Чанъэ 4 - Chang'e 4

Чанъэ 4
Чанъэ 4.png
Посадочный модуль Chang'e 4 и марсоход Yutu-2
Тип миссии Посадочный модуль, луноход
Оператор CNSA
COSPAR ID 2018-103A
SATCAT нет. 43845 Отредактируйте это в Викиданных
Продолжительность миссии Посадочный модуль: 12 месяцев (план)
Текущий: 725 дней
Ровер: 3 месяца (план)
Текущий: 725 дней
Свойства космического корабля
Стартовая масса Посадочный модуль: 3640 кг
Ровер: 140 кг
Посадочная масса Итого: ~ 1200 кг; вездеход: 140 кг
Габаритные размеры Ровер: 1,5 × 1,0 × 1,0 м
Начало миссии
Дата запуска Спутник- ретранслятор Queqiao : 20 мая 2018 года Посадочный модуль
и ровер: 7 декабря 2018 года, 18:23 UTC
Ракета Длинный марш 3B
Запустить сайт Центр запуска спутников Сичан
2-х точечный орбитальный аппарат Земля-Луна L
Орбитальная вставка 14 июня 2018 г.
Лунный посадочный модуль
Дата посадки Посадочный модуль и ровер: 3 января 2019 г., 02:26 UTC
Посадочная площадка Кратер фон Карман в бассейне Южный полюс - Эйткен
Лунный ровер
Пройденное расстояние 490,9 м (1611 футов) по
состоянию на 27 июля 2020 г.
 

Чанъэ 4 ( / ɑː ŋ ə / ; китайский : 嫦娥四号 ; пиньинь : Чанъэ Sìh ; лит « Чанъэ № 4») представляет собой космический аппарат роботизированной миссия, часть второго этапа Китайская программа исследования Луны . 3 января 2019 года Китай совершил первую мягкую посадку человечества на обратной стороне Луны .

Реле спутниковой связи , Queqiao , впервые был запущен в гало орбите вблизи Земли Луна L 2 точки в мае 2018. Роботизированный посадочный модуль и Yutu-2 ( китайский : 玉兔二号 ; пиньинь : Yùtù Èrhào , лит " Джейд Кролик Марсоход No 2 ') был запущен 7 декабря 2018 года и вышел на орбиту Луны 12 декабря 2018 года, прежде чем приземлиться на обратной стороне Луны. Миссия является продолжением Chang'e 3 , первой китайской высадки на Луну.

Первоначально космический корабль был построен как резервный для Chang'e 3 и стал доступен после успешной приземления Chang'e 3 в 2013 году. Конфигурация Chang'e 4 была скорректирована для удовлетворения новых научных целей и технических характеристик. Как и его предшественники, миссия названа в честь Чанъэ , китайской богини Луны .

Дальняя часть Луны , которая не видна с Земли из - за приливных замок . Место посадки в кратере Фон Карман находится внизу в центре.

Обзор

Программа китайского Лунного Exploration предназначен для проводиться в четыре этапа постепенных технического прогресса: первый просто достигает лунной орбиты, задача завершается Чанъэ 1 в 2007 году и Чанъэ 2 в 2010 году вторая является посадка и ровинг на Луне, как Chang'e 3 в 2013 году и Chang'e 4 в 2019. Третье - это сбор лунных образцов с ближней стороны и отправка их на Землю, задача для будущих Chang'e 5 и Chang ' е 6 миссий. Четвертый этап - разработка роботизированной исследовательской станции возле южного полюса Луны. Программа направлена ​​на содействие высадке на Луну с экипажем в 2030-х годах и, возможно, строительство форпоста недалеко от южного полюса. Китайская программа исследования Луны впервые начала включать частные инвестиции от частных лиц и предприятий, шаг, направленный на ускорение аэрокосмических инноваций, сокращение производственных затрат и развитие военно-гражданских отношений.

Эта миссия попытается определить возраст и состав неисследованной области Луны, а также разработать технологии, необходимые для более поздних этапов программы.

Запуск

Миссия Chang'e 4 была впервые запланирована к запуску в 2015 году в рамках второй фазы китайской программы исследования Луны. Но скорректированные цели и дизайн миссии привели к задержкам и, наконец, стартовали 7 декабря 2018 года в 18:23 UTC .

Селеноцентрическая фаза

Космический аппарат вышел на лунную орбиту 12 декабря 2018 года в 08:45 UTC. Опасность для орбиты была снижена до 15 км (9,3 мили) 30 декабря 2018 года в 00:55 UTC.

Посадка состоялась 3 января 2019 года в 02:26 по всемирному координированному времени, вскоре после восхода Луны над кратером Фон Карман в большом бассейне Южный полюс и Эйткен .

Цели

В результате древнего столкновения на Луне образовался очень большой кратер, называемый котловиной Эйткен , глубина которого сейчас составляет около 13 км (8,1 мили), и считается, что массивный ударник, вероятно, обнажил глубокую лунную кору и, вероятно, мантию. материалы. Если Chang'e 4 сможет найти и изучить некоторые из этих материалов, он получит беспрецедентное представление о внутренней структуре и происхождении Луны. Конкретные научные цели:

Составные части

Спутник- ретранслятор Queqiao

Связь с Чанъэ-4 на обратной стороне Луны
Лагранжевые точки Земля-Луна: спутник на гало-орбите вокруг L 2 , который находится за Луной, будет иметь вид как на Землю, так и на обратную сторону Луны.

Прямая связь с Землей невозможна на обратной стороне Луны , поскольку передачи заблокированы Луной. Связь должна осуществляться через спутник ретрансляции связи , который размещается в месте, обеспечивающем беспрепятственный обзор как места посадки, так и Земли. В рамках программы исследования Луны 20 мая 2018 года Национальное космическое управление Китая (CNSA) запустило спутник-ретранслятор Queqiao ( китайский : 鹊桥 ; пиньинь : Quèqiáo ; букв. « Мост Сороки ») на гало-орбиту вокруг Земли-Луны. L 2 балла . Спутник-ретранслятор основан на конструкции Chang'e 2 , имеет массу 425 кг (937 фунтов) и использует антенну 4,2 м (14 футов) для приема сигналов диапазона X от посадочного модуля и марсохода и ретрансляции их на Контроль Земли на S-диапазоне .

Космическому кораблю потребовалось 24 дня, чтобы достичь L 2 , используя лунный поворот для экономии топлива. 14 июня 2018 года Queqiao завершила свою последнюю настройку и вышла на орбиту миссии с гало L 2 , которая находится примерно в 65000 км (40 000 миль) от Луны. Это первый спутник-ретранслятор Луны в этом месте.

Название Queqiao Сорокий мост») было навеяно китайской сказкой «Пастух и ткачиха» .

Микроспутники Longjiang

В рамках миссии Chang'e 4 два микроспутника (45 кг или 99 фунтов каждый), названные Longjiang-1 и Longjiang-2 ( китайский язык : 龙江 ; пиньинь : Lóng Jiāng ; букв. «Река Дракона»; также известный как Discovering). Sky at the Longestlengths Pathfinder или DSLWP ), были запущены вместе с Queqiao в мае 2018 года. Оба спутника были разработаны Харбинским технологическим институтом , Китай. Longjiang-1 не смог выйти на лунную орбиту, но Longjiang-2 преуспел и проработал на лунной орбите до 31 июля 2019 года. Место крушения Longjiang 2 находится на 16.6956 ° N 159.5170 ° E внутри кратера Ван Гент , где он сделал 4 на 5 метров. кратер при ударе. Этим микроспутникам было поручено наблюдать за небом на очень низких частотах (1–30 мегагерц ), соответствующих длинам волн от 300 до 10 метров (от 984 до 33 футов), с целью изучения энергетических явлений от небесных источников. Из-за наличия ионосферы Земли на околоземной орбите не проводились наблюдения в этом диапазоне частот, что может стать прорывом в науке. 16 ° 41′44 ″ с.ш. 159 ° 31′01 ″ в.д.  /   / 16.6956; 159,5170  ( Место падения Лунцзян-2 )

Чанъэ посадочный и Yutu-2 ровера

Как и в случае многих космических миссий Китая, детали космического корабля и миссии были ограничены. Что известно, так это то, что конструкция посадочного модуля и вездехода Chang'e 4 по большей части смоделирована по образцу Chang'e-3 и его марсохода Yutu . Фактически, Chang'e 4 создавался как резервная копия Chang'e 3 , и на основе опыта и результатов этой миссии Chang'e 4 был адаптирован к специфике новой миссии. Посадочный модуль и марсоход были запущены ракетой Long March 3B 7 декабря 2018 года в 18:23 UTC, через шесть месяцев после запуска спутника- ретранслятора Queqiao .

Полная посадочная масса составляет 1200 кг (2600 фунтов). И стационарный посадочный модуль, и марсоход Юту-2 оснащены радиоизотопным нагревателем (RHU) для обогрева своих подсистем в течение долгих лунных ночей, в то время как электроэнергия вырабатывается солнечными батареями .

После приземления посадочный модуль выдвинул аппарель, чтобы вывести марсоход Юту-2 (буквально: « Нефритовый кролик ») на поверхность Луны. Марсоход имеет размеры 1,5 × 1,0 × 1,0 м (4,9 × 3,3 × 3,3 фута) и массу 140 кг (310 фунтов). Ровер Yutu-2 был изготовлен в Дунгуане , провинция Гуандун; он работает на солнечной энергии, нагревается теплообменником и приводится в движение шестью колесами. Номинальное время работы марсохода составляет три месяца, но после опыта с марсоходом Yutu в 2013 году конструкция марсохода была улучшена, и китайские инженеры надеются, что он проработает «несколько лет». В декабре 2019 года Юту-2 побил рекорд долголетия на Луне, ранее установленный советским марсоходом Луноход-1 .

Полезные нагрузки науки

Вид на место посадки, отмеченный двумя маленькими стрелками, сделанный лунным разведывательным орбитальным аппаратом 30 января 2019 г.

Спутник-ретранслятор, орбитальный микроспутник, спускаемый аппарат и вездеход несут научную полезную нагрузку. Спутник-ретранслятор занимается радиоастрономией , а спускаемый аппарат и марсоход " Юту-2" будут изучать геофизику зоны посадки. Научные полезные нагрузки частично поставляются международными партнерами в Швеции, Германии, Нидерландах и Саудовской Аравии.

Релейный спутник

Основная функция Queqiao реле спутника , который развернут в гало орбите вокруг Земли-Луна L 2 точки является обеспечение непрерывного реле связи между Землей и спускаемым аппаратом на дальней стороне Луны.

Queqiao запущен 21 мая 2018. Он используется лунный свинг-на переходную орбиту , чтобы достичь Луны. После первых маневров коррекции траектории (TCM) космический корабль находится на месте. 25 мая Queqiao приблизился к L 2 . После нескольких небольших корректировок, Queqiao прибыл на гало-орбиту L 2 14 июня.

Кроме того, на этом спутнике установлен нидерландско-китайский низкочастотный исследователь (NCLE), прибор, выполняющий астрофизические исследования в неизведанном радиорежиме от 80 килогерц до 80 мегагерц. Он был разработан Университетом Радбауд в Нидерландах и Китайской академией наук . NCLE на орбитальном аппарате и LFS на спускаемом аппарате работают в синергии, выполняя низкочастотные (0,1–80 МГц) радиоастрономические наблюдения.

Лунный посадочный модуль

Chang'e 4 - спускаемый аппарат (стрелка влево) и марсоход (стрелка вправо) на поверхности Луны (фото НАСА, 8 февраля 2019 г.).
Посадочный модуль Chang'e 4 (в центре) и марсоход (к западу-северо-западу от посадочного модуля) через 6 месяцев после приземления.

Посадочный модуль и марсоход несут научную полезную нагрузку для изучения геофизики зоны приземления, с науками о жизни и скромными возможностями химического анализа. Посадочный модуль оснащен следующей полезной нагрузкой:

  • Посадочная камера (LCAM), установленная на днище космического корабля, начала формировать видеопоток на высоте 12 км (7,5 миль) над лунной поверхностью.
  • Камера ландшафта (TCAM), установленная на верхней части посадочного модуля и способная вращаться на 360 °, используется для получения изображения поверхности Луны и марсохода в высоком разрешении.
  • Низкочастотный спектрометр (LFS) для исследования солнечных радиовсплесков на частотах 0,1–40 МГц и изучения ионосферы Луны.
  • Lunar Lander Neutrons and Dosimetry (LND), (нейтронный) дозиметр, разработанный Кильским университетом в Германии. Он собирает информацию о дозиметрии излучения для будущего исследования Луны человеком и внесет свой вклад в исследования солнечного ветра . Он показал, что доза облучения на поверхности Луны в 2–3 раза выше, чем доза, получаемая космонавтами на МКС.
  • Lunar Micro Ecosystem - это герметичный биосферный цилиндр весом 3 кг (6,6 фунта), длиной 18 см (7,1 дюйма) и диаметром 16 см (6,3 дюйма) с семенами и яйцами насекомых, чтобы проверить, могут ли растения и насекомые вылупляться и расти вместе в синергии. Эксперимент включает шесть типов организмов: семена хлопка , картофель , рапс , Arabidopsis thaliana (цветущее растение), а также дрожжи и яйца плодовых мух . Экологические системы сохраняют контейнер гостеприимным и земным, за исключением низкой лунной гравитации и радиации. Если из яиц мухи вылупятся яйца, личинки будут производить углекислый газ, а проросшие растения будут выделять кислород посредством фотосинтеза . Была надежда, что вместе растения и плодовые мухи смогут создать простую синергию внутри контейнера. Дрожжи будут играть роль в регулировании углекислого газа и кислорода, а также в разложении переработанных отходов от мух и мертвых растений, чтобы создать дополнительный источник пищи для насекомых. Биологический эксперимент был разработан 28 китайскими университетами. Исследования таких закрытых экологических систем дают информацию для астробиологии и разработки систем биологического жизнеобеспечения для длительных миссий на космических станциях или в космических средах обитания для возможного космического земледелия .
Результат : в течение нескольких часов после приземления 3 января 2019 года температура биосферы была доведена до 24 ° C, и семена были политы. 15 января 2019 года сообщалось, что семена хлопка, рапса и картофеля проросли, но были опубликованы изображения только семян хлопка. Однако 16 января было сообщено, что эксперимент был прекращен из-за падения внешней температуры до -52 ° C (-62 ° F) с наступлением лунной ночи и неспособности нагреть биосферу до температуры около 24 ° C. . Эксперимент был прекращен через девять дней вместо запланированных 100 дней, но ценная информация была получена.

Луноход

  • Панорамная камера (PCAM) устанавливается на мачте марсохода и может вращаться на 360 °. Он имеет спектральный диапазон 420–700 нм и позволяет получать трехмерные изображения с помощью бинокулярного стереозрения.
  • Лунный проникающий радар (LPR) - это георадар с глубиной зондирования приблизительно 30 м с вертикальным разрешением 30 см и более 100 м с вертикальным разрешением 10 м.
  • Спектрометр видимого и ближнего инфракрасного диапазона (VNIS) для визуализации спектроскопии, который затем может использоваться для идентификации поверхностных материалов и атмосферных следов газов. Спектральный диапазон охватывает видимую и близкую к инфракрасной области спектра длин волн (450–950 нм).
  • Advanced Small Analyzer for Neutrals (ASAN) - это энергетический анализатор нейтральных атомов, предоставленный Шведским институтом космической физики (IRF). Он покажет, как солнечный ветер взаимодействует с лунной поверхностью, что может помочь определить процесс образования лунной воды .

Стоимость

Стоимость входной миссии была близка к строительству одного километра метро . Стоимость километра метро в Китае варьируется от 500 миллионов юаней (около 72 миллионов долларов США) до 1,2 миллиарда юаней (около 172 миллионов долларов США), в зависимости от сложности строительства.

Посадочная площадка

Место посадки находится в кратере под названием Фон Карман (180 км или 110 миль в диаметре) в бассейне Южный полюс - Эйткен на обратной стороне Луны, который все еще не исследован посадочными модулями. Сайт имеет как символическое, так и научное значение. Теодор фон Карман был научным сотрудником Цянь Сюэсена , основателя китайской космической программы .

Десантный аппарат приземлился в 02:26 UTC 3 января 2019 года, став первым космическим кораблем, совершившим посадку на обратной стороне Луны.

Yutu-2 ровер был развернут около 12 часов после посадки.

В селенографических координатах места посадок являются 177.5991 ° в.д., 45,4446 ° С, на высоту -5935 м. Позже (февраль 2019 г.) место посадки было названо Statio Tianhe. Во время этой миссии также были названы четыре других лунных объекта: гора (Монс Тай) и три кратера ( Чжиньюй , Хэгу и Тяньцзинь ).

Операции и результаты

Через несколько дней после приземления Юту-2 впал в спячку на свою первую лунную ночь и возобновил работу 29 января 2019 года, при этом все инструменты работали в штатном режиме. В течение своего первого полного лунного дня марсоход прошел 120 м (390 футов), а 11 февраля 2019 года он отключился на вторую лунную ночь. В мае 2019 года сообщалось, что Chang'e 4 определила то, что кажется мантийными породами на поверхности, что является его основной целью. В январе 2020 года Китай опубликовал большой объем данных и изображений с высоким разрешением с посадочного модуля и марсохода. В феврале 2020 года китайские астрономы впервые представили изображение с высоким разрешением последовательности лунных выбросов , а также прямой анализ его внутренней архитектуры. Они были основаны на наблюдениях, сделанных Лунным Проникающим Радаром (LPR) на борту марсохода Юту-2 во время изучения обратной стороны Луны .

Международное сотрудничество

Chang'e 4 знаменует собой первое крупное сотрудничество США и Китая в освоении космоса после запрета Конгресса 2011 года . Ученые обеих стран регулярно контактировали перед посадкой. Сюда входили разговоры о наблюдении за шлейфами и частицами, поднимаемыми с поверхности Луны выхлопными газами ракеты во время приземления, чтобы сравнить результаты с теоретическими предсказаниями, но лунный разведывательный орбитальный аппарат НАСА (LRO) оказался в неправильном положении для этого во время посадки. США также проинформировали китайских ученых о своих спутниках на орбите вокруг Луны, а Китай поделился с американскими учеными долготой, широтой и временем приземления Chang'e 4.

Китай согласился на запрос НАСА на использование зонда Chang'e 4 и спутника-ретранслятора Queqiao в будущих миссиях США на Луну.

Галерея

Первая панорама с обратной стороны Луны с посадочного модуля Chang'e 4 с марсоходом Yutu-2

Смотрите также

Рекомендации

внешние ссылки