El módulo de aterrizaje Lanyue ( chino :揽月; pinyin : lǎn yuè ; lit. 'abrazando la luna'), anteriormente conocido como módulo de aterrizaje lunar tripulado de China (中国载人月面着陆器) o simplemente como módulo de aterrizaje de la superficie lunar (月面着陆器), es una nave espacial en desarrollo por la Academia China de Tecnología Espacial . El propósito del módulo de aterrizaje es llevar a dos astronautas a la superficie lunar y devolverlos a la órbita lunar después de un período de tiempo establecido. [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 Abrazando la Luna , mientras que la traducción al inglés de Mengzhou puede ser Buque de los Sueños o Buque de los Sueños . [4]
Desde al menos agosto de 2021, los medios de comunicación occidentales han informado de que el principal contratista de naves espaciales de China estaba trabajando en un sistema de aterrizaje apto para humanos para misiones lunares. [5] El 12 de julio de 2023, en el 9º 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 aterrizar dos astronautas en la Luna para el año 2030. Según este plan, los astronautas realizarán trabajo científico al aterrizar en la Luna, incluida la recolección de muestras de roca lunar y regolito. 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 unido a una etapa de propulsión que juntos serán lanzados de forma autónoma a una órbita de inyección translunar (TLI) por el cohete Long March 10 , en desarrollo . La disposición de la etapa de aterrizaje y la etapa de propulsión es algo análoga a la arquitectura del módulo de aterrizaje y el orbitador de las misiones robóticas de retorno de muestras lunares Chang'e 5 de 2020 y Chang'e 6 actuales ; sin embargo, a diferencia de los orbitadores para las misiones robóticas, la etapa de propulsión para el 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 experimentará 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 propio módulo de aterrizaje intentará un aterrizaje suave con motor).
El 24 de abril de 2024, Lin Xiqiang, subdirector de la Agencia Espacial Tripulada de China (CMSA), declaró 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 están siendo sometidos a pruebas de fuego caliente. Lin explicó además que la producción y las pruebas de prototipos están en pleno apogeo y que el sitio de lanzamiento de exploración lunar tripulado está actualmente en construcción cerca del puerto espacial costero existente de Wenchang en la provincia de Hainan. [6]
El 24 de febrero de 2023, en el Museo Nacional de China en Pekín, se presentó un modelo del módulo de aterrizaje lunar en desarrollo en una exposición para conmemorar las tres décadas del programa de vuelos espaciales tripulados de China . [2]
El modelo físico del módulo de aterrizaje en desarrollo, cuando se considera 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 newtons, numerosos propulsores de control de actitud para maniobras precisas, un rover lunar estibado capaz de transportar dos astronautas, mecanismos de acoplamiento (para acoplarse con la nave espacial Mengzhou ), una escotilla para la tripulación (para EVAs ), 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 de combustible (módulo de aterrizaje lunar más etapa de propulsión) es de 26.000 kg (57.000 lb). [7]
Los modelos del módulo de aterrizaje tripulado incluyen un rover de cuatro ruedas guardado en la pared externa del módulo de aterrizaje. La CMSA emitió previamente una convocatoria abierta a instituciones privadas, públicas y educativas para que presentaran planes de desarrollo para el futuro rover lunar; según la CMSA, catorce grupos presentaron propuestas en respuesta a la convocatoria abierta y once de las catorce propuestas avanzaron a la etapa de revisión por expertos. El 24 de octubre de 2023, la CMSA anunció que dos de las once propuestas restantes presentadas habían avanzado a la fase de diseño detallado, mientras que otros seis grupos recibirán apoyo continuo para permitirles continuar la investigación sobre aspectos innovadores de sus propuestas. [8]
Un estudio de la literatura científica revela que el vehículo lunar planeado podría incorporar tecnologías de "frenado diferencial" y "detección de desnivel" para mejorar sus características de estabilidad de dirección y antideslizamiento durante travesías a alta velocidad. Se han construido prototipos de ingeniería para 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 travesía planificado de unos 10 kilómetros. [1] [7]
Según el plan de aterrizaje tripulado de la CMSA, el segmento de aterrizaje se introducirá inicialmente en una órbita de transferencia Tierra-Luna a través del cohete portador Long March 10, y posteriormente adquirirá la órbita lunar por sus propios medios. Luego esperará un encuentro en órbita lunar con la nave espacial Mengzhou (anteriormente conocida como la nave espacial tripulada de próxima generación , el análogo del módulo de comando y servicio Apollo del programa Apollo ), lanzada por separado, y se acoplará a ella, tras lo cual dos astronautas se trasladarán al módulo de aterrizaje, se desacoplarán de Mengzhou y maniobrarán el segmento de aterrizaje para un intento de aterrizaje lunar. [1]
La fase de descenso propulsado del segmento de aterrizaje empleará un concepto de "descenso por etapas". Según este concepto, la combinación de módulo de aterrizaje y etapa de propulsión comenzará a descender desde 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 propulsado y un aterrizaje suave con la propia potencia del módulo de aterrizaje (mientras tanto, la etapa de propulsión descartada impactará la superficie lunar a una distancia segura del módulo de aterrizaje). Al concluir la parte de la superficie de la misión, el módulo de aterrizaje lunar completo actuará como el 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 una estancia de seis horas en la superficie lunar para dos astronautas. [10] No queda claro en la fuente si la citada "estancia de seis horas en la luna" hace referencia al tiempo total del módulo de aterrizaje en la superficie lunar o a la duración de la EVA en la superficie de los astronautas ; si es esto último, entonces la duración propuesta de la misión en la superficie 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 citado anteriormente en Wuhan, Zhang Hailian también afirmó que actualmente se está desarrollando un traje espacial para EVA en 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 a investigar la selección de sitios ("sugerencias") para el esperado programa de exploración lunar tripulada. Se han identificado treinta sitios de aterrizaje principales (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 lunares como en las caras cercana y lejana lunares. 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. Algunos ejemplos de los 30 sitios principales incluyen los siguientes: cráter/depresión Ina , Reiner Gamma y Rimae Bode en la cara cercana lunar, cuenca Apollo , cráter Aitken y Mare Moscoviense en la cara lejana lunar, cráter Shackleton en la región polar sur lunar y cráter Hermite en la región polar norte lunar. [11]
Un equipo de la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nanjing y del Centro de Investigación y Formación de Astronautas de China también han llevado a cabo diseños preliminares de trayectorias basados en sitios de aterrizaje específicos y períodos de aterrizaje . En particular, el equipo analizó posibles trayectorias de transferencia Tierra-Luna basadas en siete posibles sitios de aterrizaje, incluyendo Rimae Bode, una serie de grietas lunares al oeste del cráter Bode , y Mare Moscoviense, que cubren el período de 2027 a 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 de pseudoestado para optimizar la eficiencia computacional del diseño de la trayectoria y la selección del sitio/momento 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 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 computacionalmente que el método tradicional de diseño de trayectorias cónicas con parches . [14]
El método de cónica parcheada busca esencialmente "parchar" juntas dos elipses de dos cuerpos (keplerianas) (las cónicas) en un punto de intersección definido por la esfera de influencia gravitacional de la Luna , teniendo en cuenta las diversas restricciones físicas. Este método puede dar lugar a grandes errores que pueden controlarse mediante un proceso computacional iterativo posiblemente inestable y que consume mucho tiempo. [14] El modelo de pseudoestado modifica el método de parcheo de cónica definiendo una esfera de transformación de pseudoestado (PTS), una región en la que se calcula la trayectoria de la nave espacial como una solución aproximada al problema restringido de tres cuerpos . El método comienza calculando una elipse inicial simple de dos cuerpos Tierra-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 aproximada restringida de tres cuerpos y el pseudoestado se propaga hacia atrás a 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 de dos cuerpos Luna-nave espacial y la ubicación de la nave espacial se propaga hacia adelante desde la superficie de la esfera de Laplace a un punto perilunar arbitrario. [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, se dan por
donde es el radio de la esfera de Laplace, es la distancia media 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 gravitatoria. El criterio para calcular la esfera de Laplace de la Luna es analizar la gravedad de la Luna como la fuerza primaria que actúa en la región en consideración mientras que la gravedad de la Tierra se trata como una fuerza perturbadora. [15] [16] La esfera de Laplace difiere de la esfera de Hill porque el cálculo de esta última esfera requiere la presencia de órbitas estables mientras que la primera no. [15]
