La nave espacial recibió el nombre de Chang'e , la diosa de la Luna en la mitología china , y es una continuación de los orbitadores lunares Chang'e 1 y Chang'e 2. El rover fue nombrado Yutu ( chino :玉兔; lit. ' Conejo de Jade ') después de una encuesta en línea, en honor al conejo mitológico que vive en la Luna como mascota de la diosa de la Luna. [8]
Chang'e 3 alcanzó la órbita lunar el 6 de diciembre de 2013 [9] y aterrizó el 14 de diciembre de 2013, [10] convirtiéndose en la primera nave espacial en aterrizar suavemente en la Luna desde la Luna 24 de la Unión Soviética en 1976 [11] y el tercer país en lograr con éxito la hazaña. [12] El 28 de diciembre de 2015, Chang'e 3 descubrió un nuevo tipo de roca basáltica , rica en ilmenita , un mineral negro. [13]
El Programa de Exploración Lunar de China está diseñado para llevarse a cabo en cuatro [14] fases de avance tecnológico incremental: la primera es simplemente alcanzar la órbita lunar, una tarea completada por Chang'e 1 en 2007 y Chang'e 2 en 2010. La segunda es aterrizar y explorar la Luna, como lo hizo Chang'e 3 en 2013 y Chang'e 4 en 2019. La tercera es recolectar muestras lunares del lado cercano y enviarlas a la Tierra, una tarea realizada por las misiones Chang'e 5 y Chang'e 6. La cuarta fase consiste en el desarrollo de una estación de investigación robótica cerca del polo sur de la Luna. [14] [15] [16] El programa tiene como objetivo facilitar un aterrizaje lunar tripulado en la década de 2030 y posiblemente construir un puesto de avanzada cerca del polo sur. [17]
Historia
En enero de 2004 se estableció formalmente el proyecto de orbitador lunar de China. [18] El primer orbitador lunar chino, Chang'e 1 , fue lanzado desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang el 24 de octubre de 2007 [19] y entró en órbita lunar el 5 de noviembre. [20]
La nave espacial operó hasta el 1 de marzo de 2009, cuando se estrelló intencionalmente contra la superficie de la Luna. [21] Los datos recopilados por Chang'e 1 se utilizaron para crear un mapa 3D preciso y de alta resolución de toda la superficie lunar, lo que ayudó a seleccionar el sitio para el módulo de aterrizaje Chang'e 3. [22] [23]
La sucesora de Chang'e 1, Chang'e 2 , fue aprobada en octubre de 2008 [18] y fue lanzada el 1 de octubre de 2010 para realizar investigaciones desde una órbita lunar de 100 km de altura, en preparación para el aterrizaje suave de Chang'e 3 en 2013. [24] Chang'e 2, aunque similar en diseño a Chang'e 1, estaba equipada con instrumentos mejorados y proporcionó imágenes de mayor resolución de la superficie lunar para ayudar en la planificación de la misión Chang'e 3. En 2012, Chang'e 2 fue enviada en una misión extendida al asteroide 4179 Toutatis . [25]
Objetivos
El objetivo oficial de la misión es lograr el primer aterrizaje suave y exploración itinerante de China en la Luna, así como demostrar y desarrollar tecnologías clave para futuras misiones. [26] [27] [28] Los objetivos científicos de Chang'e 3 incluyen el estudio de la topografía y geología de la superficie lunar, la composición del material de la superficie lunar y el estudio de los recursos, la detección del entorno espacial Sol-Tierra-Luna y la observación astronómica basada en la Luna. [26] Chang'e 3 intentará realizar la primera medición directa de la estructura y profundidad del suelo lunar hasta una profundidad de 30 m (98 pies), e investigar la estructura de la corteza lunar hasta varios cientos de metros de profundidad. [29]
Las casas que se encontraban en la zona de lanzamiento del Centro de Lanzamiento resultaron dañadas durante el despegue, cuando los restos de los componentes del cohete, entre ellos una pieza del tamaño de un escritorio, cayeron sobre una aldea del condado de Suining , en la vecina provincia de Hunan. Las autoridades del condado habían trasladado a 160.000 personas a un lugar seguro antes del despegue, mientras que más de 20.000 personas que se encontraban cerca del lugar de lanzamiento en Sichuan habían sido trasladadas al auditorio de una escuela primaria. La zona de escombros prevista para los cohetes Long March tiene entre 50 y 70 kilómetros (31 y 43 millas) de largo y 30 kilómetros (19 millas) de ancho. [30]
Aterrizaje
El 6 de diciembre de 2013 a las 9:53 UTC, Chang'e 3 entró en una órbita lunar circular de 100 km de altura. La órbita se obtuvo después de 361 segundos (6 minutos) de frenado con el motor de empuje variable de su único motor principal. [31] Más tarde, la nave espacial adoptó una órbita elíptica de 15 km × 100 km. El aterrizaje tuvo lugar una semana después, el 14 de diciembre. En el periapsis , sus propulsores variables se encendieron de nuevo para reducir su velocidad, descendiendo a 100 m sobre la superficie de la Luna. Se mantuvo en el aire a esta altitud, moviéndose horizontalmente bajo su propia guía para evitar obstáculos, antes de descender lentamente a 4 m sobre el suelo, momento en el que se apagó su motor para una caída libre sobre la superficie lunar. La secuencia de aterrizaje tardó unos 12 minutos en completarse.
Los datos topográficos de los orbitadores Chang'e 1 y 2 se utilizaron para seleccionar un sitio de aterrizaje para Chang'e 3. El sitio de aterrizaje planeado era Sinus Iridum , [32] pero el módulo de aterrizaje en realidad descendió en Mare Imbrium , a unos 40 km (24,9 mi) al sur del cráter de 6 km (3,7 mi) de diámetro Laplace F, [33] [34] a 44,1214° N, 19,5116° O (elevación de 2640 m) (1,6 mi), [35] el 14 de diciembre de 2013, 13:11 UTC. [10] [27] [36]
Aterrizaje
Con una masa de aterrizaje de 1200 kg (2600 lb), también transportó y desplegó el rover de 140 kg (310 lb). [3] Cumple una doble función como demostrador de tecnología que se perfeccionará aún más para las misiones de retorno de muestras Chang'e 5 y 6 planificadas para 2019. [37] [38]
El módulo de aterrizaje estacionario está equipado con una unidad de calentamiento de radioisótopos (RHU) para calentar sus subsistemas y alimentar sus operaciones, junto con sus paneles solares, durante su misión planificada de un año. Tiene una carga útil científica de siete instrumentos y cámaras. Además de sus funciones científicas lunares, las cámaras también adquirirán imágenes de la Tierra y otros cuerpos celestes. [1] Durante las noches lunares de 14 días, el módulo de aterrizaje y el explorador entran en " modo de suspensión ". [26]
Telescopio ultravioleta basado en la Luna (LUT)
El módulo de aterrizaje está equipado con un telescopio Ritchey-Chrétien de 50 mm (2,0 pulgadas) que se utiliza para observar galaxias, núcleos galácticos activos, estrellas variables, sistemas binarios, novas, cuásares y blazares en la banda del ultravioleta cercano (245-340 nm), y es capaz de detectar objetos con un brillo tan bajo como magnitud 13. La delgada exosfera y la lenta rotación de la Luna permiten observaciones extremadamente largas e ininterrumpidas de un objetivo. El LUT es el primer observatorio astronómico a largo plazo basado en la Luna, que realiza observaciones continuas de cuerpos celestes importantes para estudiar su variación de luz y mejorar los modelos actuales. [39] [40] [41]
Cámara ultravioleta extrema (EUV)
El módulo de aterrizaje también lleva una cámara ultravioleta extrema (30,4 nm), [42] que se utilizará para observar la plasmasfera de la Tierra con el fin de examinar su estructura y dinámica e investigar cómo se ve afectada por la actividad solar . [29]
Cámaras de aterrizaje
En el módulo de aterrizaje hay instaladas tres cámaras panorámicas orientadas en distintas direcciones. El módulo de aterrizaje está equipado con una única cámara de descenso que se probó en la nave espacial Chang'e 2. [39]
Sonda de suelo
El módulo de aterrizaje Chang'e 3 también lleva una sonda terrestre extensible. [39] [43]
Vagabundo
Rocas cerca del cráter Ziwei. Imagen captada por el explorador Yutu
El desarrollo del rover de seis ruedas comenzó en 2002 en el Instituto de Ingeniería de Sistemas Aeroespaciales de Shanghái y se completó en mayo de 2010. [44] [45] El rover tiene una masa total de aproximadamente 140 kg (310 lb), con una capacidad de carga útil de aproximadamente 20 kg (44 lb). [1] [46] El rover puede transmitir video en tiempo real y puede realizar análisis simples de muestras de suelo. Puede navegar por pendientes y tiene sensores automáticos para evitar que colisione con otros objetos.
La energía fue proporcionada por 2 paneles solares , lo que permitió que el rover funcionara durante los días lunares, además de cargar sus baterías. Por la noche, el rover se apagó en gran medida y se evitó que se enfriara demasiado mediante el uso de varias unidades de calentamiento de radioisótopos (RHU) que utilizan plutonio-238 . [47] Las RHU solo proporcionan energía térmica y no electricidad.
El rover se desplegó desde el módulo de aterrizaje y estableció contacto con la superficie lunar el 14 de diciembre a las 20:35 UTC. [48] El 17 de diciembre se anunció que todas las herramientas científicas, excepto los espectrómetros, se habían activado y que tanto el módulo de aterrizaje como el rover estaban "funcionando como se esperaba, a pesar de las condiciones inesperadamente rigurosas del entorno lunar". [3] Sin embargo, del 16 al 20 de diciembre el rover no se movió, ya que había apagado sus subsistemas. La radiación solar directa había elevado la temperatura en el lado iluminado del rover a más de 100 °C (212 °F), mientras que el lado sombreado cayó simultáneamente por debajo de cero. Desde entonces, el módulo de aterrizaje y el rover terminaron de tomarse fotografías entre sí y comenzaron sus respectivas misiones científicas. [49]
El rover fue diseñado para explorar un área de 3 kilómetros cuadrados (1,2 millas cuadradas) durante su misión de 3 meses, con una distancia máxima de viaje de 10 kilómetros (6,2 millas).
El rover demostró su capacidad para soportar su primera noche lunar cuando se le ordenó salir del modo de suspensión el 11 de enero de 2014. [50] El 25 de enero de 2014, los medios estatales de China anunciaron que el rover había sufrido una "anomalía de control mecánico" causada por el "complicado entorno de la superficie lunar". [51]
El rover estableció contacto con el centro de control de la misión el 13 de febrero de 2014, pero aún sufría una "anomalía mecánica". [52] El rover seguía transmitiendo datos de forma intermitente hasta el 6 de septiembre de 2014. [53] Dejó de transmitir datos en marzo de 2015. [54]
Radar de penetración terrestre (GPR)
El rover lleva un radar de penetración terrestre (GPR) en su parte inferior, lo que permite la primera medición directa de la estructura y profundidad del suelo lunar hasta una profundidad de 30 m (98 pies), y la investigación de la estructura de la corteza lunar hasta varios cientos de metros de profundidad. [29]
Hay dos cámaras panorámicas y dos cámaras de navegación en el mástil del rover, que se encuentra a unos 1,5 m (4,9 pies) por encima de la superficie lunar, así como dos cámaras de prevención de peligros instaladas en la parte frontal inferior del rover. [39] Cada par de cámaras se puede utilizar para capturar imágenes estereoscópicas , [56] o para obtener imágenes de distancia por triangulación .
Seguimiento por otras misiones lunares
Se esperaba que el descenso de la nave espacial Chang'e 3 aumentara el contenido de polvo lunar en la tenue exosfera lunar , así como que introdujera gases de los encendidos de los motores durante el aterrizaje. Aunque no existe una cooperación formal entre la NASA y la Administración Nacional del Espacio de China , el aterrizaje proporcionó una oportunidad para que la misión Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) de la NASA examinara posibles cambios en las lecturas de referencia de la exosfera de la Luna, y le permitirá estudiar cómo el polvo y los gases propulsores gastados se depositan alrededor de la Luna después de un aterrizaje. [57] [58] Por ejemplo, uno de los subproductos de la combustión del módulo de aterrizaje es vapor de agua, y LADEE puede observar cómo el agua lunar se deposita en trampas frías cerca de los polos. [57] El Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA tomó una fotografía del lugar de aterrizaje el 25 de diciembre de 2013 en la que se pueden ver el módulo de aterrizaje y el rover. [59] LRO también intentó fotografiar el módulo de aterrizaje y el explorador el 22 de enero de 2014 y el 18 de febrero de 2014. [57]
Estado
El rover seguía transmitiendo de forma intermitente hasta el 6 de septiembre de 2014. [53] En marzo de 2015, el rover permanecía inmóvil y sus instrumentos seguían degradándose, [60] [61] [62] pero todavía podía comunicarse con estaciones de radio terrestres. [63] [64] [65] [66] Aunque los observadores aficionados no pudieron detectar transmisiones del módulo de aterrizaje, los funcionarios chinos informaron de que la nave seguía utilizando su cámara ultravioleta y su telescopio cuando entró en su decimocuarta noche lunar el 14 de enero de 2015. [53] [67]
El rover Yutu dejó de transmitir datos en marzo de 2015. [54] El módulo de aterrizaje y su telescopio ultravioleta (LUT) basado en la Luna todavía están operativos en septiembre de 2020, siete años después de aterrizar en la Luna. [68] [69] La fuente de energía del módulo de aterrizaje, que consiste en una unidad de calentamiento de radioisótopos (RHU) y paneles solares, podría durar 30 años. [70]
El lugar de aterrizaje de Chang'e 3 se llama 'Guang Han Gong'
El lugar de aterrizaje del primer módulo lunar chino, Chang'e 3, ha sido bautizado como " Guang Han Gong（广寒宫） ( Guang : ampliamente, extensamente; Han : frío, helado; Gong : palacio)" o "Palacio de la Luna" por la Unión Astronómica Internacional (UAI), la Administración Estatal de Ciencia, Tecnología e Industria para la Defensa Nacional de China (SASTIND). Tres cráteres de impacto cercanos recibieron los nombres de Zi Wei, Tian Shi y Tai Wei, tres constelaciones de la astrología tradicional china. [71]
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Enlaces externos
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