Чанъэ-4

«Чанъэ́-4» (кит. трад. 嫦娥四號, упр. 嫦娥四号, пиньинь Cháng'é sìhào, палл. Чанъэ сы-хао) — китайская автоматическая межпланетная станция для изучения Луны и космического пространства; 3 января 2019 впервые в истории совершила мягкую посадку на обратной стороне Луны. Миссия состоит из стационарной лунной станции «Чанъэ-4», несущей на борту луноход «Юйту-2», и ретрансляционного спутника Цюэцяо, запущенного в точку Лагранжа L2 системы Земля—Луна.

«Чанъэ-4»
嫦娥四号

Оператор CNSA
Задачи изучение Луны, Планетоход
Спутник Луны
Стартовая площадка Сичан
Ракета-носитель «Чанчжэн-3B»
Запуск 07 декабря 2018, 17:00 UTC (21:00 мск)
Выход на орбиту 12 декабря 2018, 07:39 UTC (11:39 мск)
COSPAR ID 2018-103A
SCN 43845
Технические характеристики
Масса Взлётная масса: 3800 кг
Посадочный модуль: 1200 кг
Луноход: 120 кг
Размеры 1,5 × 1,0 × 1,0 м
Элементы орбиты
Посадка на небесное тело 03 января 2019, 01:26 UTC (05:26 мск)
Координаты посадки 45°28′15″ ю. ш. 177°36′20″ в. д.45,47084° ю. ш. 177,60563° в. д. / -45.47084; 177.60563[1]
 Медиафайлы на Викискладе
Связь с Землёй посадочного модуля «Чанъэ-4» и лунохода «Юйту-2», находящихся на обратной стороне Луны, через спутник-ретранслятор «Цюэцяо», находящийся на гало-орбите вокруг точки Лагранжа L2

«Чанъэ-4» является частью Лунной программы Китая, продолжением и дублёром миссии «Чанъэ-3», в ходе которой в конце 2013 года на Луну был успешно доставлен луноход «Юйту».

Цели миссии

Запланированы и осуществлены: посадка в кратере фон Кáрман, входящем в свою очередь в Бассейн Южный полюс — Эйткен; забор и исследования образцов грунта[2]; специалисты надеются найти в этом регионе материалы, выбитые из верхних слоев лунной мантии, что поможет пролить свет на её геологическую историю[3]. Южный полюс — Эйткен является крупнейшим и наиболее древним известным импактным бассейном Солнечной системы, его поверхность в среднем на 13 км ниже окружающих возвышенностей[4]. Выбор кратера, названного в честь Теодора фон Кармана, был связан ещё и с тем, что этот учёный был научным руководителем Цяня Сюэсэня (1911—2009), основоположника китайской космонавтики.

Кроме научных задач, миссия позволила Китаю протестировать возможности в реализации систем дальней космической связи[5].

Конструкция

Луноход

1200-килограммовый посадочный аппарат несёт 140-килограммовый луноход «Юйту-2» («Нефритовый заяц-2»), длиной 1,5 метра, шириной 1 метр[6], высотой около 1,1 метра. Луноход оснащён 2 складными панелями солнечных батарей и 6 колесами, антенной связи, четырьмя панорамными камерами, которые могут работать одновременно[7][8]. На луноходе установлен также георадар, позволяющий зондировать слой реголита, спектрометр изображений, работающий в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, анализатор энергичных нейтральных атомов и ряд других приборов[9].

Источник питания

Энергоснабжение оборудования миссии осуществляется тепловыми блоками — радиационными источниками тепла и радиоизотопными источниками электроэнергии, использующими энергию альфа-распада изотопа плутоний-238[4][10]. Тепловые блоки разработаны в Российском федеральном ядерном центре ВНИИЭФ, корпуса тепловых блоков изготовлены из композиционных материалов специалистами АО «НИИграфит»[11].

Ход миссии

Подготовка

Запуск и мягкая посадка на Луну первоначально планировались в 2015 году[12].

Поскольку с обратной стороной Луны отсутствует прямая видимость, для организации связи с аппаратами используется ретрансляционный спутник «Цюэцяо» («Сорочий мост»), который был запущен с космодрома Сичан 20 мая 2018 года в точку Лагранжа L2[13] ракетой-носителем «Чанчжэн-4C».

Одновременно с «Цюэцяо» были также запущены два малых аппарата Харбинского политехнического университета «Лунцзян-1» и «Лунцзян-2»[14].

Запуск, полёт и посадка на Луну

«Чанъэ-4» был успешно запущен с Земли 7 декабря 2018 года (в 21:00 по московскому времени, 8 декабря примерно в 02:00 по местному времени) ракетой-носителем «Чанчжэн-3B» с космодрома Сичан[15].

12 декабря 2018 года в 11:39 мск аппарат вышел на эллиптическую орбиту вокруг Луны (высота перицентра 100 км, высота апоцентра 400 км)[16].

19 декабря 2018 года «Чанъэ-4» установил связь со спутником-ретранслятором «Цюэцяо» и связался с Землёй[17].

30 декабря 2018 года в 08:55 по пекинскому времени (03:55 мск) «Чанъэ-4» перешёл с круговой 100-км орбиты на эллиптическую орбиту вокруг Луны (высота перицентра 15 км, высота апоцентра 100 км)[18].

3 января 2019 года в 05:26 мск выполнено прилунение на обратной стороне Луны[19][20][21][22] в точке с координатами 45°28′15″ ю. ш. 177°36′20″ в. д.45,47084° ю. ш. 177,60563° в. д. / -45.47084; 177.60563[1].

«Чанъэ-4» прилунился на пологом склоне в 8,35 м к северу от края кратера диаметром 25 м. Этот кратер окружён пятью другими ударными кратерами. В журнале Nature Communications опубликовали точные координаты места посадки зонда: 177,5991° восточной долготы и 45,4446° южной широты[23].

Работа на поверхности Луны

Панорама посадочной площадки «Чанъэ-4» на обратной стороне Луны 15 февраля 2019 года

После прилунения[24] 3 января 2019 года в 06:40 мск аппарат сделал первый в мире снимок поверхности обратной стороны Луны с близкого расстояния и передал его на Землю через спутник-ретранслятор «Цюэцяо»[25]. В этот же день в 17:22 мск планетоход «Юйту-2» съехал с посадочного модуля по наклонной рампе на поверхность Луны[26][27].

С 4 января по 10 января «Юйту-2» во время лунной ночи находился в режиме «сна». Посадочный модуль «Чанъэ-4» в это время прошёл низкотемпературные испытания.

10 января в 17:14 по пекинскому времени (12:14 по Москве) «Юйту-2» успешно вышел из режима «сна» и сделал первые фотографии[28]. «Юйту-2» провёл научно-исследовательскую работу в дневное время, которое продлилось до 12 января[29][30].

С 14 января 2019 года во время лунной ночи луноход «Юйту-2» и спускаемый модуль «Чанъэ-4» находились в спящем режиме.

29 января 2019 года, около 20:00 вышел из спящего режима луноход «Юйту-2».

30 января 2019 года в 20:39 посадочный модуль «Чанъэ-4» также вышел из спящего режима[31][32]. Температура на поверхности Луны за это время опускалась до -190 °C[33][34].

Чанъэ-4 на снимке американского зонда Lunar Reconnaissance Orbiter 30 января 2019 года
«Чанъэ-4» на снимке американского зонда Lunar Reconnaissance Orbiter 8 февраля 2019 года
«Чанъэ-4» и луноход «Юйту-2» на снимке американского зонда Lunar Reconnaissance Orbiter 1 февраля 2019 года
«Чанъэ-4» и луноход «Юйту-2» на снимке американского зонда Lunar Reconnaissance Orbiter 1 июля 2019 года

В начале февраля 2019 года американский космический аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) прошёл почти прямо над местом посадки «Чанъэ-4» и выполнил его фотосъёмку[35].

В январе–феврале 2019 года Нейтронный и дозиметрический эксперимент (Lunar Lander Neutrons and Dosimetry experiment, LND) впервые измерил уровень радиации на поверхности Луны в зависимости от времени. Эквивалентная мощность дозы излучения составила около 1369 микрозиверт в сутки, что примерно в 1,9 раза превышает аналогичный показатель на борту Международной космической станции (731 микрозиверт в сутки) и приблизительно в 200 раз — на поверхности Земли. В пределах погрешности данные LND сходятся с данными детектора космических лучей CRaTER, которым 2 февраля 2019 года измеряли радиационный фон на точке орбиты вблизи положения посадочного модуля «Чанъэ-4»[36][37].

На 4 марта[38] «Юйту-2» проехал 127 метров по поверхности обратной стороны Луны и прислал снимки, на которых видны камни и колея от его колёс. Затем луноход аппарат перешёл в режим «сна». 10 марта «Юйту-2» должен будет вернуться к работе[38]. 14 марта года агентство «Синьхуа» сообщило, что луноход «Юйту-2» проехал по поверхности обратной стороны Луны 163 метра и, возможно, сможет проработать дольше запланированного трёхмесячного цикла[39]. За третий лунный день «Юйту-2» проехал 43 метра, добавив их к пройденным 44,185 м в первый лунный день и 75,815 м во второй лунный день. С 13 марта 2019 года оборудование посадочного модуля «Чанъэ-4» и ровер «Юйту-2» переведены в спящий режим до окончания третьей лунной ночи[40]. Перемещения «Юйту-2» по поверхности обратной стороны Луны удалось зафиксировать при помощи трёхкамерной системы фотографирования АМС Lunar Reconnaissance Orbiter[41].

В ходе четвёртых лунных суток с 29 марта по 1 апреля проехал по лунной поверхности 8 метров. Затем оба аппарата перешли в режиме «сна» до 8 апреля. С 8 по 12 апреля «Юйту-2» проехал по лунной поверхности ещё 8 метров, после чего с наступлением пятой лунной ночи опять ушёл в режим «сна» до 28 апреля[42][43].

«Юйту-2» с помощью спектрометра VNIS обнаружил в кратере Кармана минералы ортопироксен и оливин, которые могут происходить из лунной мантии[44][45]. На пятый лунный день «Юйту-2» удалось проехать 12 м. В это время у китайского лунохода начали нештатно работать сенсоры системы автоматического обхода препятствий, так как отражение солнечного света от элементов корпуса ровера засвечивало сенсоры. Ситуацию удалось выправить с помощью корректировки программного обеспечения и её перезагрузки. За всё время работы ровер преодолел примерно 190 м 66 см[46]. К концу шестого лунного дня «Юйту-2» преодолел в целом 212,99 метра на обратной стороне Луны. 9 июня посадочный модуль «Чанъэ-4» и луноход «Юйту-2» перешли в спящий режим в связи с наступлением двухнедельной лунной ночи[47].

28 июля «Чанъэ-4» и «Юйту-2» успешно вышли из спящего режима в котором находились с 9 июля и приступили к восьмому месяцу работ на обратной стороне Луны[48]. За восьмой лунный день луноход «Юйту-2» проехал 61 метр, проводя зондирование местности, изучая ландшафт, структуру грунта и измеряя уровень нейтронной радиации, излучаемой звездами. 8 августа 2019 года наступила двухнедельная лунная ночь и «Юйту-2» перешёл в режиме «сна» на 14 земных суток. Общий путь, пройденный по обратной стороне Луны, составил 271 метр[49].

17 августа в информационной публикации было объявлено о находке необычного материала, исследовавшегося прибором видимого и ближнего инфракрасного спектрометра VNIS. Клайв Нил из Университета Нотр-Дам считает, что материал, обнаруженный китайским луноходом в центре кратера, напоминает образец ударного стекла 70019, обнаруженный астронавтом-геологом Харрисоном Шмиттом во время миссии «Аполлон-17» в 1972 году[50].

24 августа «проснулся» луноход «Юйту-2», а через день — посадочный модуль «Чанъэ-4». Планировалось проводить анализ структуры грунта на наличие полезных ископаемых, замерять уровень нейтронной радиации, излучаемой звёздами[51].

5 октября 2019 года в 07:43 UTC в режим сна перешёл «Юйту-2» в 11:30 UTC — посадочный аппарат «Чанъэ-4». Всего «Юйту-2» уже проехал по обратной стороне Луны 289 метров 76 сантиметров[52].

22 октября 2019 года «Юйту-2» возобновил работу. 4 ноября «Юйту-2» и «Чанъэ-4» перешли в спящий режим. К концу 11 лунного дня «Юйту-2» преодолел в целом 318,621 метра на обратной стороне Луны[53].

17 марта 2020 года в 23:30 (UTC) «Юйту-2» автономно вышел из спящего режима, а 18 марта в 15:38 (UTC) из спящего вышел посадочный аппарат «Чанъэ-4»[54].

30 апреля 2020 года «Чанъэ-4» отключился на время лунной ночи[55].

16 мая 2020 года «Юйту-2», находящийся на расстоянии 292 метра от посадочного аппарата, вышел из спящего режима в 11:53 по пекинскому времени. 17 мая в 3:25 по пекинскому времени проснулся «Чанъэ-4»[56].

12 сентября 2020 года в 5:15 утра в субботу по пекинскому времени посадочный модуль миссии «Чанъэ-4» возобновил работу на 22 лунный день на обратной стороне Луны. 24 сентября посадочный модуль «Чанъэ-4» и луноход «Юйту-2» перешли в спящий режим с приходом лунной ночи, стабильно проработав 22 лунных дня[57].

11 октября 2020 года в 11:56 по пекинскому времени посадочный модуль миссии «Чанъэ-4» возобновил работу на 23 лунный день. 23 октября в 21:40 BJT (13:40 UTC) и посадочный модуль «Чанъэ-4» в перешёл режим гибернации. Все бортовые приборы отработали в 23 лунный день в штатном режиме[58].

10 ноября 2020 года в 03:12 по пекинскому времени посадочный модуль миссии «Чанъэ-4» возобновил работу на 24 лунный день[59].

22 декабря 2020 года в 05:00 BJT (21:00 21 декабря UTC), отработав в штатном режиме 25-й лунный день, «Чанъэ-4» перешёл в спящий режим. Общее расстояние, пройденное луноходом «Юйту-2» по поверхности обратной стороны Луны, составило 600,55 метра[60].

Биологический эксперимент

На борту посадочного модуля находится контейнер высотой 198 мм и диаметром 173 мм, предназначенный для формирования замкнутой биосферы. Контейнер помимо воды, почвы и воздуха содержал организмы шести видов: семена хлопчатника, рапса, картофеля, резуховидки, яйца плодовой мухи (дрозофилы) и дрожжевые грибки, а также две маленькие камеры и систему контроля тепла, поддерживающую температуру 25 градусов Цельсия[61][62]. Во время подготовки к запуску, за два месяца до посадки на Луне, при помощи специальных технологий семена и яйца были законсервированы на время подготовки и полета к Луне. 3 января после совершения посадки на Луну семена были политы водой. 15 января на конференции было заявлено, что камерами зафиксировано прорастание одного из семян хлопка[63]. Также было сообщено, что 12 января в связи с наступлением первой для спускаемого модуля лунной ночи с низкими температурами в рамках перевода спускаемого модуля в «спящий режим» было выключено питание аппаратуры контейнера, на чём эксперимент был завершён[64][61][65][66].

Новые имена на карте Луны

4 февраля 2019 года Международный астрономический союз одобрил имена для объектов в районе посадки АМС «Чанъэ-4»: само место посадки получило наименование Statio Tianhe в честь древнего китайского названия Млечного пути (кит. 天河), три кратера внутри кратера Фон Карман получили названия в честь созвездий на древних китайских картах звёздного неба: Zhinyu (кит. 織女, также указывает на богиню Чжи-нюй), Hegu (кит. 河鼓) и Tianjin (кит. 天津), а центральный пик кратера Фон Карман получил название Mons Tai в честь горы Тайшань[67].

См. также

Примечания

  1. Dave Mosherand and Shayanne Gal, This map shows exactly where China landed its Chang’e-4 spacecraft on the far side of the moon. Business Insider. 3 January 2019.
  2. China’s Journey to the Lunar Far Side: A Missed Opportunity? Paul D. Spudis, Air & Space Smithsonian. 14 июня 2017.
  3. «Чанъэ-4» вышел на орбиту вокруг Луны // «ВСЕЛЕННАЯ, ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ», 2018-12-13
  4. Ye, 2017.
  5. «Красный спутник» // Lenta.ru, 2018-12-12
  6. Steven Jiang. This is the rover China will send to the 'dark side' of the moon // CNN News, 16 August 2018 Архивировано 31 августа 2018 года.
  7. 嫦娥四号月球车外形首次公开 请你来命名!_新闻频道_央视网(cctv.com). news.cctv.com. Дата обращения: 3 января 2019.
  8. Архив фотографий «Юйту-2».
  9. Jia Yingzhuo, Zou Yongliao, Ping Jinsong, Xue Changbin, Yan Jun, Ning Yuanming. The scientific objectives and payloads of Chang’E−4 mission (англ.) // Planetary and Space Science. — 2018. — November (vol. 162). P. 207—215. ISSN 0032-0633. doi:10.1016/j.pss.2018.02.011.
  10. «Росатом» поставил ядерные источники энергии для китайской лунной миссии. РИА Новости. 2018-12-12.
  11. Росатом разработал одну из систем китайской лунной миссии «Чанъэ-4». ТАСС. Дата обращения: 14 декабря 2018.
  12. China’s Moon rover awake but immobile (англ.)
  13. Китай запустит спутник на «тёмную сторону» Луны на этих выходных
  14. Китай свяжет Луну и Землю «Мостом из сорок»: лунная программа Поднебесной
  15. Китай запустил зонд для первой посадки на обратной стороне Луны. Новое Время (7 декабря 2018). Дата обращения: 7 декабря 2018.
  16. Китайский аппарат «Чанъэ-4» вышел на эллиптическую орбиту вокруг Луны. РИА Новости (20181212T1418+0300Z). Дата обращения: 14 декабря 2018.
  17. Jones, Andrew (19 December 2018). Chang’e-4 lander makes contact with Queqiao relay satellite from lunar orbit. GBTIMES.
  18. 中国探月工程
  19. Jones, Andrew (5 December 2018). «China to launch Chang’e-4 lunar far side landing mission on December 7». GBTIMES.
  20. В Китае запустили аппарат для исследования обратной стороны Луны
  21. Stephen Clark. China launches historic mission to land on far side of the moon // Spaceflight Now, 7 December 2018
  22.  Chang'e 4 Landing Camera Movie. Data CNSA/CLEP. 8 минут 55 секунд
  23. Китайские учёные смогли вычислить точные координаты посадки лунного зонда, 25 сентября 2019
  24. Опубликовано видео посадки китайского зонда на обратной стороне Луны. Яндекс.Новости. Дата обращения: 11 января 2019.
  25. Китайский космический аппарат «Чанъэ-4» прислал первый снимок с обратной стороны Луны. ТАСС. Дата обращения: 3 января 2019.
  26. Александр Войтюк. «Чанъэ-4» показала высадку лунохода и его движение по лунной поверхности. nplus1.ru. Дата обращения: 3 февраля 2019.
  27. 嫦娥四号着陆器与巡视器顺利分离 玉兔二号在月背留下人类探测器的第一道印迹-国家航天局 (недоступная ссылка история ). www.cnsa.gov.cn. Дата обращения: 3 января 2019.
  28. «Юйту-2» вышел из спячки на обратной стороне Луны и сделал первые фотографии
  29. Китайский луноход на обратной стороне Луны «заснёт» до 10 января
  30. Луноход «Юйту-2» продолжает исследование обратной стороны Луны
  31. Космический аппарат «Чанъэ-4» вышел из двухнедельного спящего режима на Луне. ТАСС. Дата обращения: 31 января 2019.
  32. Китайский зонд «Чанъэ-4» вышел из спящего режима после первой лунной ночи
  33. На обратной стороне Луны зафиксирована рекордно низкая ночная температура
  34. Лунные ночи оказались холоднее, чем считалось, обнаруживает китайский ровер
  35. Chang'e 4 Lander: A Closer Look. NASA. 2019-02-15.
  36. First measurements of the radiation dose on the lunar surface | Science Advances
  37. «Чанъэ-4» измерила уровень радиации на поверхности Луны
  38. Yutu-2 Rocks On into Lunar Day 3 for Chang’e-4 mission, March 6, 2019
  39. Китайский луноход «Юйту-2» должен «прожить» дольше запланированного срока
  40. Миссия «Чанъэ-4» — третий лунный день. Ровер «Юйту-2» в поисках... камней
  41. Станция NASA отслеживает китайский вездеход Yutu 2 на Луне
  42. Китайский луноход сделал новые снимки обратной стороны Луны
  43. Перед лунной ночью китайская АМС «Чанъэ-4» передала на Землю новые снимки
  44. Chang’E-4 initial spectroscopic identification of lunar far-side mantle-derived materials, 15 May 2019
  45. China’s rover finds mysterious minerals on the far side of the moon
  46. Миссия «Чанъэ-4» — результаты пятого лунного дня: проблемы с ровером «Юйту-2» и новое научное открытие
  47. Китайский луноход "Юйту-2" уже преодолел путь в более чем 212 метров на невидимой стороне Луны, 2019-06-10
  48. На Луне «проснулись» и приступили к работе китайские аппараты
  49. Китайский луноход «Юйту-2» преодолел 271 м по обратной стороне Луны. ТАСС. Дата обращения: 8 августа 2019.
  50. Китайский луноход обнаруживает странное вещество на противоположной стороне Луны, 20 сентября 2019
  51. Китайский луноход "Юйту-2" возобновил исследование обратной стороны Луны. ТАСС. Дата обращения: 25 августа 2019.
  52. CHANG’E-4 LUNAR MISSION
  53. Китайский луноход «Юйту-2» преодолел 319 м по обратной стороне Луны
  54. Китайский луноход Yutu-2 вышел из гибернации, 19/03/2020
  55. https://mp.weixin.qq.com/s/_Dqo1Ne4PxM3ya4-ThtLVQ
  56. China's Chang'e-4 probe survives 500 Earth days on Moon's far side, 2020-05-17
  57. Китайский зонд «Чанъэ-4» перешёл в спящий режим_Russian.news.cn
  58. , 2020-10-24
  59. , 2020.11.10
  60. https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTkxNTQ4Mw==&mid=2247487128&idx=1&sn=9bc60d9f6c20d1629a4525a98ba28b22&chksm=fba9d0acccde59ba335dc3ac29935facf67c0625edd039f7429ebaed35d6eb3eda08cda039a7&&xtrack=1&scene=90&subscene=93&sessionid=1608612212&clicktime=1608612217&enterid=1608612217#rd
  61. China Focus: Moon sees first cotton-seed sprout (англ.). Xinhua (15 января 2019).
  62. Китайский космический аппарат "Чанъэ-4" доставил на Луну образцы для создания биосферы. ТАСС (3 января 2019).
  63. What does the first plant on the moon look like?. CGTN (14 января 2019).
  64. 月面第一片绿叶!重庆大学牵头完成人类首次月面生物实验 (15 января 2019).
  65. Giant leaf for mankind? China germinates first seed on moon (англ.). Guardian (15 января 2019).
  66. СМИ: аппарат "Чанъэ-4" завершил первый биологический эксперимент на Луне. ТАСС (15 января 2019).
  67. IAU Names Landing Site of Chinese Chang’e-4 Probe on Far Side of the Moon. IAU (15 февраля 2019).

Литература

Ссылки

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.