Der "Nationalteam" greift ein, und die erste Raketenfahrt der wiederverwendbaren Trägerrakete Changzheng 12A findet statt.

Am 23. Dezember um 10:00 Uhr ist die Trägerrakete Changzheng-12A Yaoyi von der Dongfeng Commercial Space Innovation Test Area gestartet und hat gleichzeitig einen Versuch zur vertikalen Rückgewinnung der ersten Stufe unternommen.

Mit diesem Start wurde erfolgreich das Ziel des Eintritts in die zweite Stufe erreicht. Die zweite Stufe der Trägerrakete ist in die vorgesehene Umlaufbahn gelangt, aber die Rückgewinnung der ersten Stufe war nicht erfolgreich. Die genauen Gründe werden derzeit noch weiter analysiert und überprüft. Als die zweite in China entwickelte Flüssigsauerstoff-Methan-Trägerrakete, die bereits bei ihrem Erstflug einen Rückgewinnungsversuch unternimmt, hat diese Mission wertvolle Daten und praktische Erfahrungen für die anschließende Optimierung der zugehörigen Technologien gesammelt.

Als eine neue Generation von mittelgroßen Flüssigtreibstoff-Trägerraketen in China ist die Changzheng-12A eine wiederverwendbare Konfiguration im einheitlichen Technologie-System der Changzheng-12, die speziell auf die häufigen Startanforderungen von Satelliten-Konstellationen in niedriger Umlaufbahn zugeschnitten ist und vor allem die Rückgewinnungsfähigkeit der ersten Stufe verbessert. Ihr Erstflug bedeutet nicht nur die Erstaufführung dieser neuen Konfiguration, sondern markiert auch einen wichtigen Schritt der nationalen Raumfahrt in Richtung der "technischen Anwendung von wiederverwendbaren Trägerraketen für den Eintritt in die Umlaufbahn".

Zhao Jincai, ein ehemaliger Experte für das Gesamtsystem von Trägerraketen der 8. Akademie der China Aerospace Science and Technology Corporation, sagte gegenüber Tencent Technology: "Dies ist eine tiefe Integration des Gesamt-Systems des nationalen Teams und der Technologie von Motoren aus der kommerziellen Raumfahrt. Das Gesamtsystem wird von der 8. Akademie der Raumfahrt übernommen, während das Motorsystem von einem kommerziellen Raumfahrtunternehmen stammt. Dies ist eine wichtige Modellerneuerung in der Geschichte der Trägerraketenentwicklung in China und zeigt die Kombination von "staatlichem System + Marktmechanismus"."

Im Bereich der wiederverwendbaren Trägerraketen, einer Schlüsseltechnologie, werden von der kommerziellen Raumfahrt auch eifrig technische Verifikationen durchgeführt. Am 3. Dezember hat die Zhuque-3, die von einem kommerziellen Raumfahrtunternehmen entwickelt wurde, die erste systematische Flugverifikation des "Eintritts in die Umlaufbahn + Rückgewinnungsprozess der ersten Stufe" einer großen Flüssigtreibstoff-Trägerrakete in China abgeschlossen. Obwohl bei dieser Mission die Rückgewinnung der ersten Stufe nicht die geplante sanfte Landung erreichen konnte, wurden die meisten Schlüsselpunkte der Fähigkeit zum Eintritt in die Umlaufbahn und des Rückgewinnungsprozesses verifiziert.

Angesichts der bereits begonnenen Planungsforschung für die erste Phase des "15. Fünfjahresplans" und der zunehmenden Nachfrage nach der Vernetzung von großen Satelliten-Konstellationen in niedriger Umlaufbahn in China ist der Erstflug der Changzheng-12A eine wichtige Erkundung, bei der das nationale Team und die kommerzielle Raumfahrt parallel an der wiederverwendbaren Technologie arbeiten.

01 Über die Changzheng-12A

Laut verfügbaren Informationen ist die Changzheng-12A eine Zweistufenrakete mit einer Länge von etwa 60 Metern und einem Durchmesser von etwa 3,8 Metern. Ihre Startmasse beträgt 433 Tonnen, und es können fairings mit einem Durchmesser von 4,2 Metern und 5,2 Metern gewählt werden. Die erste Stufe ist mit sieben Flüssigsauerstoff-Methan-Motoren ("Longyun"-Motoren) parallel geschaltet, und die zweite Stufe ist mit einem Vakuum-Modell des YF-209V Flüssigsauerstoff-Methan-Motors ausgestattet.

In Bezug auf die Tragfähigkeit: Die Tragfähigkeit beträgt 12 Tonnen in einer niedrigen Erdumlaufbahn (LEO) mit einer Höhe von 200 Kilometern und 7,3 Tonnen in einer Sonnen-synchronen Umlaufbahn (SSO) mit einer Höhe von 700 Kilometern.

Die Technologie-Richtung der Changzheng-12A ist keine "radikale" umwälzende Innovation, sondern eine vorausschauende Planung, die auf dem reifen System der Einweg-Flüssigtreibstoff-Trägerraketen in China basiert.

Zunächst verwendet die Changzheng-12A Flüssigsauerstoff-Methan-Treibstoff. Methan-Motoren haben die Vorteile, dass sie keine Rußablagerungen bilden, einfach zu warten sind und sich gut für eine schnelle Wiederverwendung eignen. Ihre technische Anwendungs-Erfahrung ist jedoch relativ gering. Diese Technologie-Richtung ist zukunftsträchtiger, erfordert aber auch mehr Flugverifikationen, um ihre Zuverlässigkeit zu beweisen.

Die Trägerraketen der chinesischen Changzheng-Reihe haben einen Entwicklungsprozess von traditionellen Einweg-Raketen über die neuen Generationen von "grünen Raketen" hin zu wiederverwendbaren Raketen durchlaufen. Zhao Jincai, ein ehemaliger Experte für das Gesamtsystem von Trägerraketen der 8. Akademie der China Aerospace Science and Technology Corporation, sagte gegenüber Tencent Technology: "In den frühen Tagen standen die Changzheng-2, -3 und -4 auf der Grundlage eines zuverlässigen Eintritts in die Umlaufbahn und verwendeten Treibstoffsysteme mit hohen Sicherheits- und Umweltbeschränkungen. Anfang dieses Jahrhunderts wurde das Projekt für die neuen Generationen von Trägerraketen gestartet, und es wurde auf saubere Treibstoffe wie Flüssigwasserstoff-Flüssigsauerstoff und Flüssigsauerstoff-Kerosin umgestellt, um ein komplettes Leistungsspektrum aufzubauen. Mit den Durchbrüchen bei den Flüssigsauerstoff-Methan-Motoren ist die Wiederverwendbarkeit allmählich in die technische Phase eingetreten, und die Changzheng-12A ist ein wichtiger Knotenpunkt in dieser Entwicklung."

Bei der Vordesignung wurde viel Raum für die Wiederverwendung gelassen. Die Technologie der wiederverwendbaren Raketen umfasst mehrere Schlüsselherausforderungen: Wiedereintrittskontrolle, Triebwerksdrosselung, Differenzialkontrolle, Stabilität während der Landephase usw.

Diese vorausschauende Gestaltung bedeutet, dass die Rakete von Anfang an für die Wiederverwendung konzipiert wurde, anstatt nach der Festlegung des Basismodells umgebaut und erweitert zu werden. Beispielsweise wurde bei der strukturellen Gestaltung ein Sicherheitszuschlag an Festigkeit vorgesehen, im Steuerungssystem wurden Navigationsalgorithmen für die Rückgewinnung integriert, und das Triebwerksystem verfügt über die Fähigkeit zur tiefen Schubänderung. Diese Gestaltungen werden möglicherweise in der Erstflugphase nicht vollständig sichtbar sein, aber sie ebnen den Weg für die anschließende technische Verifikation.

02 Herausforderungen und Schwierigkeiten beim Erstflug

Aus globaler Perspektive hat auch die Falcon 9 von SpaceX einen ähnlichen technologischen Entwicklungsprozess durchlaufen. Die frühesten Versionen Falcon 9 v1.0 und v1.1 haben zwischen 2013 und 2015 mehrmals Versuche zur Rückgewinnung auf See und an Land unternommen, aber alle waren erfolglos. Erst am 21. Dezember 2015 war die Falcon 9 Full Thrust erstmals erfolgreich bei der Rückgewinnung der ersten Stufe an Land. Es hat SpaceX etwa drei Jahre gedauert, um von dem ersten erfolgreichen Rückgewinnungsversuch bis zur normalisierten Wiederverwendung im Jahr 2018 zu gelangen. Dieser Prozess zeigt, dass die Reife der wiederverwendbaren Technologie eine große Menge an Flugdaten und kontinuierliche Verbesserungen erfordert.

Zhao Jincai sagte, dass die Hauptschwierigkeiten bei der Entwicklung der Changzheng-12A darin bestehen, die Rakete von einer "einmaligen Flugfähigkeit" in eine "mehrmalige Nutzbarkeit" zu verwandeln. Hier gibt es mehrere Aspekte:

Zunächst müssen Flüssigsauerstoff-Methan-Motoren, obwohl sie sauberer sind und sich besser für das mehrmalige Zünden eignen, noch viele technische Verifikationen durchlaufen, um bei verschiedenen Höhen und Gewichten stabil zu funktionieren.

Zweitens muss die Rakete während des Rückgewinnungsprozesses in komplexen Zuständen wie dem Wiedereintritt in die Atmosphäre, der Abbremsung und der vertikalen Abwärtsbewegung eine präzise Kontrolle aufrechterhalten, was an die Flugsteuerungssysteme nahezu extreme Anforderungen stellt.

Zusätzlich muss die Struktur der Rakete einerseits stabiler sein, andererseits aber nicht zu schwer, da sonst die Tragfähigkeit beeinträchtigt würde.

Zusammen mit der gemeinsamen Entwicklung des nationalen Teams und der kommerziellen Raumfahrt, bei der die Herausforderungen in technischer, technologischer und systemischer Hinsicht gleichzeitig auftreten, wird dies zu einem hochkomplexen Systemprojekt.

Die Changzheng-12A ist eine der wenigen Raketenmodelle in China, die bereits in der Entwicklungsphase eine neue Endmontagestelle nutzen. Das neue Montagesystem legt Wert auf Digitalisierung, Modularität und hohe Übereinstimmung und hat das Ziel, die Skalierbarkeit und die Herstellungsqualität zu verbessern. Die traditionelle Endmontage von Raketen basiert hauptsächlich auf manueller Erfahrung und mehrfachen physischen Tests, während die neue Montagestelle Mittel wie dreidimensionale digitale Montage, digitale Verfolgung des gesamten Fertigungsprozesses, mehrstufige automatische Prüfung und modulare Montagestrategien einführt.

03 Die "komplementäre Struktur" der wiederverwendbaren Raketen in China

In der chinesischen Raumfahrt zeigt die Entwicklung der wiederverwendbaren Raketen eine Situation, in der das nationale Team und die kommerzielle Raumfahrt Seite an Seite vorankommen. Diese vielfältige Erkundungsstruktur spiegelt nicht nur die Wahl der Technologie-Richtungen verschiedener Akteure wider, sondern auch ihre jeweiligen Missionen und Entwicklungstrategien.

Nationales Team: Stabilität als Priorität, systemische Aufbau zuerst

Derzeit umfasst die Planung des nationalen Raumfahrt-Systems im Bereich der wiederverwendbaren Raketen Modelle wie die Changzheng-8 und die Changzheng-12A. Die Changzheng-8 hat bereits Vorversuche zur Rückgewinnung der ersten Stufe durchgeführt, und die Changzheng-12A ist eine neue Plattform für den Mittelklasse-Leistungsmarkt. Ein gemeinsames Merkmal dieser Modelle ist die Betonung der systemischen Fähigkeitsentwicklung und die Verfolgung einer langfristigen technischen Akkumulation und eines technologischen Fundaments.

Die Entwicklung der Raketen des nationalen Teams folgt einem strengen Qualitätsmanagementsystem und einem stufigen Verifikationsprozess. Von der Projektargumentation über die Prototypentwicklung bis zur Serienproduktion hat jeder Schritt klare technische Indikatoren und Prüfstandards. Dieser systemische Entwicklungsprozess dauert zwar länger, kann aber die hohe Zuverlässigkeit der Raketen gewährleisten und die Anforderungen wichtiger nationaler Missionen erfüllen.

Die Changzheng-12A deckt die Startanforderungen für Mittelklasse-Missionen ab, fördert die Modernisierung des Herstellungssystems und bietet eine plattformbasierte Unterstützung für die anschließende Verifikation der Wiederverwendbarkeit. Der Erstflug ist nur der erste Schritt in diesem Prozess, und es werden in Zukunft noch mehr Tests und technische Verifikationen durchgeführt.

Kommerzielle Raumfahrt: Schnelle Iteration und Versuche

Am 3. Dezember hat die Zhuque-3 Yaoyi, eine Trägerrakete von Landspace, ihren Erstflug unternommen, und die zweite Stufe ist problemlos in die vorgesehene Umlaufbahn gelangt. Dies war das erste Mal in China, dass ein Versuch zur Rückgewinnung einer Rakete nach dem Eintritt in die Umlaufbahn unternommen wurde.

Die Zhuque-3 verwendet ebenfalls Flüssigsauerstoff-Methan-Treibstoff und eine Edelstahl-Raketenstruktur. Die Technologie-Richtung ist zukunftsträchtiger. Die Edelstahl-Raketenstruktur kann die Herstellungskosten erheblich senken, die Produktionszeit verkürzen und aufgrund ihrer Hochtemperaturbeständigkeit besser für mehrfache Wiedereintrittsmanöver in die Atmosphäre geeignet sein. Die Eigenschaft der Flüssigsauerstoff-Methan-Motoren, keine Rußablagerungen zu bilden, ermöglicht theoretisch eine schnelle Wiederverwendung ohne die Notwendigkeit, die Rakete nach der Rückgewinnung zu inspizieren.

Das Vorteil der kommerziellen Raumfahrtunternehmen liegt darin, dass die Entscheidungswege kurz sind, die Reaktionsgeschwindigkeit hoch ist und die Fehlerverträglichkeit stark ist. Obwohl das Risiko höher ist, können sie schneller praktische Daten sammeln. Selbst wenn der Rückgewinnungsversuch dieses Mal nicht erfolgreich war, hat das Team Flugdaten von Schlüsselpunkten gesammelt, die als erste Handinformationen für die anschließende Verbesserung dienen können.

Außer der Zhuque-3 werden laut öffentlichen Informationen von mehreren kommerziellen Raumfahrtunternehmen wie Tianbing Technology (Tianlong-3) und CAS Space (Lijian-2) wiederverwendbare Raketen eifrig für ihren Erstflug vorbereitet. Diese Modelle umfassen verschiedene Leistungsklassen und Technologie-Richtungen und zeigen die Innovationskraft der chinesischen kommerziellen Raumfahrt.

Bildung der komplementären Struktur

Die Erkundungen des nationalen Teams und der kommerziellen Raumfahrt im Bereich der wiederverwendbaren Raketen sind keine einfache Wettbewerbsbeziehung, sondern haben eine komplementäre Entwicklungstruktur gebildet. Das nationale Team übernimmt wichtige nationale Missionen und strebt eine hohe Zuverlässigkeit und systemische Fähigkeiten an. Seine technische Akkumulation bietet eine grundlegende Unterstützung für die gesamte Branche. Die kommerzielle Raumfahrt richtet sich an die Marktbedürfnisse, strebt Kosteneffizienz und schnelle Reaktion an, und ihre flexible Mechanik kann die technische Iteration beschleunigen.

Zhao Jincai sagte: "Dieses Zwei-Spur-System trägt dazu bei, eine gesunde Wettbewerbs- und Kooperationsbeziehung zu bilden. Die technischen Durchbrüche des nationalen Teams können der kommerziellen Raumfahrt als Referenz dienen, und die innovativen Erkundungen der kommerziellen Raumfahrt können auch dem nationalen Team neue Ideen geben. Zum Beispiel können beide Seiten in Bereichen wie der Vernetzung von Satelliten-Konstellationen und der kommerziellen Startdienstleistung ihre Stärken ausspielen und gemeinsam den Fortschritt der chinesischen Raumfahrttechnologie vorantreiben."

04 Der Kern-Startboden in der Ära der Satelliten-Konstellationen

Der Erstflug der Changzheng-12A hat weitaus mehr Bedeutung als nur ein einfacher Raketenstart. Er markiert, dass das chinesische nationale Raumfahrt-System von der konzeptionellen Erkundung der wiederverwendbaren Raketentechnologie in die technische Praxisphase eingetreten ist und