Von der „Lieferung von Menschen“ zur „Lieferung von Waren“: die großartige Verwandlung des Raumschiffs Tianzhou

Im Mai 2023 wurde das Frachtraumschiff Tianzhou-VI erfolgreich gestartet. Tianzhou-6 wurde auf der Grundlage des ursprünglichen Designs verbessert. Sein Volumen wurde um 20 % erweitert und seine Tragfähigkeit von 6,9 Tonnen auf 7,4 Tonnen erhöht, eine Steigerung um ganze 1.000 Kilogramm.

Heute sprechen wir darüber, was ein Frachtraumschiff ist, was der Unterschied zwischen ihm und einem bemannten Raumschiff ist und was es bedeutet, zusätzliche 1.000 Kilogramm Material zu transportieren.

Wenn wir über das Frachtraumschiff Tianzhou sprechen, müssen wir mit Tiangong beginnen, nicht mit der aktuellen Raumstation Tiangong, sondern mit den Tiangong-1 und Tiangong-2 aus diesem Jahr. Wenn Sie sie mit dem Frachtraumschiff Tianzhou vergleichen, werden Sie feststellen, dass sie sich im Aussehen sehr ähneln. Tatsächlich finden wir in der offiziellen Einführung des Tianzhou-Raumschiffs einen Satz, der besagt, dass das Tianzhou-Frachtraumschiff auf der Grundlage der vollständigen Übernahme der Technologie des Zielraumschiffs Tiangong-1 und des bemannten Raumschiffs entwickelt wurde. Mit anderen Worten: Das Zielraumschiff Tiangong, ein experimentelles Design, das wir zur Überprüfung der Rendezvous- und Andocktechnologie im Orbit, der Raumstationstechnologie usw. entwickelt hatten, war nach zweimaligem Einsatz nicht verschwendet, sondern wurde zum Tianzhou-Frachtraumschiff, das wir jederzeit nutzen können.

Dann werden einige kluge Studenten sagen, dass die Umwandlung eines Weltraumlabors in ein Frachtraumschiff nach einem größeren Umweg klingt als die Umwandlung eines bemannten Raumschiffs in ein Frachtraumschiff. Schließlich handelt es sich bei bemannten Raumfahrzeugen und Frachtraumfahrzeugen beide um Raumfahrzeuge, und es klingt, als seien sie leichter umzurüsten.

Wissen Sie, in der Luft- und Raumfahrt, wenn es um bemannte Raumflüge geht, müssen viele Dinge hinzugefügt werden. Von Sitzen und manuellen Bediensystemen wollen wir hier erst einmal nicht sprechen, die lassen sich ja auch ausbauen. Es gibt eine wichtige Komponente in einem bemannten Raumschiff, die in einem Frachtraumschiff nicht verwendet werden kann: die Rückkehrkapsel. Eine bemannte Raumsonde kann keine Einbahnstraße sein. Es muss Menschen nach oben schicken und sie auch wieder nach unten bringen. Aber Frachtraumschiffe sind nicht so. Sie schicken Fracht hoch und bringen Müll herunter. Wir können den Müll einfach zusammen mit dem Raumschiff in der Atmosphäre verbrennen lassen. Daher ist keine Wärmeisolierung der Rückkehrkapsel sowie von Fallschirmen, Lebenserhaltungssystemen und anderen Systemen erforderlich. Darüber hinaus werden die Anforderungen an Zuverlässigkeit und Sicherheit geringer sein als bei bemannten Raumfahrzeugen.

Raumstation Tiangong (Foto von Tuchong.com)

In diesem Fall wäre Shenzhou, wenn es zur Modifikation verwendet würde, nicht groß genug und es wäre eine Verschwendung. Obwohl keine Rückkehr erforderlich ist, muss die Umgebung im Inneren des Frachtraumschiffs nach dem Start noch immer eine Umgebung sein, in der Menschen überleben können, da Astronauten von der Raumstation aus in das Raumschiff bohren müssen, um Güter aufzunehmen. Es handelt sich um ein kleines Lagerhaus, und obwohl die Menschen nicht unbedingt darin wohnen müssen, muss das Lagerhaus in der Lage sein, Menschen unterzubringen. Sie sehen, es besteht keine Notwendigkeit, zurückzukehren, und im Inneren muss eine unter Druck stehende Umgebung herrschen, in die Menschen eintreten können. Ist es nicht ähnlich wie das Tiangong-1 damals? Daher entwickelten die Wissenschaftler das Frachtraumschiff Tianzhou auf Basis der Tiangong-1. Es wurde auch verwendet, um Andockexperimente mit dem Zielraumschiff Tiangong-2 durchzuführen.

Während unseres anschließenden Bauprozesses der Raumstation werden die meisten Lebensmittel, Vorräte und Spielsachen der Astronauten von Tianzhou geliefert. Aber ist Ihnen aufgefallen, dass für den Start von Tiangong-1 und Tiangong-2 die Trägerrakete Langer Marsch 2F verwendet wurde? Diese Rakete hat eine Transportkapazität für erdnahe Umlaufbahnen von nur 8,8 Tonnen. Aber wenn es Tianzhou wäre und mit Dingen gefüllt wäre, würde es 13 Tonnen wiegen, und der Lange Marsch 2F würde nicht ausreichen. Als wir später das Frachtraumschiff Tianzhou starteten, verwendeten wir die neue Rakete Langer Marsch 7.

Neben der Zustellung von Expresspaketen verfügt das Raumschiff Tianzhou auch über eine sehr wichtige Technologie. Wir wissen, dass Flugzeuge über eine Technologie zur Luftbetankung verfügen und dass auch Raumstationen über eine Technologie zur Raumbetankung verfügen müssen, also über eine Treibstoffauffüllung im Orbit. Warum muss die Raumstation im Orbit aufgetankt werden? Dies liegt daran, dass in der Flughöhe der Raumstation kein völliges Vakuum herrscht. Es ist immer ein wenig Luft vorhanden, die seine Umlaufbahn langsam absenkt, bis er schließlich abstürzt. Deshalb müssen wir die Raumstation hin und wieder beschleunigen.

Unsere Raumstation Tiangong verwendet Ionentriebwerke, die sehr treibstoffeffizient sind, deren Schub jedoch sehr gering ist. Es ist kein Problem, diese Art von Umlaufbahn beizubehalten, aber wenn wir ein Umlaufmanöver durchführen müssen, beispielsweise wenn wir feststellen, dass eine Reihe von Starlink-Satelliten aufsteigt und die Gefahr einer Kollision besteht, müssen wir mit herkömmlichen Triebwerken zweimal drücken, um die Umlaufbahn schnell zu ändern. Sowohl der Treibstoff für die Ionentriebwerke als auch der Treibstoff für die herkömmlichen Triebwerke müssen von Tianzhou geliefert werden. Wenn die Raumstation selbst nicht über genügend Energie verfügt, kann das Frachtraumschiff die Raumstation wie ein Schlepper schieben. Man kann sagen, dass die Dauer des normalen Betriebs der Raumstation nach ihrer Fertigstellung hauptsächlich vom Frachtraumschiff Tianzhou abhängt. Unterschätzen Sie es also nicht.

Dieses Mal hat Tianzhou mehr Dinge im Angebot, sodass jeder natürlich an die Vorteile denken kann. Wenn jedes Mal mehr Dinge in den Weltraum gebracht werden, wird das Leben der Astronauten besser. Und selbst wenn die ursprüngliche Transportkapazität für ein angenehmes Leben der Astronauten ausreichen würde, wäre das Frachtraumschiff größer und wir könnten es seltener starten. Beispielsweise haben wir früher zwei Produkteinführungen pro Jahr durchgeführt, jetzt können wir drei Produkteinführungen in zwei Jahren durchführen. Auf diese Weise werden die Betriebskosten unserer Raumstation geringer.

Ist es möglich, dass das Raumschiff Tianzhou in Zukunft weiter aufgerüstet wird? Dies ist möglich, da die Rakete „Langer Marsch 7“ noch über ein bis zwei Tonnen ungenutzter Transportkapazität für erdnahe Umlaufbahnen verfügt und daher schwerer und größer gemacht werden kann. Unsere Astronauten werden sicherer sein.

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Autor: Gou Sheng

Rezension: Gou Bingchen

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.