El programa Chandrayaan ( / ˌ tʃ ʌ n d r ə ˈ j ɑː n / CHUN -drə- YAHN ) ( sánscrito : Candra 'Luna', Yāna 'Nave, Vehículo', ) [4] [5] también conocido como el Programa de Exploración Lunar de la India es una serie en curso de misiones espaciales exteriores por parte de la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) para la exploración de la Luna . El programa incorpora un orbitador lunar, un impactador, un módulo de aterrizaje suave y una nave espacial rover .
Hasta ahora se han realizado tres misiones con un total de dos orbitadores, módulos de aterrizaje y vehículos exploradores cada una. Si bien los dos orbitadores tuvieron éxito, el primer módulo de aterrizaje y el primer vehículo explorador, que formaban parte de la misión Chandrayaan-2 , se estrellaron en la superficie. La segunda misión de módulo de aterrizaje y vehículo explorador Chandrayaan-3 aterrizó con éxito en la Luna el 23 de agosto de 2023, lo que convirtió a la India en la primera nación en aterrizar con éxito una nave espacial en la región del polo sur lunar y el cuarto país en aterrizar suavemente en la Luna después de la Unión Soviética , Estados Unidos y China .
El programa espacial indio había comenzado sin intenciones de emprender iniciativas sofisticadas como vuelos espaciales humanos y misiones extraterrestres durante los primeros días. Fue solo después de que ISRO desarrolló las capacidades de crear satélites y vehículos de lanzamiento orbital como PSLV , que las posibilidades de la primera misión de exploración extraterrestre de la India a la Luna se exploraron a principios de la década de 2000. La idea de una misión científica lunar se planteó por primera vez en 1999 durante una reunión de la Academia India de Ciencias (IAS), que luego fue impulsada por la Sociedad Astronáutica de la India (ASI) en 2000. [6] El programa de exploración robótica está pensado como un precursor hasta que los astronautas indios aterricen en la Luna para llevar adelante más exploraciones, y se planea que el programa robótico continúe más allá de los aterrizajes tripulados. [7]
Poco después de las propuestas de la Academia India de Ciencias en 1999 y de la Sociedad Astronáutica de la India en 2000, se creó un Grupo de Trabajo Nacional de la Misión Lunar (NLMTF), integrado por la ISRO y los principales científicos y tecnólogos indios de todo el país, para llevar a cabo el estudio de viabilidad. El informe del estudio fue revisado posteriormente por un grupo de pares de 100 científicos de diversos campos. [6] Las recomendaciones formuladas fueron las siguientes:
La cuestión no es si podemos permitírnoslo, sino si podemos permitirnos ignorarlo.
— Krishnaswamy Kasturirangan , presidente de ISRO, sobre la misión Chandrayaan-1, BBC
El 15 de agosto de 2003, el entonces primer ministro Atal Bihari Vajpayee anunció el proyecto, cuyo coste se estimó en 350 millones de rupias (42 millones de dólares estadounidenses). [8] [9] En noviembre del mismo año, el gobierno aprobó el proyecto Chandrayaan, que consistiría en un orbitador que realizaría un mapeo mineralógico y químico de la superficie. [10] Durante el montaje de la misión del orbitador únicamente, el entonces presidente APJ Abdul Kalam visitó la oficina de ISRO y advirtió que el orbitador solo no sería suficiente y propuso otro instrumento que podría lanzarse a la superficie. Siguiendo el consejo, los científicos realizaron cambios de diseño en el proyecto e incluyeron una sonda de impacto llamada Moon Impact Probe (MIP). [11] Se planeó que la MIP se lanzara desde una altitud de 100 km (62 mi) y adquiriría imágenes de corto alcance de la superficie, recopilaría datos de telemetría para futuras misiones de aterrizaje suave y mediría los componentes de la atmósfera lunar. [12]
El proyecto requirió que India estableciera su red de espacio profundo y todo el proyecto costó ₹ 360 crore (US$ 43 millones). [13] El 22 de octubre de 2008, Chandrayaan-1 fue lanzado con éxito a bordo del cohete PSLV. [14] Después de maniobras terrestres y la inyección translunar, Chandrayaan-1 entró en la órbita lunar el 10 de noviembre, convirtiendo a India en la quinta nación en orbitar la Luna. [15] Cuatro días después, el 14 de noviembre, la Moon Impact Probe (MIP) impactó cerca del cráter Shackleton , en el polo sur lunar , esto convirtió a India en el quinto país en llegar a la superficie lunar y el primero en llegar al polo sur lunar. [16] La MIP hizo el descubrimiento más significativo al confirmar la existencia de agua en la Luna. Este descubrimiento no se hizo público hasta que la carga útil Moon Mineralogy Mapper de la NASA a bordo del orbitador Chandrayaan-1 lo confirmó el 24 de septiembre de 2009. [17] La misión debía durar dos años, pero el contacto con el orbitador se perdió el 28 de agosto de 2009, lo que puso fin oficialmente a la misión. [18]
Tras el éxito de la misión Chandrayaan-1, ya se estaba planificando una misión de seguimiento por valor de 425 millones de rupias (51 millones de dólares estadounidenses) y se tenía previsto su lanzamiento en 2012. [19] [20] Abdul Kalam sugirió una colaboración entre la India y los Estados Unidos para la misión Chandrayaan-2, que aterrizaría suavemente cerca del polo sur lunar y realizaría penetraciones robóticas en la superficie para estudiar más sobre el agua lunar. [21] Sin embargo, ya se había firmado un acuerdo en el año 2007 entre ISRO y Roscosmos , la agencia espacial federal rusa, para la segunda misión lunar en el marco del proyecto Chandrayaan-2. [22]
Según el acuerdo, ISRO tenía la responsabilidad de lanzar, orbitar y desplegar el rover Pragyan mientras que Roscosmos de Rusia proporcionaría el módulo de aterrizaje. [23] El diseño de la nave espacial por ISRO se completó en 2009, [24] las cargas útiles también se finalizaron y el lanzamiento se programó para 2013. [25] El proyecto se topó con un obstáculo cuando Rusia retrasó el desarrollo del módulo de aterrizaje debido al fracaso de su misión Fobos-Grunt que reveló problemas técnicos en las partes similares que se utilizarían en el módulo de aterrizaje lunar. [26] Rusia propuso entonces algunos cambios que requerían que ISRO redujera la masa de su rover debido al aumento de la masa del módulo de aterrizaje. Un cronograma retrasado y la solicitud rusa de aceptar el riesgo significaron que India tuvo que emprender todo el proyecto de forma independiente. [27] Con la ventana de transferencia a Marte llegando en 2013, ISRO reutilizó el hardware del orbitador Chandrayaan-2 no utilizado para la Misión Orbital de Marte . [28]
Con el acuerdo ruso desmoronándose, India quedó sola y ahora tenía la responsabilidad completa del proyecto, incluido el desarrollo de la tecnología del módulo de aterrizaje. Para ello, ISRO creó una imitación del sitio de aterrizaje lunar de Chandrayaan-2 en Challakere con cráteres que medían 10 m (33 pies) de diámetro y 3 m (9,8 pies) de profundidad. Este sitio se utilizó para probar la electrónica del módulo de aterrizaje y el explorador. Ahora se estimó que el proyecto costaría ₹ 600 crore (US$ 72 millones) y se esperaba que se lanzara en el primer trimestre de 2018 en GSLV MK-II . [29] [30] Más tarde en 2017, India firmó un acuerdo con JAXA de Japón para realizar un estudio de viabilidad para otra misión lunar conjunta llamada Lunar Polar Exploration Mission (LUPEX). Para la cual se requirió que se realizara una demostración técnica de aterrizaje suave con la misión Chandrayaan-2. [31] [32]
En 2018, la misión enfrentó su segundo retraso después de que ISRO hiciera cambios de diseño para la nave espacial, así como cambios en su maniobra donde el módulo de aterrizaje orbitaría la Luna para evaluar el rendimiento de varios sistemas antes de realizar el aterrizaje. Esto era contrario al plan anterior donde el módulo de aterrizaje descendería directamente después de llegar a la órbita designada. Se agregó un quinto motor al módulo de aterrizaje, se aumentó el diámetro de las patas de aterrizaje, se agregaron dos tanques de propulsor adicionales y también se proporcionaron sistemas de soporte adicionales para energía, estructura y control térmico. Esto aumentó significativamente la masa del compuesto y requirió que ISRO actualizara el vehículo GSLV Mk-II, pero los científicos sintieron que sería arriesgado volar el vuelo de prueba del Mk-II mejorado con la carga útil Chandrayaan-2, por lo tanto, se eligió un vehículo LVM3 más capaz y ya volado. [33] [34]
Durante una prueba de aterrizaje en febrero de 2019, el módulo de aterrizaje sufrió heridas menores en dos de sus patas debido a una orientación defectuosa para la prueba, y el lanzamiento estaba previsto para el segundo trimestre del año. [35] El costo final del proyecto Chandrayaan-2 fue de alrededor de ₹ 800 crore (US$ 96 millones).
El 22 de julio de 2019, Chandrayaan-2 fue finalmente lanzado en LVM3, poniendo fin a varios obstáculos que afectaron a la misión durante la década. [36] Después de las maniobras de elevación de la órbita y finalmente la inyección translunar, Chandrayaan-2 alcanzó la órbita lunar el 20 de agosto. El 6 de septiembre de 2019, durante el descenso a la superficie, se perdió el contacto con el módulo de aterrizaje después de que se estrellara. Según el presidente K. Sivan , el módulo de aterrizaje estaba funcionando como se esperaba hasta que estuvo a solo 2,1 km (1,3 mi) sobre la superficie cuando comenzó a desviarse de la trayectoria prevista. [37] Cuatro años después, el presidente de ISRO, S. Somanath, reveló tres razones principales para el fracaso: la presencia de cinco motores que generaban un mayor empuje, lo que hizo que los errores se acumularan con el tiempo, el módulo de aterrizaje no pudo girar muy rápido porque no se esperaba que girara a un ritmo tan alto y la razón final fue el pequeño sitio de aterrizaje de 500x500 m elegido, que dejó al módulo de aterrizaje con menos margen de error. [38]
Dos meses después del fracaso de Chandrayaan-2, se propuso la tercera misión con el módulo de aterrizaje y el rover como componentes principales de la misión, a diferencia de lo anterior, donde el orbitador llevaba una mayor carga científica. El Chandrayaan-3 sería un nuevo intento de demostrar las capacidades de aterrizaje necesarias para la misión LUPEX, una asociación propuesta con Japón que estaba planificada para el período 2025-26. [39] ISRO solicitó ₹ 75 crore (US$ 9,0 millones) del gobierno como financiación inicial para el proyecto Chandrayaan-3 que incluía un módulo de propulsión, un módulo de aterrizaje y un rover. Se esperaba que se lanzara un año después, en noviembre de 2020. [40] [41] El 19 de diciembre de 2019, P Veeramuthuvel fue nombrado director de la misión. [42] El trabajo en el proyecto estaba en marcha en enero de 2020 y K. Sivan reveló que el lanzamiento podría ocurrir a principios de 2021 con un costo total del proyecto de ₹ 615 crore (US$ 74 millones). [43] Más tarde, en marzo, el gobierno confirmó que el lanzamiento podría tener lugar en la primera mitad de 2021. [44] La adición anterior del quinto motor en el módulo de aterrizaje de Chandrayaan-2 que causó el empuje adicional ahora se eliminó del diseño de Chandrayaan-3. [45] Al igual que Chandrayaan-2, las pruebas para el módulo de aterrizaje se llevarían a cabo en Challakere, donde el sitio similar a la Luna construido anteriormente por ISRO con cráteres se había deteriorado. Se gastó un total de ₹ 24,2 lakh (US$ 29,000) en recrear el sitio con cráteres de dimensiones similares (10 m (33 pies) de ancho y 3 m (9,8 pies) de profundidad). [46]
El lanzamiento, que estaba previsto para principios de 2021, se retrasó hasta 2022 debido a la pandemia de COVID-19 en la India . [47] El módulo de propulsión, que estaba listo antes de la pandemia, había comenzado sus pruebas, tras lo cual se realizarían las pruebas del módulo de aterrizaje y el rover, pero la pandemia retrasó el proyecto y retrasó su fecha de lanzamiento tentativa hasta el tercer trimestre de 2022. [48] Unos pocos cambios más con el fortalecimiento de las patas de aterrizaje, la improvisación en los instrumentos, una configuración a prueba de fallos y pruebas adicionales significaron que el nuevo cronograma para el lanzamiento se trasladó al segundo trimestre de 2023. [49]
En mayo de 2023, la nave espacial se encontraba en su etapa final de ensamblaje de cargas útiles en el Centro de Satélites UR Rao , con el lanzamiento previsto para la primera o segunda semana de julio. [50]
El 14 de julio de 2023, Chandrayaan-3 se lanzó con éxito en LVM3 y se insertó en la esfera lunar de influencia gravitacional el 5 de agosto de 2023. [51] El 23 de agosto de 2023, el módulo de aterrizaje Vikram aterrizó suavemente con éxito en la región del polo sur lunar, logrando el primer aterrizaje suave de la humanidad en la región y convirtiendo a la India en el cuarto país en aterrizar suavemente en la Luna después de la Unión Soviética, Estados Unidos y China. [52] Poco después del aterrizaje, el rover Pragyan bajó de la rampa y recorrió 8 m (26 pies), lo que convirtió a la India en el tercer país en operar un rover robótico en la Luna después de la Unión Soviética y China. [53]
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El programa Chandrayaan consta de exploradores robóticos como la sonda de impacto lunar (MIP), los orbitadores Chandrayaan-1 y 2, el módulo de aterrizaje Vikram y el rover Pragyaan .
La sonda de impacto lunar (MIP) pesaba 35 kg (77 lb) y tenía una duración operativa prevista de 25 minutos. Llevaba un altímetro de radar para registrar los datos de altitud que se utilizarían en las tecnologías de calificación para futuras misiones de aterrizaje suave, un sistema de imágenes de vídeo para adquirir imágenes de corto alcance de la superficie lunar y un espectrómetro de masas para estudiar la tenue atmósfera de la Luna. [54] El 12 de noviembre de 2008, la MIP se separó del orbitador e impactó cerca del cráter Shackleton del polo sur lunar . [16] Mientras descendía, el instrumento Chandra's Altitudinal Composition Explorer (CHACE) de la sonda detectó la presencia de agua. [17]
El Chandrayaan-1, lanzado el 22 de octubre de 2008 a bordo del PSLV-XL, era un orbitador cuboide alimentado con energía solar que pesaba 1.380 kg (3.042 lb) junto con la sonda de impacto lunar. Estaba alimentado por un panel solar de un solo lado durante el día y respaldado por baterías de iones de litio durante la noche. La actitud de la nave espacial se controlaba mediante un método de estabilización de tres ejes utilizando dos sensores estelares , giroscopios y cuatro ruedas de reacción . La transmisión de datos científicos se realizó en frecuencias de banda X , mientras que el seguimiento por telemetría se realizó en frecuencias de banda S. Para almacenar estos datos, se utilizaron dos grabadoras de estado sólido (SSR), con la SSR-1 con 32 GB de capacidad dedicada para datos científicos, mientras que la SSR-2 con 8 GB de capacidad para el resto de los datos científicos y la información de actitud. Moon Mineralogy Mapper , una carga útil científica estadounidense a bordo, llevaba su propia SSR con una capacidad de 10 GB. [55]
El conjunto orbitador-impactador entró en la esfera de influencia gravitatoria lunar el 8 de noviembre de 2008. Después de las maniobras de reducción orbital, alcanzó una órbita polar elíptica de 100 km (62 mi), momento en el que se pusieron en funcionamiento dos de las once cargas útiles científicas, la cámara de cartografía del terreno (TMC), que tenía una resolución espacial de 5 m (16 ft) [56] y el monitor de dosis de radiación (RADOM). [15] [57] Tras el despliegue del MIP, el resto de los nueve instrumentos científicos comenzaron a funcionar. [58]
El 25 de noviembre de 2008, apenas un par de semanas después de entrar en la órbita lunar, la temperatura del orbitador aumentó a 50 °C (122 °F) después de recibir cantidades iguales de calor del sol y de la luna (debido a su albedo ). Se hicieron esfuerzos como rotar la nave 20 grados, apagar las computadoras de la misión y aumentar su órbita a 200 km (120 mi) para reducir su temperatura y evitar dañar los instrumentos a bordo. [59] Un año después, el problema de sobrecalentamiento fue responsable de terminar la misión, ya que dañó los sensores estelares que mantenían la orientación de la nave. La orientación se mantuvo apenas con la ayuda de giroscopios como medida temporal antes de perder el contacto el 28 de agosto de 2009, lo que terminó la misión un año antes de su duración prevista. Sin embargo, se analizó que la misión tuvo un 95% de éxito con sus operaciones previstas. [60] [61]
Chandrayaan-2 fue la segunda misión del programa e incluyó un orbitador, un módulo de aterrizaje y un explorador. Después del fracaso del orbitador Chandrayaan-1, el orbitador Chandrayaan-2 permitió a ISRO realizar ciencia con cámaras e instrumentos modernos. Los objetivos principales de esta misión eran aterrizar suavemente en la superficie y operar un explorador, para estudiar la superficie lunar, su exosfera , minerales y hielo de agua . [62] [63] Mientras que el compuesto Chandrayaan-2 (orbitador, módulo de aterrizaje y explorador) pesaba 3.850 kg (8.490 lb) en total, el orbitador solo pesaba 2.379 kg (5.245 lb). Llevaba ocho instrumentos científicos con dos de los instrumentos; La cámara de mapeo del terreno 2 (TMC-2) y el explorador de composición atmosférica Chandrayaan-2 2 (ChACE-2) son versiones mejoradas de la cámara de mapeo del terreno (TMC) y del explorador de composición atmosférica Chandra (CHACE) a bordo del orbitador Chandrayaan-1 y la sonda de impacto lunar respectivamente. [64]
El Chandrayaan-2 fue lanzado el 14 de julio de 2019 [36] y alcanzó la órbita lunar el 20 de agosto de 2019. [ 65] Después de cinco maniobras de reducción orbital, el compuesto alcanzó una órbita casi circular de 127 km × 119 km (79 mi × 74 mi), [66] a la que siguió la separación de Vikram el 2 de septiembre de 2019. [67] El aterrizaje forzoso de Vikram dejó al orbitador como el único componente exitoso de la misión, y su nueva duración de misión se extendió de un año a siete años y medio. Durante ese tiempo, la cámara de alta resolución del orbitador (OHRC) siguió siendo la cámara más avanzada en la órbita lunar, con una resolución espacial de 25 cm (9,8 pulgadas), cuatro veces mayor que la resolución de 1 m (3 pies 3 pulgadas) del orbitador Chandrayaan-1. Actualmente, el orbitador está estudiando los tubos de lava y las cuevas que fueron previamente vistos por el orbitador Chandrayaan-1. [68] [69]
Con el orbitador Chandrayaan-2 ya operativo y la necesidad de demostrar capacidades de aterrizaje, el orbitador Chandraayn-3 llevaba solo una carga útil y para su propósito principal sirvió como módulo de propulsión para llevar a Vikram a la Luna. La carga útil de espectropolarimetría del planeta Tierra habitable (SHAPE) se desarrolló para estudiar la atmósfera de la Tierra desde la distancia y ayudaría en el estudio de las atmósferas de los exoplanetas , que emplea una técnica similar. [70] Chandrayaan-3 se lanzó el 14 de julio de 2023 a bordo del LVM3 [71] y el 16 de agosto de 2023, el compuesto alcanzó una órbita lunar final de 113 km × 157 km (70 mi × 98 mi). [72] Un día después, el orbitador se separó del módulo de aterrizaje y comenzó sus operaciones independientes con SHAPE. [73] El orbitador, también conocido como Módulo de Propulsión (PM) de Chandrayaan-3, fue trasladado de su órbita alrededor de la Luna a una órbita alrededor de la Tierra. [74] Si bien el plan inicial era operar SHAPE durante aproximadamente tres meses durante la vida útil de la misión del orbitador, la inyección precisa en la órbita terrestre inferior por parte de LVM3 y las maniobras óptimas de combustión tierra/luna dieron como resultado la disponibilidad de más de 100 kg (220 lb) de combustible en el orbitador después de más de un mes de operaciones en la órbita lunar. Se decidió utilizar el combustible disponible en él para derivar información adicional para futuras misiones lunares y demostrar las estrategias de operación de la misión para una misión de retorno de muestra. Para continuar con la carga útil SHAPE para la observación de la Tierra, se decidió reorbitar el orbitador a una órbita terrestre adecuada. Este plan de misión se elaboró considerando la prevención de colisiones, como evitar que el orbitador se estrelle contra la superficie de la Luna o ingrese al cinturón GEO de la Tierra a 36000 km y órbitas por debajo de eso. Teniendo en cuenta la disponibilidad estimada de combustible y la seguridad de la nave espacial GEO, la trayectoria óptima de regreso a la Tierra se diseñó para octubre de 2023. [74] Operó hasta el 22 de agosto de 2024. [75]
El módulo de aterrizaje se llamó Vikram y pesaba 1.471 kg (3.243 lb) incluyendo el rover de 27 kg (60 lb) llamado Pragyan que albergaba en su interior. [76] Vikram tenía ocho propulsores de 58 N (13 lb f ) para el control de actitud y cinco motores principales líquidos de 800 N (180 lb f ) que se derivaron de los motores de apogeo líquido de 400 N (90 lb f ) de ISRO [77] y fue diseñado para aterrizar de forma segura en pendientes de hasta 12°. [78] Llevaba cuatro cargas útiles para estudiar la actividad sísmica lunar, medir las temperaturas del subsuelo lunar y medir la densidad y variación del plasma de la superficie lunar (utilizando una sonda Langmuir ).
Después de dos maniobras de desorbitación, Vikram alcanzó una órbita final de 95 km × 119 km (59 mi × 74 mi) después de lo cual comenzó la fase de descenso motorizado el 7 de septiembre de 2019. Durante el descenso y el aterrizaje, las computadoras de a bordo tuvieron control total sobre el módulo de aterrizaje. [79] El descenso inicial y los procedimientos de frenado críticos se desarrollaron según lo previsto, pero al alcanzar los 2,1 km (1,3 mi) de altitud, el módulo de aterrizaje comenzó a desviarse y perdió su contacto con el control de la misión después del posterior aterrizaje forzoso. [80] Tras el análisis, se descubrió que los motores principales tenían un empuje mayor de lo normal, lo que provocó que se acumularan errores con el tiempo y esto significaba que el módulo de aterrizaje no podía cambiar su actitud a un ritmo tan rápido debido a las restricciones de seguridad en la computadora de a bordo que tenía un límite en la velocidad máxima con la que puede cambiar su actitud. Una mala regulación de los motores principales, un error en el cálculo del tiempo restante de la misión y un sitio de aterrizaje pequeño de 500 x 500 m fueron las otras razones atribuidas al fallo. [81] [82]
El módulo de aterrizaje Vikram de Chandrayaan-3 había sufrido cambios importantes después del aterrizaje forzoso de su predecesor. [83] [84] Ahora había cuatro en lugar de cinco motores principales que proporcionaban 800 N (180 lbf ) de empuje y tenían capacidades de cambio de velocidad de giro , a diferencia de antes, cuando el quinto motor montado centralmente carecía de esta capacidad. Esto permitió que el módulo de aterrizaje controlara la actitud y el empuje durante todas las fases del descenso. La tasa de corrección de actitud también se incrementó de los 10°/s de Chandrayaan-2 a 25°/s con Chandrayaan-3. Se equipó un velocímetro láser Doppler (LDV) adicional que permitió mediciones de actitud en las tres direcciones. [85] [84] Las patas de impacto se hicieron más grandes y más fuertes en relación con Chandrayaan-2. El OHRC a bordo de Chandrayaan-2 permitió que la misión tuviera un sitio de aterrizaje ampliado con un área de aterrizaje de 10 km2 ( 3,9 millas cuadradas). El módulo de aterrizaje se sometió a varias pruebas, incluida una prueba de caída desde un helicóptero que ayudó a mejorar la rigidez estructural. En caso de una falla durante el descenso y el aterrizaje, se agregaron múltiples sistemas de contingencia para mejorar las posibilidades de supervivencia del módulo de aterrizaje. La región de aterrizaje no se modificó con respecto a la misión anterior, [86] y el área del nuevo sitio se amplió a 4 km × 2,5 km (2,5 mi × 1,6 mi) desde los 500 m × 500 m (1600 pies × 1600 pies) anteriores. Otros cambios importantes en el nuevo enfoque "basado en fallas" incluyeron la eliminación del quinto motor, un aumento en la capacidad de combustible, un aumento en el componente de velocidad vertical y otros cambios de software. [87]
El 23 de agosto de 2023, el módulo de aterrizaje, que previamente había reducido su órbita a 25 km × 134 km (16 mi × 83 mi) mediante encendidos de desorbitación, [88] comenzó a descender utilizando sus cuatro motores después de llegar cerca de su Periselene a 30 km (19 mi). Aproximadamente después de once minutos de descenso propulsado, el módulo de aterrizaje mantuvo la altitud de 7,5 km (4,7 mi) durante 10 segundos antes de cambiar su actitud a posición vertical para la fase final de descenso vertical. Luego utilizó dos de sus cuatro motores para reducir su descenso a 150 m (490 pies) y luego se mantuvo en vuelo estacionario dos veces durante unos treinta segundos antes de tocar tierra en el lugar óptimo elegido. [89]
El 3 de septiembre de 2023, antes de poner a Vikram en modo de suspensión, la ISRO realizó un salto sobre la superficie lunar encendiendo sus motores que lo movieron 40 cm (16 pulgadas) verticalmente y lateralmente antes de tocar tierra nuevamente. El experimento del salto resultó ser la prueba más importante realizada por la ISRO, ya que los datos ayudarían en futuras misiones de retorno de muestras en el marco del programa. La ISRO también logró un récord único al realizar su primer despegue y aterrizaje vertical en una superficie extraterrestre antes de la Tierra; eso estaba previsto que se llevara a cabo en el marco de su programa de demostración de tecnología reutilizable . [90] [91] [92]
El rover llamado Pragyan llevaba dos cargas útiles científicas que se utilizarían para determinar la composición elemental y su abundancia cerca del lugar de aterrizaje. [64] Fue diseñado para viajar a una velocidad de 1 cm/s (0,39 pulgadas/s) y podría recorrer hasta 500 m (1600 pies) durante su vida útil. Se esperaba que tanto el módulo de aterrizaje como el rover operaran durante un día lunar, ya que carecían de cualquier unidad de calentamiento de radioisótopos (RHU) y dependían completamente de la energía solar para sus operaciones. [93] El Pragyaan de Chandrayaan-2 fue excluido de sus operaciones después del aterrizaje forzoso de su portaaviones Vikram .
A diferencia del módulo de aterrizaje, no se realizaron cambios en el rover Pragyan , excepto por el cambio del logotipo de ISRO con el emblema de la India en las ruedas izquierda y derecha respectivamente, que los imprimirían en el regolito. Los objetivos científicos también se mantuvieron sin cambios desde la misión anterior. El 23 de agosto de 2023, unas horas después del aterrizaje suave, se desplegó la rampa para que el Pragyan tocara tierra y comenzara sus operaciones en la superficie. [94] Unos días después, se encendieron los instrumentos y el rover se movió 8 m (26 pies) en la superficie, logrando así el objetivo principal de la misión. [95] El 3 de septiembre de 2023, con la noche lunar acercándose, el rover se apagó y se puso en "modo de suspensión".
El programa Chandrayaan ha sido ampliamente considerado como exitoso, especialmente con el descubrimiento de agua lunar . [17] Sigue proporcionando datos científicos e imágenes de alta resolución gracias a la Orbiter High Resolution Camera (OHRC), que es la cámara lunar más avanzada hasta el momento con una resolución espacial de 25 cm (9,8 pulgadas) y actualmente está operativa a bordo del orbitador Chandrayaan-2. [68] Chandrayaan-1 perdió su contacto un año antes de su duración prevista, sin embargo, el orbitador Chandrayaan-2 está llevando adelante la investigación desde la órbita y se espera que opere hasta 2026. [69] La primera misión científica de aterrizaje suave y en el sitio de Chandrayaan-3 realizó los primeros experimentos en la región del polo sur lunar, contribuyendo así a la comprensión de la región que tiene el potencial para una futura base lunar tripulada . [96]
La presencia de agua en la Luna ha sido siempre un tema de intenso debate desde el siglo pasado. El primer estudio sobre el agua lunar se realizó en 1961 y reveló que las regiones polares, que tienen una alta densidad de trampas frías , tienen más probabilidades de tener hielo de agua lunar que las regiones ecuatoriales. [97] Las muestras traídas de la región ecuatorial durante el programa Apolo no proporcionaron evidencia definitiva, lo que refuerza la necesidad de investigación en los polos lunares. Dado que no había habido ninguna misión a los polos lunares y dado que se había especulado que los polos albergaban hielo de agua, el lugar de impacto de la sonda Moon Impact Probe se eligió en el polo sur lunar para buscar evidencia firme del mismo en la atmósfera lunar. [6]
El instrumento de composición altitudinal de Chandra (ChACE) era uno de los tres instrumentos científicos a bordo de la sonda de impacto lunar (MIP) de Chandrayaan-1. Se trataba de un espectrómetro de masas desarrollado para estudiar la composición de la tenue exosfera lunar mediante espectroscopia de masas. El 12 de noviembre de 2008, el MIP se separó del orbitador Chandrayaan-1 y comenzó su descenso hacia la superficie, durante el cual detectó la clara presencia de moléculas con unidad de masa atómica 18, es decir, agua. Las moléculas de agua ionizada ( H2O+
) y sus fragmentos (como H + y OH+
Los iones de hidrógeno fueron detectados por ChACE. Tres meses después, el Moon Mineralogy Mapper (M 3 ), un espectrómetro de imágenes a bordo del orbitador Chandrayaan-1, también detectó la presencia de agua. Al observar los espectros de reflectancia de la Luna, observó las características de absorción del hielo de agua que se encuentran en la región de longitud de onda de 1,0-2,5 μm. Las regiones sombreadas que recibieron la luz reflejada fueron elegidas para el estudio, ya que el hielo de agua se encontró cerca de la región polar. [98]
El perfil de ChACE indica un aumento constante en la concentración de moléculas de agua a partir de los 20 grados sur hacia los polos, sin embargo, alcanza un máximo a los 60-70 grados sur y luego disminuye. La superposición del perfil M 3 que comienza a 43,1 grados sur muestra una naturaleza complementaria de las grabaciones, lo que confirma la doble evidencia de agua lunar cerca del polo sur. Sin embargo, la detección de agua en cada espectro de ChACE junto con el hecho de que no indica ni un aumento ni una disminución constantes ni un nivel constante en su perfil, posiblemente podría deberse a la contaminación del agua de la Tierra. A las preocupaciones se sumó el perfil de M 3 que mostró un aumento constante hacia el polo sur, a diferencia de ChACE que vio una disminución más allá de los 70 grados sur. [99] Pero según el matemático indio Ramaiyengar Sridharan , si el hielo de agua actúa como una fuente debido a la sublimación , que sería una fuerte función de la temperatura en la condición de ultra alto vacío prevaleciente, entonces, en ausencia de fuentes frescas durante la fase de medición, el aumento/disminución en la concentración medida por ChACE debería ser a costa de lo que M 3 ha detectado en forma de hielo; lo que significa que la medición máxima registrada puede deberse a la presencia de muchas fuentes de hielo de agua y la disminución puede deberse a menos fuentes de este tipo y mientras que M 3 mapeó las fuentes de hielo de agua en la superficie, el MIP detectó el vapor generado a partir de estas fuentes, complementándose así entre sí. [100]
A pesar de que la misión Chandrayaan-1 terminó un año antes de la duración prevista de dos años, los datos registrados por los instrumentos a bordo durante 310 días fueron muy útiles incluso una década después. En 2018, los datos obtenidos por el M 3 fueron utilizados por el científico de la Universidad de Hawái , Dr. Shuai Li y su equipo para investigar el agua lunar en los cráteres oscuros de los polos. Dado que los datos eran irregulares y les resultaba difícil trabajar con los cráteres oscuros, utilizaron los rastros de luz solar que habían rebotado en las paredes de los cráteres y analizaron los datos espectrales para encontrar lugares donde se absorbieron las tres longitudes de onda específicas (en el rango de 1,0-2,5 μm) de luz infrarroja cercana que indicaban la presencia de hielo de agua. Realizaron un análisis estadístico exhaustivo para asegurarse de que sus hallazgos no estuvieran influenciados por anomalías aleatorias o errores en los instrumentos. "Considero que esta es la evidencia más convincente de que realmente hay hielo de agua en la superficie superior —lo que llamamos la superficie óptica— de la Luna" , dijo Li sobre los resultados. [101] [102]
El mapeo y estudio de las características de la superficie lunar fueron los principales objetivos científicos de Chandrayaan-1. Las primeras imágenes de la superficie fueron adquiridas por la Terrain Mapping Camera (TMC) a bordo del orbitador de la misión. La cámara CMOS con una resolución de 5 m (16 pies) y una franja de 40 km (25 mi) en la banda pancromática , se activó el 29 de octubre de 2008 (dentro de la órbita de la Tierra) y había capturado más de 70.000 imágenes durante sus 3.000 órbitas alrededor de la Luna. [103] Mientras que las otras misiones científicas en ese momento solían tener una resolución de 100 m (330 pies), muchas de las imágenes de TMC tenían una resolución nítida de 5 m (16 pies), lo que permitió la producción de un mapa detallado de la Luna. [104]
Durante el mapeo de los canales y tubos de lava en la superficie lunar, el TMC descubrió un gran tubo de lava cerca del ecuador (específicamente en el Oceanus Procellarum , al norte del canal llamado Rima Galilaei sobre el ecuador lunar). El tubo medía aproximadamente 2 km (1,2 mi) de largo y 360 m (1,180 pies) de ancho. Los tubos de lava lunares se consideran como sitios de habitación potenciales para futuros puestos de avanzada tripulados, ya que actúan como protectores naturales de la radiación cósmica , la radiación solar, los meteoritos , los micrometeoritos y los eyectados de los impactos. También están aislados de las variaciones extremas de temperatura en la superficie lunar. [105]
Aterrizaje duro previsto
Aterrizaje suave exitoso
Aterrizaje suave fallido
Tras una demostración exitosa de aterrizaje suave y exploración, el programa pasó a la siguiente fase, en la que se enviará un explorador con una mayor carga científica para realizar análisis de muestras in situ. Se sugiere que la misión, denominada Lunar Polar Exploration Mission (LUPEX) , se lance en el período comprendido entre 2026 y 2028. [110] [111] La India está colaborando con Japón en esta misión. Será una misión de aterrizaje y exploración cerca del polo lunar para realizar muestreos y análisis in situ del material lunar recolectado [112] [113] y demostrar tecnologías de supervivencia nocturna lunar. [114] [115]
Chandrayaan-4 es una misión de retorno de muestras lunares planificada por la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) y será la cuarta misión de su programa Chandrayaan. Consta de cuatro módulos, a saber, el módulo de transferencia (TM), el módulo de aterrizaje (LM), el módulo de ascenso (AM) y el módulo de reentrada (RM). La vida útil prevista de la misión es de un día lunar y el lugar de aterrizaje está cerca de la estación Shiv Shakti , el lugar de aterrizaje del módulo de aterrizaje de Chandrayaan-3.
El 20 de agosto de 2024, el presidente de ISRO, S Somnath, anunció los planes para Chandrayaan-5. [116]
Sobre esta base, las misiones posteriores, como Chandrayaan-5 y Chandrayaan-6 , explorarán la presencia a largo plazo en la Luna, incluido el posible desarrollo de hábitats. Cada vuelo está diseñado para expandir progresivamente las capacidades de la India en la exploración lunar, posiblemente con la cooperación de todos los signatarios de los acuerdos Artemis . [117] En una entrevista, el presidente de ISRO, S. Somanath, informó que la India seguirá enviando misiones lunares hasta que se realice una misión tripulada indígena, y que el programa también continuará después de eso. [118]
El nombre Chandrayaan significa "Chandra-Luna, Yaan-Vehículo", en idiomas indios (
sánscrito
e
hindi
), la nave espacial lunar
Chandrayaan-2 sería una misión solitaria de la India sin la participación de Rusia.
Estamos trabajando con JAXA en el desarrollo de una carga útil, así como de una misión para ir a la Luna. Esta se lanzará utilizando el vehículo de lanzamiento de Japón, pero la nave espacial será desarrollada conjuntamente por ISRO y Japón. Un módulo de aterrizaje que aterrizará en la Luna. Esto será después de Chandrayaan 3. Se necesitarán tres, cuatro o cinco años para desarrollarlo.
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