Yutu ( chino :玉兔; pinyin : Yùtù ; lit. 'Conejo de Jade') fue un explorador lunar robótico que formó parte de la misión china Chang'e 3 a la Luna . Fue lanzado a las 17:30 UTC el 1 de diciembre de 2013 y alcanzó la superficie de la Luna el 14 de diciembre de 2013. [7] La misión marca el primer aterrizaje suave en la Luna desde 1976 y el primer explorador en operar allí desde que el Lunokhod 2 soviético cesó sus operaciones el 11 de mayo de 1973. [8]
El rover tuvo dificultades operativas hacia el final del segundo día lunar [9] después de sobrevivir y recuperarse con éxito de la primera noche lunar de 14 días. [10] No pudo moverse después del final de la segunda noche lunar, aunque continuó recopilando información útil durante algunos meses después. [11] En octubre de 2015, Yutu estableció el récord del período operativo más largo para un rover en la Luna. [12] El 31 de julio de 2016, Yutu dejó de funcionar después de un total de 31 meses, mucho más allá de su vida útil esperada original de tres meses.
En total, mientras trabajaba en la Luna, el rover pudo recorrer una distancia de 114 metros. [13]
En 2018, el sucesor del rover Yutu , el rover Yutu-2 , se lanzó como parte de la misión Chang'e 4 .
El rover lunar Yutu fue desarrollado por el Instituto de Ingeniería de Sistemas Aeroespaciales de Shanghái (SASEI) y el Instituto de Ingeniería de Sistemas Espaciales de Pekín (BISSE). El desarrollo del rover de seis ruedas comenzó en 2002 y se completó en mayo de 2010. [14] [15] [16] El rover se desplegó desde el módulo de aterrizaje y exploró la superficie lunar de forma independiente. El nombre del rover fue seleccionado en una encuesta en línea y es una referencia al conejo mascota de Chang'e , la diosa de la Luna en la mitología china . [16]
El objetivo oficial de la misión era lograr el primer aterrizaje suave y exploración móvil de China en la Luna, así como demostrar y desarrollar tecnologías clave para futuras misiones. [17]
Los objetivos científicos de Chang'e-3 incluyeron principalmente la topografía de la superficie lunar y el estudio geológico, la composición de los materiales 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. [17] Chang'e 3 realizó la primera medición de radar directa de la estructura y profundidad del suelo lunar hasta una profundidad de 30 m (98 pies), e investigó la estructura de la corteza lunar hasta varios cientos de metros de profundidad. [18]
El Programa de Exploración Lunar chino se dividió en tres fases operativas principales: [17]
A diferencia de la NASA y la ESA , la Administración Nacional del Espacio de China revela poco sobre sus misiones al público, por lo que la información detallada sobre Chang'e 3 es limitada. Es posible que algunos aspectos del diseño de Yutu y varios de sus experimentos se hayan basado en los Mars Exploration Rovers de la NASA . [19] [20] Se cree que el diseño de sus ruedas estuvo considerablemente influenciado por lo que se utilizó en el rover ruso Lunokhod 1. [20]
El rover Yutu tiene una masa de 140 kg (310 lb), con una capacidad de carga útil de 20 kg (44 lb). [1] [2] [21] Es más pequeño que los rovers de exploración de Marte, Spirit y Opportunity , y lleva instrumentos similares: cámaras panorámicas, un espectrómetro infrarrojo y un espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS). [8] [22] Yutu también está equipado con un brazo robótico para posicionar su APXS cerca de una muestra objetivo. Además, el rover podría transmitir video en vivo, y tiene sensores automáticos para evitar que colisione con otros objetos.
Yutu fue diseñado para explorar un área de 3 kilómetros cuadrados (1,2 millas cuadradas) durante su misión de tres meses, con una distancia máxima de viaje de 10 km (6,2 millas). La energía fue proporcionada por dos paneles solares , lo que permitió que el rover funcionara durante los días lunares. Durante las noches lunares de 14 días, el rover entró en modo de suspensión [23] , durante el cual el calentamiento fue proporcionado por unidades de calentamiento de radioisótopos (RHU) que utilizan plutonio-238 [24] y bucles de fluido de dos fases. [17]
El rover Yutu llevaba un radar de penetración terrestre y espectrómetros para inspeccionar la composición del suelo y la estructura de la corteza lunar debajo de él.
El rover llevaba un radar de penetración terrestre (GPR) en su parte inferior, lo que permitió 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. [18]
El rover llevaba un espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS) [22] y un espectrómetro infrarrojo , destinados a analizar la composición de elementos químicos de las muestras lunares. El APXS era la única carga útil en el brazo robótico. [25]
Había dos cámaras panorámicas y dos cámaras de navegación en el mástil del rover, que se encuentra a unos 1,5 m (4,9 pies) sobre la superficie lunar, así como dos cámaras para evitar peligros instaladas en la parte frontal inferior del rover. [26] Cada par de cámaras se utilizó para capturar imágenes estereoscópicas , [27] o para obtener imágenes de distancia por triangulación .
La sonda Chang'e 3 aterrizó el 14 de diciembre de 2013 y desplegó el rover Yutu 7 horas y 24 minutos después. [28]
Se anunció que el lugar de aterrizaje planeado sería Sinus Iridum . [29] Sin embargo, el módulo de aterrizaje descendió en Mare Imbrium , a unos 40 km (25 mi) al sur del cráter Laplace F de 6 km (3,7 mi) de diámetro , [30] [31] a 44.1214° N, 19.5116° O (elevación de 2640 m) [32]
El rover se desplegó con éxito desde el módulo de aterrizaje y estableció contacto con la superficie lunar a las 20:35 UTC del 14 de diciembre de 2013. [33] El 17 de diciembre de 2013, se anunció que todos los instrumentos científicos, excepto los espectrómetros , se habían activado con éxito y que tanto el módulo de aterrizaje como el rover "funcionaban como se esperaba, a pesar de las condiciones inesperadamente rigurosas del entorno lunar". [2] Desde el 16 de diciembre de 2013 hasta el 20 de diciembre de 2013, el rover permaneció inmóvil mientras sus sistemas estaban parcialmente apagados. La radiación solar directa elevó la temperatura en el lado expuesto del rover a más de 100 °C, mientras que el lado sombreado cayó simultáneamente por debajo de 0 °C. [34]
El 22 de diciembre de 2013, Yutu había completado su misión científica inicial: fotografiar el módulo de aterrizaje desde varios ángulos diferentes, siguiendo una ruta aproximadamente semicircular de norte a sur del módulo de aterrizaje, mientras que el módulo de aterrizaje también lo fotografiaba y filmaba al mismo tiempo. Se han publicado varias de estas imágenes, incluida una vista estereoscópica del módulo de aterrizaje y videos del rover en movimiento. A continuación, el módulo de aterrizaje y el rover comenzaron sus respectivas misiones científicas. [27] [35] [36]
Además de desplegar con éxito su brazo robótico, Yutu completó las comprobaciones de diagnóstico el 23 de diciembre de 2013 para asegurarse de que estaba preparado para la próxima noche lunar, y se movió unos 40 metros al sur del módulo de aterrizaje. [37] El módulo de aterrizaje también comenzó los diagnósticos al día siguiente. El módulo de aterrizaje entró por primera vez en un estado de bajo consumo de energía alrededor de las 11:00 am, UTC+8 el 25 de diciembre de 2013, que luego fue ejecutado por el rover a las 5:23 am el 26 de diciembre de 2013 para conservar energía, ya que los paneles solares del módulo de aterrizaje y el rover no recibirán luz solar durante 14 días consecutivos. Ambos tuvieron que soportar el frío extremo de las noches lunares de dos semanas de duración. [23] [38]
El 11 de enero de 2014, tras la noche lunar, el rover salió del modo de suspensión [10] y completó su primera inspección del suelo lunar el 16 de enero de 2014. [39] El 25 de enero de 2014, cerca del final del segundo día lunar, 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". [9] La Sociedad Planetaria informó de que el rover no estaba respondiendo correctamente a los comandos de la Tierra, lo que le impedía "prepararse adecuadamente para la noche que se avecinaba". [40] [ 41] [42] [43] Más tarde se hizo evidente que el rover sufrió un mal funcionamiento del circuito de control en su unidad de accionamiento, lo que le impidió entrar en letargo normal y plegar su mástil y sus paneles solares. [44] [45]
El 12 de febrero de 2014, el Centro de Control escuchó todas las transmisiones de Yutu después de soportar su segunda noche lunar. El fracaso de los intentos de comunicación hizo que se declarara permanentemente inoperativo. [46] El 13 de febrero, inesperadamente restableció la comunicación con el Centro de Control. [47] [48] [49] El portavoz del programa lunar de China, Pei Zhaoyu, declaró que aunque Yutu podía comunicarse, "todavía sufre una anomalía de control mecánico", dejándolo inmóvil. [11]
El rover entró en su tercer período de hibernación el 22 de febrero de 2014 y continuó inmóvil, mientras persistían graves dificultades técnicas que obstaculizaban aún más las operaciones científicas. [50] Los científicos espaciales chinos finalmente determinaron que el circuito de control había fallado, y esto impidió que Yutu entrara en letargo normal como estaba planeado, [43] [44] pero declararon que el GPR, el equipo de imágenes panorámicas e infrarrojas todavía funcionaban normalmente. [50] [51]
Aunque los observadores aficionados no pudieron detectar las 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. [52] [53] El 18 de abril de 2014, Wang Jianyu, subsecretario general de la Sociedad China de Investigación Espacial, declaró que la falla no era mecánica, sino eléctrica, y que estaban tratando de evitarla. También explicó que "la temperatura en la Luna es considerablemente inferior a nuestra estimación anterior", y añadió que "ciertos componentes pueden estar sufriendo 'congelación'". [54]
Los motores de alineación de los paneles solares de Yutu no respondieron, lo que provocó que sus paneles solares permanecieran completamente desplegados en lugar de su posición de aislamiento planificada para conservar el calor mientras entraba en modo de bajo consumo, exponiendo su electrónica interna al duro entorno exterior de la Luna. A medida que Yutu avanzaba a través de las consiguientes noches lunares, perdió ciertas capacidades, [55] pero superó con éxito su vida útil esperada de tres meses. [56] Los instrumentos científicos de Yutu pueden estar funcionando, pero los datos científicos posteriores fueron muy limitados, ya que el espectrómetro NIR y el radar de penetración terrestre se limitaron a la misma observación, ya que estaba inmóvil. El Control de Misión planeó extender la misión de Yutu hasta que dejara de comunicarse, ya que proporcionaría datos valiosos sobre la resistencia de sus componentes al entorno lunar. [56]
El rover permaneció operativo en diciembre de 2015 y continuó transmitiendo datos todos los días lunares. [57] [58] [59]
A finales de octubre de 2015, Yutu había establecido el récord del período operativo más largo de un rover en la Luna, aunque la mayor parte del tiempo lo pasó inmóvil. [60]
El 3 de agosto de 2016, se informó que el rover había dejado de comunicarse con Chang'e 3 a pesar de los intentos de restablecer las transmisiones, poniendo fin efectivamente a la misión. [61] [62]
El radar de penetración terrestre del rover encontró evidencia de un mínimo de nueve capas de roca distintas , lo que indica que el área tenía procesos geológicos sorprendentemente complejos y es compositivamente distinta de los sitios de aterrizaje de Apollo y Luna. [63] [64]
El 15 de abril de 2014, la misión Chang'e 3, incluido su rover Yutu , fue testigo de un eclipse total de Sol por la Tierra desde la superficie de la Luna. [65]
