El módulo de aterrizaje Lanyue ( chino :揽月; pinyin : lǎn yuè ; iluminado. 'abrazando la luna'), anteriormente conocido como el módulo de aterrizaje de superficie lunar tripulado de China (中国载人月面着陆器) o simplemente como el módulo de aterrizaje de superficie lunar (月面着陆器), es una nave espacial en desarrollo por la Academia China de Tecnología Espacial . El objetivo del módulo de aterrizaje es transportar a dos astronautas a la superficie lunar y devolverlos a la órbita lunar después de un período de tiempo determinado. [2] Se prevé que el intento inicial de aterrizaje lunar del módulo de aterrizaje ocurra en 2029. [1]
Los nombres oficiales tanto del módulo de aterrizaje lunar tripulado como de la nave espacial tripulada de próxima generación, Mengzhou (梦舟), fueron revelados por la Agencia Espacial Tripulada de China (CMSA) el 24 de febrero de 2024. [3] [4] Una posible traducción al inglés para Lanyue es Embracing the Moon, mientras que la traducción al inglés para Mengzhou puede ser Vessel of Dreams o Dream Vessel . [4]
Al menos desde agosto de 2021, los medios de comunicación occidentales han informado que el principal contratista de naves espaciales de China estaba trabajando en un sistema de aterrizaje con calificación humana para misiones lunares. [5] El 12 de julio de 2023, en el 9.º Foro Aeroespacial Comercial (Internacional) de China en Wuhan , provincia de Hubei, Zhang Hailian, diseñador jefe adjunto de la CMSA, presentó públicamente un plan preliminar para llevar dos astronautas a la Luna antes de un año. 2030. Según este plan, los astronautas realizarán trabajos científicos al aterrizar en la Luna, incluida la recolección de muestras de rocas lunares y regolitos. Después de una breve estancia en la superficie lunar, llevarán las muestras recogidas de vuelta a la órbita lunar en su nave espacial y, posteriormente, a la Tierra. [1]
El plan preliminar describe un "segmento de aterrizaje" que consiste en un nuevo módulo de aterrizaje lunar acoplado a una etapa de propulsión que, en conjunto, se lanzará de forma autónoma a una órbita de inyección translunar (TLI) mediante el cohete en desarrollo Gran Marcha 10 . La disposición de la etapa de propulsión del módulo de aterrizaje es algo análoga a la arquitectura del módulo de aterrizaje-orbitador de las misiones robóticas de retorno de muestras lunares Chang'e 5 de 2020 y Chang'e 6 actual ; sin embargo, a diferencia de los orbitadores de las misiones robóticas, la etapa de propulsión del módulo de aterrizaje tripulado descenderá de la órbita lunar junto con el módulo de aterrizaje en lugar de permanecer en la órbita lunar. [1] (La etapa de propulsión se someterá a un aterrizaje de impacto controlado en la Luna después de que se separe del módulo de aterrizaje tripulado durante las etapas finales del descenso, mientras que el módulo de aterrizaje intentará un aterrizaje suave motorizado).
El 24 de abril de 2024, Lin Xiqiang, subdirector de la Agencia Espacial Tripulada de China (CMSA), afirmó que el desarrollo inicial de varios productos para las misiones lunares de China, incluido el módulo de aterrizaje Lanyue, está completo; Según Lin, se han construido artículos mecánicos y térmicos para el módulo de aterrizaje y otros segmentos de la misión y los motores de cohetes necesarios se están sometiendo a pruebas de fuego en caliente. Lin explicó además que la producción y las pruebas del prototipo están en pleno apogeo y que el sitio de lanzamiento de exploración lunar tripulado se encuentra actualmente en construcción cerca del puerto espacial costero existente de Wenchang en la provincia de Hainan. [6]
Un modelo del módulo de aterrizaje lunar en desarrollo se presentó en una exposición para conmemorar las tres décadas del programa de vuelos espaciales tripulados de China el 24 de febrero de 2023 en el Museo Nacional de China en Beijing. [2]
El modelo físico del módulo de aterrizaje en desarrollo, considerado junto con la presentación de Zhang Hailian el 12 de julio de 2023, sugiere que la futura nave espacial tendrá los siguientes componentes: cuatro motores principales de 7500 Newton, numerosos propulsores de control de actitud para maniobras precisas, un vehículo lunar almacenado capaz de transportar a dos astronautas, mecanismos de acoplamiento (para acoplarse con la nave espacial Mengzhou ), una escotilla para la tripulación (para EVA ), una escalera unida a una de las patas de aterrizaje, dos paneles solares, varias antenas y sensores. [1] [2]
La masa estimada del segmento de aterrizaje completamente cargado (alunizador más etapa de propulsión) es de 26.000 kg (57.000 lb). [7]
Los modelos del módulo de aterrizaje tripulado incluyen un vehículo móvil de cuatro ruedas guardado en la pared externa del módulo de aterrizaje. CMSA emitió previamente una convocatoria abierta a instituciones privadas, públicas y educativas para que presenten planes de desarrollo para el futuro vehículo lunar; Según CMSA, catorce grupos presentaron propuestas en respuesta a la convocatoria abierta y once de las catorce propuestas avanzaron a la etapa de revisión de expertos. El 24 de octubre de 2023, CMSA anunció que dos de las once propuestas restantes presentadas avanzaron a la fase de diseño detallado, mientras que otros seis grupos recibirán apoyo continuo para permitirles continuar investigando aspectos innovadores de sus propuestas. [8]
Un estudio de la literatura científica revela que el vehículo lunar planeado puede incorporar tecnologías de "frenado diferencial" y "detección fuera del suelo" para mejorar sus características antideslizantes y de estabilidad de dirección durante la travesía a alta velocidad. Se han construido prototipos de ingeniería con fines de verificación del diseño. [9]
La masa prevista del rover es de unos 200 kilogramos y podrá transportar a dos astronautas; tiene un alcance de recorrido previsto de unos 10 kilómetros. [1] [7]
Según el plan de aterrizaje lunar tripulado de CMSA, el segmento de aterrizaje inicialmente se inyectará en una órbita de transferencia Tierra-Luna a través del cohete portador Gran Marcha 10 y posteriormente adquirirá la órbita lunar por sus propios medios. Luego esperará un encuentro en órbita lunar con la nave espacial Mengzhou lanzada por separado (anteriormente conocida como nave espacial tripulada de próxima generación , análoga al módulo de comando y servicio Apolo del programa Apollo ) y su acoplamiento en la órbita lunar, después de lo cual dos astronautas se trasladarán al módulo de aterrizaje, desacoplarán desde Mengzhou y maniobrar el segmento de aterrizaje para un intento de alunizaje. [1]
La fase de descenso motorizado del segmento de aterrizaje empleará un concepto de "descenso por etapas". Según este concepto, la etapa combinada de aterrizaje y propulsión comenzará a descender de la órbita lunar y esta última proporcionará la desaceleración necesaria; cuando la pila esté cerca de la superficie, el módulo de aterrizaje se separará de la etapa de propulsión y procederá a completar el descenso motorizado y un aterrizaje suave por sus propios medios (mientras tanto, la etapa de propulsión descartada impactará la superficie lunar a una distancia segura de el módulo de aterrizaje). Al concluir la parte de superficie de la misión, el módulo de aterrizaje lunar actuará como vehículo de ascenso para que los astronautas regresen a la órbita lunar. [2] Según un informe de la agencia de noticias Xinhua , el módulo de aterrizaje también será capaz de realizar operaciones de vuelo autónomas. [7]
A partir de 2022, se prevé que el sistema de aterrizaje permita a dos astronautas permanecer seis horas en la superficie lunar. [10] No está claro a partir de la fuente si la citada 'permanencia de seis horas en la luna' hace referencia al tiempo total del módulo de aterrizaje en la superficie lunar o a la duración del EVA en la superficie de los astronautas ; Si es lo último, entonces la duración de la misión de superficie propuesta sería comparable a las llevadas a cabo por las misiones Apolo 11 y Apolo 12 de los Estados Unidos . Durante el foro aeroespacial de 2023 en Wuhan, citado anteriormente, Zhang Hailian también afirmó que actualmente se está desarrollando un traje espacial EVA para la superficie lunar con un período de resistencia de no menos de ocho horas. [1]
Los miembros de la Academia de Ciencias de China han comenzado una investigación de selección de sitios ("sugerencias") para el programa anticipado de exploración lunar tripulada. Se han identificado treinta lugares privilegiados para el aterrizaje (reducidos de una lista preliminar de 106 y una lista provisional de 50); Los treinta sitios están ubicados tanto en las regiones polares norte y sur de la Luna como en las caras cercana y lejana de la Luna. El equipo consideró numerosos criterios destinados a maximizar el valor científico de la misión teniendo en cuenta la seguridad de la tripulación y la viabilidad de ingeniería. Ejemplos de los 30 sitios principales incluyen los siguientes: cráter/depresión Ina , Reiner Gamma y Rimae Bode en la cara visible de la Luna, cuenca Apolo , cráter Aitken y Mare Moscoviense en la cara oculta de la Luna, cráter Shackleton en la región del polo sur lunar. y el cráter Hermite en la región del polo norte lunar. [11]
Un equipo de la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nanjing y del Centro de Investigación y Entrenamiento de Astronautas de China también han llevado a cabo diseños preliminares de trayectorias basados en sitios y períodos de aterrizaje específicos . En particular, el equipo analizó posibles trayectorias de transferencia Tierra-Luna basándose en siete posibles sitios de aterrizaje, incluidos Rimae Bode, una serie de riachuelos lunares al oeste del cráter Bode , y Mare Moscoviense, que cubren el período comprendido entre 2027 y 2037. [ 12 ] El análisis empleó un método de ponderación dinámica que cuantificó los factores de eficiencia de la misión y las limitaciones de ingeniería, combinado con la aplicación de un modelo de trayectoria pseudoestado para optimizar la eficiencia computacional del diseño de la trayectoria y la selección del lugar/tiempo de aterrizaje. [12]
El modelo de pseudoestado fue propuesto por primera vez por JS Wilson [13] en 1969 para estudiar las trayectorias de transferencia de las naves espaciales Tierra-Luna. En el contexto de un sistema de tres cuerpos Tierra-Luna-nave espacial, el método de pseudoestado suele ser más eficiente desde el punto de vista computacional que el método tradicional de diseño de trayectorias de cónicas parcheadas . [14]
El método de las cónicas parcheadas esencialmente busca "unir" dos elipses (keplerianas) de dos cuerpos (las cónicas) en un punto de intersección definido por la esfera de influencia gravitacional de la Luna , teniendo en cuenta las diversas limitaciones físicas. Este método puede dar lugar a grandes errores que pueden controlarse mediante un proceso computacional iterativo posiblemente inestable y que requiere mucho tiempo. [14] El modelo de pseudoestado modifica el método de parcheo cónico al definir una esfera de transformación de pseudoestado (PTS), una región en la que la trayectoria de la nave espacial se calcula como una solución aproximada al problema restringido de los tres cuerpos . El método comienza calculando una elipse inicial simple de dos cuerpos entre la Tierra y la nave espacial y usándola para propagar la posición de la nave espacial a un punto dentro del PTS de la Luna (el pseudoestado de la nave espacial ), luego se aplica la solución restringida aproximada de tres cuerpos y se calcula el pseudoestado. se propaga hacia atrás hasta un punto en la superficie de la esfera de Laplace, que define el comienzo de la esfera de influencia gravitacional de la Luna, y finalmente se calcula una cónica Luna-nave espacial de dos cuerpos y la ubicación de la nave espacial se propaga hacia adelante desde la superficie de Laplace. esfera a un punto arbitrario perilune. [14] Los conceptos de esfera de Laplace y esfera de influencia gravitacional utilizados en los dos modelos, cuando se aplican al sistema Tierra-Luna con una órbita aproximadamente circular, vienen dados por
donde es el radio de la esfera de Laplace, es la distancia promedio Tierra-Luna, es la masa de la Luna y es la masa de la Tierra. Estrictamente hablando, la esfera de Laplace no es una esfera sino una hipersuperficie cambiante definida en cada punto de la trayectoria de una masa gravitacional. El criterio para calcular la esfera de Laplace de la Luna es analizar la gravedad de la Luna como la fuerza principal que actúa en la región considerada, mientras que la gravedad de la Tierra se trata como una fuerza perturbadora. [15] [16] La esfera de Laplace se diferencia de la esfera de Hill porque el cálculo de esta última requiere la presencia de órbitas estables mientras que la primera no. [15]
