Quando pela primeira vez se olha para a figura da cápsula espacial tripulada chinesa Shenzhou, a primeira impressão que nos vem à memória é a sua semelhança com a cápsula espacial russa Soyuz. Porém, uma apreciação do veículo com mais atenção leva-nos a encontrar diferenças entre os dois modelos: as Shenzhou são maiores e a sua tecnologia de construção muito mais avançada.
As cápsulas utilizadas nas missões tripuladas chinesas mais recentes, pertencem já a uma fase posterior de desenvolvimento dos veículos Shenzhou cuja construção é baseada nas tecnologias desenvolvidas e testadas anteriormente tendo como objectivo as missões aos módulos TG-1 Tiangong-1 (2012) e TG-2 Tiangong-2 (2016) e posteriormente para a estação espacial modular Tiangong.
Tal como a Soyuz, a Shenzhou é composta por um módulo orbital situado na frente do veículo, um módulo de reentrada e um módulo de serviço posterior. No entanto, ao contrário da Soyuz, o módulo orbital está equipado com dois painéis solares, um sistema de propulsão autónomo e um sistema de controlo, permitindo assim a capacidade de voo autónomo após se separar do resto do veículo.
O programa Shenzhou recebeu fundos relativamente limitados se comparados com projectos equivalentes levados a cabo na antiga União Soviética (e mesmo na actual Rússia) e nos Estados Unidos. Em resultado, o desenvolvimento do projecto foi-se arrastando ao longo dos anos devido a factores económicos no complicado sistema financeiro chinês.
O desenvolvimento do projecto teve início em 1992 com os voos de testes a terem início em 1999. O desenvolvimento dos subsistemas da Shenzhou captou os esforços de centenas e centenas de engenheiros e técnicos de mais de 300 organizações em toda a China.
A Shenzhou será utilizada para o desenvolvimento das técnicas do voo espacial tripulado (encontro, acoplagem e actividades extraveículares) e mais tarde poderá ser utilizada como veículo de transporte para uma futura estação espacial chinesa e como veículo lunar.
O desenvolvimento do barco divino
Ao longo dos anos a China foi desenvolvendo as suas técnicas de reentrada de veículos desde a órbita terrestre utilizando trajectórias balísticas. Na década de 60 e 70 do século passado, surgiu o primeiro programa espacial tripulado chinês, o Shuguang-1 que acabou por ser cancelado devido a razões políticas em 1972. Em resultado dos estudos levados a cabo para o programa Shuguang-1 surgiu o programa do satélite de reconhecimento fotográfico FSW-1 com a capacidade de recuperação de cápsulas a partir da órbita terrestre desde 1976.
Entretanto, o desenvolvimento de um programa espacial tripulado continuou ao longo dos anos e em 1978 foram obtidas fotografias de astronautas chineses envergando fatos pressurizados em treinos no interior de câmaras de altitude e aos controlos do que parecia ser uma cabine de voo de um vaivém espacial relativamente avançada. Ao mesmo tempo foi criada uma frota de navios destinados à recuperação e recolha de cápsulas no mar. Em Maio de 1980 uma cápsula espacial foi recuperada nas águas do sul do Oceano Pacífico após a realização de um voo suborbital. Porém, e no que deve ter sido um grande revés e frustração para muitos engenheiros espaciais chineses, em Dezembro de 1980 era anunciado por Wang Zhuanshan, então Secretário-geral da Sociedade de Pesquisa Nova China e Engenheiro Chefe do Centro Espacial da Academia de Ciências Chinesa, que o programa de voos espaciais tripulados pela China seria adiado devido ao seu elevado custo.
Ao longo de uma década foram extremamente escassas as referências a um possível programa espacial tripulado chinês mas em Abril de 1992, o governo chinês decidiu que o custo de um programa espacial tripulado já poderia ser suportado pelo país. O Conselho Estatal decidiu que um veículo espacial tripulado deveria ser lançado no espaço antes do novo milénio de forma a estabelecer a China como uma das grandes potências mundiais. Ao programa espacial tripulado da China seria dada a designação Projecto 921, com a primeira fase a levar a um voo teste de uma cápsula em Outubro de 1999.
Um desenho preliminar da cápsula espacial tripulada chinesa foi apresentado à Federação Internacional de Astronáutica em 1992. O desenho era reminiscente da Soyuz, com a cápsula a ter um desenho muito pouco usual de forma de pêra e com os restantes módulos de serviço e orbital a terem um diâmetro mais pequeno do que a cápsula de reentrada. Para colocar o veículo em órbita foi proposto um novo foguetão lançador que utilizaria como propelentes o oxigénio líquido e o querosene. Esta proposta eliminaria assim a utilização de propelentes tóxicos utilizados no foguetão CZ-2E Chang Zheng-2E. Ao se juntar primeiros estágios idênticos iria permitir o transporte de cargas mais pesadas até à órbita terrestre, tal como um laboratório orbital.
Em Outubro de 1993 o Bureau de Astronáutica de Xangai (mais tarde designado como Academia de Tecnologia de Voo Espacial de Xangai) publicou a proposta original do Projecto 921 para ser incluída nos Oitavo e Nono Planos Económicos Quinquenais. Foi proposto o desenvolvimento de seis novos foguetões lançadores e oito veículos espaciais, incluindo uma cápsula espacial tripulada. Porém, o plano do bureau não foi aprovado e os planos para o desenvolvimento de um novo lançador a oxigénio líquido e querosene foi abandonado, com os recursos a serem investidos no desenvolvimento de grandes motores de combustível sólido para utilização militar. Entretanto o Projecto 921 foi aprovado, mas seria lançado utilizando-se uma versão modificada do lançador CZ-2E Chang Zheng-2E e que seria denominado CZ-2F Chang Zheng-2F. À Academia Chinesa de Tecnologia Espacial (ACTE), uma instituição afiliada da Corporação Industrial e Científica Aeroespacial Chinesa (CICAC), foi dada a responsabilidade pelo Projecto 921. Por seu lado, o ACTE subcontratou o Bureau de Astronáutica de Xangai e o Instituto de Engenharia e Pesquisa Médica Aeroespacial, para desenhar e desenvolver a cápsula espacial. A construção do veículo foi iniciada e um novo centro de controlo de voo foi construído no Nordeste de Pequim.
Novas alterações no Projecto 921 seriam introduzidas em 1994. A Rússia, com a sua falta de verbas para o programa espacial em geral, estava agora disposta a vender alguma da sua tecnologia no campo da aviação e tecnologia espacial. Em Setembro de 1994 o Presidente Jiang Zemin visitou pela primeira vez o Centro de Controlo de Voo (TsUP) em Kaliningrado e recebeu propostas de cooperação espacial entre as duas nações. Em Março de 1995 foi assinado um acordo entre a Rússia e a China para a transferência de tecnologia, incluindo também o treino de cosmonautas, a provisão de cápsulas Soyuz e sistemas de suporte de vida, a provisão de um sistema de acoplagem andrógino e de fatos espaciais. Em 1996 dois cosmonautas chineses, Wu Jie e Li Qinglong, iniciaram os treinos no Centro de Treinos de Cosmonautas Yuri Gagarin e após a graduação os dois homens regressaram à China e iniciaram a selecção de um grupo de 12 astronautas chineses.
O desenho do veículo tripulado do Projecto 921 foi modificado de forma a incluir uma cópia aerodinâmica aumentada da cápsula Soyuz e outros elementos de desenho russo. Entretanto novas instalações de lançamento foram construídas no centro espacial de Jiuquan e em Maio de 1998 um modelo do foguetão CZ-2F Chang Zheng-2F e da cápsula tripulada foram transportadas para a plataforma de lançamento para testes de adaptação.
Em Junho de 1999, e em coincidência com anúncios públicos de que o primeiro teste não tripulado da nova cápsula chinesa teria lugar em Outubro, foram reveladas misteriosamente na Internet fotografias do foguetão Lançador CZ-2F Chang Zheng-2F com uma ogiva do tipo Soyuz. Na altura as fotografias teriam sido reveladas por uma empresa de construção da Mongólia Interior que trabalhava nas obras de construção das instalações de lançamento. A ogiva era consistente na sua forma e tamanho com a que havia sido revelada em 1992 no novo lançador que seria cancelado. Tem muitas similaridades com as ogivas russas utilizadas com a Soyuz, mas uma comparação com fotos das ogivas da Soyuz na mesma escala revelam que a ogiva chinesa é muito maior.
Em Julho foi anunciado o final dos trabalhos de construção do quarto navio de rasteio Yuan Wang, estando pronto para ser utilizado com os restantes três navios. Em princípios de Agosto surgiram rumores na imprensa asiática da ocorrência de uma explosão de propolente em Jiuquan destinado ao programa espacial tripulado, notícia que foi negada pelas autoridades chinesas poucos dias mais tarde. No entanto a data do primeiro lançamento não tripulado do Projecto 921 foi alterada de Outubro para “algures em 1999” e a data do primeiro voo espacial tripulado foi alterada para 2005.
Entretanto a cooperação sino-russa continuava e em Agosto de 1999 na Cidade das Estrelas, numa grande sala situada no segundo andar do Hydrolab, um grupo de 15 a 20 técnicos chineses continuava os seus trabalhos que pareciam associados ao voo de experiências num avião de gravidade-0 e não ao treino para actividades extraveículares. O pessoal responsável pelo Hydrolab era também responsável pelos voos parabólicos. As experiências que seriam transportadas eram da responsabilidade de Qin Yi do Grupo Oriental de Instrumentação Científica e o projecto era administrado na Cidade das Estrelas por Yuri L. Bogoroditsky, Chefe do Departamento de Desenvolvimento Económico Estrangeiro do Centro de Treinos de Cosmonautas Yuri Gagarin.
A possibilidade da iminência de um lançamento era assinalada com a partida dos quatro barcos Yuan Wang do seu porto de abrigo. Três das embarcações estavam estacionadas no Hemisfério Sul perto da latitude 35ºS, estando um junto à costa da Namíbia, um a Sudoeste da Austrália e outro a meio do Oceano Pacífico junto da linha internacional de mudança de data. O quarto navio estava estacionado perto da costa Sul do Japão de forma a receber informações e observar o final da fase de lançamento e da fase de recolha da cápsula em caso de uma abortagem do lançamento. Estações de rastreio terrestres estavam localizadas no centro de lançamento em Jiuquan, no Oeste da China, África do Sul e Paquistão.
O primeiro teste não tripulado do protótipo do Projecto 921 teve lugar 49 dias após a data prevista de 1 de Outubro de 1999. O Presidente chinês Jiang Zemin baptizou pessoalmente a cápsula espacial chamando-lhe Shenzhou (traduzido de muitas formas para “Barco dos Deuses”, “Barco Divino” ou “Mecanismo Divino”). Imagens do voo permitiram verificar a existência de um novo lançador CZ-2F Chang Zheng-2F, um edifício de montagem vertical, e mostraram a verdadeira configuração da cápsula espacial pela primeira vez. Neste primeiro voo o módulo orbital estava equipado com painéis solares fixos em vez dos painéis solares que se abririam nos voos posteriores.
As principais entidades responsáveis pela construção da Shenzhou foram o Instituto Chinês de Pesquisa de Tecnologia de Foguetões (ICPTF) e que é parte da CICAC, o Instituto Chinês de Pesquisa de Tecnologia Espacial (ICPTE) e o ATVES. Também envolvidos no desenho e teste da cápsula espacial estiveram a Academia de Ciências da China e o Ministério de Informação da Indústria.
Apesar de vários rumores durante o ano de 2000, o seguinte voo teste da Shenzhou só teve lugar em Janeiro de 2001. Este segundo voo transportou a bordo um macaco, um cão e um coelho, no que se tratou de um teste do sistema de suporte de vida da cápsula. A Shenzhou-2 demonstrou a capacidade de múltiplas activações do seu sistema de propulsão e executou três manobras para a elevação da sua órbita durante o seu voo. Após sete dias em órbita terrestre, o módulo de reentrada e o módulo de serviço separaram-se do módulo orbital. Após a manobra de travagem levada a cabo pelo módulo de serviço, o módulo de reentrada separou-se e aterrou na Mongólia Interior. A ausência total de fotografias após a aterragem levou a especulações acerca do sucesso da recuperação. Mais uma vez o módulo orbital continuou em órbita terrestre levando a cabo experiências em microgravidade.
O peso da Shenzhou-2 era 100 kg inferior ao da Shenzhou-1 ao se utilizar uma nova técnica de montagem da cápsula. Entretanto o treino dos astronautas chineses prosseguia utilizando um dispositivo especial de treino que simula a ausência de gravidade. O dispositivo consiste numa câmara com um diâmetro de 15 metros e uma altura de 21 metros, instalada num túnel de vento vertical. A velocidade do vento atinge os 150 km/h, levitando assim os astronautas.
A Shenzhou-3 foi lançada em Março de 2002 e a progressão em todo o programa começou a ser mais rápida a partir daqui. Esta foi a primeira missão equipada com o sistema de emergência.
A Shenzhou-4 foi lançada em Dezembro de 2002 e foi o último ensaio antes da missão tripulada. Neste caso a tripulação que deverá tripular a Shenzhou-5 entrou na Shenzhou-4 e levou a cabo todos os procedimentos até um certo ponto na contagem decrescente. Após abandonarem a cápsula deu-se o lançamento da última missão não tripulada. Todos os sistemas foram verificados de forma satisfatória e a China encontrava-se pronta para levar a cabo para a sua primeira tentativa de colocar astronautas em órbita em Outubro de 2003.
Pergunta-se nesta fase qual foi o custo de todo o programa? Em 2003 o presidente da companhia que constrói as cápsulas Shenzhou, Ziang Qingwei, referiu a um jornal chinês que Pequim havia gasto cerca de 2,3 biliões de Euros no seu programa espacial tripulado nos últimos anos.
A cápsula Shenzhou
Tal como já foi referido anteriormente, a Shenzhou é muito semelhante à cápsula Soyuz. A configuração é muito parecida com o desenho original da Soyuz (Soyuz A) de 1962 (que por si só é alegadamente muito semelhante à configuração da proposta da General Electric para as cápsulas Apollo do mesmo período).
Os instrumentos de orientação (consistindo de sensores de horizonte, sensores de fluxo iónico, sensores estelares e sensores solares) estão localizados na zona média inferior do módulo de serviço, tal como na Soyuz. Dois pares de painéis solares localizados no módulo de serviço e no módulo orbital, tê, um total de 36 m2, indicando uma média de fornecimento de energia de 1,3 kW (quase três vezes mais do que na Soyuz e quase o mesmo do que era fornecido no primeiro módulo da estação espacial Mir). Ao contrário da Soyuz, o módulo orbital está equipado com um sistema de propulsão autónomo, painéis solares e sistemas de controlo, que permitem voo autónomo. No futuro os módulos orbitais podem ser utilizados para formar uma pequena estação espacial. Uma versão reduzida do módulo orbital foi considerada como um elemento de uma estação espacial. A forma básica da Shenzhou é capaz de suportar uma missão tripulada de 20 dias de duração, com missões autónomas do módulo orbital com uma duração de até um ano.
O sistema de propulsão da Shenzhou consiste em:
- Quatro grandes motores principais de expansão na base da cápsula, com uma força total de 2.000 kgf ou 500 kgf por motor. O tempo total de queima na travagem orbital (retro-travagem) deverá ser de 30 sesgundos.
- Motores de grande potência para manobras colocados em conjuntos de quatro pares no interior da base do módulo de serviço.
- Motores de baixa potência para manobras colocados em conjuntos de quatro pares no exterior da base do módulo de serviço. Estes motores podem também ser utilizados em conjunto para original forças inversas.
- Quatro pares de motores para manobras de rotação e translação colocados no centro de gravidade da cápsula, mesmo abaixo da cápsula de reentrada. Estes não foram colocados em intervalos de 90.º, mas sim em dois pares em cada lado da cápsula permitindo o seu uso para movimentos de translação somente no eixo vertical.
- Quatro grupos de motores colocados na base do módulo orbital. Estes motores servem como sistema suplente ao principal sistema de orientação, bem como uma capacidade autónoma de controlo de atitude e de movimentação ao módulo quando em voo autónomo. Utilizados em conjunto com os motores de fraca potência na base do veículo, podem ser utilizados para movimentos de translação nos planos horizontal e vertical.
Ao contrário da Soyuz, o módulo orbital da Shenzhou tem uma forma cilíndrica. Uma plataforma de equipamento pode ser montada na zona frontal (tal como aconteceu nos primeiros voos). Aparentemente está localizada na zona inferior do módulo orbital uma grande escotilha que pode ser utilizada para actividades extraveículares, e acima dela está localizada outra grande escotilha tal como na Soyuz. No lado oposto do módulo encontra-se montado um pequeno módulo de equipamento. Espera-se que numa fase posterior do projecto o módulo orbital da Shenzhou possa ser deixado acoplado a uma estação espacial. Para tais missões o módulo terá de estar equipado com um sistema de acoplagem andrógino na sua parte frontal e em lugar da plataforma de equipamento.
Nas primeiras missões teste um complexo arranjo de equipamentos esteve montado no topo do módulo orbital. Nestes equipamentos estava incluído um anel semi-circular que poderia ser utilizado para a colocação de instrumentos em torno da sua parte inferior. Três antenas perpendiculares com um comprimento de 40 cm foram também abertas em órbita.
As cargas que inicialmente foram transportadas no módulo orbital foram todas científicas, porém, à medida que o programa foi progredindo, as cargas foram alteradas para experiências militares. A Shenzhou-4 aparentemente transportou uma carga destinada a interceptar sinais electrónicos (SIGINT), enquanto que a Shenzhou-5 estará prevista para voar com uma câmara de reconhecimento óptico com uma resolução de 1,6 metros. Também surgiram desenhos de uma configuração estranha da Shenzhou que mostravam o que pareciam ser “mandíbulas” na zona frontal do módulo orbital, sendo talvez algum tipo de mecanismo de captura.
O módulo de reentrada foi conceptualmente baseado na Soyuz. A Rússia forneceu à China um veículo Soyuz completo e após o primeiro lançamento da Shenzhou alguns relatórios referiram fontes russas altamente colocadas dizendo que a China havia comprado uma cápsula de reentrada Soyuz à Corporação RKK Energiya em meados dos anos 90 no que terá sido um acordo privado. Porém, foi referido que a cápsula fornecida teria um mínimo de instrumentação no seu interior.
A cápsula da Shenzhou é de facto 13% dimensionalmente maior que a cápsula Soyuz. Logo não se trata de material soviético, mas sim uma cópia à escala da forma aerodinâmica da Soyuz. A cápsula Shenzhou utiliza a mesma técnica de aterragem da Soyuz. A cápsula começa por largar um pequeno pára-quedas de arrasto seguido de um único pára-quedas laranja e branco. O sistema de aterragem suave (descarte do escudo térmico seguido da ignição de motores de aterragem suave momentos antes do impacto), é também semelhante ao da Soyuz. Existem algumas referências a um número diferente de motores de aterragem suave na base da cápsula. Ao contrário da Soyuz, a ligação ao módulo de serviço difere em detalhe e parece entrar na cápsula mais acima no corpo principal. A cápsula possui um arranjo na forma da colocação dos assentos dos seus tripulantes semelhante ao da Soyuz e permite a utilização por três astronautas ao contrário de algumas referências iniciais que indicavam a possibilidade de quatro astronautas poderem tripular a cápsula. Os astronautas possuem painéis de instrumentação com ecrãs planos. Um periscópio semelhante ao russo Vzor permite um meio de orientar a cápsula manualmente na retro-travagem e uma visão frontal durante as operações de acoplagem. O controlo manual da cápsula é feito utilizando um controlo manual semelhante ao da Soyuz.
O módulo de serviço, desenvolvido pelo ATVES, difere em muitos aspectos ao módulo de serviço da Soyuz. O módulo é mais alongado e mais largo, sendo a saia da base menos pronunciada. Os circuitos radiadores externos encontram-se numa montagem em torno do centro do cilindro. Os painéis solares, ao contrário dos painéis da Soyuz, podem ser rodados de forma a obter um máximo de insolação solar independente da atitude da cápsula. Os painéis têm uma área total de 24 m2. Os controlos de reacção, reminiscentes dos utilizados nas cápsulas Gemini, estão localizados no centro de gravidade da cápsula, sendo utilizados para manobras de rotação e translação do veículos durante as operações de acoplagem.
A tabela seguinte compara as dimensões e algumas características da Shenzhou com a Soyuz:
| Soyuz | Shenzhou | |
| Veículo completo | ||
| Massa total (kg) | 7.250 | 7.800 |
| Comprimento (m) | 7,48 | 8,65 |
| Diâmetro (m) | 2,72 | 2,80 |
| Envergadura (m) | 10,06 | 19,40 |
| Módulo de Serviço
(GuidaoCang) |
||
| Massa total (kg)… | 2.950 | 3.000 |
| …da qual é propolente (kg) | 900 | 1.000 |
| Comprimento (m) | 2,60 | 2,94 |
| Diâmetro (m) | 2,17 | 2,50 |
| Diâmetro base (m) | 2,72 | 2,80 |
| Módulo de descida
(FanhuiCang) |
||
| Massa total (kg) | 3.000 | 3.200 |
| Comprimento (m) | 1,90 | 2,059 |
| Diâmetro (m) | 2,17 | 2,50 |
| Módulo orbital
(TuijinCang) |
||
| Massa total (kg) | 1.300 | 1.500 |
| Comprimento (m) | 2,98 | 2,80 |
| Diâmetro (m) | 2,26 | 2,25 |
Sistema de emergência
A torre do sistema de emergência montada no topo da ogiva de protecção da Shenzhou, será activado em caso de algum mau funcionamento do foguetão lançador nas fases iniciais do voo. O sistema poderá separar a cápsula de reentrada e o módulo orbital do resto do lançador desde T-15m até à altura em que a ogiva de protecção é descartada a T+160s. O sistema consiste numa torre de emergência, a parte superior da ogiva de protecção e os módulos de reentrada e orbital. Todo o conjunto tem um peso de 11.260 kg, com um comprimento de 15,1 metros e um diâmetro de 3,8 metros. O sistema tem uma fiabilidade de 99,5%.
Quando o sistema de detecção de falhas no foguetão CZ-2F Chang Zheng-2F detecta uma situação de emergência, activa automaticamente o sistema de emergência. Os controladores no solo também podem activar o sistema por comando remoto caso seja necessário. Nos voos tripulados os astronautas podem activar manualmente o sistema desde o interior da cápsula.
Após T+160s, uma abortagem do lançamento pode consistir simplesmente na desactivação dos motores do lançador, separação do módulo de reentrada e uma reentrada de emergência que levará a uma recolha quer em território chinês quer na zona costeira Sul do Japão.
Cronologia do Programa Shenzhou
Pode-se iniciar a cronologia do Programa Shenzhou em Abril de 1992 quando o Governo chinês decide que um programa espacial tripulado independente pode ser iniciado, sendo-lhe atribuída a designação Projecto 921. O projecto é dividido em três partes: uma cápsula espacial tripulada, que tem um desenvolvimento em larga escala a partir de Janeiro de 1993, uma estação espacial, desenvolvida a partir de 1999, e um avião espacial reutilizável (cuja autorização só foi dada para trabalhos preliminares).
Em Dezembro de 1997 dois astronautas chineses terminam o seu treino na Rússia e regressam à China. Os dois homens serão os instrutores dos futuros astronautas chineses. Por esta mesma altura é finalizada a construção do maior equipamento de teste térmico em vácuo de toda a Ásia.
Em Março de 1998 é realizada uma conferência espacial em Pequim e no dia 19 são divulgadas informações relativas ao futuro programa espacial chinês. Segundo essas informações provenientes da própria China, o programa espacial será iniciado com uma missão que executará uma única orbita em torno da Terra, evoluindo para um forte programa espacial tripulado antes de avançar numa odisseia lunar. Os actuais lançadores espaciais chineses têm a capacidade de enviar dispositivos científicos, mas não humanos, para a Lua. Os estudos de fiabilidade de viagens à Lua e a Marte são levados a cabo. Os participantes na conferência sugerem uma maior cooperação internacional e o levantamento de uma aparente falta de vontade por parte da China de participar nos grandes projectos internacionais. Os participantes na conferência referem a não participação da China no projecto da ISS.
A 12 de Abril de 1998 o diário chinês Guangzhou publica uma série de artigos onde revela que o primeiro astronauta chinês viajaria no espaço em 2001, mencionando também a existência de planos para a exploração lunar e para a construção de uma estação espacial. Ainda neste mês, no dia 21, um outro jornal com edição em Xangai revela que as preparações para o primeiro ensaio da cápsula espacial tripulada estavam a decorrer no respectivo local de lançamento. O jornal revela que o primeiro voo desse veículo decorreria em 1999 e que a cabina espacial, o sistema de telemetria e de fornecimento de energia estavam a ser desenvolvidos em Xangai.
Até ao final de 1998 foram escassas as notícias sobre os preparativos para a missão, mas a 6 de Janeiro de 1999 o jornal oficial Diário da Libertação revela que um voo tripulado chinês iria ter lugar “no final deste século ou no princípio do seguinte”. Este facto faria da China o primeiro país em mais de 30 anos a se juntar à Rússia e aos Estados Unidos no exclusivo clube do voo espacial tripulado.
Em meados de Janeiro termina um período de manutenção de 16 meses para a frota de rastreio espacial chinesa. Os navios estavam agora capazes de fornecer uma rede de controlo e detecção global com um aumento de 400% na capacidade de transferência de dados. A frota estava agora pronta para apoiar o primeiro teste de um veículo tripulado, sendo pela primeira vez colocados no Oceano Pacífico, Índico e Atlântico.
Uma revelação surpreendente surge a 12 de Fevereiro quando um engenheiro chinês encarregado de dezenas de experiências científicas revela que a China planeava lançar o seu próprio vaivém espacial com uma missão não tripulada no final de 2000. O mesmo engenheiro afirma que os problemas relativos à capacidade dos sistemas de lançamento espacial encontravam-se resolvidos, tendo referido que havia sido elucidado relativamente aos custos do desenvolvimento do vaivém chinês mas que não os poderia revelar por ser informação classificada (segundo a AFP). Porém, estas afirmações foram desmentidas no mês de Março seguinte pelo astrónomo chefe do programa espacial chinês, Zhang Heqi. Heqi afirma que as afirmações anteriormente proferidas relativamente ao desenvolvimento de um vaivém espacial chinês estavam incorrectas, dizendo que o veículo é uma cápsula tripulada e não um vaivém espacial. Heqi afirma a realização de um lançamento não tripulado dentro de um ou dois anos, com um lançamento tripulado a decorrer após este teste. Foi também revelado que a primeira cápsula espacial poderia transportar animais de forma a abrir o caminho para os voos espaciais tripulados. Nesta altura revelou-se também que já haviam sido seleccionados vários candidatos para astronautas de entre as fileiras de pilotos da Força Aérea Chinesa.
No dia 11 de Março surgem pela primeira vez na Internet revelações acerca de uma versão do foguetão CZ-2E Chang Zheng-2E desenhada para transportar um veículo tripulado e com o primeiro voo planeado para meados de 1999.
Em princípios de Junho é revelado por alguns jornais asiáticos a ocorrência de um acidente no Centro de Lançamentos de Jiuquan em finais de Maio. É referida a explosão de um depósito de combustível que resulta em muitas baixas e que acaba por adiar o primeiro teste do veículo tripulado originalmente marcado para Outubro.
No dia 9 de Junho surge na Internet uma fotografia do foguetão CZ-2F Chang Zheng-2F e do seu edifício de montagem e integração vertical em Jiuquan. As imagens teriam sido colocadas por uma fonte anónima na Internet com o comentário de que haviam sido obtidas em Maio de 1998 por uma empresa de construção mongol. Alguns analistas afirmaram que as imagens eram montagens fotográficas, porém os acontecimentos posteriores provaram ser verdadeiras e tendo resultado de uma fuga de informação deliberada.
Os planos espaciais chineses foram anunciados a 16 de Julho pelo Director de Pesquisa e Desenvolvimento da Corporação de Tecnologia e Ciência Aeroespacial Chinesa, Zhang Lihui. Lihui afirma que o plano de desenvolvimento da tecnologia para o voo espacial tripulado foi emitido pelo Concelho Estatal Chinês em 1992 e que a China estava no caminho certo para lançar um voo espacial tripulado no princípio do próximo século. Esta foi o primeiro reconhecimento oficial da existência de tal programa.
Um quarto navio de rastreio, o Yuan Wang-4, junta-se à frota já existente no dia 18 de Julho. Este navio foi convertido a partir da embarcação científica Xiang Yang Hong-10. Este anuncio também revelou que a frota seria enviada para uma grande operação no ano seguinte. O Yuan Wang-4 tem um comprimento 156,09 metros e um calado de 20,6 metros, podendo deslocar 10.895 t.
Finalmente, a 19 de Novembro, é lançada a primeira missão do protótipo do veículo tripulado chinês do Projecto 921. Com um peso de 7.600 kg a cápsula Shenzhou atinge a órbita terrestre dez minutos após o lançamento ficando colocada numa órbita com um apogeu de 324 km de altitude, um perigeu de 196 km de altitude e uma inclinação orbital de 42,6º em relação ao equador terrestre. O veículo é controlado a partir do novo Centro de Controlo e Direcção Aeroespacial de Pequim.
Durante a permanência em órbita a cápsula não executa qualquer manobra e após 14 órbitas o navio de rastreio Yuan Wang-3 localizado na costa da Namíbia, começa a receber a telemetria da cápsula às 1849UTC. Nesta altura envia um comando para o veículo em órbita para este executar a manobra de retro-travagem. Minutos mais tarde a cápsula fica fora da zona de cobertura do Yuan Wang-3 e a sua trajectória executa um arco sobre África, passando pela costa da península Arábica e depois sobre o Paquistão, reentrando sobre o Tibete. Após a reentrada, o pára-quedas de arrasto é largado a uma altitude de 30 km e os motores de travagem são accionados a 1,5 metros do solo. A cápsula aterra a 415 km a Este de Jiuquan e a 110 km a Noroeste de Wuzhai, na Mongólia Interior (41.º N – 105.º E), às 1941UTC do dia 20 de Novembro. A missão teve uma duração de 21 horas e 11 minutos.
Após o voo foi revelado que nem um só sistema primário do veículo havia sofrido qualquer mau funcionamento, o que não permitiu o teste de qualquer sistema suplente. O local de aterragem localizou-se a apenas 12 km do local previsto. O sistema de aterragem suave funcionou sem problemas e não foi encontrado qualquer dano na estrutura da cápsula espacial, no escudo térmico ou nas zonas de selagem. O escudo térmico, escotilha do pára-quedas e pára-quedas de arrasto, que haviam sido descartados, foram encontrados a 5 km de distância da cápsula.
O módulo orbital, que se havia separado do módulo de reentrada antes da retro-travagem, continuou em órbita até ao dia 27 de Novembro altura em que reentrou na atmosfera terrestre.
A carga principal transportada pela Shenzhou era composta por 100 kg de sementes, consideradas extremamente valiosas pelos chineses após um dia de exposição ao ambiente espacial. A frota de navios de rastreio chinesa regressou da missão Shenzhou entre os dias 12 de Dezembro e 4 de Janeiro de 2000. Durante a viagem de 259 dias os quatro barcos viajaram mais de 185.000 km e tiveram de suportar mares muito alterados enquanto levavam a cabo as comunicações e recepção de telemetria da Shenzhou durante um total de 150 minutos.
Em finais de Novembro era revelada a identidade do Desenhador-Chefe da Shenzhou. Qi Faren havia sido também o desenhador do primeiro satélite artificial chinês, tendo sido designado como Desenhador-Chefe da Shenzhou em 1992. Durante os anos seguintes Qi Faren dirigiu e coordenou a sua equipa de centenas de engenheiros e técnicos e fez grandes avanços na tecnologia do voo espacial tripulado chinês.
O ano de 2000 foi relativamente calmo no que diz respeito a notícias sobre as seguintes missões de ensaio da Shenzhou. A 13 de Dezembro era revelado que a China e a Namíbia haviam assinado um acordo para a construção de uma estação de detecção, telemetria e pesquisa, para suportar o programa espacial tripulado chinês. A estação cobre uma área de 12.750 m2 e consiste num edifício administrativo e duas grandes antenas.
Entretanto, a 6 de Janeiro de 2001, os quatro navios Yuan Wang deixam os seus portos de abrigo e celebram o Ano Novo Chinês no alto mar. O Yuan Wang-1 e Yuan Wang-2 estão localizados no Oceano Pacífico, o Yuan Wang-3 encontrava-se a caminho do Oceano Atlântico e o Yuan Wang-4 encontrava-se no Oceano Índico. Os quatro navios encontravam-se em preparação para a próxima missão da Shenzhou.
A Shenzhou-2 é colocada em órbita no dia 9 de Janeiro. Com um peso de 7.400 kg o veículo entra numa órbita com um apogeu de 346 km de altitude, um perigeu de 330 km de altitude e uma inclinação orbital de 42,6.º. A Shenzhou-2 transporta um macaco, um cão e um coelho, no que é um teste do sistema de suporte de vida. Porém, a cápsula não se trata somente de um teste desse sistema, mas é também o mais ambicioso laboratório espacial jamais lançado pela China até então. No total transportou 64 experiências científicas, das quais 15 estão localizadas no módulo de reentrada, 12 no módulo orbital e 37 na plataforma exterior frontal. As experiências incluem um dispositivo de crescimento de cristais em microgravidade, experiências da área das ciências da vida com 19 espécies de animais e plantas, detectores de raios e partículas cósmicas e o primeiro detector de raios gama chinês.
A Shenzhou-2 executa três manobras de alteração de órbita durante o seu voo.
O módulo de reentrada aterra às 1122UTC do dia 16 de Janeiro na Mongólia Interior. A ausência total de imagens das actividades de recolha da cápsula originou especulações sobre o sucesso da recuperação.
O módulo orbital permanece em órbita levando a cabo experiências científicas, sendo controlado durante seis meses e manobrando por várias vezes (acabando por atingir uma órbita comum apogeu de 405 km de altitude e um perigeu de 394 km de altitude). Acabou por reentrar na atmosfera terrestre às 0905UTC do dia 24 de Agosto de 2001. O ponto de reentrada esteve localizado a 33,1.º S – 260,4.º E sobre o Oeste do Oceano Pacífico entre a Ilha da Páscoa e o Chile.
A construção da estação de rastreio de Swakopmund, na Namíbia, é finalizada a 2 de Novembro.
Shenzhou-3
Os rumores relativos ao eminente lançamento da terceira missão da série Shenzhou iniciaram-se no dia 23 de Julho de 2001, seguidos de outros rumores na imprensa no dia 24 e 31 de Julho altura em que a frota de navios que permitem a comunicação permanente com os veículos em órbita, deixou os seus portos de abrigo. No princípio de Agosto surgiam imagens que mostravam o lançador Chang Zheng-2F na plataforma de lançamento. Após o aparecimento destas imagens seguiu-se um período de longo silêncio que muitos interpretaram como um cancelamento da missão que então se preparava.
Os rumores seguintes surgiriam em Outubro de 2001 quando uma série de artigos relatavam o voo espacial tripulado na China. A 20 de Outubro surgiam notícias da preparação do lançador CZ-2F para a missão Shenzhou-3 e a 4 de Novembro afirmava-se que o lançador se encontrava pronto para o voo, tendo sido certificado a 12 de Outubro.
Ainda no mês de Novembro, dia 23, um artigo previa o lançamento para o mês de Dezembro de 2001. Segundo analista Charles P. Vick, o lançador havia sido enviado para o Centro Espacial de Jiuquan antes de 4 de Novembro pois o programa encontrava-se atrasado no seu plano inicial. Em finais de Novembro, o Administrador da Agência Espacial Chinesa, Sun Laiyan, citado pelo jornal China Daily, falava do primeiro voo tripulado chinês para o ano de 2005.
A 19 de Dezembro a frota de navios de rasteio realizava um ensaio geral para o voo da Shenzhou-3, tendo o exercício terminado nos dias 19 ou 20 desse mesmo mês. (provavelmente ter-se-á iniciado a 9 de Dezembro). As notícias acerca deste exercício foram publicadas a 17 de Dezembro pelo jornal Science and Technology Daily.
Nos últimos dias de 2001 surgia na Internet mais um anúncio de um possível lançamento no mês de Janeiro (possivelmente no dia 8), mas nada aconteceu. Esta notícia foi relacionada com uma outra surgida a 9 de Janeiro de 2001 e que afirmava que o pessoal no Centro Espacial de Jiuquan havia dispensado as suas férias de ano novo para preparar a missão da Shenzhou-3.
Até finais de Fevereiro de 2001 não surgiu nada de novo sobre a Shenzhou-3. É a 26 de Fevereiro que surgem as notícias sobre o adiamento da missão. Os problemas deverão ter surgido no veículo lançador em finais de Julho ou princípios de Agosto, problemas esses que necessitaram de reparações na fábrica onde os lançadores são construídos. Esses problemas não puderam ser corrigidos na plataforma de lançamento nem no edifício de montagem em Jiuquan, o que denota que a solução do problema deveria requerer uma desmontagem (bem que parcial) do lançador. Após as reparações deverá ter-se seguido um período de certificação e a maior parte do tempo gasto deverá ter sido ocupado com a preparação logística necessária para o envio para a reparação e regresso do lançador a Jiuquan. Sem dúvida que as autoridades chinesas optaram pelo caminho mais seguro de reparar o veículo no local onde pode receber o melhor controlo de qualidade.
Toda esta operação indica um procedimento semelhante ao levado a cabo na Rússia e que implica o envio do veículo lançador para a fábrica de origem caso o problema que este possua não possa ser resolvido no local de lançamento.
No período de Outubro / Novembro, o lançador foi enviado para Jiuquan e novamente montado e colocado na plataforma móvel de lançamento dentro do edifício de montagem. Porém, em Dezembro ficaram claros outros problemas na fase de integração da Shenzhou-3 com o lançador, que originou um redesenhar da instrumentação do veículo de teste ao modelo utilizado nas missões anteriores. As mudanças no desenho da instrumentação a bordo da Shenzhou-3 tinham-se adiantado à capacidade do local de lançamento de lidar com os novos instrumentos. O facto de o desenho interior da instrumentação da Shenzhou ainda não ser definitivo leva a atrasos no programa e terá sido a causa do atraso registado nas últimas semanas de 2001.
Após as celebrações do ano novo chinês foram retomados em princípios de Março os preparativos para a missão com a realização de inúmeras simulações no centro de controlo de voo. As notícias do retomar dos trabalhos surgiram a 4 de Março e no dia 6 era anunciado o eminente lançamento com rumores de que o lançador CZ-2F com a Shenzhou-3 havia sido colocado na plataforma de lançamento. A confirmação surgiu a 12 de Março acompanhada de uma fotografia do lançador na plataforma.
A 13 de Março surgia no PÚBLICO.pt uma pequena notícia que referia a intenção da China lançar o seu primeiro astronauta (“taikonauta” ou “yuhangyuan”) em 2003 e no mesmo dia o portal de Internet SpaceDaily anunciava que o atraso no lançamento se devia a mudanças no desenho da Shenzhou-3. Na notícia editada pelo SpaceDaily era referido ter havido uma grande pressão para se lançar a Shenzhou-2 com taikonautas a bordo.
Foi referido também que a Shenzhou-3 teria a bordo um manequim como forma de testar o complexo e dispendioso sistema de apoio à vida, e que outros testes iriam analisar a segurança do sistema de reentrada bem como realizar experiências a bordo e analisar o ambiente espacial. O portal SpaceDaily citava o responsável pelo Comité de Ciência e Tecnologia da Corporação Aeroespacial Chinesa para a Ciência e Tecnologia, Zhuang Fenggan. Em relação à utilização de um manequim, Fenggan afirmava que as autoridades chinesas queriam garantir a segurança dos seus astronautas bem como dos animais, evitando assim o protesto das associações de protecção animal. Ao contrário do que se passava à quatro décadas atrás, a construção actual de um manequim é mais simples havendo assim a possibilidade de se medir parâmetros como a pressão sanguínea ou o ritmo respiratório simulado.
A 22 de Março surgiam as últimas notícias que anunciavam o lançamento da Shenzhou-3 dentro de dias e tal veio a confirmar-se a 25 de Março com a terceira missão não tripulada da série Shenzhou.
O lançamento da Shenzhou-3 teve lugar às 1415UTC do dia 25 de Março, a partir do Complexo LC3 do Centro Espacial de Lançamento de Satélites de Jiuquan. O centro de Jiuquan está localizado nas seguintes coordenadas geográficas 40,96.º1 N – 100,23.º E (Noroeste da China, na província de Gansu), e o primeiro lançamento orbital aí realizado teve lugar a 24 de Abril de 1970 quando um foguetão CZ-1 Chang Zheng-1 colocou em órbita o satélite DFH-1 Dong Fang Hong-1 “China-1 / Mao-1” (04382 1970-034A).
Para a família de lançadores Chang Zheng, este foi o seu 66.º lançamento e o 24.º consecutivo com sucesso. O Presidente chinês, Jiang Zemin, esteve presente no Centro Espacial de Jiuquan para assistir a este lançamento e felicitou todos os técnicos, engenheiros e cientistas chineses que ajudaram e contribuíram para o sucesso deste voo.
Dos comentários que acompanharam as notícias iniciais do lançamento da Shenzhou-3, destaque para a referência à construção de uma segunda plataforma de lançamento para as missões tripuladas e que no futuro possibilitara o lançamento de duas missões em simultâneo que poderão realizar acoplagens em órbita terrestre.
Durante a ascensão para a órbita terrestre foi pela primeira vez levado a cabo um teste com o sistema de emergência para salvamento das futuras tripulações, enquanto que na plataforma de lançamento um sistema de tratamento filtrou os gases tóxicos produzidos pelo foguetão CZ-2F. Pouco após o lançamento foi anunciado no centro de controlo da missão a separação da torre de emergência do lançador. Este sistema permite o salvamento dos taikonautas a partir dos 15 minutos que antecedem o lançamento e até aos 2m 40s após a ignição, altura em que é descartada. As dimensões do sistema de emergência, com a ogiva que alberga a cápsula, são de 15,1 metros de comprimento, 3,8 metros de diâmetro na parte mais larga e 11.260 kg de peso. A combinação entre os módulos orbital e de reentrada com o sistema de fuga, forma o sistema de emergência para os tripulantes. Este sistema é desenhado com uma fiabilidade de 99,5% e é controlado por três sistemas de activação: um sistema automático que entra em funcionamento caso detecte qualquer problema com o veículo lançador, e dois sistemas manuais de activação a bordo da cápsula tripulada. De salientar que este é o único veículo lançador de cápsulas tripuladas actual que consome combustíveis altamente tóxicos tais como são o N2O4 e o UDMH.
Durante os primeiros dias da missão foram detectadas transmissões de vozes femininas a partir do veículo em órbita no que sem dúvida se terá tratado de um teste ao sistema de comunicações da Shenzhou e do sistema terrestre e marítimo de retransmissão de dados e voz. Também foram levados a cabo testes do sistema de transmissão audiovisual com o envio de imagens do interior da cápsula e da Terra através de uma escotilha. A missão foi constantemente acompanhada por uma rede naval de quatro navios estacionados nos Oceanos Pacífico, Índico e Atlântico.
Uma das imagens transmitidas pela agência noticiosa chinesa Xinhua, mostrou uma representação da Shenzhou em órbita terrestre. Pela análise dessa imagem verificou-se que a Shenzhou deveria transportar na parte frontal do módulo orbital um dispositivo de vigilância electrónica, bem como um pequeno satélite designado Chuang Xing-1. No entanto, veio-se a verificar posteriormente que tal satélite não havia sido lançado juntamente com a Shenzhou-3.
A bordo da Shenzhou-3 foram transportadas experiências das mais variadas áreas de investigação, tais como Física dos Materiais, Ciências da Vida, Observação Terrestre e Detecção Remota por Meios Ópticos do ambiente terrestre e do ambiente espacial. Foram também transportadas 44 cargas científicas a bordo e muitas delas envolvendo investigadores da Academia de Ciências da China. Nestas cargas podem-se salientar a espectografia de média resolução, sensores de detecção de nuvens, sensores de detecção da radiação terrestre, monitorização da radiação solar ultravioleta, detectores da composição e da densidade atmosférica, forno de cristalização com multi-câmaras, equipamento para o crescimento de cristais de proteínas, bio-reactor celular, detectores de matéria sólida, sensores de microgravidade, etc. Algumas destas cargas voltam ao espaço após terem sido utilizadas nas missões Shenzhou-1 e Shenzhou-2.
A 30 de Março era anunciado que o regresso da Shenzhou-3 seria adiado até ao dia 1 de Abril. A primeira manobra orbital realizou-se no dia 29 de Março após o envio dos comandos a partir do Centro de Controlo e Comando Aeroespacial de Pequim (CCCAB), às 0730UTC. A manobra foi iniciada às 1015UTC quando os motores de manobra do módulo de serviço foram accionados por 8 segundos no início da 61.ª órbita. A realização da manobra foi confirmada quando o navio de rasteio Yuanwang-3, estacionado no Atlântico, enviou a confirmação para o CCCAB. Após a manobra orbital a Shenzhou-3 ficou colocada numa órbita com os seguintes parâmetros orbitais: apogeu 337,2 km, perigeu 330,2 km, inclinação orbital de 42,4.º em relação ao equador terrestre e período orbital de 91,2 minutos.
A aterragem da Shenzhou-3 teria lugar às 0851UTC do dia 1 de Abril, na região central da Mongólia Interior. A missão havia durado 6 dias e 18 horas, tendo completado 108 órbitas em torno da Terra. A ordem para a separação entre o módulo de reentrada e o módulo orbital foi enviada pelo navio de rasteio Yuanwang-3 já quando a Shenzhou-3 se encontrava na sua 108.ª órbita sobrevoando o Hemisfério Sul sobre o Oceano Atlântico.
Após a aterragem o módulo de reentrada foi transportado para Pequim para posterior análise. O módulo orbital, que permanece em órbita para conduzir mais experiências científicas, reentra na atmosfera terrestre no dia 12 de Novembro de 2002.
Shenzhou-4
Após o voo da Shenzhou-3 iniciaram-se os preparativos para o próximo teste que seria o último antes da primeira missão tripulada caso decorresse com total sucesso. A 31 de Maio de 2002, Qi Faren, Desenhador Chefe da Shenzhou pertencente ao Instituto Chinês de Pesquisa de Tecnologia Espacial e citado na Internet pelo portal SPACE.com , anunciava que a China havia aperfeiçoado o desenho da sua nave tripulada e que os primeiros yuhangyuans viajariam num veículo que era tecnicamente idêntico ao utilizado na missão Shenzhou-3.
À medida que as semanas passavam os rumores relacionados com o voo da Shenzhou-4 avolumavam-se e a 12 de Junho de 2002, uma notícia publicada pelo portal SpaceDaily anunciava que os preparativos para o próximo voo já estavam a decorrer e que provavelmente a missão teria lugar antes do final do ano. O portal SpaceDaily anunciava que “…a Shenzhou-4 será quase idêntica à sua predecessora”. O voo da Shenzhou-4 seria quase uma repetição da missão Shenzhou-3 que teria finalmente validado o desenho e a configuração dos seus subsistemas. Eram também referidas especulações acerca da possibilidade da Shenzhou-4 poder tentar acoplar com o módulo orbital da Shenzhou-3 que na altura ainda permanecia em órbita.
A 1 de Julho de 2002 o mesmo portal SpaceDaily anunciava[2] que o lançamento da Shenzhou-4 poderia ter lugar em Setembro de 2002. Era também referido que o foguetão CZ-2F Chang Zheng-2F que lançaria a Shenzhou-4 poderia também colocar em órbita dois satélites do projecto OlympiadSat (a 19 de Abril, “China Space News” anunciava que os OlympiadSat seriam colocados em órbita por volta de Setembro de 2002 e a 20 de Maio o jornal “Beijing Entertainment News“ anunciava o lançamento juntamente com a Shenzhou-4). Juntando estas duas informações chegava-se à conclusão que a missão da Shenzhou-4 deveria ocorrer em Setembro desse ano.
As notícias relacionadas com o lançamento de outros satélites juntamente com as Shenzhou já haviam surgido a quando do lançamento da Shenzhou-3. Na altura havia sido anunciado que o satélite Chuang Xing-1 teria sido lançado com a Shenzhou-3, porém tal não se revelou verdade.
Muito provavelmente os rumores do lançamento de um satélite juntamente com a Shenzhou-3 resultaram do facto da China levar a cabo o teste do sistema de emergência de salvamento durante a fase de ascensão do foguetão lançador. A China nunca anunciou este teste antes do lançamento e os rumores podem ter sido originados por este facto.
No entanto a verdadeira natureza destes pequenos satélites também é de certa forma desconhecida. Apesar de serem anunciados como pequenos satélites de comunicações, estes veículos, que podem ser largados em diferentes órbitas após a separação da nave Shenzhou, podem ter um objectivo militar e constituir um ensaio de armas anti-satélite.
Os rumores acerca do voo da Shenzhou-4 foram aumentado à medida que o final do ano se aproximava e no Ocidente as notícias surgiam regularmente.
Entre Julho e os dias que antecederam o lançamento da Shenzhou-4, foram revelados alguns dados importantes sobre a eminente missão e muitos comentários foram feitos relativos à verdadeira natureza do programa espacial tripulado chinês. Enquanto que as autoridades chinesas referem que o objectivo do seu programa espacial tripulado é a exploração do espaço e dos planetas do Sistema Solar chegando ao estabelecimento de uma estação orbital permanente em torno da Terra, alguns analistas no Ocidente referem que estas declarações são destinadas a esconder o verdadeiro objectivo militar de todo o programa.
A 22 de Agosto era anunciado que o lançamento da Shenzhou-4 teria lugar a 10 de Janeiro de 2003, após circularem rumores acerca de um possível adiamento da missão. No entanto a 24 o jornal “Diário da Juventude de Pequim” clarificava, citando um especialista anónimo, que tal data não era verdade e que não se havia estabelecido qualquer calendário para o lançamento da Shenzhou-4. O mesmo especialista referia então que o lançamento da Shenzhou-4 poderia ser adiado por alguns dias dependendo dos trabalhos de preparação do veículo quando este já estivesse na plataforma de lançamento em Jiuquan, referindo também que caso esta missão fosse bem sucedida a Shenzhou-5 poderia tornar-se na primeira nave espacial tripulada da China em 2003, mais precisamente a 1 de Outubro de 2003 que é o dia nacional chinês.
Surgiam também notícias acerca dos testes de amaragem dos veículos Shenzhou levados a cabo em princípios de Agosto de 2002, chegando-se até a comentar a possibilidade da missão da Shenzhou-4 terminar com uma amaragem no Oceano Pacífico ou Índico, ao contrário das três missões anteriores. No entanto, estes rumores não faziam muito sentido pois as autoridades chinesas muito dificilmente arriscar-se-iam a perder um veículo para testar os procedimentos de amaragem quando isto podia ser levado a cabo com outros veículos em lagos interiores da China. Os testes de amaragem foram realizados um mês após a realização de testes de aterragem de um modelo da Shenzhou sobre a zona Noroeste do Deserto de Gobi.
Em princípios de Novembro de 2002 era evidente que o voo da Shenzhou-4 estava iminente com a CNN a noticiar que os técnicos chineses se encontrava a dar os retoques finais na cápsula espacial.
Nesta fase foi também conhecido o facto de estarem a terminar os trabalhos de construção de uma segunda plataforma de lançamento para o foguetão CZ-2F Chang Zheng-2F. Esta segunda plataforma fornece assim uma maior redundância ao sistema em caso de uma explosão num acidente destruir a plataforma original e permitindo também o lançamento de dois veículos tripulados quase em simultâneo de forma a se levar a cabo missões de encontro e acoplagem em órbita. Da mesma forma a plataforma poderia também ser utilizada para lançar foguetões mais pesados e capazes de colocar em órbita uma estação espacial comum peso de 20.000 kg como parte do programa espacial tripulado.
A 12 de Novembro a agência noticiosa chinesa Xinhua, referia que a Shenzhou-4 se encontrava pronta para o lançamento e que havia sido entregue no Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan no princípio do mês. Numa entrevista dada ao jornal chinês de língua inglesa “China Daily”, Zhang Qingwei, Presidente da Corporação Chinesa de Tecnologia e Ciências Aeroespaciais, informava que o lançamento da Shenzhou teria lugar por volta do dia 1 de Janeiro de 2003, mas que não estava definida uma data certa.
Durante mais de um mês não surgiram novas notícias relacionadas com a Shenzhou-4, mas a 23 de Dezembro, e segundo o portal SpaceDaily, o jornal Wen Wei Po, de Hong Kong, anunciava que o lançamento da Shenzhou-4 teria lugar entre o Dia de Natal e o Ano Novo, referindo que o foguetão lançador CZ-2F, rebaptizado com o nome “Shenjian” pelo Presidente Chinês Jiang Zemin após a missão da Shenzhou-3, já se encontrava na plataforma de lançamento em Jiuquan.
A Shenzhou-4 transportou mais de 300 kg de experiências científicas e dois manequins a bordo, tendo um deles já viajado numa missão anterior. As experiências levadas a cabo a bordo, abrangiam quatro áreas principais: investigação em tecnologia biológica, observação terrestre por meio de microondas, monitorização do ambiente espacial e Física dos fluidos em microgravidade. Outras experiências levadas a cabo na Shenazhou-4 estavam relacionadas com o transporte de sementes da Companhia de desenvolvimento de Eco-Agricultura de Tian Xiang, província de Sichuan, que já havia participado na missão da Shenzhou-3 ao fornecer sementes de 38 espécies distintas (arroz, centeio, ervas medicinais chinesas, etc.). Esta companhia havia já anunciado que o desenvolvimento das sementes transportadas a bordo da Shenzhou-3 havia mostrado sinais de algumas variações após a missão que em resultados destas alterações tinham inicialmente solucionado alguns problemas nas plantações das zonas do Sudoeste da China.
As alterações genéticas nas sementes são induzidas pela exposição a fortes campos de radiação, às condições de microgravidade e às alterações da força do campo magnético. Após a plantação dessas sementes no solo verifica-se que dão origem a colheitas que são mais altas, mais fortes e mais resistentes às doenças.
As experiências relacionadas com a tecnologia biológica e Física dos fluidos foram levadas a cabo no módulo de reentrada. Após o regresso do módulo à Terra, continuaram as observações da superfície terrestre por meio de microondas a partir do módulo orbital.
Muitas das experiências foram pela primeira vez lançadas para o espaço. De entre as experiências que já haviam sido levadas a cabo em anteriores missões, encontravam-se um dispositivo de gravação de alta capacidade instalado no Módulo Orbital, um detector da composição atmosférica e um sensor de microgravidade. Das novas experiências a bordo encontrava-se um sensor remoto de microondas, um instrumento de electrofusão e um detector de protões e iões pesados de alta energia. O sensor remoto de microondas levou a cabo observações dos oceanos, da atmosfera e do solo, sem ser influenciado pelas condições atmosféricas e de iluminação, dado que a radiação de microondas pode penetrar no coberto de nuvens e operar na escuridão. A monitorização do ambiente espacial e a previsão das suas alterações é um aspecto fundamental na segurança dos astronautas no espaço. Estas experiências seguem outras já levadas a cabo nas missões da Shenzho-2 e Shenzhou-3, estudando a alta atmosfera da Terra e recolhendo dados acerca do ambiente espacial à altitude da órbita da Shenzhou.
As experiências na área da Física dos fluidos e do estudo da fusão das células, realizaram o seu primeiro voo espacial. Mais importante do que a compreensão do comportamento teórico dos fluidos em microgravidade, tais como a dinâmica das gotas de fluído e da transferência de gás, é essencial para os engenheiros espaciais chineses compreenderem a sua aplicação prática no processamento de materiais e a sua utilização em soldagens.
No que diz respeito ao estudo da fusão das células, as experiências levadas a cabo na Shenzhou-4 debruçaram-se na pesquisa de macro moléculas biológicas, na separação das células e nas tecnologias de purificação. Foram levadas a cabo experiências para fundir dois conjuntos distintos de células (linfócitos-B e mielomas de ratos, e protoplastos de dois tipos de tabaco), patrocinado pelo Instituto de Fisiologia das Plantas e Ecologia dos Institutos para as Ciências Biológicas de Xangai. A experiência baseou-se na emissão de um campo eléctrico para aproximar os dois grupos de células de forma a se ligarem e transferirem material celular (fusão). Quando as células entram em contacto umas com as outras, o dispositivo de electrofusão gera campos eléctricos para induzir caminhos microscópicos nas membranas celulares (processo de electroporosidade), permitindo assim a transferência de material celular (DNA, moléculas) para completar a fusão.
Segundo os especialistas chineses a fusão de células de diferentes densidades é um processo difícil na Terra devido ao facto de ser complicado colocar as duas células no mesmo plano para a interacção. Porém, tal dificuldade desaparece num ambiente de microgravidade em órbita terrestre.
Ainda segundo os cientistas chineses o sucesso na fusão das células em órbita pode permitir a extracção de anticorpos da hepatite-B a partir da secreção das células híbridas.
Um aspecto de realçar na missão da Shenzhou-4, e nas missões Shenzhou anteriores, é o transporte de manequins capazes de simular a presença de tripulantes a bordo da cápsula espacial em vez de se recorrer à utilização de animais. Denominados como TaikoBot (os responsáveis chineses utilizam também a designação DAMH – Dispositivos Análogos do Metabolismo Humano), os manequins servem para avaliar a qualidade do ambiente interior da Shenzhou e obter dados relacionados com a pressão da própria atmosfera interior. A utilização de manequins em vez de animais, tal como fizeram os Estados Unidos e a União Soviética nos seus voos de ensaio para os voos tripulados por humanos, vem do facto de que estes países já há muito terem estabelecido o facto de que um organismo vivo pode sobreviver no espaço e regressar à Terra. Da mesma forma a utilização de animais a bordo da Shenzhou não poderia ser útil para validar os requerimentos do sistema de suporte de vida para os futuros tripulantes da Shenzhou. O sistema de suporte de vida controlo a pressão, temperatura e humidade, removendo o dióxido de carbono e outros gases nocivos, ao mesmo tempo que providencia alimentação, água potável e remove os produtos descartados.
O modo como os seres humanos respiram leva a um maior consumo de oxigénio do que um animal e utilizando um manequim especialmente preparado para simulara respiração humana pode-se obter uma quantidade de informação relacionada com este assunto do que utilizando uma cobaia animal.
O desenvolvimento dos TaikoBot foi iniciado nos anos 90 ao mesmo tempo que se dava início ao programa espacial tripulado. Factores como o volume, peso e consumo de energia, influenciaram no desenvolvimento destes manequins e os especialistas chineses tiveram de desenvolver métodos completamente inovadores para a sua construção. Os TaikoBot possuem a capacidade de simular funções básicas do metabolismo humano, além de simular sinais fisiológicos. Os similares do metabolismo humano consomem o oxigénio no interior da cabina e simula os níveis de consumo e volume do consumo de oxigénio por um ser humano, simulando também os níveis de calor gerados por um ser humano ao radiar calor no interior do veículo. Em consequência o sistema de controlo ambiental da cápsula leva a cabo um controlo ambiental da pressão do oxigénio e da temperatura no interior tendo em conta os limites médicos necessários para a manutenção da vida. Da mesma forma, o dispositivo que simula os sinais fisiológicos gera os sinais dos ritmos cardíacos, respiratório, temperatura corporal e pressão sanguínea, gerando as fontes primárias de dados para os dispositivos de monitorização a bordo.
Quando um TaikoBot ocupa um dos assentos da cápsula espacial, o seu posicionamento e centro de massa simulam na perfeição as condições de uma missão tripulada por humanos de forma a cumprir todos os pré-requisitos para o teste.
Os testes dos sistemas de controlo ambiental, protecção da vida e monitorização médica a bordo da Shenzhou foram fundamentais para o sucesso de todo o programa. Caso os sistemas não funcionassem na perfeição, os yuhangyuans não poderia tripular a nova caravela do espaço.
Lançamento e missão da Shenzhou-4
Após ser colocada na plataforma de lançamento, a Shenzhou-4 foi por várias vezes utilizada pela equipa de yuhangyuans para ensaiar os passos e procedimentos a levar cabo durante o lançamento. Os futuros astronautas chineses tiveram oportunidade de entrar no veículo e ficaram extremamente satisfeitos pelo ambiente interior e pelos sistemas da cápsula espacial.
Finalmente, e após semanas de rumores, a Shenzhou-4 era colocada em órbita por um foguetão CZ-2F Chang Zheng-2F no dia 29 de Dezembro às 1640:09,543UTC. Posteriormente foi revelado que o lançamento estava previsto para ter lugar às 1640UTC do dia 28 de Dezembro, tendo sido adiado por 24 horas. O lançamento foi controlado a partir de um centro de controlo situado na cidade de Xi’na e a partir de quatro navios de rasteio colocados nos Oceanos Atlântico, Pacífico e Índico, contando ainda com algumas estações de rasteio terrestres nomeadamente na Namíbia.
A cápsula foi colocada numa órbita inicial com um apogeu de 331 km de altitude, um perigeu de 198 km de altitude e uma inclinação orbital de 42,4.º. As informações fornecidas pelas autoridades chinesas logo após o lançamento, revelavam que a missão teria uma duração de 7 dias realizando 108 órbitas em torno da Terra. Após a inserção orbital procedeu-se à abertura dos painéis solares e sete horas mais tarde, durante a quinta órbita, os parâmetros orbitais iniciais foram alterados para um apogeu de 337 km de altitude e um perigeu de 330 km de altitude, mantendo-se a inclinação orbital.
Após o lançamento da Shenzhou-4, Yuan Jiajun, Director Geral do programa espacial chinês, afirmou que a cápsula espacial tinha todas as condições para transportar astronautas a bordo e que era tecnicamente igual ao veículo que transportará os primeiros chineses para o espaço. A Shenzhou-4 encontrava-se equipada com controlo manual e sistemas de aterragem de emergência, além de levar a cabo o teste da performance, fiabilidade e segurança de outros sistemas.
O painel de controlo da Shenzhou-4 encontrava-se equipado com sinais sonoros e sistemas de alarme para momentos chave e operações importantes durante o voo. De forma interessante, Jiajun referiu que as janelas da Shenzhou-4, tal como acontecerá com as suas sucessores, são feitas de um novo material que permite a passagem da luz de forma a garantir que após a passagem pela atmosfera terrestre na reentrada, os astronautas possam observar claramente a zona de aterragem e decidir se deverão ou não aterrar nessa zona.
Diferentemente das anteriores Shenzhou, o quarto veículo da série poderia aterrar em Jiuquan caso as condições atmosféricas não permitissem uma aterragem na Mongólia Interior. Em caso de emergência um mapa do planeta a bordo do veículo permitiria escolher o local de aterragem tirando partido de programas pré-determinados.
A Shenzhou-4 levou também a bordo alguns materiais e artigos que serão utilizados pelos yuhangyuans durante as suas viagens espaciais. Sacos-cama, alimentos, medicamentos e alguns instrumentos e utensílios individuais encontravam-se a bordo da cápsula espacial.
Durante o voo procedeu-se por várias ocasiões ao teste do sistema de comunicações do veículo e do sistema de transmissão de TV digital a bordo. No dia 1 de Janeiro de 2003, e quando passavam 9 minutos da chegada do novo ano, a Shenzhou-4 transmitiu uma mensagem desejando a toda a população da China um bom ano novo.
Às 1240UTC do dia 2 de Janeiro, quando a Shenzhou-4 se aproximava do Atlântico Sul, o navio de rasteio Yuanwang-3 retransmitiu um comando enviado pelo Centro de Controlo e Comando Aeroespacial de Pequim (CCCAB) para que a cápsula espacial levasse a cabo uma ignição de 5 segundos (na sua 61.ª órbita) dos seus motores de manobra orbital. A queima dos motores da Shenzhou permitiu a alteração da órbita da cápsula espacial, alteração essa que foi reproduzida em animação no grande ecrã localizado no CCCAP.
Os dados enviados pela cápsula espacial indicavam que as condições ambientais no interior do veículo (temperatura, humidade e níveis de oxigénio e dióxido de carbono) eram as ideais e que o ritmo cardíaco, respiratório e outros sinais de vida provenientes do TaikoBot a bordo eram normais.
Às 1028 UTC do dia 4 de Janeiro a Shenzhou completava 92 órbitas em torno da Terra e às primeiras horas do dia 5 de Janeiro as equipas de recuperação já se encontravam no terreno aguardando o regresso da Shenzhou-4 dentro de uma área com 60 km de comprimento e 36 km de largura situada a 40 km de Hohhot, capital da Região Autónoma de Nei Mongol (Mongólia Interior).
As condições atmosféricas que aguardavam o regresso da Shenzhou-4 eram consideravelmente piores do que as registadas nas missões anteriores, com tempestades de neve e a temperatura a registar uma média de -20ºC (chegando aos -31ºC na noite de 4 para 5 de Janeiro). Toda a região se encontrava coberta por um manto branco de neve.
Após completar 108 órbitas em torno da Terra, a separação entre o Módulo de Descida e o Módulo Orbital dava-se às 1010:04UTC do dia 5 de Janeiro, com o Módulo de Descida da Shenzhou-4 a aterrar às 1116UTC num ponto situado a 40.º 51’ N – 111.º 38’ E, dentro da área anteriormente definida. A missão da Shezhou-4 teve uma duração de 6 dias 18 horas.
No dia 10 de Fevereiro o Módulo Orbital, que se encontrava numa órbita com um apogeu de 346 km de altitude; perigeu de 331 km de altitude, inclinação orbital de 42,4.º e período orbital de 91,3 minutos, executava uma manobra alterando a sua orbita ficando com um apogeu de 364 km de altitude; perigeu de 359 km de altitude, inclinação orbital de 42,4º e período orbital de 91,3 minutos.
Após o regresso à Terra o Módulo de Descida da Shenzhou-4 foi transportado para Pequim no dia 6 de Janeiro e no dia 8 os técnicos espaciais chineses puderam finalmente abrir a escotilha de acesso ao interior e constatar o bom estado do veículo, podendo assim recolher os dados e materiais obtidos durante o voo espacial.