Un satélite de retransmisión de comunicaciones , Queqiao , se lanzó por primera vez a una órbita de halo cerca del punto L 2 Tierra-Luna en mayo de 2018. El módulo de aterrizaje robótico y Yutu-2 ( chino :玉兔二号; pinyin : Yùtù Èrhào ; iluminado. ' Conejo de Jade' El rover No. 2') [14] se lanzó el 7 de diciembre de 2018 y entró en órbita lunar el 12 de diciembre de 2018, antes de aterrizar en la cara oculta de la Luna. El 15 de enero se anunció que habían brotado semillas en el experimento biológico del módulo de aterrizaje lunar, las primeras plantas que brotaron en la Luna. La misión es la continuación de Chang'e 3 , el primer aterrizaje chino en la Luna.
La nave espacial se construyó originalmente como respaldo para Chang'e 3 y estuvo disponible después de que Chang'e 3 aterrizó con éxito en 2013. La configuración de Chang'e 4 se ajustó para cumplir con nuevos objetivos científicos y de rendimiento. [15] Al igual que sus predecesoras, la misión lleva el nombre de Chang'e , la diosa china de la Luna .
En noviembre de 2019, el equipo de la misión Chang'e 4 recibió la Medalla de Oro de la Royal Aeronautical Society . [16] En octubre de 2020, la misión recibió el Premio Mundial del Espacio de la Federación Astronáutica Internacional . [17] Ambas fueron la primera vez que una misión china recibió tales premios.
Descripción general
Ubicación de la zona de aterrizaje de Chang'e 4 en la cara oculta de la Luna , que no es visible desde la Tierra debido al bloqueo de las mareas .
El Programa de Exploración Lunar de China está diseñado para llevarse a cabo en cuatro [18] 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 viajar en la Luna, como lo hizo Chang'e 3 en 2013 y Chang'e 4 en 2019. El tercero es recolectar muestras lunares del lado cercano y enviarlas a la Tierra, una tarea que Chang'e 5 completó en 2020. y Chang'e 6 , que se completará en 2024. La cuarta fase consiste en el desarrollo de una estación de investigación robótica cerca del polo sur de la Luna. [18] [19] [20]
El programa tiene como objetivo facilitar un alunizaje tripulado en la década de 2030 y posiblemente la construcción de un puesto de avanzada cerca del polo sur. [21] [22] El Programa de Exploración Lunar de China ha comenzado a incorporar inversión privada de individuos y empresas por primera vez, una medida destinada a acelerar la innovación aeroespacial, reducir los costos de producción y promover las relaciones entre militares y civiles. [23]
Esta misión intentará determinar la edad y composición de una región inexplorada de la Luna, así como desarrollar tecnologías necesarias para las últimas etapas del programa. [24]
La nave de alunizaje aterrizó a las 02:26 UTC del 3 de enero de 2019, convirtiéndose en la primera nave espacial en aterrizar en la cara oculta de la Luna. El rover Yutu-2 fue desplegado unas 12 horas después del aterrizaje.
Lanzamiento
El lanzamiento de la misión Chang'e 4 estaba programado por primera vez en 2015 como parte de la segunda fase del Programa de Exploración Lunar chino. [25] [26] Pero los objetivos ajustados y el diseño de la misión impusieron retrasos, y finalmente se lanzó el 7 de diciembre de 2018 a las 18:23 UTC . [4] [27]
Fase selenocéntrica
La nave espacial entró en órbita lunar el 12 de diciembre de 2018 a las 08:45 UTC. [28] El perilune de la órbita se redujo a 15 km (9,3 millas) el 30 de diciembre de 2018 a las 00:55 UTC. [29]
El aterrizaje tuvo lugar el 3 de enero de 2019 a las 02:26 UTC, [13] poco después del amanecer lunar sobre el cráter Von Kármán en la gran cuenca Aitken del Polo Sur . [30]
Objetivos
Una antigua colisión en la Luna dejó un cráter muy grande, llamado Cuenca Aitken , que ahora tiene unos 13 km (8,1 millas) de profundidad, y se cree que el impacto masivo probablemente expuso la profunda corteza lunar y probablemente el manto. materiales. Si Chang'e 4 puede encontrar y estudiar algo de este material, obtendría una visión sin precedentes de la estructura interna y los orígenes de la Luna. [1] Los objetivos científicos específicos son: [31]
Medir las composiciones químicas de las rocas y suelos lunares .
Mida la temperatura de la superficie lunar durante la duración de la misión.
Realizar observaciones e investigaciones radioastronómicas de baja frecuencia utilizando un radiotelescopio.
Observe la corona solar , investigue sus características y mecanismos de radiación y explore la evolución y el transporte de eyecciones de masa coronal (CME) entre el Sol y la Tierra.
Componentes
Queqiaosatélite de retransmisión
Comunicación con Chang'e 4 en la cara oculta de la LunaPuntos lagrangianos Tierra-Luna: un satélite en una órbita de halo alrededor de L 2 , que está detrás de la Luna, tendrá una vista tanto de la Tierra como de la cara oculta de la Luna.
La comunicación directa con la Tierra es imposible en la cara oculta de la Luna , ya que la Luna bloquea las transmisiones. Las comunicaciones deben pasar a través de un satélite de retransmisión de comunicaciones , que se coloca en un lugar que tenga una visión clara tanto del lugar de aterrizaje como de la Tierra. Como parte del Programa de Exploración Lunar, la Administración Nacional del Espacio de China (CNSA) lanzó el satélite de retransmisión Queqiao ( chino :鹊桥; pinyin : Quèqiáo ; iluminado. ' Puente Magpie ') el 20 de mayo de 2018 a una órbita de halo alrededor de la Tierra-Luna. L 2 puntos . [32] [33] [34] El satélite de retransmisión se basa en el diseño de Chang'e 2 , [35] tiene una masa de 425 kg (937 lb) y utiliza una antena de 4,2 m (14 pies) para recibir X señales de banda del módulo de aterrizaje y del rover, y las transmiten al control de la Tierra en la banda S. [36]
La nave espacial tardó 24 días en llegar a L 2 , utilizando un recorrido lunar para ahorrar combustible. [37] El 14 de junio de 2018, Queqiao terminó su ajuste final y entró en la órbita de la misión del halo L 2 , que está a unos 65.000 kilómetros (40.000 millas) de la Luna. Este es el primer satélite de retransmisión lunar en este lugar. [37]
Como parte de la misión Chang'e 4, dos microsatélites (45 kg o 99 lb cada uno) llamados Longjiang-1 y Longjiang-2 ( chino :龙江; pinyin : Lóng Jiāng ; iluminado. 'Río Dragón'; [38] también conocido como Descubriendo el cielo en longitudes de onda más largas Pathfinder o DSLWP [39] ), se lanzaron junto con Queqiao en mayo de 2018. Ambos satélites fueron desarrollados por el Instituto de Tecnología de Harbin , China. [40] Longjiang-1 no logró entrar en la órbita lunar, [37] pero Longjiang-2 tuvo éxito y operó en órbita lunar hasta el 31 de julio de 2019, cuando fue dirigido deliberadamente a estrellarse contra la Luna. [41]
El lugar del accidente de Longjiang 2 está ubicado en 16 ° 41′44 ″ N 159 ° 31′01 ″ E / 16.6956 ° N 159.5170 ° E / 16.6956; 159.5170 (Lugar de impacto de Longjiang-2) dentro del cráter Van Gent , donde formó un cráter de 4 por 5 metros tras el impacto. [42]
Estos microsatélites tenían la tarea de observar el cielo en frecuencias muy bajas (1 a 30 megahercios ), correspondientes a longitudes de onda de 300 a 10 metros (984 a 33 pies), con el objetivo de estudiar fenómenos energéticos de fuentes celestes. [34] [43] [44] Debido a la ionosfera de la Tierra , no se han realizado observaciones en este rango de frecuencia en la órbita terrestre, [44] ofreciendo un potencial avance científico. [24]
Cambiarmódulo de aterrizaje yYutu-2vagabundo
El módulo de aterrizaje Chang'e 4 y la rampa diseñada para el despliegue del rover Yutu-2 .
El diseño del módulo de aterrizaje y del rover Chang'e 4 se inspiró en el Chang'e-3 y su rover Yutu . De hecho, Chang'e 4 se construyó como respaldo de Chang'e 3 , [45] y basándose en la experiencia y los resultados de esa misión, Chang'e 4 se adaptó a las características específicas de la nueva misión. [46] El módulo de aterrizaje y el rover fueron lanzados por el cohete Gran Marcha 3B el 7 de diciembre de 2018 a las 18:23 UTC, seis meses después del lanzamiento del satélite de retransmisión Queqiao . [4]
La masa total de aterrizaje es de 1200 kg (2600 lb). [2] Tanto el módulo de aterrizaje estacionario como el rover Yutu-2 están equipados con una unidad calentadora de radioisótopos (RHU) para calentar sus subsistemas durante las largas noches lunares, [47] mientras que la energía eléctrica se genera mediante paneles solares .
Después del aterrizaje, el módulo de aterrizaje extendió una rampa para desplegar el rover Yutu-2 (literalmente: " Conejo de Jade ") a la superficie lunar. [37] El rover mide 1,5 × 1,0 × 1,0 m (4,9 × 3,3 × 3,3 pies) y tiene una masa de 140 kg (310 lb). [2] [3] El rover Yutu-2 fue fabricado por la Academia de Tecnología Espacial de China ; funciona con energía solar, se calienta mediante RHU [47] y está propulsado por seis ruedas. El tiempo nominal de funcionamiento del rover es de tres meses, [1] pero después de la experiencia con el rover Yutu en 2013, el diseño del rover se mejoró y los ingenieros chinos tienen la esperanza de que funcione durante "unos cuantos años". [48] El 21 de noviembre de 2019, Yutu 2 rompió el récord de longevidad lunar, de 322 días terrestres, que anteriormente ostentaba el rover Lunokhod 1 de la Unión Soviética (17 de noviembre de 1970 al 4 de octubre de 1971). [49]
Cargas útiles científicas
El satélite de retransmisión de comunicaciones, el microsatélite en órbita, el módulo de aterrizaje y el rover llevan cargas útiles científicas. El satélite de retransmisión realiza radioastronomía , [50] mientras que el módulo de aterrizaje y el rover Yutu-2 estudiarán la geofísica de la zona de aterrizaje. [8] [51] Las cargas útiles científicas son, en parte, suministradas por socios internacionales en Suecia, Alemania, los Países Bajos y Arabia Saudita. [52]
El Queqiao se lanzó el 21 de mayo de 2018. Utilizó una órbita de transferencia de oscilación lunar para llegar a la Luna. Después de las primeras maniobras de corrección de trayectoria (TCM), la nave espacial está en su lugar. El 25 de mayo, Queqiao se acercó a las proximidades de la L 2 . Después de varios pequeños ajustes, Queqiao llegó a la órbita de halo L 2 el 14 de junio. [53] [54]
Además, este satélite alberga el Explorador de Baja Frecuencia Países Bajos-China ( NCLE ), un instrumento que realiza estudios astrofísicos en el régimen de radio inexplorado de 80 kilohercios a 80 megahercios. [55] [56] Fue desarrollado por la Universidad Radboud en Países Bajos y la Academia China de Ciencias . El NCLE del orbitador y el LFS del módulo de aterrizaje trabajan en sinergia realizando observaciones radioastronómicas de baja frecuencia (0,1 a 80 MHz). [43]
módulo de aterrizaje lunar
El módulo de aterrizaje y el rover llevan cargas útiles científicas para estudiar la geofísica de la zona de aterrizaje, con una capacidad de ciencias de la vida y análisis químico modesto. [8] [51] [43] El módulo de aterrizaje está equipado con las siguientes cargas útiles:
Landing Camera (LCAM), montada en la parte inferior de la nave espacial, la cámara comenzó a producir un flujo de video a una altura de 12 km (7,5 millas) sobre la superficie lunar.
La cámara de terreno (TCAM), montada en la parte superior del módulo de aterrizaje y capaz de girar 360°, se utiliza para obtener imágenes de la superficie lunar y del rover en alta definición.
Espectrómetro de baja frecuencia (LFS) [43] para investigar explosiones de radio solares en frecuencias entre 0,1 y 40 MHz y estudiar la ionosfera lunar.
Lunar Lander Neutrons and Dosimetry (LND), un dosímetro (de neutrones) desarrollado por la Universidad de Kiel en Alemania. [57] Está recopilando información sobre dosimetría de radiación para la futura exploración humana de la Luna y contribuirá a los estudios del viento solar . [58] [59] Se ha demostrado que la dosis de radiación en la superficie de la Luna es de 2 a 3 veces mayor que la que experimentan los astronautas en la ISS. [60] [61]
Microecosistema lunar, [62] es un cilindro de biosfera sellado de 3 kg (6,6 libras), 18 cm (7,1 pulgadas) de largo y 16 cm (6,3 pulgadas) de diámetro con semillas y huevos de insectos para probar si las plantas y los insectos podrían eclosionar y crecer juntos. en sinergia. [55] El experimento incluye seis tipos de organismos: [63] [64] semilla de algodón , papa , colza , Arabidopsis thaliana (una planta con flores), así como huevos de levadura y mosca de la fruta [65] . Los sistemas ambientales mantienen el contenedor hospitalario y parecido a la Tierra, excepto por la baja gravedad y radiación lunar. [66] Si los huevos de mosca eclosionan, las larvas producirían dióxido de carbono, mientras que las plantas germinadas liberarían oxígeno a través de la fotosíntesis . Se esperaba que juntas, las plantas y las moscas de la fruta pudieran establecer una sinergia simple dentro del contenedor. [ cita necesaria ] La levadura desempeñaría un papel en la regulación del dióxido de carbono y el oxígeno, así como en la descomposición de los desechos procesados de las moscas y las plantas muertas para crear una fuente adicional de alimento para los insectos. [63] El experimento biológico fue diseñado por 28 universidades chinas. [67] La investigación en tales sistemas ecológicos cerrados informa a la astrobiología y al desarrollo de sistemas de soporte de vida biológica para misiones de larga duración en estaciones espaciales o hábitats espaciales para una eventual agricultura espacial . [68] [69] [70]
Resultado : pocas horas después del aterrizaje, el 3 de enero de 2019, la temperatura de la biosfera se ajustó a 24°C y las semillas fueron regadas. El 15 de enero de 2019, se informó que habían brotado semillas de algodón, colza y papa, pero solo se publicaron imágenes de semillas de algodón. [63] Sin embargo, el 16 de enero, se informó que el experimento se terminó debido a una caída de la temperatura externa a -52 °C (-62 °F) a medida que avanzaba la noche lunar, y a la imposibilidad de calentar la biosfera cerca de 24ºC. [71] El experimento finalizó después de nueve días en lugar de los 100 días previstos, pero se obtuvo información valiosa. [71] [72]
vehículo lunar
La cámara panorámica (PCAM) está instalada en el mástil del rover y puede girar 360°. Tiene un rango espectral de 420 nm a 700 nm y adquiere imágenes en 3D mediante estereovisión binocular. [43]
El radar de penetración lunar (LPR) es un radar de penetración terrestre con una profundidad de sondeo de aproximadamente 30 m con una resolución vertical de 30 cm y más de 100 m con una resolución vertical de 10 m. [43]
Espectrómetro de imágenes de infrarrojo cercano y visible (VNIS), para espectroscopia de imágenes que luego se puede utilizar para la identificación de materiales de superficie y gases traza atmosféricos. El rango espectral abarca longitudes de onda visibles hasta el infrarrojo cercano (450 nm - 950 nm).
Según el subdirector del proyecto, que no quiso dar una cifra exacta, "el coste (de toda la misión) se acerca a la construcción de un kilómetro de metro ". [73] El costo por kilómetro del metro en China varía de 500 millones de yuanes (alrededor de 72 millones de dólares estadounidenses) a 1.200 millones de yuanes (alrededor de 172 millones de dólares estadounidenses), según la dificultad de la construcción. [73]
La nave de alunizaje aterrizó a las 02:26 UTC del 3 de enero de 2019, convirtiéndose en la primera nave espacial en aterrizar en la cara oculta de la Luna. [76]
El rover Yutu-2 fue desplegado unas 12 horas después del aterrizaje. [77]
Las coordenadas selenográficas del lugar de aterrizaje son 177,5991°E, 45,4446°S, a una altura de -5935 m. [78] [79] El lugar de aterrizaje se llamó más tarde (febrero de 2019) Statio Tianhe . [7] Otras cuatro características lunares también fueron nombradas durante esta misión: una montaña ( Mons Tai ) y tres cráteres ( Zhinyu , Hegu y Tianjin ). [80]
Imágenes del lugar de aterrizaje de Chang'e 4
Una vista del lugar de aterrizaje, marcada por dos pequeñas flechas, tomada por el Lunar Reconnaissance Orbiter el 30 de enero de 2019 [81]
Chang'e 4: módulo de aterrizaje (flecha izquierda) y rover (flecha derecha) en la superficie de la Luna (foto de la NASA, 8 de febrero de 2019). [82]
Módulo de aterrizaje Chang'e 4 (centro) y rover (oeste-noroeste del módulo de aterrizaje) 6 meses después del aterrizaje.
Operaciones y resultados
Unos días después del aterrizaje, Yutu-2 entró en hibernación durante su primera noche lunar y reanudó sus actividades el 29 de enero de 2019 con todos los instrumentos funcionando nominalmente. Durante su primer día de luna llena, el rover viajó 120 m (390 pies) y el 11 de febrero de 2019 se apagó para su segunda noche lunar. [83] [84] En mayo de 2019, se informó que Chang'e 4 había identificado lo que parecen ser rocas del manto en la superficie, su objetivo principal. [85] [86] [87]
En enero de 2020, China publicó una gran cantidad de datos e imágenes de alta resolución del módulo de aterrizaje y el rover de la misión. [88] En febrero de 2020, los astrónomos chinos informaron, por primera vez, de una imagen de alta resolución de una secuencia de eyecciones lunares y, también, de un análisis directo de su arquitectura interna. Estos se basaron en observaciones realizadas por el radar de penetración lunar (LPR) a bordo del rover Yutu-2 mientras estudiaba la cara oculta de la Luna . [89] [90]
Colaboración internacional
Chang'e 4 marca la primera colaboración importante entre Estados Unidos y China en exploración espacial desde la prohibición del Congreso de 2011 . Los científicos de ambos países mantuvieron contactos regulares antes del aterrizaje. [91] Esto incluyó conversaciones sobre la observación de columnas y partículas elevadas desde la superficie lunar por el escape del cohete de la sonda durante el aterrizaje para comparar los resultados con las predicciones teóricas, pero el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA no estaba en la posición correcta para esto durante el aterrizaje. [92] Los estadounidenses informaron a los científicos chinos sobre sus satélites en órbita alrededor de la Luna, mientras que los chinos compartieron con los científicos estadounidenses la longitud, latitud y el momento del aterrizaje de Chang'e 4. [93]
China aceptó una solicitud de la NASA para utilizar la sonda Chang'e 4 y el satélite de retransmisión Queqiao en futuras misiones estadounidenses a la Luna. [94]
Martin Wieser, del Instituto Sueco de Física Espacial e investigador principal de uno de los instrumentos a bordo de Chang'e, dijo: "Conocemos el lado lejano a partir de imágenes orbitales y satélites, pero no lo conocemos desde la superficie. Es un territorio inexplorado y eso lo hace muy emocionante". [96]
Galería
El primer panorama desde la cara oculta de la Luna realizado por el módulo de aterrizaje Chang'e 4, con el rover Yutu-2
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Enlaces externos
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CLEP
Sistema de servicio de información y publicación de datos del programa de exploración lunar de China Archivado el 10 de junio de 2021 en Wayback Machine.
La misión china Chang'e-4 aterriza en la cara oculta de la Luna y toma la primera imagen en Astronomy
Los objetivos científicos y las cargas útiles de la misión Chang'E4.