Yuanzheng (chinesisch 遠征系列 / 远征系列,PinyinYuǎnzhēng Xìliè, deutsch:Fernmarsch) ist eine von derChinesischen Akademie für Trägerraketentechnologie für den Gebrauch mit Trägerraketen vom Typ „Langer Marsch“ (长征, PinyinChángzhēng) entwickelte und gebaute Familie vonKickstufen, sogenannte „Apogäumsmotoren“, die es ermöglichen, Raumflugkörper aus einem Transferorbit in eine mittlere oder geostationäre Umlaufbahn zu befördern. Der Name wurde von Long Lehao (龙乐豪, * 1938), dem einstigen Chefkonstrukteur derChangzheng 3A vorgeschlagen. Die Trägerrakete führt einenlangen Marsch aus der Atmosphäre hinaus durch, die Kickstufe trägt die Nutzlast dann noch höher und weiter.[1]
Da die zweite bzw. dritte Stufe der TrägerraketenLanger Marsch 2 undLanger Marsch 3 nur einmal gezündet werden kann, ist sie nicht dazu in der Lage, einen langgezogenenTransferorbit in eine kreisförmigegeosynchrone odergeostationäre Umlaufbahn zu verwandeln. Daher begann dieChinesische Akademie für Trägerraketentechnologie 2009 unter der Leitung von Chen Yi (陈益), dem stellvertretenden Leiter des Labors 13 der Hauptentwicklungsabteilung,[2]mit der Entwicklung einer zusätzlichen Oberstufe, die in der ursprünglichen Version ein, in der Variante Yuanzheng 2 zwei „Flüssigkeitsraketentriebwerke 50D“ (液体火箭发动机, PinyinYètǐ Huǒjiàn Fādòngjī, daher kurz „YF-50D“) verwendet, die mit einerhypergolen, also selbstzündenden Treibstoffmischung ausDistickstofftetroxid und1,1-Dimethylhydrazin einen Vakuumschub von 6,5 kN erzeugen. Ein derartiges Triebwerk liefert einenspezifischen Impuls von 315,5 s,[3] im Falle der Yuanzheng 2 sind es 321,2 s. Erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt wurde die Kickstufen-Familie von Ma Zhibin (马志滨) und seinen Kollegen 2013 in der FachzeitschriftMissiles and Space Vehicles, damals nur aus der Yuanzheng 1 für dieChangzheng 3A und der Yuanzheng 2 für die in Entwicklung befindlicheChangzheng 5 bestehend.[4][5]Ihren ersten Einsatz hatte die Kickstufe am 30. März 2015, als eine Yuanzheng 1 den experimentellen NavigationssatellitenBeidou-3 IGSO 1-S (北斗三号试验卫星 I1-S) in einen um 55°geneigten geosynchronen Orbit beförderte.
Ein Sonderfall ist die Yuanzheng 3, die nicht von CAST, sondern von derShanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie (SAST) entwickelt wurde. Sie arbeitet nach demselben Prinzip, ist etwa gleich groß wie die Yuanzheng 1, ihr Triebwerk hat aber etwas weniger Schubkraft. Dafür kann die Yuanzheng 3 mit bis zu 10 Satelliten wesentlich mehr Nutzlasten in eine Umlaufbahn befördern als die Modelle der Chinesischen Akademie für Trägerraketentechnologie.
Derzeit gibt es fünf Varianten der Kickstufe:[6]
DieYuanzheng 1 (chinesisch 遠征一號 / 远征一号,PinyinYuǎnzhēng Yī Hào, kurzYZ-1) wurde für Trägerraketen vom TypChangzheng 2C undChangzheng 3A entwickelt. Sie hat einen Durchmesser von 2,8 m, ist für eine Lebensdauer von 6,5 Stunden ausgelegt, kann zweimal gezündet werden und einen oder zwei Satelliten in einemittlere Erdumlaufbahn (2000–36.000 km) oder einegeostationäre Umlaufbahn (35.786 km) befördern.[7][8]Die Yuanzheng 1 hatte ihren ersten Einsatz am 30. März 2015 und ihren vorerst letzten Einsatz am 16. Dezember 2019, bislang immer mit Varianten der Changzheng 3 und immer mitBeidou-Navigationssatelliten (meistens zwei pro Start):
| Nr. | Zeitpunkt (UTC) | Raketentyp | Seriennummer | Startplatz | Nutzlast | Art der Nutzlast | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 30. März 2015 13:52 | CZ-3C | Y1 | Xichang | Beidou-3 IGSO 1-S | Experimentalsatellit | Erfolg |
| 2 | 25. Juli 2015 12:29 | CZ-3B | Y2 | Xichang | Beidou-3 M1-S Beidou-3 M2-S | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 3 | 1. Februar 2016 07:29 | CZ-3C | Y3 | Xichang | Beidou-3 M3-S | Navigationssatellit | Erfolg |
| 4 | 5. November 2017 11:45 | CZ-3B | Y4 | Xichang | Beidou-3 M1 Beidou-3 M2 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 5 | 11. Januar 2018 23:18 | CZ-3B | Y5 | Xichang | Beidou-3 M7 Beidou-3 M8 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 6 | 12. Februar 2018 05:03 | CZ-3B | Y6 | Xichang | Beidou-3 M3 Beidou-3 M4 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 7 | 29. März 2018 17:56 | CZ-3B | Y7 | Xichang | Beidou-3 M9 Beidou-3 M10 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 8 | 29. Juli 2018 01:48 | CZ-3B | Y8 | Xichang | Beidou-3 M5 Beidou-3 M6 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 9 | 24. August 2018 23:52 | CZ-3B | Y9 | Xichang | Beidou-3 M11 Beidou-3 M12 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 10 | 19. September 2018 14:07 | CZ-3B | Y10 | Xichang | Beidou-3 M13 Beidou-3 M14 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 11 | 15. Oktober 2018 04:23 | CZ-3B | Y11 | Xichang | Beidou-3 M15 Beidou-3 M16 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 12 | 18. November 2018 18:00 | CZ-3B | Y12 | Xichang | Beidou-3 M17 Beidou-3 M18 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 13 | 22. September 2019 21:10 | CZ-3B | Y13 | Xichang | Beidou-3 M23 Beidou-3 M24 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 14 | 23. November 2019 00:45 | CZ-3B | Y14 | Xichang | Beidou-3 M21 Beidou-3 M22 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 15 | 16. Dezember 2019 07:22 | CZ-3B | Y15 | Xichang | Beidou-3 M19 Beidou-3 M20 | Navigationssatelliten | Erfolg |
| 16 | 26. Dezember 2023 03:26 | CZ-3B | Xichang | Beidou-3 M25 Beidou-3 M26 | Navigationssatelliten | Erfolg |
DieYuanzheng 1A (chinesisch 遠征一號甲 / 远征一号甲,PinyinYuǎnzhēng Yī Hào Jiǎ, kurzYZ-1A) wurde speziell für die mittelschwere TrägerraketeChangzheng 7 entwickelt. Hierbei handelt es sich um eine prinzipiell baugleiche aber verstärkte Version der Yuanzheng 1, mit einer Lebensdauer von mindestens 48 Stunden,[9]die 20 Mal gezündet werden und bis zu sieben Satelliten in einer vorprogrammierten Reihenfolge in verschiedenen Umlaufbahnen aussetzen kann.[10] Um dies zu erreichen, wurde die Treibstoffzuführung für das YF-50D-Triebwerk aufPumpenförderung umgestellt, wodurch, während die Kickstufe im Orbit ihr Programm abarbeitet, nach dem Abschalten des Triebwerks immer wieder neuer Treibstoff zugeführt werden kann. Außerdem bekam die Yuanzheng 1A verbesserteSteuerdüsen für dieLageregelung sowie ein System zur präzisen Ausrichtung des Schubvektors des Haupttriebwerks. Auch die Temperaturregelung der Kickstufe wurde verbessert. Nachdem sie ihre Aufgaben erfüllt hat, verlässt die Yuanzheng 1A die Umlaufbahn und tritt in die Atmosphäre ein, wo sie vollständig verglüht, sodass keinWeltraummüll übrigbleibt.
Die Yuanzheng 1 A wurde bis jetzt (Stand Juli 2023) nur einmal eingesetzt, am 25. Juni 2016. Bei dieser Gelegenheit wurde zunächst der Technologieerprobungssatellit Aolong 1 (遨龙一号, deutsch:schlendernder Drache) ausgesetzt, der wiederum aus dem eigentlichen Satelliten mit Greifarm bestand, sowie einem kleinen Satelliten, der ein Stück Weltraummüll darstellte, womit das Einsammeln von mittleren und großen Trümmerstücken geübt werden sollte.[11]Anschließend wurden der 12U-Cubesat Aoxiang zhi Xing (翱翔之星) derPolytechnischen Universität Nordwestchinas sowie die Formationsflug-Testsatelliten Tiange Feixingqi 1 und 2 (天鸽飞行器一、二号) in verschiedenen Umlaufbahnen ausgesetzt. Danach fungierte die Kickstufe, auf der das experimentelle Satellitenbetankungsgerät Tianyuan 1 (天源一号) derUniversität für Wissenschaft und Technik der Landesverteidigung befestigt war,[12]bei einem Test für dasbemannte Raumschiff der neuen Generation als Servicemodul für ein verkleinertes Modell der Rückkehrkapsel.[13]
DieYuanzheng 1S (chinesisch 遠征一號商業型 / 远征一号商业型,PinyinYuǎnzhēng Yī Hào Shāngyè Xíng, deutsch:Fernmarsch 1, kommerzieller Typ, kurzYZ-1S) wurde ursprünglich für kommerzielle Satellitenstarts mit der TrägerraketeChangzheng 2C entwickelt. Sie hat nur eine kurze Lebensdauer von etwa einer Stunde[14]und zündet sofort, nachdem sie sich von der zweiten Stufe der Trägerrakete getrennt hat. Mit der Kickstufe steigt die maximale Nutzlast der Changzheng 2C für eine sonnensynchrone Umlaufbahn von 700 km Höhe von 1,2 t auf etwa 2 t.[15]Für den Start zweier Internet-Technologieerprobungssatelliten derChinesischen Akademie für Weltraumtechnologie am 9. Juli 2023 in eine gut 1100 km hohe, um 86,5° zum Äquator geneigtePolarbahn[16][17] hatte man den äußeren Übergangsring zwischen Kickstufe und Rakete als gekrümmtes Gitter ausgeführt. Dadurch reduzierte sich das Gewicht dieses Bauteils um 35 %, wodurch sich die Nutzlastkapazität der Rakete weiter erhöhte.[18]
| Nr. | Zeitpunkt (UTC) | Raketentyp | Seriennummer | Startplatz | Nutzlast | Art der Nutzlast | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 9. Oktober 2018 02:43 | CZ-2C | Y1 | Jiuquan | Yaogan 32-01A Yaogan 32-01B | Aufklärungssatelliten | Erfolg |
| 2 | 24. August 2021 11:15 | CZ-2C | Y2 | Jiuquan | RSW 1 (Ronghe Shiyan Weixing-1) RSW 2 (Ronghe Shiyan Weixing-2) Unbekannter Testsatellit | Nationales Netzwerk Nationales Netzwerk Kommunikation | Erfolg |
| 3 | 3. November 2021 07:43 | CZ-2C | Jiuquan | Yaogan 32-02A Yaogan 32-02B | Aufklärungssatelliten | Erfolg | |
| 4 | 20. Mai 2022 10:30 | CZ-2C | Jiuquan | Digui Tongxin Shiyan Weixing | 3× Technologieerprobung (Kommunikation) | Erfolg | |
| 5 | 9. Juli 2023 11:00 | CZ-2C | Jiuquan | Weixing Hulianwang Jishu Shiyan Weixing 1 Weixing Hulianwang Jishu Shiyan Weixing 2 | 2× Nationales Netzwerk | Erfolg | |
| 6 | 16. November 2023 03:55 | CZ-2C | Jiuquan | Haiyang 3A | Meeresbeobachtungssatellit | Erfolg | |
| 7 | 30. Dezember 2023 00:13 | CZ-2C | Jiuquan | Weixing Hulianwang Jishu Shiyan Weixing | 3× Nationales Netzwerk | Erfolg | |
| 8 | 13. März 2024 12:51 | CZ-2C | Xichang | DRO A und B | 2×Mondorbiter | Fehlschlag Fehlfunktion der YZ-1S |
DieYuanzheng 2 (chinesisch 遠征二號 / 远征二号,PinyinYuǎnzhēng Èr Hào, kurzYZ-2) wurde speziell für die schwere TrägerraketeChangzheng 5 entwickelt. Sie hat einen Durchmesser von 3,8 m, wiegt 1,8 t und besitzt zwei Triebwerke vom Typ YF-50D,[19] die zweimal gezündet werden können[20] und zusammen einen Vakuumschub von 13 kN bzw. einenspezifischen Impuls von 321,2 s erzeugen. Die Lebensdauer der Kickstufe, die bis zu vier Satelliten[21] bzw. Sonden aus einer Transferbahn in niedere, mittlere und hohe Orbits oder eine Umlaufbahn um den Mond befördern kann, beträgt 6,5 bis 7 Stunden.[3][22]Während dieser Zeit können die beiden über Pumpen mit Treibstoff aus je zwei kugelförmigen Tanks fürDistickstofftetroxid und1,1-Dimethylhydrazin versorgten Triebwerke für insgesamt 1105 Sekunden (etwa 18,5 Minuten) arbeiten.
Bei ihrem ersten Einsatz am 3. November 2016 hatten die ersten beiden Stufen der Trägerrakete den Experimentalsatelliten Shijian 17 zunächst in eine falsche Transferbahn gebracht. Die Kickstufe konnte dies jedoch kompensieren und hob den Satelliten in den gewünschten geostationären Orbit, sodass die Mission – der Erstflug der Changzheng 5 – als Erfolg verbucht werden konnte.
DieYuanzheng 3 (chinesisch 遠征三號 / 远征三号,PinyinYuǎnzhēng Sān Hào, kurzYZ-3) hieß ursprünglich Tianyun 1 (天运一号, deutsch:Himmelstransporter 1), sie wurde ab 2013 von derShanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie für Trägerraketen der von dieser Firma hergestelltenChangzheng-4-Serie undChangzheng 2D entwickelt und im November 2014 auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung inZhuhai erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt.[23][24]Die Kickstufe ist für eine Einsatzdauer von 48 Stunden konzipiert, kann mindestens 20 mal gezündet werden und bis zu 10 Satelliten in unterschiedlichen Umlaufbahnen aussetzen.[25]Das Gerät besitzt einen Durchmesser von 2,95 m und ist 2,2 m hoch, die Schubkraft seines mitDistickstofftetroxid und1,1-Dimethylhydrazin arbeitenden Triebwerks beträgt 5 kN.[26][27]
| Nr. | Zeitpunkt (UTC) | Raketentyp | Seriennummer | Startplatz | Nutzlast | Art der Nutzlast | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 29. Dezember 2018 08:00 | CZ-2D | Y1 | Jiuquan | Hongyan-1 Yunhai-2 01-06 | Kommunikationssatellit 6× Meteorologiesatellit | Erfolg |
| 2 | 23. Nov. 2023 10:00 | CZ-2D | Y2 | Xichang | WHJSW 3–5 | 2× TE/Satelliteninternet | Erfolg |