Cargueiro espacial Tianzhou

Espaçonave de 13 toneladas, lançada pelo foguete Longa Marcha 7 CZ-7

A Tianzhou pode se apresentar em três versões diferentes. A versão padrão emprega um módulo de carga totalmente pressurizado para entregar até 6.500 quilos de carga interna ao CSS para transferência pelos membros da tripulação. A nave tem um comprimento de 10,6 m, um diâmetro maximo de 3,35 m, sendo a massa de lançamento nominal de 12.910 kg; A carga seca transportada é de 6.500 kg, enquanto o volume do compartimento de carga vazio é de 15 m³; A relação de carga da Tianzhou , ou seja, a relação entre o peso da carga transportada e o peso da própria espaçonave , chega a 48%, e é maior do que a relação dos HTV do Japão e do ATV da Europa.

O China Manned Space Engineering Office (CMS) abriu uma consulta para o nome da nave de carga em 25 de abril de 2011. Em 20 de maio, havia recebido mais de 50.000 sugestões. Em 8 de julho, Yang Liwei , o primeiro astronauta da China e vice-diretor da Academia Chinesa de Ciências, revelou que eles tinham uma lista de dez nomes. Em 31 de outubro de 2013, foi revelado que a espaçonave se chamaria Tianzhou ( chinês :天 舟; pinyin : Tiān Zhōu ; ‘Barco Celestial’), combinando os nomes chineses do Tiangong (Chinês :天宫 ) e a espaçonave Shenzhou ( chinês :神舟 ) . Também afirmaram que usariam a identificação de duas letras “TZ” .

A nave tem um tempo de voo acoplado de 180 dias; sendo que a autonomia de voo livre é de 90 dias. A capacidade de propelente no módulo de propulsão (MMH+N2O4) é de 2.000 kg, incluindo propelente de transferência para a estação espacial. De acordo com relatórios, o TZ usa um sistema de propulsão combinado, permitindo que todo o propelente não necessário para a missão principal seja transferido para a estação espacial, permitindo um uso mais eficiente dos recursos.

Uma versão ‘semi-pressurizada’ da espaçonave tem um conteiner de carga pressurizado menor e uma seção de carga não pressurizada montada atrás, semelhante ao Veículo de Transferência H-II (HTV) do Japão com seu Palete Exposto que pode ser extraído roboticamente para facilitar a transferencia de cargas externas. Finalmente, uma versão totalmente despressurizada poderia transportar cargas úteis externas de até 4 x 3 metros e uma massa de cerca de 5 toneladas.

O Módulo de Serviço tem cerca de 3,3 metros de comprimento e 2,8 metros de diâmetro, abrigando os motores principais da espaçonave, uma série de propulsores de controle de atitude e os dois painéis solares dobrados junto ao casco do módulo. O sistema de controle de órbita é composto por quatro motores principais de 490 Newtons de empuxo. Os motores principais são usados ​​para manobra orbital e para o encontro com a estação espacial. O sistema de controle de atitude tem um total de 36 motores com 4 níveis de empuxo – 25 N, 120 N e 150 N. Oito pequenos jatos de ajuste fino tem 25 Newtons. Os propelentes ficam acondicionados em oito tanques esféricos que, segundo relatos, são semelhantes à espaçonave Shenzhou, que pode conter 230 litros. Os dois paineis solares da espaçonave, com 14,9 metros de envergadura, consistem cada um em três placas com uma área total de mais de 24 m2. As células de arsenieto de gálio de junção tripla fornecem uma potência de pico de 4.500 Watts, sendo que a média é de 1.900 Watts. A eletricidade é armazenada em baterias híbridas de níquel-metal de 40 Amperes-hora e o veículo usa um barramento principal de 100 volts que é mantido entre 98-103V. Os conversores DC / DC fornecem tensões de barramento secundário de 28 e 12 volts para alimentar diferentes subsistemas. Sensores solares são usados ​​para determinar o ângulo de incidência solar para ordenar que o mecanismo de rotação posicione os paineis para geração de energia otimizada.

O Módulo de Serviço é unido ao Módulo de Carga através de uma Seção de Transferência com pouco mais de um metro de comprimento e forma de tronco de cone para fazer a transição do diâmetro do Módulo de Serviço de 2,8 metros para os 3,35 metros do Módulo de Carga. O espaço nesta seção é provavelmente utilizado para abrigar sistemas de apoio, como tanques de gás para repressurizações da estação espacial e tanques de água para consumo da tripulação e geração de oxigênio.

O Módulo de Carga tem cerca de 5 metros de comprimento e 15 metros cúbicos de volume interno que para cargas. O compartimento tem pontos de fixação de racks de carga nas paredes, piso e teto, que podem ser preenchidos com pacotes de carga e outros contêineres de equipamentos. Espaço de armazenamento adicional está disponível no cone final traseiro da seção pressurizada. No exterior do módulo estão instalados dois radiadores que irradiam mais de 2kW de calor gerado nos módulos de serviço e de carga.
A extremidade frontal do Módulo de Carga tem um mecanismo de acoplamento do tipo APAS russo de 1,4 metro de diâmetro que inclui conectores de energia e dados, bem como quatro conexões de fluido para a transferência de gás propelente e pressurização. A acoplagem ocorre a uma velocidade relativa de 0,2 metros por segundo e o erro lateral deve ser inferior a 18 centímetros para realizar um engate suave.

Sistema de encontro e acoplagem

Para as operações de encontro e acoplagem, a TianZhou está equipada, na sua parte frontal, com um radar de microondas, um telêmetro a laser e sensores CCD, além de um faol de iluminação.

Sistemas de determinação de distâncias para encontro e acoplamento, no compartimento traseiro do TianHe, usados como alvo para o TianZhou

Os três tipos de sistema de medição de alcance funcionam em distâncias diferentes. O radar de microondas opera a 150 km de distância do alvo. O radar laser é utilizado a uma distância de 20 km. os sensores CCD operam durante a fase final de abordagem (dentro de 100 m). O sistema chinês incorporou tecnologias semelhantes do Soyuz / Progress russo (radar de micro-ondas) e do ATV europeu (telêmetro a laser), mas tem uma precisão maior. O radar pesa menos de 12 kg e tem um consumo de energia baixo e nenhuma peça móvel. Usa faixa de pseudocódigo de alta velocidade, medição de velocidade Doppler coerente de duas vias e medição de ângulo baseada em interferômetro.

O telêmetro a laser tem um sistema ativo (emissor) e um passivo (refletor). Com um refletor instalado no alvo de acoplamento, o radar é capaz de detectar e medir a distância entre duas naves a uma distância de 20 km. O sistema Sensor CCD é usado durante a abordagem final e tem uma alta precisão com uma distorção óptica relativa de menos de 0,018%.

O foguete-portador CZ-7

A variante básica do CZ-7 tem uma configuração de dois estágios com quatro boosters de propelentes líquidos, todos queimando querosene como combustível e oxigênio líquido (LOX) como oxidante. O foguete tem 53,1 m de comprimento, com uma massa total de lançamento de 594 toneladas e um empuxo de decolagem de 7.200 kN (734 toneladas-força). O lançador é capaz de colocar 13.500 kg de carga útil em órbita de 200 x 400 km (inclinação de 42 °) ou 5.500 kg para uma órbita sincrona com o sol de 700 km.

Foguete Longa Marcha 7 (CZ-7)

O veículo principal CZ-7 consiste em dois estágios conectados por uma estrutura interestágio, todos de 3,35 m em diâmetro. Cada estágio tem um tanque de oxidante na frente e um tanque de combustível na parte traseira, conectado por uma seção de anel intertanque. O oxidante é bombeado para os motores por meio de um duto que passa através no centro do tanque de combustível traseiro. Os dois tanques de propelente e a seção do anel intertanques fazem parte da estrutura de suporte de carga.

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