Yuanzheng (, deutsch: Fernmarsch) ist eine von der Chinesischen Akademie für Trägerraketentechnologie für den Gebrauch mit Trägerraketen vom Typ „Langer Marsch“ (长征, Pinyin Chángzhēng) entwickelte und gebaute Familie von Kickstufen, 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 der Changzheng 3A vorgeschlagen. Die Trägerrakete führt einen langen Marsch aus der Atmosphäre hinaus durch, die Kickstufe trägt die Nutzlast dann noch höher und weiter.
Hintergrund Da die zweite bzw. dritte Stufe der Trägerraketen Langer Marsch 2 und Langer Marsch 3 nur einmal gezündet werden kann, ist sie nicht dazu in der Lage, einen langgezogenen Transferorbit in eine kreisförmige geosynchrone oder geostationäre Umlaufbahn zu verwandeln. Daher begann die Chinesische Akademie für Trägerraketentechnologie 2009 unter der Leitung von Chen Yi (陈益), dem stellvertretenden Leiter des Labors 13 der Hauptentwicklungsabteilung, 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, Pinyin Yètǐ Huǒjiàn Fādòngjī, daher kurz „YF-50D“) verwendet, die mit einer hypergolen, also selbstzündenden Treibstoffmischung aus Distickstofftetroxid und 1,1-Dimethylhydrazin einen Vakuumschub von 6,5 kN erzeugen. Ein derartiges Triebwerk liefert einen spezifischen Impuls von 315,5 s, 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 Fachzeitschrift Missiles and Space Vehicles, damals nur aus der Yuanzheng 1 für die Changzheng 3A und der Yuanzheng 2 für die in Entwicklung befindliche Changzheng 5 bestehend.马昆、马志滨 et al.: 上面级发展现状及趋势分析. In: 导弹与航天运载技术, 2013, 6, S. 24–28. Ihren ersten Einsatz hatte die Kickstufe am 30. März 2015, als eine Yuanzheng 1 den experimentellen Navigationssatelliten Beidou-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 der Shanghaier 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.
Varianten Derzeit gibt es fünf Varianten der Kickstufe:
Yuanzheng 1 Die Yuanzheng 1 (, kurz YZ-1) wurde für Trägerraketen vom Typ Changzheng 2C und Changzheng 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 eine mittlere Erdumlaufbahn (2000–36.000 km) oder eine geostationäre Umlaufbahn (35.786 km) befördern. 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 mit Beidou-Navigationssatelliten (meistens zwei pro Start):
Nr. Zeitpunkt(UTC) Raketentyp Seriennummer Startplatz Nutzlast Art der Nutzlast Anmerkung 1 30. März 201513:52 CZ-3C Y1 Xichang Beidou-3 IGSO 1-S Experimentalsatellit Erfolg 2 25. Juli 201512:29 CZ-3B Y2 Xichang Beidou-3 M1-SBeidou-3 M2-S Navigationssatelliten Erfolg 3 1. Feb. 201607:29 CZ-3C Y3 Xichang Beidou-3 M3-S Navigationssatellit Erfolg 4 5. Nov. 201711:45 CZ-3B Y4 Xichang Beidou-3 M1Beidou-3 M2 Navigationssatelliten Erfolg 5 11. Jan. 201823:18 CZ-3B Y5 Xichang Beidou-3 M7Beidou-3 M8 Navigationssatelliten Erfolg 6 12. Feb. 201805:03 CZ-3B Y6 Xichang Beidou-3 M3Beidou-3 M4 Navigationssatelliten Erfolg 7 29. März 201817:56 CZ-3B Y7 Xichang Beidou-3 M9Beidou-3 M10 Navigationssatelliten Erfolg 8 29. Juli 201801:48 CZ-3B Y8 Xichang Beidou-3 M5Beidou-3 M6 Navigationssatelliten Erfolg 9 24. Aug. 201823:52 CZ-3B Y9 Xichang Beidou-3 M11Beidou-3 M12 Navigationssatelliten Erfolg 10 19. Sep. 201814:07 CZ-3B Y10 Xichang Beidou-3 M13Beidou-3 M14 Navigationssatelliten Erfolg 11 15. Okt. 201804:23 CZ-3B Y11 Xichang Beidou-3 M15Beidou-3 M16 Navigationssatelliten Erfolg 12 18. Nov. 201818:00 CZ-3B Y12 Xichang Beidou-3 M17Beidou-3 M18 Navigationssatelliten Erfolg 13 22. Sep. 201921:10 CZ-3B Y13 Xichang Beidou-3 M23Beidou-3 M24 Navigationssatelliten Erfolg 14 23. Nov. 201900:45 CZ-3B Y14 Xichang Beidou-3 M21Beidou-3 M22 Navigationssatelliten Erfolg 15 16. Dez. 201907:22 CZ-3B Y15 Xichang Beidou-3 M19Beidou-3 M20 Navigationssatelliten Erfolg 16 26. Dez. 202303:26 CZ-3B Xichang Beidou-3 M28Beidou-3 M26 Navigationssatelliten Erfolg 17 19. Sep. 2024 CZ-3B Xichang Beidou-3 M25Beidou-3 M27 Navigationssatelliten Erfolg 18 5. Sep. 2025 CZ-3C Xichang Shiyan 29 Erfolg
Yuanzheng 1A Die Yuanzheng 1A (, kurz YZ-1A) wurde speziell für die mittelschwere Trägerrakete Changzheng 7 entwickelt. Hierbei handelt es sich um eine prinzipiell baugleiche aber verstärkte Version der Yuanzheng 1, mit einer Lebensdauer von mindestens 48 Stunden, die 20 Mal gezündet werden und bis zu sieben Satelliten in einer vorprogrammierten Reihenfolge in verschiedenen Umlaufbahnen aussetzen kann. Um dies zu erreichen, wurde die Treibstoffzuführung für das YF-50D-Triebwerk auf Pumpenförderung 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 verbesserte Steuerdüsen für die Lageregelung 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 kein Weltraummüll übrigbleibt.
Die Yuanzheng 1A 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. Anschließend wurden der 12U-Cubesat Aoxiang zhi Xing (翱翔之星) der Polytechnischen 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) der Universität für Wissenschaft und Technik der Landesverteidigung befestigt war, bei einem Test für das bemannte Raumschiff der neuen Generation als Servicemodul für ein verkleinertes Modell der Rückkehrkapsel.
Nr. Zeitpunkt(UTC) Raketentyp Seriennummer Startplatz Nutzlast Art der Nutzlast Anmerkung 1 25. Juni 201613:52 CZ-7 Wenchang DFFC4 Satelliten RaumschiffmodellTechnologieerprobung Erfolg
Yuanzheng 1S Die Yuanzheng 1S (, deutsch: Fernmarsch 1, kommerzieller Typ, kurz YZ-1S) wurde ursprünglich für kommerzielle Satellitenstarts mit der Trägerrakete Changzheng 2C entwickelt. Sie hat nur eine kurze Lebensdauer von etwa einer Stunde 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. Für den Start zweier Internet-Technologieerprobungssatelliten der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie am 9. Juli 2023 in eine gut 1100 km hohe, um 86,5° zum Äquator geneigte Polarbahn 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.
Nr. Zeitpunkt(UTC) Raketentyp Seriennummer Startplatz Nutzlast Art der Nutzlast Anmerkung 1 9. Okt. 201802:43 CZ-2C Y1 Jiuquan Yaogan 32-01AYaogan 32-01B Aufklärungssatelliten Erfolg 2 24. Aug. 202111:15 CZ-2C Y2 Jiuquan RSW 1 (Ronghe Shiyan Weixing-1)RSW 2 (Ronghe Shiyan Weixing-2)Unbekannter Testsatellit Nationales NetzwerkNationales NetzwerkKommunikation Erfolg 3 3. Nov. 202107:43 CZ-2C Y4 Jiuquan Yaogan 32-02AYaogan 32-02B Aufklärungssatelliten Erfolg 4 20. Mai 202210:30 CZ-2C Jiuquan Digui Tongxin Shiyan Weixing 3× Technologieerprobung (Kommunikation) Erfolg 5 9. Juli 202311:00 CZ-2C Jiuquan Weixing Hulianwang Jishu Shiyan Weixing 1Weixing Hulianwang Jishu Shiyan Weixing 2 2× Nationales Netzwerk Erfolg 6 16. Nov. 202303:55 CZ-2C Jiuquan Haiyang 3A Meeresbeobachtungssatellit Erfolg 7 30. Dez. 202300:13 CZ-2C Jiuquan Weixing Hulianwang Jishu Shiyan Weixing 4 3× Nationales Netzwerk Erfolg 8 13. März 202412:51 CZ-2C Xichang DRO A und B 2× Mondorbiter FehlschlagFehlfunktion der YZ-1S 9 16. Sep. 2025 CZ-2C Jiuquan Weixing Hulianwang Jishu Shiyan Weixing 7 4× Nationales Netzwerk Erfolg 10 27. März 2026 CZ-2C Jiuquan Shiyan Weixing 33 Erfolg
Yuanzheng 2 Die Yuanzheng 2 (, kurz YZ-2) wurde speziell für die schwere Trägerrakete Changzheng 5 entwickelt. Sie hat einen Durchmesser von 3,8 m, wiegt 1,8 t und besitzt zwei Triebwerke vom Typ YF-50D, die zweimal gezündet werden können und zusammen einen Vakuumschub von 13 kN bzw. einen spezifischen Impuls von 321,2 s erzeugen. Die Lebensdauer der Kickstufe, die bis zu vier Satelliten马昆、马志滨 et al.: 上面级发展现状及趋势分析. In: 导弹与航天运载技术, 2013, 6, S. 26. 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. Während dieser Zeit können die beiden über Pumpen mit Treibstoff aus je zwei kugelförmigen Tanks für Distickstofftetroxid und 1,1-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.
Nr. Datum(UTC) Raketentyp Seriennummer Startplatz Nutzlast Art der Nutzlast Anmerkung 1 3. Nov. 2016 CZ-5 Wenchang Shijian 17 Technologieerprobung Erfolg 2 16. Dez. 2024 CZ-5B Wenchang Guowang 01 10× Kommunikation Erfolg 3 28. April 2025 CZ-5B Wenchang Guowang 03 10× Kommunikation Erfolg 4 13. Aug. 2025 CZ-5B Wenchang Guowang 08 10× Kommunikation Erfolg
Yuanzheng 3 Die Yuanzheng 3 (, kurz YZ-3) hieß ursprünglich Tianyun 1 (天运一号, deutsch: Himmelstransporter 1), sie wurde ab 2013 von der Shanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie für Trägerraketen der von dieser Firma hergestellten Changzheng-4-Serie und Changzheng 2D entwickelt und im November 2014 auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung in Zhuhai erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt. Das obere Bild zeigt die Yuanzheng 1. 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. Das Gerät besitzt einen Durchmesser von 2,95 m und ist 2,2 m hoch, die Schubkraft seines mit Distickstofftetroxid und 1,1-Dimethylhydrazin arbeitenden Triebwerks beträgt 5 kN.