załogową stację kosmiczną, prężnie rozwija się komercyjny przemysł satelitarny i rakietowy, postępuje bezzałogowa eksploracja kosmosu. Na początku 2022 roku Centralne Biuro Propagandy Zagranicznej Chińskiej Republiki Ludowej opublikowało białą księgę „China's Space Program: A 2021 Perspective”, która podsumowuje ostatnie 5 lat i rysuje kosmiczne plany na kolejny okres.
W skrócie:
- Chiny opublikowały w styczniu 2022 roku dokument podsumowujący osiągnięcia chińskiego sektora kosmicznego w ostatnich pięciu latach i plany na następne pięć lat.
- Dokument przypomina ukończenie przez Chiny globalnej sieci nawigacyjnej Beidou i znaczną rozbudowę możliwości obserwacji Ziemi i badań meteorologicznych.
- Chiny rozpoczęły budowę stałej chińskiej stacji kosmicznej, wykonały przełomowe misje na Księżyc i pierwszą misję na Marsa. Kolejne lata to dokończenie budowy stacji i kolejne ambitne misje księżycowe.
- Chiny stają się liderem w startach rakiet orbitalnych. Najbliższe lata będą równie intensywne, coraz regularniej będą latać rakiety nowej generacji i komercyjne systemy nośne.
- Wykorzystanie technologii satelitarnych i ich integracja z przemysłem jest na coraz wyższym poziomie. Kolejne lata jeszcze bardziej to poprawią.
Łazik Zhurong na platformie lądownika po wylądowaniu na Marsie. Źródło: CNSA.
Co Chiny osiągnęły w ostatniej „pięciolatce”?
Systemy satelitarne
Dokument rozpoczyna się podsumowaniem sukcesów Chin w sektorze satelitarnym od 2016 roku. Bardzo ważne z punktu widzenia gospodarczego i bezpieczeństwa państwowego było ukończenie budowy globalnej generacji sieci satelitów nawigacyjnych Beidou. Obecnie chińska nawigacja ma globalny zasięg i podobnie jak amerykańska sieć GPS czy europejskie i rosyjskie odpowiedniki dostarcza informacje pozycjonowania, podaje dokładny czas i pośredniczy w przekazywaniu krótkich wiadomości.
Chiny rozwijały w ostatnich latach szeroko zakrojony program podniesienia zdolności satelitarnej obserwacji Ziemi CHEOPS (China High-resolution Earth Observation System). Jak dotąd Chiny wyraźnie ustępowały w tym obszarze Stanom Zjednoczonym, jednak biała księga wskazuje, że “segment kosmiczny systemu CHEOPS został w głównej mierze ukończony”. Za przykład satelitów wznoszonych w ramach tego programu podano państwowego Ziyuan 3-03 – to trzeci satelita pierwszego cywilnego chińskiego systemu stereoskopowej obserwacji Ziemi w wysokiej rozdzielczości, który został wystrzelony już w 2020 roku. Innym przykładem jest sieć obserwacji oceanicznej Haiyang, która składa się z różnego rodzaju statków przeznaczonych do pomiarów topograficznych wód, pomiarów wiatru, koloru i temperatury oceanów czy śledzenia statków morskich.
Zdecydowanie w ostatnich pięciu latach rozwinął się satelitarny segment meteorologiczny Chin. Zadebiutowały pierwsze dwa geostacjonarne statki drugiej generacji systemu Fengyun. Fengyun 4A poleciał na orbitę w 2016 roku, a Fengyun 4B w 2021 roku. Nowe statki są wyposażone w zestaw czterech instrumentów do pomiarów temperatury, wilgotności, zachmurzenia, a także zawartości pary wodnej w atmosferze, temperatury powierzchni oceanu czy obserwacji powierzchni Ziemi. W 2017 roku na orbitę trafił Fengyun 3D – kolejny satelita meteorologiczny przeznaczony do monitorowania na orbicie polarnej, a w 2021 roku dołączył do niego statek Fengyun 3E.
Ostatnie pięć lat to także rozbudowa sieci telekomunikacyjnych. Tutaj Chiny wymieniają wysłanie trzech dużych państwowych satelitów serii Zhongxing: 9A w 2017 roku, 6C w 2019 roku i 9B w 2021 roku. Służą one głównie wysyłaniu sygnału telewizyjnego i radiowego. Zhongxing 9B wspierał transmisję Zimowych Igrzysk Olimpijskich w Pekinie. W dokumencie przypominane są też misje Zhongxing 16 oraz APSTAR 6D. Autorzy raportu wskazują, że pojemność tych satelitów – po 50 Gb/s – i podkreślają, że Chiny mają już technologię umożliwiającą budowanie satelitów o bardzo dużych pojemnościach. Usprawniono też sieć pośredniczących satelitów telekomunikacyjnych Tianlian, która służy m.in. podczas realizacji kosmicznych misji załogowych. W 2019 roku na orbitę trafił Tianlian-2 01, a w 2021 roku Tianlian-1 05.
Rakieta Długi Marsz 5B startująca z kosmodromu Wenchang z modułem Tianhe. Źródło: Xinhua/Ju Zhenhua.
Program załogowy
Zwieńczeniem wieloletnich starań Chin w realizacji programu załogowego był niewątpliwie start budowy pierwszej dużej wielomodułowej stacji kosmicznej na orbicie okołoziemskiej. W 2021 roku rakieta Długi Marsz 5B posłała pierwszy moduł stacji Tianhe. Do niego przyleciała potem pierwsza załoga w misji Shenzhou 12, a obecnie na stacji rezyduje już druga ekspedycja – Shenzhou 13.
Sześciu astonautów pracowało już na stacji Tiangong. Przeprowadzane są eksperymenty naukowe i wykonano kilka udanych spacerów kosmicznych. Stacja przyjęła też pierwsze dwa bezzałogowe statki towarowe: Tianzhou 2 i Tianzhou 3.
Księżyc i Mars
Eksploracja Księżyca przez Chiny przebiegała w latach 2016–2021 bardzo pomyślnie – można wręcz powiedzieć, że Chińczycy zdominowali ten aspekt eksploracji na świecie. W ten sposób zakończyli z powodzeniem trzeci etap wieloletniego programu eksploracji Księżyca.
W 2018 roku wysłano satelitę Queqiao, który miał pośredniczyć w kontakcie z Ziemią wysłanej potem sondzie Chang’e 4. Chang’e 4 w 2019 roku stał się pierwszym w historii statkiem, który wylądował miękko na niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca. Misja składała się z lądownika i łazika.
W 2020 roku na Księżyc poleciała kolejna chińska misja. Statek Chang’e 5 1 grudnia 2020 roku wylądował w górzystym regionie Mons Rümker w północnej części Oceanu Burz. Tym razem celem misji nie była eksploracja za pomocą łazika – zamiast tego statek pobrał próbki materiału księżycowego i wysłał je na Ziemię. Pierwsza od ponad czterdziestu lat misja powrotu próbek ze Srebrnego Globu była w pełni udana i naukowcy pozyskali 1,7 kg materiału!
2021 rok był rokiem Marsa. Na Czerwoną Planetę przyleciały trzy misje, w tym pierwsza chińska – orbiter Tianwen-1 i łazik Zhurong. Marsjańska misja jest pierwszą wyprawą międzyplanetarną Chin i kolejnym krokiem naprzód w eksploracji kosmicznej.
Noga lądownika misji Chang'e 5. Źródło: CNSA/CLEP.
Nowe technologie
Chiny poczyniły duży postęp w rozwijaniu rodzimych technologiach satelitarnych. W ramach programu satelitów eksperymentalnych Shijian wysyłano w ostatnich latach wiele nowych ładunków. Testowano nowe platformy satelitarne przeznaczone dla różnego rodzaju satelitów, także modeli posiadających nowoczesny napęd elektryczny. Wykonano testy terminali telekomunikacyjnych o bardzo wysokich przepustowościach na nowych satelitach oraz umieszczano ładunki telekomunikacyjne działające w paśmie Ka. Trwały też eksperymenty komunikacji laserowej między stacjami naziemnymi i satelitami.
Chiny szukają też sposobów na zarządzanie śmieciami kosmicznymi. W odróżnieniu od eksperymentalnej stacji kosmicznej Tiangong 1, stacja Tiangong 2 była już aktywnie deorbitowana po zakończeniu jej pracy. Chiny poprawiły też własny system monitorowania satelitów i przewidywania potencjalnych kolizji. Ma to związek z prowadzoną już w tej chwili stałą kampanią załogową na stacji Tiangong. Według dokumentu Państwo Środka z powodzeniem też wprowadziło technologie bezpiecznej deorbitacji górnych stopni rakiet we wszystkich stosowanych systemach.
Start rakiety Jielong 1 z kosmodromu Jiuquan. Źródło: Xinhua/Wang Jiangbo.
Technologie rakietowe
W latach 2016–2021 Chińczycy wystrzelili z powodzeniem 207 rakiet orbitalnych. W 2019 i 2021 roku były liderem pod względem liczby przeprowadzonych startów, wyprzedzając Stany Zjednoczone.
W większości były to starty rakiet z największej rodziny Długi Marsz (Chang Zheng). Powoli wprowadzana zostaje nowa generacja rakiet Długi Marsz, która nie używa już hipergolicznych, bardzo toksycznych paliw, i cechuje się bardziej modułową budową, pozwalającą na elastyczniejsze dostosowanie ich do potrzeb.
Do służby wprowadzono najcięższą do tej pory chińską rakietę – Długi Marsz 5. Ona i jej pochodna Długi Marsz 5B służyły i będą służyć budowie Chińskiej Stacji Kosmicznej oraz realizowały ambitne misje księżycowe oraz pierwszy lot na Marsa. W ostatnich pięciu latach debiutowały też kolejne rakiety z drugiej generacji: Długi Marsz 8 i Długi Marsz 7A.
Rodzi się też prywatny przemysł rakietowy, choć mocno powiązany z podmiotami publicznymi. Przeprowadzono pierwsze loty takich prywatnych rakiet jak Jielong 1, Kuaizhou 1A, Hyperbola 1 czy CERES 1. Chińskie startupy rozwijają też technologie pionowego lądowania dolnych stopni rakiet w celu budowania w przyszłości systemów wielokrotnego użytku.
Wykorzystanie kosmosu
Przemysł kosmiczny to nie tylko badania naukowe czy rozwój możliwości obronnych, ale przede wszystkim wykorzystanie tych technologii w gospodarce i nawet bezpośrednio w życiu codziennym ludzi. Chiny podsumowały też, jak zastosowanie technologii kosmicznych poszerzyło się w ostatnich pięciu latach w ich kraju.
W dokumencie pojawia się stwierdzenie, że satelity obserwacji Ziemi były wykorzystywane przez niemal wszystkie instytucje państwowe na poziomie ogólnokrajowym i regionalnym. Za ich pomocą koordynowano akcje ewakuacyjne i ratunkowe przy ponad stu katastrofach naturalnych. Satelity telekomunikacyjne świadczą już bezpośrednie usługi dla ponad 140 milionów gospodarstw domowych w Chinach. Telekomunikacja z satelitów pełniła też kluczową rolę podczas sytuacji kryzysowych. Dokument wymienia pożary lasów w prowincji Liangshan czy ulewne deszcze w Zhengzhou.
System nawigacji satelitarnej Beidou zapewnia swoje usługi dla ponad siedmiu milionów pojazdów. Usługi pozycjonowania i wysyłania krótkich wiadomości tekstowych były dostarczone na 40 000 statków rybackich. Nawigacja pełniła też kluczową rolę podczas zarządzania logistyką oraz śledzenia rozprzestrzeniania się wirusa SARS-CoV-2. Sektor nawigacji rozwija się w Chinach bardzo dynamicznie – sprzedano ponad sto milionów czipów kompatybilnych z system Beidou.
Poszerza się komercyjne wykorzystanie satelitów telekomunikacyjnych w telewizji. Chiny chwalą się uruchomieniem w ostatnich latach czterech kanałów w jakości 4K nadawanych drogą satelitarną oraz transmitowaniem tą drogą ponad stu kanałów HD. W dokumencie wymieniony też został dostęp do Internetu na statkach morskich i w samolotach pasażerskich. Działa też już komercyjny system telefonii satelitarnej Tiantong 1.
Następne pięć lat
Rakieta Długi Marsz 2F wysyłająca statek załogowy Shenzhou 13. Źródło: Xinhua.
Technologie rakietowe i satelitarne
Chiny zapowiadają, że w najbliższych pięciu latach przyspieszą w zastępowaniu starej generacji rakiet Długi Marsz nowszymi systemami. Ma zadebiutować nowa rakieta przeznaczona do lotów załogowych. Od początku XXI wieku do tego celu stosowano rakietę Długi Marsz 2F. Coraz szerzej stosowane będą technologie rakiet na paliwo stałe, których od początku brakowało w chińskim przemyśle rakietowym. Przyspieszone mają też zostać prace nad superciężkimi rakietami, które w dalszej przyszłości pozwolą na załogowe loty na Księżyc. Zapowiadany jest też dalszy rozwój rakiet wielokrotnego wykorzystania. Rozwijane mają być kolejne silniki rakietowe i technologie górnych stopni, które umożliwiłyby efektywniejsze wysyłanie satelitów.
Poprawione mają zostać usługi wykorzystujące dane z obserwacji satelitarnych i nawigacji. W publikacji pojawia się też zapowiedź rozwoju satelitów geostacjonarnych do obserwacji mikrofalowych, satelitów badania koloru oceanów czy monitoringu obiegu węgla i stanu atmosfery. Zdolności obserwacji Ziemi mają się jeszcze poprawić, m.in. dzięki interferometrycznym obserwacjom satelitarnym z radarami syntetycznej apertury (technologia InSAR).
W planach jest też budowa telekomunikacyjnych sieci satelitarnych na niskich i wysokich orbitach okołoziemskich. Mowa tu nie tylko o systemach publicznych, ale również o przedsięwzięciach komercyjnych. Nie pojawiają się konkrety, ale można przypuszczać, że chodzi też o satelity dostępu do Internetu podobne do systemu Starlink czy OneWeb – coś co chińskie startupy rozwijały przez ostatnie parę lat. Ma również zostać dokończona budowa drugiej generacji satelitów pośredniczenia telekomunikacyjnego Tianlian, z których korzystają np. misje załogowe.
Chińczycy chcą integrować zdolności satelitów telekomunikacyjnych i nawigacyjnych. Badane będą technologie poprawienia dokładności pozycjonowania za pomocą satelitów na niskiej orbicie. To wszystko w ramach przygotowań do budowy drugiej generacji satelitów nawigacyjnych Beidou. Celem tych prac jest bardziej zintegrowane, inteligentniejsze i szerzej wykorzystywane możliwości pozycjonowania, nawigowania i synchronizowania czasu.
Dokument mówi o inteligentnym autonomicznym zarządzaniu satelitą. Chińczycy chcą też wykonać misje satelitów typu Mission Extension Vehicle. To koncepcja statku, który dolatuje do innego zepsutego lub nieposiadającego już paliwa satelity na orbicie i przedłuża jego misję. Takie technologie do tej pory debiutowały tylko w Stanach Zjednoczonych za sprawą firmy Lockheed Martin. W planach jest też rozwijanie nowych napędów satelitarnych oraz technik oczyszczania orbit ze śmieci kosmicznych.
Zhai Zhigang podczas spaceru kosmicznego przy wyjściu w przedniej sekcji modułu Tianhe. Źródło: Xinhua.
Loty załogowe i eksploracja kosmosu
W najbliższych pięciu latach dokończona zostanie budowa głównego trzonu chińskiej stacji kosmicznej Tiangong. Już w 2022 roku zostaną wysłane pozostałe dwa moduły badawcze Wentian i Mengtian, a później także teleskop kosmiczny Xuntian, który ma działać przy stacji. Kontynuowane będą prace nad przyszłymi załogowymi misjami księżycowymi. Ma zostać zbudowany statek załogowy do dalekiej eksploracji kosmosu, a chińscy specjaliści mają opracować kluczowe technologie do budowania obecności wokółksiężycowej.
Bezzałogowa eksploracja będzie również postępować. W planach są misje: Chang’e 6 z powrotem próbek księżycowych z okolic bieguna południowego oraz Chang’e 7 z próbą precyzyjnego lądowania w regionie polarnym i badaniu zacienionych kraterów. W najbliższych pięciu latach nie odbędzie się misja Chang’e 8, ale będą przygotowane potrzebne technologie. Ma ona być ważnym krokiem w kierunku budowy przyszłej badawczej bazy księżycowej.
Chiny wykonają też swoje pierwsze misje do asteroidy bliskiej Ziemi i komety w pasie planetoid. Publikacja wspomina też – choć tylko jednym zdaniem – o ambicji w przeprowadzeniu w przyszłości misji z powrotem próbek z Marsa oraz o badaniu Jowisza i granic Układu Słonecznego.
Opracowanie: Rafał Grabiański
Na podstawie: Xinhua
Więcej informacji:
Na zdjęciu tytułowym: Wang Yaping wewnątrz modułu Tianhe na chińskiej stacji kosmicznej. Źródło: CNSA
