Após se afirmar como a terceira potência mundial no campo do voo espacial tripulado com o lançamento das cápsulas Shenzhou e com a realização de uma actividade extraveícular, a China torna-se na terceira nação a colocar em um laboratório espacial em órbita terrestre. O TianGong-1 representa mais uma ambiciosa fase na carreira espacial da China que em 2020 pretende colocar em órbita uma estação espacial modular semelhante à estação espacial russa Mir.
O lançamento do módulo TG-1 TianGong-1 teve lugar às 1306:03,7UTC do dia 29 de Setembro de 2011 e foi levado a cabo por um foguetão CZ-2F/G Chang Zheng-2F/G (T1) a partir da Plataforma de Lançamento 921 (SLS-2) do Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan.
O módulo espacial TG-1 TianGong-1 (天宫一号)
O módulo espacial TG-1 TianGong-1 (tiān gōng yí hào) é um módulo espacial experimental que será principalmente utilizado para a realização de ensaios de aproximação e acoplagem, bem como para o aperfeiçoamento das tecnologias relacionadas com o encontro e a acoplagem em órbita e para acumular experiência na construção, gestão e operação de uma estação espacial.
O módulo tinha uma massa de 8.506 kg no lançamento e tem um comprimento de 10,40 metros. É composto por dois módulos cilíndricos com um mecanismo de acoplagem na parte frontal. Os dois módulos são o módulo experimental e o módulo de serviço. O módulo experimental tem um diâmetro máximo de 3,35 metros e é composto de uma secção frontal cónica, uma secção cilíndrica e uma secção cónica posterior que faz a ligação com o módulo de serviço. Na parte frontal do módulo existem um mecanismo de acoplagem com uma escotilha de 0,8 metros de diâmetro, e equipamento de medição e de comunicações que será utilizado para apoiar as manobras de encontro e acoplagem.
É no módulo de serviço onde os taikonautas irão viver e trabalhar, tendo um volume habitável de 15 m3. Esta secção está também equipada com duas zonas para dormir com sistemas de iluminação ajustáveis, equipamento de exercício, sistemas de entretenimento, dispositivos de comunicação visual e sistemas de controlo. Um esquema de cores irá auxiliar os taikonautas a manterem a orientação. As paredes interiores do módulo têm duas cores, sendo uma comummente associada ao céu e outra à terra.
O módulo de serviço tem um diâmetro de 2,8 metros e tem como função fornecer a energia necessária para o funcionamento do módulo espacial, contendo também dois painéis solares, tanques de propolente, e outros sistemas.
Após um período de testes e verificações do TianGong-1, os especialistas espaciais chineses estarão prontos para o lançamento da cápsula espacial não tripulada SZ-8 Shenzhou-8. O lançamento será levado a cabo pelo foguetão CZ-2F Chang Zheng-2F (Y8) e está previsto para o dia 1 de Novembro. A acoplagem terá lugar após a verificação dos sistemas dos dois veículos.
O TG-1 TianGong-1 deverá permanecer operacional durante dois anos e deverá realizar manobras de encontro e acoplagem com três veículos. Para além da Shenzhou-8, o TianGong-1 irá acoplar com a SZ-9 Shenzhou-9 e com a SZ-10 Shenzhou-10 que realizarão missões similares e pelo menos um destes veículos irá transportar uma tripulação. Os taikonautas deverão permanecer um máximo de duas semanas a bordo do módulo, porém antes de ingressarem a bordo as condições no interior do módulo experimental serão ajustadas para garantir que a tripulação possa viver num ambiente que contenha oxigénio suficiente, além do nível seguro de humidade e de calor.
Após o lançamento, o TG-1 é colocado numa órbita quase circular com uma altitude média de 350 km após duas manobras orbitais. Antes do lançamento da Shenzhou-8, a sua órbita será baixada para os 343 km. Dois dias após o seu lançamento, terá lugar a acoplagem entre os dois veículos. O TianGong-1 e a Shenzhou-8 permanecem acoplados durante 12 dias, separando-se depois para que possam repetir as manobras de aproximação e realizar uma segunda acoplagem. Após um novo período de junção em órbita, os dois veículos separam-se definitivamente e a cápsula não tripulada regressa à Terra após um curto voo autónomo.
No futuro os módulos TianGong serão melhorados para se transformarem num veículo de carga para a estação espacial da classe Mir. Entretanto, a China deverá lançar o módulo TG-2 TianGong-2 em 2014 com o objectivo de desenvolver as tecnologias necessárias para a regeneração de água e de oxigénio necessária para estadias de curta duração e para levar a cabo algumas experiências científicas. No período de 2015 / 2016, será colocado em órbita o laboratório TG-3 TianGong-3 que provavelmente será dotado de dois mecanismos de acoplagem (sendo uma estação da classe Salyut-6/7). Estes dois mecanismos poderão permitir uma ocupação permanente do laboratório que será utilizado para o desenvolvimento das tecnologias necessárias para estadias de médio e longo prazo em órbita e para a realização de experiências científicas e pesquisas mais sofisticadas.
O foguetão CZ-2F/G Chang Zheng-2F/G
O módulo espacial TG-1 TianGong-1 utilizou o primeiro foguetão CZ-2F/G Chang Zheng-2F/G, uma versão do foguetão lançador CZ-2F Chanf Zheng-2F utilizado no programa espacial tripulado Shenzhou (Projecto 921). Este lançador também pode ser designado como CZ-2F Chang Zheng-2G ‘Fase Um’.
Este lançador, desenvolvido pela Academia Chinesa de Tecnologia de Veículos Lançadores sobre coordenação da Corporação de Ciência e Tecnologia Aeroespacial da China, é diferente da versão original Shenjian (Seta Mágica) que foi desenvolvida a partir do foguetão CZ-2E Chang Zheng-2E que por sua vez foi baseado na tecnologia matura do lançador CZ-2C Chang Zheng-2C. O desenho conceptual do Chang Zheng-2E foi iniciado em 1986, com o veículo a ser colocado no mercado mundial de lançadores após um voo de teste em Julho de 1990.
Para satisfazer os requisitos da missão de encontro e acoplagem, o Chang Zheng-2F sofreu mais de 170 modificações e utilizou cinco novas tecnologias. O foguetão chegou a Jiuquan a 23 de Julho e desde esse dia foi submetido a diferentes testes de preparação para o lançamento.
Este veículo será utilizado para o lançamento do TianGong-1 e dos futuros veículos de carga até um lançador mais potente estar disponível, no caso o CZ-7 Chang Zheng-7. Uma diferença substancial no CZ-2F/G é a ausência do sistema de emergência no topo do lançador, uma carenagem mais larga e uma sequência de separação melhorada. Outras características desta versão são o facto de ser capaz de uma maior precisão na inserção orbital. Isto é possível com a introdução de sistemas de navegação melhorados e complexos sistemas de orientação com a obtenção de dados em tempo real e utilização de dados de GPS nos parâmetros de correcção para se conseguir uma dupla redundância. Por outro lado, mais propolente é abastecido nos propulsores e no lançador, aumentando assim o tempo de ignição.
Tal como o CZ-2F, o CZ-2F/G Chang Zheng-2F/G é um lançador a dois estágios auxiliado por quatro propulsores laterais de combustível líquido durante a ignição do primeiro estágio. O comprimento total do CZ-2F/G é de 52,0 metros com um estágio central de 3,35 metros de diâmetro e um diâmetro máximo de 8,45 metros na base e contando com os propulsores laterais. No lançamento a sua massa é de 493.000 kg, sendo capaz de colocar numa órbita baixa uma carga de 8.600 kg.
No foguetão Chang Zheng-2F, os propulsores laterais LB-40 têm um comprimento de 15,326 metros, 2,25 metros de diâmetro, um peso bruto de 40.750 kg e uma massa de 3.000 kg sem propolente. Cada propulsor está equipado com um motor YF-20B de escape fixo que consome UDMH/N2O4 desenvolvendo uma força de 740,4 kN ao nível do mar. o seu tempo de queima é de 127,26 segundos (será de 137 segundos para o CZ-2F/G).
O primeiro estágio L-180 tem um comprimento de 28,465 metros, diâmetro de 3,35 metros, peso bruto de 198.830 kg e uma massa de 12.550 kg sem propolentes. Está equipado com um motor YF-21B composto de quatro motores YF-20B que desenvolvem 2.961,6 kN ao nível do mar. Os motores consomem UDMH/N2O4. O seu tempo de queima é de 160,00 segundos (poderá ser superior na versão CZ-2F/G).
O segundo estágio L-90 tem 14,223 metros de comprimento, 3,35 metros de diâmetro, uma massa bruta de 91.414 kg e uma massa de 4.955 kg sem propolente. Está equipado com um motor YF-24B composto de um motor YF-22B de escape fixo e por quatro motores vernier de escape amovível YF-23B. Os motores consomem UDMH/N2O4 desenvolvendo 738,4 kN (motor principal) e 47,04 kN (motores vernier) de força em vácuo. O tempo total de queima é de 414,68 segundos (motor principal) e de 301,18 segundos (motores vernier).
O lançamento do TG-1 TianGong-1 constituiu o 147º lançamento orbital bem sucedido da China, sendo o 147º lançamento orbital bem sucedido da família de lançadores Chang Zheng, o 49º lançamento orbital bem sucedido desde o Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan e o 10º lançamento bem sucedido por parte da China em 2011.
O Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan
Também conhecido como Shuang Cheng Tse, o Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan foi o primeiro local na China a partir do qual se procedeu ao teste e lançamento de vários tipos de mísseis e dos primeiros lançadores espaciais Chang Zheng e Feng Bao.
O centro inclui um Centro Técnico, dois complexos de lançamento, um Centro de Comando e Controlo, um Centro de Controlo de Lançamento, sistemas de abastecimento, sistemas de previsão meteorológica, e sistemas de suporte logístico. Jiuquan foi originalmente utilizado para o lançamento de satélites científicos e de satélites recuperáveis para órbitas terrestres baixas ou de média altitude com altas inclinações.
O programa espacial tripulado utiliza a Plataforma de Lançamento 921 situada no Complexo de Lançamento Sul. Este foi construído na segunda metade dos anos 90 e mais tarde foi-lhe acrescentada a Plataforma de Lançamento 603 para lançamentos não tripulados.
Para além das plataformas de lançamento, o complexo de lançamento está dotado de um centro técnico onde decorrem os preparativos do foguetão lançador e das suas cargas. O Centro Técnico é composto de instalações de processamento e de montagem vertical do lançador, edifícios de processamento de cargas, edifício de processamento dos propulsores sólidos, edifício de armazenamento de propolentes hipergólicos e o centro de controlo de lançamento.
Para o lançamento do TianGong-1 o complexo foi equipado com um centro computacional melhorado, sistemas de monitorização e comando, e uma capacidade aumentada para se adaptar às alterações nas condições das missões, bem como os recursos necessários para lidar com as tarefas do lançamento e de comando. Um sistema integrado de treino para os lançamentos espaciais foi também desenvolvido para esta missão. Os engenheiros também levaram a cabo uma verificação técnica intensiva de dois meses no equipamento entre Março e Maio de 2011. A segurança e a fiabilidade dos instrumentos foram significativamente melhoradas. Os lançamentos orbitais desde Jiuquan são supervisionados desde o Centro de Comando e Controlo situada na cidade espacial de Dongfeng, 60 km a sudoeste do centro de lançamento.
A torre umbilical do complexo 921 é composta por uma estrutura fixa e um par de seis plataformas rotativas. Uma vez chagado à plataforma de lançamento, as plataformas rotativas são colocadas em torno do foguetão para permitir o seu abastecimento e para que os técnicos tenham acesso às suas diferentes zonas para realizarem os procedimentos finais de verificação. A torre umbilical também contém uma área protegida e de ambiente controlado para permitir o acesso dos taikonautas ao interior dos veículos. As plataformas rotativas são removidas uma hora antes do lançamento, enquanto que quatro braços móveis proporcionam ligações para o fornecimento de electricidade, gases e fluidos para o lançador. Estes braços são removidos minutos antes do lançamento.
O foguetão lançador é transportado sobre uma plataforma móvel de lançamento desde o edifício de integração vertical para a plataforma de lançamento. A plataforma móvel move-se num sistema de carris separados 20 metros e atinge uma velocidade máxima de 25 metros/minuto. A plataforma tem um comprimento de 24,4 metros, largura de 21,7 metros e uma altura de 8,34 metros, tendo um peso de 750.000 kg. A viagem entre o edifício de montagem e a plataforma de lançamento demora 60 minutos estando afastados 1,5 km.
O primeiro lançamento orbital desde Jiuquan teve lugar a 24 de Abril de 1970 quando um foguetão CZ-1 Chang Zheng-1 colocou em órbita o primeiro satélite artificial da China, o Dong Fang Hong-1 (04382 1970-034A).