Zhuque 2

Zhuque 2 (ZQ-2, chinesisch 朱雀二号, Pinyin Zhūquè Èrhào) i​st eine i​n Entwicklung befindliche mittelschwere Trägerrakete d​es privaten chinesischen Raketenbauers LandSpace. Zhuque bedeutet „Roter Vogel“, d​as Tier d​es Südens i​n der chinesischen Mythologie.

Geschichte

Die Peking ansässige Firma LandSpace w​urde am 1. Juni 2015 a​ls 蓝箭航天空间科技有限公司 bzw. LandSpace Weltraumtechnologie GmbH gegründet.[1][2] Wie a​lle der s​eit der Öffnung d​es chinesischen Raumfahrtmarkts für Privatkapital i​m Jahr 2014 entstandenen Start-up-Unternehmen w​ar LandSpace darauf angewiesen, erfahrene Ingenieure a​us den Staatskonzernen abzuwerben, d​ie ihr Personal i​n sogenannten „Akademien“ praxisnah ausbilden. Als erstes entwickelte d​as Unternehmen d​ie kleine Feststoffrakete Zhuque 1, d​ie eine Nutzlast v​on 200 kg i​n eine sonnensynchrone Umlaufbahn v​on 500 km Höhe befördern sollte.[3] Parallel d​azu arbeitete m​an jedoch a​b 2017 a​n dem m​it den kryogenen Treibstoffen Flüssigsauerstoff u​nd flüssiges Methan betriebenen Tianque-Triebwerk (天鹊 bzw. „Himmelselster“), d​as bei e​iner größeren Trägerrakete z​um Einsatz kommen sollte.[4]

Beim Xi’aner Forschungsinstitut für Raumfahrtantriebe der Akademie für Flüssigkeitsraketentriebwerkstechnik entwickelte man seit 2011 ein LOX/Methan-Triebwerk mit einer Schubkraft von 600 kN, das nach dem Nebenstromverfahren arbeitet. Für die China Aerospace Science and Technology Corporation, die Muttergesellschaft der Akademie für Flüssigkeitsraketentriebwerkstechnik, hatte dieses Triebwerk keine Priorität; es soll erst bei dem in Entwicklung befindlichen Wiederverwendbaren Raumtransportsystem des Konzerns eingesetzt werden.[5] Als nun LandSpace im März 2018 den Triebwerksingenieur Zhang Xiaoping (张小平) abwarb, der beim Xi’aner Forschungsinstitut für Raumfahrtantriebe unter anderem mit den LOX/Methan-Triebwerken befasst war, erzeugte dies zwar einen Aufruhr im Internet,[6] der sich drei Jahre später immer noch nicht gelegt hatte.[7] Die nach dem Gesetz über die Wahrung von Staatsgeheimnissen (中华人民共和国保守国家秘密法) illegale Aktion hatte aber weder für den Ingenieur noch für LandSpace juristische Konsequenzen.[1]

Die tatsächliche Bedeutung Zhang Xiaopings für die Triebwerksentwicklung ist umstritten,[8] aber am 5. Juli 2018 machte LandSpace die Pläne für die neue Trägerrakete öffentlich, die den Namen „Zhuque 2“ tragen und mit Tianque-Triebwerken ausgestattet sein sollte. Zunächst wurde der Vorbrenner des TQ-12-Triebwerks getestet,[4] das nach dem Nebenstromverfahren arbeitet[9] und nach Firmenangaben eine Schubkraft von 670 kN auf Meereshöhe bzw. 760 kN Vakuumschub entwickeln soll.[4] Am 27. September 2018 fand dann für die Presse auf dem Prüfstand der Firma in Zhejiang ein 20 Sekunden dauernder Test der Brennkammer des Triebwerks statt,[10] an die man eine kurze Düse montiert hatte. Weitere Tests von Teilsystemen folgten, bis in einer einwöchigen, am 17. Mai 2019 endenden Versuchsserie das vollständige Triebwerk bei vier Tests, deren längster 20 Sekunden dauerte, den gesamten Betriebsablauf von der Zündung bis zum Abschalten fehlerfrei absolvierte.[4]

Zum damaligen Zeitpunkt betrug das Mischungsverhältnis von Sauerstoff zu Methan 2,92, ähnlich wie bei dem Triebwerk des Forschungsinstituts für Raumfahrtantriebe (2,88). Bis 2022 wurde das Mischungsverhältnis jedoch auf 3,5 erhöht. Die erste Version des TQ-12 besaß im Vakuum einen spezifischen Impuls von 337 m·s−1, später wurde dies auf 350 m·s−1 erhöht. In seiner ursprünglichen Version war das Triebwerk 3,9 m hoch, Stand 2022 beträgt die Höhe nur noch 3,6 m. Der Durchmesser der Düse von 1,5 m am unteren Rand wurde beibehalten.[11][12] Das TQ-12 ist um eine Achse schwenkbar und kann um ±8° aus der Vertikalen ausgelenkt werden.[13]

Während die Technik des TQ-12 zu einem beträchtlichen Teil vom Forschungsinstitut für Raumfahrtantriebe übernommen war, ist das TQ-11, teilweise auch unter der Bezeichnung „Phoenix“ (凤凰) bekannt,[14] eine Eigenentwicklung von LandSpace. Bei diesem, insgesamt 1,1 m hohen Triebwerk werden vier unabhängig voneinander um ±25° schwenkbare Düsen von jeweils 28 cm Mündungsdurchmesser durch eine zentrale Turbopumpe mit Sauerstoff und Methan versorgt. Das Triebwerk arbeitet nach dem Nebenstromverfahren, alle vier Düsen zusammen erzeugten ursprünglich bei einem Spezifischen Impuls von 333 m·s−1 einen Vakuumschub von 82 kN,[15] was bis 2022 auf einen Spezifischen Impuls von 331 m·s−1 und einen Vakuumschub von 80 kN geändert wurde.[16] Bei dem Triebwerk kann das Mischungsverhältnis von Methan und Sauerstoff in einem Bereich von ±10 % verändert werden, wodurch man die Menge des gegen Ende des Fluges übrigbleibenden Treibstoffs oder Oxidators reduzieren kann. Außerdem ist es mehrmals wiederzündbar.

Im Januar 2019 fanden a​uf dem Prüfstand i​n Zhejiang d​ie ersten Tests d​es TQ-11-Vorbrenners statt, i​m Juli 2017 wurden d​ie Brennkammern getestet, u​nd am 30. November 2019 absolvierte erstmals d​as komplette Triebwerk e​inen 10 Sekunden dauernden Probelauf.[9] Bei e​iner einwöchigen, a​m 6. März 2020 endenden Versuchsserie w​urde ein Testtriebwerk für 10 Sekunden i​n Betrieb gesetzt, d​ann für 100 Sekunden, d​ann für 750 Sekunden u​nd schließlich für 1500 Sekunden, a​lso 25 Minuten. Das Triebwerk bestand a​lle Tests einwandfrei.[15]

Technik

Die dreistufige Zhuque 2 soll einen Durchmesser von 3,35 m besitzen,[17] 49,5 m hoch sein und ein Startgewicht von 216 t haben. Als maximale Nutzlast für einen erdnahen Orbit von 200 km Höhe werden von der Firma 6 t angegeben, für eine sonnensynchrone Umlaufbahn von 500 km Höhe beträgt die maximale Nutzlast 4 t und für eine sonnensynchrone Umlaufbahn von 1100 km Höhe 2,2 t.[18] Bei der ersten Stufe kommt ein Modul mit vier TQ-12-Triebwerken zum Einsatz, die der Rakete einen Startschub von 2680 kN verleihen. Dieses Modul wurde am 3. Februar 2021 erstmals erfolgreich getestet. Bei der zweiten Stufe der Rakete wird der Hauptschub von einem einzelnen TQ-12 geliefert, über dem das TQ-11-Modul mit den vier kleinen Düsen montiert ist, die als Vernierdüsen zur Lageregelung dienen. Dieses Fünf-Düsen-Arrangement wurde vom 13. bis 17. November 2020 erstmals als Ganzes getestet.[13] Bei der dritten Stufe der Rakete kommt nur ein TQ-11-Modul zum Einsatz.[15]

Einzelnachweise
  1. 蓝箭航天空间科技股份有限公司. In: qixin.com. 15. Januar 2022, abgerufen am 15. Januar 2022 (chinesisch).
  2. 关于我们. In: landspace.com. Abgerufen am 13. Januar 2022 (chinesisch).
  3. China: Erstflug von ZhuQue 1 im Oktober 2018. In: raumfahrer.net. 9. Oktober 2018, abgerufen am 1. Februar 2022.
  4. 重大突破！国内首台80吨液氧甲烷发动机在湖州试车成功. In: news.sina.com.cn. 18. Mai 2019, abgerufen am 1. Februar 2022 (chinesisch).
  5. Zheng Dayong: 600-kN Reusable LOX/Methane Rocket Engine Research and Development. (PDF; 35,6 KB) In: iafastro. Abgerufen am 1. Februar 2022 (englisch).
  6. 百万年薪挖走影响登月计划人才？蓝箭公司是什么来头. In: tech.sina.com.cn. 27. September 2018, abgerufen am 1. Februar 2022 (chinesisch).
  7. The China space flight development and what is China worried about (ab 0:23:28) auf YouTube, 22. Januar 2021, abgerufen am 1. Februar 2022.
  8. 付垚: 张小平离职影响中国登月？研究院院长这样回应. In: tech.sina.com.cn. 27. September 2018, abgerufen am 1. Februar 2022 (chinesisch).
  9. 我们的太空: “天鹊”初啼！！TQ-11液氧甲烷发动机（１０吨级）全系统试车成功！ In: zhuanlan.zhihu.com. 1. Dezember 2019, abgerufen am 1. Februar 2022 (chinesisch).
  10. 李彦丽: 张小平离职风波中：蓝箭旗下运载火箭发动机点火试车. In: finance.sina.com.cn. 28. September 2018, abgerufen am 1. Februar 2022 (chinesisch).
  11. Propulsion System. In: landspace.com. Abgerufen am 1. Februar 2022 (englisch).
  12. TQ-12. In: landspace.com. Abgerufen am 1. Februar 2022 (chinesisch).
  13. 268吨推力就位 液体火箭发射倒计时. In: beijing.gov.cn. 7. Februar 2021, abgerufen am 1. Februar 2022 (chinesisch).
  14. 张静: 民营火箭公司蓝箭：朱雀一号后还有空天飞机，目标是洲际往返. In: thepaper.cn. 27. September 2018, abgerufen am 1. Februar 2022 (chinesisch).
  15. 蓝箭航天: 最长1500秒， “天鹊”10吨级液氧甲烷发动机一周四试圆满成功. In: zhuanlan.zhihu.com. 6. März 2020, abgerufen am 2. Februar 2022 (chinesisch).
  16. TQ-11. In: landspace.com. Abgerufen am 1. Februar 2022 (chinesisch).
  17. Andrew Jones: China’s Landspace appears to be preparing to launch its new methane-fueled rocket. In: spacenews.com. 18. Januar 2022, abgerufen am 18. Januar 2022 (englisch).
  18. 朱雀二号 (ZQ-2). In: landspace.com. Abgerufen am 18. Januar 2022 (chinesisch).
Chinesische Trägerraketen
Im Einsatz:

Ceres-1 · CZ-2 · CZ-3 · CZ-4 · CZ-5 · CZ-6 · CZ-7 · CZ-8 · CZ-11 · Jielong-1 · Kuaizhou‑1 · SQX-1
In Erprobung:

Kuaizhou-11 · OS‑M

In Entwicklung:

CZ-9 ·Jielong-2 · Jielong-3 · Nebula-1 · Newline-1 · Pallas-1 · SQX-2 · Typ 921 · Zhuque 2 · ZK-1

Ausgemustert:

FB-1 · CZ-1 · KT-1  KT‑2  Zhuque 1

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