Um novo veículo de carga com cerca de seis toneladas de equipamentos, experiências e mantimentos para a próxima tripulação que irá ocupar a estação espacial chinesa, foi lançado a 9 de Maio de 2022 desde o Sítio de Lançamentos Espaciais de Wenchang, província de Hainan, dando assim início a uma nova fase de expansão da estação espacial Tiangong.
O lançamento do Tianzhou-4 (天舟四号) teve lugar às 17:56:37,376UTC a partir do Complexo de Lançamento LC201 e foi levado a cabo pelo foguetão Chang Zheng-7 (Y5). O Tianzhou-4 ficou colocado numa órbita inicial com um perigeu a 201 km de altitude, apogeu a 325 km de altitude, inclinação orbital de 41,46.º e período orbital de 89,77 minutos. O veículo realizaria uma série de manobras para se aproximar da Tiangong (Tianhe), ficando colocado numa órbita com um perigeu a 363 km de altitude, apogeu a 376 km de altitude, inclinação orbital de 41,46.º e período orbital de 91,93 minutos.
A acoplagem suave com o módulo Tianhe teve lugar às 0047UTC, com a fixação segura entre os dois veículos a ser registada às 0049UTC.
Os veículos Tianzhou tem uma capacidade de carga de 6.500 kg, incluindo 2.000 kg de propolente, tendo um comprimento de 10,6 metros e um diâmetro máximo de 3,35 metros.
Desenvolvidos na base das estações espaciais Tiangong-1 e Tiangong-2, os veículos têm a capacidade de executar as manobras de aproximação e acoplagem de forma automática, mas tal como acontece com os veículos de carga russos, o centro de controlo em Terra e as tripulações a bordo das estações espaciais têm a capacidade de intervir nestas manobras.
Transportando carga diversa e combustível para a órbita terrestre, os veículos Tianzhou também serão utilizados para descartar lixo ou para levar a cabo missões autónomas após a separação. No final de cada missão, os veículos serão destruídos nas reentradas atmosféricas.
Com o lançamento a decorrer sem problemas, o voo até ao módulo Tianhe deverá ter uma duração de seis a sete horas e a acoplagem deverá ocorrer de forma automática.
A bordo do Tianzhou-4 seguiram mantimentos e carga para as futuras tripulações da Tiangong, equipamentos e materiais a ser utiizados na estação espacial, equipamentos e dispositivos experimentais, e equipamentos médicos experimentais, entre outros. A carga total é de cerca de 6.000 kg, entre os quais 1.000 kg de propolente.
A estação espacial Tiangong
A estação espacial modular Tiangong é um laboratório orbital do tipo ‘Mir’, sendo constituída por um módulo central ao qual serão acrescentados outros módulos de forma gradual.
A estação será composta numa primeira fase pelos módulos Tianhe (módulo central), pelos módulos científicos Wentian e Mengtian, e pelo Xuntian (módulo em voo livre). Com uma cápsula Shenzhou acoplada, a massa total do complexo orbital (três módulos) será de 62.000 kg.
Os módulos Wentian e Mengtian serão módulos científicos com uma massa de cerca de 20.000 kg, comprimento de 14,4 metros e um diâmetro de 4,2 metros. Serão módulos pressurizados construídos a partir das experiências obtidas com o módulo orbital Tiangong-2 e serão utilizados para levar a cabo experiências nas áreas das ciências da vida, biotecnologia, física, ciências dos materiais, microgravidade, etc. Para além das experiências localizadas no interior pressurizado, ambos os módulos serão capazes de albergar experiências exteriores tanto e plataforma de exposição ao ambiente espacial, como fixadas nas respectivas fuselagens. Os módulos serão acoplados no porto de acoplagem axial do módulo Tianhe e posteriormente transferidos para um porto lateral utilizando um sistema de manipulação remota operado a partir do interior da estação espacial ou de forma remota a partir do centro de controlo.
A zona habitável no Tianhe é de 50 m3, atingindo os 110m3 se se combinar as áreas habitáveis dos outros dois módulos.
O módulo Wentian terá sistemas de controlo adicionais que poderão ser utilizados caso surja algum problema com o Tianhe. O módulo Mengtian possui funções similares ao Wentian, mas está equipado com uma escotilha especial para permitir as entrada e saída de carga e instrumentos com o auxílio dos tripulantes ou de forma autónoma utilizando o sistema de manipulação remota.
A representação dos módulos Wentian e Mentian (Space Shuttle Almanac)
No total, haverá dezesseis prateleiras experimentais (racks) entre o módulo principal, os dois módulos experimentais e uma plataforma externa de experimentos. As prateleiras experimentais terão cerca de 1,8 metros de altura, 1 metro de largura e 0,9 metros de profundidade, pesando menos de 500 kg.
Um outro módulo experimental, o Xuntian (Cruzador dos Céus), será um telescópio espacial com um espelho de dois metros de diâmetro. O módulo não estará acoplado ao complexo Tiangong, mas orbitando perto da estação, poderá ser acoplado à mesma para operações de reparação. Será usado para estudar o mecanismo de expansão acelerada do universo, para estudos sobre a energia e matéria escura, e a origem e evolução do universo.
A estação espacial será regularmente abastecida com os veículos de carga Tianzhou, cujo primeiro foi lançado em Abril de 2017 para a estação espacial Tiangong-2. Após o lançamento do módulo Tianhe, a China irá lançar o veículo de carga Tianzhou-2 que será colocado em órbita por um foguetão Chang Zheng-7.
Experiências na Tiangong
No âmbito da cooperação espacial entre a China e várias nações, foram selecionadas nove experiências a serem realizadas a bordo da estação espacial Tiangong. O processo de seleção das experiências foi organizado com o Escritório das Nações Unidas para Assuntos do Espaço Exterior (UNOOSA – United Nations Office for Outer Space Affairs).
Essas experiências cobrem as áreas da astronomia, física de fluidos em microgravidade e combustão, ciências da Terra, tecnologia espacial, e ciências e tecnologia da vida espacial.
As experiências na área de astronomia vão estudar explosões de raios gama (Suíça, Polónia, Alemanha e China) e farão investigação espectroscópica do gás nebular (Índia e Rússia). As experiências de física e combustão de fluidos em microgravidade estudarão o comportamento de fluídos parcialmente miscíveis em microgravidade (Índia e Bélgica), usarão um sistema de resfriamento Micro 2-Phase de alto desempenho para aplicações espaciais (Itália e Quénia) e estudarão as instabilidades de chama afetadas por vórtices e ondas acústicas (China e Japão).
Vindo do México, a experiência em ciências da Terra vai usar uma plataforma de infravermelho médio para observações da Terra, e a experiência em tecnologia espacial (Arábia Saudita) vai estudar o desenvolvimento de células solares com multijunções GaAs para aplicações espaciais.
As ciências da vida espacial e as experiências de tecnologia vão estudar tumores no espaço (Noruega, França, Holanda e Bélgica) e o efeito da microgravidade no crescimento e produção de biofilme de bactérias causadoras de doenças (Peru e Espanha).
O foguetão Chang Zheng-7
O desenvolvimento do Chang Zheng-7 (长征七号) teve início em Maio de 2010, sendo então designado Chang Zheng-2F/H. Este, é um vector de capacidade média desenvolvido pela Academia Chinesa de Tecnologia de Veículos Lançadores. O projecto inicial apontava para uma versão modernizada do foguetão Chang Zheng-2F para ser utilizado em missão tripuladas e não tripuladas do programa espacial tripulado da China.
O CZ-7 será principalmente utilizado para colocar em órbita o veículo logístico Tianzhou para a estação espacial modular Tiangong, mas no futuro irá substituir os actuais lançadores que consomem propelentes hipergólicos Chang Zheng-2, Chang Zheng-3 e Chang Zheng-4.
Os componentes do lançador são fabricados na cidade industrial de Tianjin e depois transportados para o local de lançamento utilizando dois navios de carga construídos para esse efeito, o Yuanwang-21 e o Yuanwang-22. Os componentes são depois descarregados no porto de Qinglan que serve o Centro de Lançamentos Espaciais de Wenchang.
CZ-7 Y5 发射前第二次综合检查正常完成。发射窗口瞄准 01:56:30，即将进入射前 15 min 准备， pic.twitter.com/JKsB7x2ntZ
— Seger YU (@SegerYu) May 9, 2022
O Chang Zheng-7 é propulsionado pelo motor YF-100, com o primeiro estágio a utilizar dois motores e os propulsores laterais a utilizarem um motor cada um, e pelo motor YF-115, com o segundo estágio a utilizar quatro motores. Estes dois motores consomem querosene e oxigénio líquido (LOX).
O desenvolvimento do YF-100 teve início em 2000 na Academia de Tecnologia de Propulsão Espacial Líquida. O motor foi certificado para Administração Estatal para a Ciência, Tecnologia e Industria para Defesa Nacional em Maio de 2012. É um motor de combustão de ciclo escalonado que desenvolve 1.199,48 kN ao nível do mar (1.339,48 kN no vácuo) com um impulso específico de 2.942,0 Ns/kg (3.286,2 Ns/kg no vácuo). O motor é também utilizado nos foguetões CZ-5 Chang Zheng-5 e CZ-6 Chang Zheng-6.
O motor YF-115 é também um motor de combustão de ciclo escalonado que desenvolve 176,5 kN no vácuo. O seu comprimento total é de 2,33 metros e o seu diâmetro é de 0,94 metros. O motor foi desenvolvido pela Academia de Tecnologia de Propulsão Espacial Líquida e é também utilizado nos foguetões CZ-5 Chang Zheng-5 e CZ-6 Chang Zheng-6.
A configuração básica do CZ-7 é um lançador a dois estágios com quatro propulsores laterais a auxiliar o primeiro estágio. O comprimento total é de 53,00 metros, diâmetro de 3,35 metros e envergadura de 10,05 metros. A sua massa bruta é de 597.000 kg. No lançamento desenvolve uma força de 7.200 kN e o lançador é capaz de colocar 13.500 kg numa órbita terrestre baixa a 400 km de altitude ou 5.500 kg numa órbita sincronizada com o Sol a 700 km de altitude.
No seu voo inaugural, o CZ-7 estava equipado com um estágio superior YZ-1A. Este estágio apresenta algumas melhorias em relação à versão original YZ-1. O seu tempo de missão foi alargado para 48 horas em comparação com as 6,5 horas para o YZ-1, e pode realizar nove reignições do seu motor (possivelmente, poderá realizar até 20 queimas). O estágio pode executar pelo menos sete manobras de separação de satélites (o YZ-1 só tem capacidade para um satélite).
| Lançamento | Veículo | Local Lançamento | Data | Hora (UTC) | Carga |
| 2017-021 | Y2 | Wenchang
LC201 |
20/Abr/17 | 11:41:35,361 | Tianzhou-1
Silu-1 |
| 2021-046 | Y3 | Wenchang
LC201 |
29/Mai/21 | 12:55:29,373 | Tianzhou-2 |
| 2021-085 | Y4 | Wenchang
LC201 |
20/Set/21 | 07:10:11,392 | Tianzhou-3 |
| 2022-050 | Y5 | Wenchang
LC201 |
09/Mai/22 | 17:56:37,376 | Tianzhou-4 |
O YZ-1A possui um sistema de controlo térmico melhorado, além de melhores algoritmos de orientação e planeamento orbital para missões de lançamentos múltiplos. O YZ-1A será assim a base para futuros estágios a ser utilizados em missões no espaço profundo, rebocadores espaciais e veículos de manutenção e de remoção orbital.
Sítio de Lançamentos Espaciais de Wenchang
O Sítio de Lançamentos Espaciais de Wenchang está localizado no canto Nordeste da Ilha de Hainan, na costa Sul da China, e é administrativamente dependente do Centro de Lançamento de Satélites de Xichang.
O complexo de lançamento fornece uma maior versatilidade que não é proporcionada pelos restantes três locais de lançamento (Jiuquan, Xichang e Taiyuan). Wenchang permite um aumento de desempenho para os lançadores que é ganho devido ao facto de se localizar a somente 19.º de latitude do equador terrestre. Isto reduz a quantidade de propelente necessário para o satélite manobrar a partir da sua órbita inicial para a órbita geossíncrona.
Os foguetões podem ser lançados numa direcção a Sudeste para o Pacífico Sul, evitando assim a possibilidade de destroços ou dos estágios caírem sobre zonas populacionais.
Wenchang está equipado com dois complexos de lançamento. O Complexo de Lançamento LC101 é utilizado para a família de foguetões Chang Zheng-5, enquanto o Complexo de Lançamento LC201 é utilizado para os foguetões Chang Zheng-7 e Chang Zheng-8. Ambas as plataformas de lançamento são similares e estão equipadas com uma torre umbilical fixa, fossos e condutas deflectoras de chamas. Tal como acontece nos outros coentros espaciais da China, as torres umbilicais possuem braços amovíveis que permitem o acesso dos técnicos aos diferentes estágios do lançador e à sua carga.
As plataformas de lançamento utilizam um sistema de supressão de ondas de choque, inundando a base da plataforma de lançamento e o fosso deflector das chamas com um grande volume de água para assim diminuir as ondas sonoras geradas pelos motores do veículo.
As plataformas são servidas por dois edifícios de integração e montagem. O Complexo de Lançamento LC101 é servido pelo Edifício 501, enquanto o Complexo de Lançamento LC201 é servido pelo Edifício 502. Cada edifício tem uma altura de 99,4 metros permitindo a montagem e teste do veículo lançador na sua posição vertical já totalmente integrado. Esta é uma nova aproximação à maneira como os lançadores são preparados para as suas missões já que nos restantes centros de lançamento, os foguetões são montados no complexo de lançamento.
Após serem montados no edifício de integração e montagem sobre uma plataforma de lançamento móvel, o conjunto é transportado para o complexo de lançamento. A viagem demora vários minutos a percorrer os 2.800 metros que separam os dois edifícios. Após chegar à plataforma de lançamento, a estrutura móvel é colocada sobre o fosso das chamas e procede-se à ligação das conexões umbilicais entre a estrutura fixa e a plataforma móvel que contém o lançador.
Dados estatísticos e próximos lançamentos
– Lançamento orbital: 6216
– Lançamento orbital China: 458 (7,37%)
– Lançamento orbital desde Wenchang: 17 (0,27% – 3,71%)
Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):
6217 – 12 Mai (2208:??) – Vandenberg SFS, SLC-4E/OCISLY – Falcon 9-153 – Starlink G4-13 (x50) F45 [v1.5 L16]
6218 – 13 Mai (0608:??) – Cabo Canaveral SFS, SLC-40 – Falcon 9-154 (B1073.1) – Starlink G4-15 (x53) F46 [v1.5 L17]
6219 – 19 Mai (2254:36) – Cabo Canaveral SFS, SLC-41 – Atlas-V/N22 (AV-082) – CST-100 Starliner (Boe-OFT 2)
6220 – 20 Mai (????:??) – Jiuquan, LC?? – ?? – ??
6221 – 21 Mai (????:??) – CE Kennedy, LC-39A – Falcon 9-155 – Starlink G4-18 (x53) F47 [v1.5 L18]