Mint ahogy az már korábban többször előfordult, a kínaiak az internetre feltöltött képekkel kezdtek információkat kiszivárogtatni az új fejlesztésű rakétájukról. Azt már évekkel ezelőtt bejelentették, hogy Kína egy új generációs rakétacsalád fejlesztésén dolgozik, amivel a régebbi Hosszú Menetelés rakétacsaládot akarják felváltani, de a kész rakétáról szóló konkrét információkat csak fokozatosan tárták a nyilvánosság elé.

A szóban forgó hordozórakéta az új rakétacsalád legkisebb tagja és a családelvűséget figyelembe véve, alkotóelemét képezi majd a nagyobb testvéreknek is. A másik fontos tényező, amit figyelembe vettek a tervezésnél, a gyors indíthatóság és a reakcióidő. Míg egy hagyományos rakéta legyártásától az indításáig bő egy hónap telik el, addig a CZ-6 esetében ez az idő alig egy hét. A legjelentősebb újítást a mérgező N2O4/UDMH hajóanyag lecserélése olcsóbb és környezetkímélőbb folyékony oxigén valamint kerozin (LOX/Kerozin), vagy folyékony oxigén és hidrogén (LOX/LH2) keverékére jelenti. Ez utóbbit a CZ-5 nagy hordozókapacitású rakéta használja majd.

Jelen rakéta maximális terhelhetősége 1 000 kilogramm. Főleg kis- és mikroműholdak pályára állítására szánják majd és egy meglévő űrt tölt be a Hosszú Menetelés rakétacsaládon belül, amit eddig nem sikerült lefedni. Nagyjából egy kategóriába esik az európai Vega, valamint az orosz Angara-1 rakétákkal.

Az első sikeres indításra 2015. szeptember 20-án került sor, kb. 15 évvel a kezdeti elhatározás és 6 évvel a tervezés megkezdése után. Az első CZ-6-os 2015 augusztusában került a Taiyuani űrkikötőbe. A fellövést eredetileg szeptember 19-re tervezték, viszont technikai okok miatt a kilövés előtt 10 perccel lefújták a startot. Csak 24 óra múlva lőtték fel a rakétát, 20 mikroműholddal a fedélzetén.

A CZ-6, 20 év óta az első új fejlesztésű kínai hordozórakéta. Ezt követi majd még két másik is: a közepes szállítóképességű CZ-7 és a nehéz CZ-5, melyek első indításai 2016-ban, valamint 2017-ben várhatóak. A három új rakéta a következő évtizedben fogja majd fokozatosan felváltani az előző generációs Hosszú Menetelés rakétákat, vagyis a CZ-2-est, CZ-3-ast és a CZ-4-est.

Eredeti elképzelés

Kína új generációs hordozórakéta tervei 2001 februárjában jelentették be hivatalosan. Bővebb információkat 2002-es zhuhai repülőnapokon tártak a nyilvánosság elé. Az eredeti elképzelés, hogy a különböző tömegű szállítmányokat három különböző átmérőjű rakétamodul kombinációjával juttatják pályára 2,25, 3,35 és 5 méter átmérővel. A feladattól függően ezekhez a modulokhoz két rakétahajtóművet lehet párosítani: vagy a 120 tonna tolóerejű YF-100, vagy az 50 tonna tolóerejű YF-77 folyékony hajtóanyagú rakétamotorokat.

A rakétacsalád legkisebb tagja a 2,25 méter átmérőjű modulra alapul, amit egy YF-100 hajtóművel látnak el. A modularitás elveit figyelembe véve ez a rakéta elláthatja, közepes és nagy tömegű rakéták gyorsító fokozatának (strap-on booster) szerepét is.

A könnyű terhelhetőségű rakétát még ellátták volna egy LOX/LH2 meghajtású második fokozattal. Ezt egy YF-73 rakétamotor hajtotta volna, mely a CZ-3 rakéták harmadik fokozatában van jelenleg rendszeresítve. Ezzel az elrendezéssel 1 500 kilogramm tömeget lehetne alacsony föld körüli pályára (LEO), vagy 1 000 kilogramm hasznos terhet 700 kilométer magasságú Nap szinkron pályára (SSO) állítani.

A tervezés folyamán elvégzett számítások azt eredményezték, hogy az eredeti elképzelés szerinti 2,25 méteres átmérő alkalmazása esetén, a rakétatestnek nagyjából 35 méter hosszúnak kellene lennie, hogy elég hajtóanyagot tudjon szállítani az elvárt terhelés mellett. Viszont ilyen átmérő/hossz arányon mindenképpen további strukturális megerősítésekre lett volna szükség. Ez extra tömegnövekedéssel járt volna ami a hordozójármű teljesítményére lett volna negatív hatással.

Két lehetséges tervel álltak elő: az egyik elképzelés szerint megnövelt átmérőjű 3, vagy 3,35 méteres rakétát építettek volna; a másik egy három fokozatú rakéta terve volt egy 3,35 méteres első fokozattal valamint két 2,25 méter átmérőjű másod és harmadik fokozattal. Végül a harmadik változat mellett döntöttek.

A fejlesztés története

Hagyományosan a kínai hordozórakéták fejlesztését a China Academy of Launch Vehicle Tecnology (CALT vagy 1 Akadémia) végzi, mely a China Aerospace Science & Technology Corporation (CASC) tagja. Viszont a CZ-6 tervezésének a jogát a Shanghai Academy of Spaceflight Technology (SAST vagy 8 Akadémia) kapta meg, még 2008 júliusában.

A kínai kormány hivatalosan 2009-ben adott zöld utat a CZ-6 fejlesztésének. A SAST közben további fejlesztéseket adott hozzá az eredeti elképzeléseket: ilyen volt a vektorálható irányítás az első fokozaton, és önszabályzó nyomású üzemanyagtartályok az oxidáló folyadék számára.

A tervezés megkezdésekor körülbelül 20 év telt el az utolsó Hosszú Menetelés rakéta fejlesztése óta. A SAST a továbbiakban még 12 kulcsfontosságú technológiai újítást foganatosított, ezek közt volt három új rakétamotor kifejlesztése (YF-100, YF-115 és egy H2O2/Kerozin üzemanyagú rakétamotor), új fejlesztésű irányító és navigáló egység és újraindítható második és harmadik fokozat.

A tulajdonképpeni tervezés legnagyobb részét a Shanghai Institute of Aerospace System Engineering / 805-ös Intézet végezte, mely a SAST egyik alárendelt intézete. A gyártást pedig a szintén SAST által birtokolt Shanghai General Factory of Aerospace Equipment Manufacturing más néven 149-es számú üzem végzi.

Az YF-100 rakétamotor 2012-ben kapta meg a végleges engedélyt. Az első fokozattal a földi teszteket 2012. november 27-én sikeresen el is végezték. Ezt követte a második fokozat tesztje 2013. április 3-án, júliusban pedig a harmadiké. A hajtómű hosszú égésidejű, 500 másodperces tesztjét 2013 augusztusában végezték el.

Ezzel egyidőben Taiyuani (TSLC) űrközpontban megkezdték a CZ-6 számára kifejlesztett indítóállás építését. Ez eltér a hagyományos kínai kilövőállványoktól, mert míg a leggyakoribb kínai kilövőállvány oldalra gördül, addig ez függőleges síkban hajlik le. Továbbá nem képezi szerves résészét az indítópadnak: az indítóállványt a szállítójármű viszi a hátán a rakétával együtt. Miután megérkeznek az űrkikötőbe, az állvány csatlakoztatásra kerül az indítópadhoz és függőleges helyzetbe emelkedik a rakétával együtt. A továbbiakban sor került a rakéta üzemanyaggal való feltöltésére, a rendszerek energiaellátására a start előtt.

A rakéta egy nem repülésre gyártott példányát már 2013 év végén leszállítottak a TSLC űrkikötőbe, hogy a személyzet elkezdhesse az üzemeltetéshez és indításhoz szükséges procedúrák elsajátítását. A különféle indítási szimulációkról az állami hírügynökség már 2013 decemberében beszámolt. Az hordozóeszköz első felszállást 2014-2015-re tervezték.

Leírás

A rakéta teljes indítási tömege 103 217 kilogramm, az üres tömege 9 020 kilogramm. Az YF-100 rakétahajtómű 1 180 kN nyomatékot biztosít a jármű részére, ezáltal a tolóerő/tömeg arány 1,2. A rakéta teljes hossza 28,237 méter, ami jelentősen jobb hossz/átmérő arányt jelent annál, mint ami az eredeti elképzelés volt. A hordozójármű maximum 1 080 kilogramm terhet képes 700 kilométer magas SSO pályára állítani. Ez a tömeg 500 kilóra csökken, ha csak Kína határain belül lévő követőállomásokat használhatnak.

Első fokozat

A hordozórakéta első fokozata 3,35 méter átmérőjű és egy YF-100 folyékony hajtóanyagú rakétamotor hajtja, melyhez üzemanyagként a korábban használtaknál sokkal környezetkímélőbb és felhasználóbarátabb folyékony oxigén (LOX) és kerozin keverékét használják. A két összetevőt külön tartályban tárolják, a két tartályt pedig dupla válaszfal választja el egymástól.

A CZ-6 első fokozata a nagy teherbírású CZ-5 rakéta gyorsítórakétájaként fog még szerepet kapni. Átmérője 3,35, hossza 15 méter és 76 000 kilogramm tüzelőanyagot visz magával. A CZ-5 gyorsító fokozatával ellentétben a CZ-6-ba két darab helyet egy motort építettek. Ez 155 másodpercen keresztül biztosít tolóerőt a hordozórakéta részére.

Az YF-100 kialakítását tekintve nagy hasonlóságot mutat az orosz RD-120 rakétamotorhoz. Ennek tervdokumentációját még a kilencvenes években vették meg és lehet alapját képezte a YF-100 fejlesztésének. Jelenleg az RD-120-at a Zenit rakéták második fokozatában használják, viszont teljesítménye kisebb, mint a kínai hajtóműnek (860 kN). Az YF-100 rakétamotor tolóereje tengerszinten 1 180 kN, ami felmegy 1 340 kN értékig a légtér felső rétegeiben. Ennek teljesítményét 65% lehet lecsökkenteni és így bonyolultabb repülési profilok is végrehajthatóak.

Az YF-100-nak két változata van: az egyiknél a fúvókákat csak egy, a másikban két síkban lehet kitéríteni, az utóbbi építették a CZ-6-ba is. A rakéta tengely körüli irányítást négy kicsiny, egyenként 1000 newtonos (102 kilogramm) tolóerejű rakéta biztosítja, melyek kerozin/hidrogén peroxid (H2O2) eleggyel működnek.

Az első fokozatot kiégése után piropatronok segítségével választják le a második fokozatról. A két fokozat közt egy 3,7 méter hosszú átmeneti rész található, ennek a keresztmetszete fokozatosan csökken 3,35-től 2,25 méterre.

Második fokozat

A második fokozat 2,25 méter átmérőjű, hossza 7,3 méter. Meghajtásáról egy YF-115 folyékony hajtóanyagú rakétamotor gondoskodik, ami szintén LOX/Kerozin keveréket használ. Ennek tolóereje 175 kN. Hasonlóan az első fokozatban használt YF-100-hoz, ennek a fúvókája is két síkban mozog, a tengely körüli irányítást pedig négy kicsiny 25 N tolóerejű hajtóművel oldják meg.

Ez a fokozat 15 150 kg hajtóanyagot szállít magával. Az első fokozathoz hasonlóan ebben is két tartály van, melyeket dupla választófal zár el egymástól, viszont a YF-115 rakétamotor alkalmas repülés közbeni újraindításra.

Harmadik fokozat

A harmadik fokozat 2,25 méter átmérőjű és négy, egyenként 1 000 N nyomatékú rakétahajtómű hajtja. Ezek a rakéták H2O2/Kerozin kombinációt égetnek és repülés közben újraindíthatóak. A rakéták fúvókáit két síkban ki lehet téríteni és ezekkel végzik felszálló ágban a rakéta irányítását is.

Ez a fokozat felel a hasznos teher megfelelő pályára állításáért, ezért a legtöbb irányító hajtóművet ez a fokozat tartalmazza. A harmadik fokozat négy fő hajtóművét még kiegészíti nyolc, egyenként 100 Newtonos irányító hajtómű. A hajtóműveken kívül a harmadik fokozat még navigációs eszközöket és akkumulátorokat tartalmaz, működési időtartama több óra. A hajtóművek, úgy a fő, mind az irányításért felelősek biztosítják a repülés közbeni többszöri újraindítás lehetőségét.

Tehertér

A rakéta felső végébe két különböző átmérőjű – 2,25 és 2,60 méter – tehertér közül lehet választani feladattól függően. Ezen szakasz hossza 5,7 méter. A teherteret egy kétfelé nyíló burkolat védi a felszállás közben keletkező hatásoktól, de amint a hordozóeszköz túljut a légkör alacsony rétegein azonnal leválasztják.

CZ-6A

Mielőtt a CZ-6 elvégezte volna első felszállását, a SAST már megkezdte a tanulmányait egy továbbfejlesztett változaton a CZ-6A-n – ezt egyes források CZ-8-ként említik. Ennek megfelelően az első fokozatot kiegészítik még2 db, két méter átmérőjű szilárd hajtóanyagú gyorsító fokozattal. A jelentősen áttervezett első fokozatot két YF-100 motor hajtja majd, a második fokozat pedig szintén 3,35 méter átmérőjű lesz.

Az új hordozórakéta képes lesz 4 000 kilogramm hasznos teher SSO pályára állítására, ami a hasznos terhelést illetően versenyre kel a CZ-7 közepes szállítókapacitású rakétával.

Fellőtt műholdak

• Kínai Rádióamatőr Műhold 3A (CAS 3A), tömege 25 kilogramm, egy 145 MHz amatőr kommunikációs felszerelést tartalmaz, valamint további szenzorokat, melyekkel a felső légréteget lehet tanulmányozni.

A CAS 3A még további két pikoműholtat is vitt magára erősítve a CAS 3E és CAS 3F-et.

• Három egyforma Kínai Rádióamatőr Műholdat 3B, 3C és 3D, ezek mindegyike 10 kilogramm. A műholdakat felszerelték telemetriás eszközökkel valamint rádiójeleket sugároznak rádióamatőr frekvencián. Ezek egy előre meghatározott kötelékben repülnek majd és szintén a felső légrétegben lévő jelenségek megfigyelése lesz a cél.
• CAS 3E és 3F két egyforma pikoműhold, egyenként 1,5 kilogramm tömeggel. Ezeket a CAS 3A viszi magával és kimondottan rádióamatőrök számára sugároz jeleket.
• CAS 3G két részből álló CubeSat kialakítású műhold, melyet a Shenzen Aerospace Gongfanghong HIT cég gyártott
• LiacSat2, más néven CAS 3H, tömege 11 kilogramm és a Harbin Institute of Technology gyártotta. Ennek célja, hogy az egyetemi hallgatók első kézből szerezzenek tapasztalatot űrtechnológiai felszerelések terén.
• CAMSAT fotófelderítő műhold
• NUDT-Phone-Sar, más néven CAD 3I. Ez egy 100 gramm tömegű pikoműhold, mely mobiltelefon technológiával épült. A parányi műhold célja bebizonyítani, hogy a mobil telefonoknál használt technológiát fel lehet használni űrrepülések alkalmával. A műholdat a Nationale University of Defense Technology gyártotta.
• Kongjian 1A, 1B és 1C három technológiai demonstrátor műhold, ismeretlen küldetéssel.
• Tiantuo-3 a Nationale University of Defense Technology gyártotta technológiai demonstrátor
• Xinyan-2 (New Tech-2), 130 kilogramm tömegű technológiai demonstrátor fotófelderítő műhold
• Zheda Pixing 2A és 2B kísérleti műholdak egyenként 12 kilogramm tömeggel. Ezekkel a műholdakkal új fejlesztésű navigációs eszközöket, softwareket és meghajtó/irányító hajtóműveket tesztelnek. A műholdakkal, dokkolást, egymás közvetlen közelében végrehajtott manővereket, autonóm kötelékrepülést hajtanak végre. Az új fejlesztésű irányító mikro hajtóművekben ammóniát használnak majd.
• Xingchen 1, 2, 3 és 4 miniatűr technológiai demonstrátor műholdak

Felhasznált irodalom

Long March 6

China’s Long March 6 Rocket successfully completes Maiden Flight

Debut launch of Long March 6 deploys 20 satellites

https://en.wikipedia.org/wiki/Long_March_6

China conducts debut launch of Long March 6

CZ-6 launcher takes to the sky