على خلفية البيانات المتعلقة برحلة روفر Yutu-2 على سطح القمر ، فإن الاهتمام بالأحداث والتجارب التي تجري على وحدة الهبوط الثابتة Chang'e-4 لا يتجلى كثيرًا ، لأنه تم تثبيت المعدات العلمية هناك لدراسة بيئة الفضاء ، والتي كما يتم إجراء تجارب معقدة.
مواد سبق نشرها حول مهمة Chang'e-4: سيكون العقد القادم وقت استكشاف مكثف لسطح القمر ، والاكتشافات المثيرة للاهتمام التي تنتظرنا ، وسوف يسير الإنسان مرة أخرى على سطح القمر.
حتى الآن ، يقوم العلماء والمهندسون بهذا - مثل هذا:
ولكن الآن ، على الأرض ، في قاعات الإنتاج ومختبرات الأكاديمية الصينية لتكنولوجيا الفضاء ، بدأ العمل على تصنيع واختبار وإعداد وحدات القمر الجديدة على قدم وساق ، كل واحدة منها تجلب واقع هبوط طاقم حي على سطح القمر ، وليس فقط محطات روبوتية تسيطر عليها.
تاريخ الصين 28 عاما من البرنامج القمريتاريخ صيني قصير لاستكشاف القمر:1991: اقترح خبراء صناعة الفضاء الصينيون إطلاق برنامج استكشاف القمر الخاص بهم (بما في ذلك مستقلة عن البلدان الأخرى).
1998: بدأ العلماء الصينيون في التخطيط لبرنامج القمر ومناقشة تفاصيل البحث وتأكيد جدوى المهمة الفضائية من تلقاء أنفسهم ، والتغلب على المشكلات العلمية والتقنية الأولى التي نشأت في المرحلة الأولية.
يناير 2004: تم إطلاق برنامج استكشاف القمر الصيني رسميًا باسم "Chang'e" (تكريماً لربة القمر الصينية). أول قمر صناعي أوتوماتيكي ، من المقرر إطلاقه في مدار القمر ، أطلق عليه اسم Chang'e-1. يتضمن المشروع القمري الطموح في البلاد ثلاث مراحل: استكشاف غير مأهول للقمر ، وإرسال الناس إلى القمر وإنشاء قاعدة على سطح القمر.
24 أكتوبر 2007: تم إطلاق صاروخ التعزيز Changzheng-3A مع القمر الصناعي Chang'e-1 بنجاح من مركز الفضاء سيشان في الصين.
7 نوفمبر 2007: نجح القمر الصناعي Chang'e-1 في الوصول إلى المدار القمري الذي يبلغ طوله 127 دقيقة على ارتفاع 200 كم.
أكتوبر 2008: تمت الموافقة رسميًا على بدء المرحلة الثانية من برنامج Chang'e-2 من قبل مجلس الدولة لجمهورية الصين الشعبية.
12 نوفمبر ، 2008: الصين تصدر أول خريطة سطح قمرية كاملة بناءً على بيانات من Chang'e-1.
1 مارس 2009: استكمل رائد القمر الصناعي الصيني ، القمر الصناعي Chang'e-1 ، الذي أجرى رحلته المدارية لمدة 16 شهرًا ، أعماله من خلال سقوط محكوم على سطح القمر.
1 أكتوبر 2010: تم إطلاق صاروخ التعزيز Changzheng-3S مع القمر الصناعي Chang'e-2 بنجاح من ميناء سيتشان الصيني ، ثم دخل القمر الصناعي Chang'e-2 المدار القمري الذي استمر 118 دقيقة على ارتفاع 100 كم.
9 يوليو 2011: غادر القمر الصناعي Chang'e-2 المدار القمري إلى نقطة لاغرانج L2 لنظام الشمس-الأرض (1.5 مليون كيلومتر من الأرض) لإجراء تجارب علمية.
25 أغسطس 2011: بعد رحلة استغرقت 77 يومًا ، دخل القمر الصناعي Chang'e-2 مداره حول L2.
6 فبراير 2012: أصدرت الصين خريطة قمرية محدثة أكثر تفصيلًا ، تم إنشاؤها وفقًا للبيانات من القمر الصناعي Chang'e-2.
14 يوليو 2013: بعد أن أصبح القمر الصناعي Chang'e-2 ، كويكبًا اصطناعيًا في المجموعة الشمسية ، على بعد 50 مليون كيلومتر من الأرض.
3 ديسمبر 2013: تم إطلاق صاروخ التعزيز Changzheng-3V مع محطة Chang'e-3 بنجاح من مركز الفضاء سيشان في الصين.
14 ديسمبر 2013: هبوط مركبة Chang'e-3 في حفرة خليج راينبو على الجانب المرئي من القمر. يحتوي مركبة الهبوط Chang'e-3 على أول مركبة قمرية صينية ، Yutu.
25 كانون الثاني (يناير) 2014: تم تجميد سيارة Yut rover تقنيًا (فشل العناصر نتيجة التصادم) بعد التغلب على 114.8 مترًا على سطح قمري معقد.
23 أكتوبر 2014: تم إطلاق محطة Chang'e-5T1 الأوتوماتيكية على سطح القمر بمساعدة مركبة الإطلاق Changzheng-3C من محطة Sichan Cosmodrome. الهدف من المشروع هو اختبار عودة مركبة الهبوط إلى الأرض لمزيد من الاستخدام لهذه التكنولوجيا في مهمة Chang'e-5.
31 أكتوبر ، 2014: مركبة نزول Chang'e-5T1 المنفصلة عن وحدة الخدمة ، ودخلت الغلاف الجوي للأرض ، وهبطت في خوشون سيزيفان في منطقة منغوليا الداخلية ذاتية الحكم.
18 فبراير ، 2016: يستمر هبوط مركبة Chang'e-3 بشكل طبيعي بعد 28 يومًا قمريًا ، متجاوزًا عمر الأجهزة التقديري والتصميم.
14 ديسمبر 2016: عملت وحدة الهبوط Chang'e-3 على سطح القمر لمدة ثلاث سنوات ، وهي فترة قياسية لكي يعمل الهبوط على سطح القمر.
21 مايو 2018: تم إطلاق القمر الصناعي تتابع Tseyuqiao (جسر الأربعين) من محطة الفضاء الصينية شيتشانغ ، فمن الضروري لتنظيم الاتصالات بين الأرض والجانب الآخر من القمر.
14 يونيو 2018: مر تتابع القمر الصناعي Tseyuqiao إلى مدار حول لاغرانج النقطة L2 لنظام الأرض-القمر ، على بعد حوالي 65000 كم من القمر ، ليصبح أول قمر صناعي للاتصالات في هذا المدار في العالم.
8 ديسمبر 2018: تم إطلاق صاروخ التعزيز Changzheng-3B مع محطة Chang'e-4 بنجاح من مركز الفضاء سيشان في الصين.
3 يناير 2019: هبوط مركبة Chang'e-4 في فوهة Karman على الجانب الآخر من القمر. تحتوي مركبة الهبوط Chang'e-4 على مركبة القمر الصينية الثانية Yutu-2 ، وهي تناظرية حديثة لسيارة Yutu. لا يزال أفراد بعثة Chang'e-4 يعملون بشكل طبيعي.
من 2019 إلى 2020: من المتوقع تنفيذ مهمة Chang'e-5 ، والتي يكون إيصالها هو إيصال ما لا يقل عن كيلوغرامين من عينات القمر إلى الأرض.
آثار على ظهر قمر القمر "Yutu-2" - مسار اليوم القمري الأول:
في أي مرحلة أصبح برنامج استكشاف القمر الصيني الآن وماذا سيحدث بعد ذلك؟ هنا يمكنك أن تتعلم من هذه الشرائح الرائعة حول مهمة Chang'e-4:
في الواقع ، إذا تقدمت على طول الخطوات التي تقوم بها أنت بنفسك ، فيمكنك الوصول إلى القمة ، وإن كان ذلك ببطء ، ولكن الآن يمكنك إحضار أشخاص جدد إلى قمته الذين سيقضون وقتًا أقل في خطواتهم الأولى.
وكذلك فعل العلماء والمهندسون الصينيون ، وقسموا برنامج البحث القمري إلى عدة مراحل وخطوات. علاوة على ذلك ، نقلوا كل الخبرات المكتسبة في عملية تنفيذ قرارات كل مرحلة لتطوير مرحلة جديدة. والآن هذا هو التكرار الرابع لاستكشاف القمر. قريبا ، الخامسة - رحلة استكشافية مستقلة مع العودة إلى الأرض.
وعندما يكون لديك صاروخ تقوية خاص بك (سلسلة تشانغتشينغ (لونج مارش)) ،
نماذجك الخاصة ، طاقم هندسي مؤهلين تأهيلا عاليا يعملون على مدار الساعة ويفخرون بعملهم ، ثم يصبح "المقطوع" التكنولوجي للتطورات القمرية الفضائية أكثر وأكثر كثافة السرعة ، واكتساب الزخم وفتح آفاق وفرص جديدة لمبدعيها.
ولكن في المهمة الرابعة ، اضطررت إلى استخدام جميع وظائف الحلول السابقة وإتاحة الفرصة للتطبيق أولاً على الجانب البعيد من القمر:
- لتنظيم قناة لنقل البيانات "الجانب العكسي للقمر الأرضي" باستخدام قمر صناعي مرحل ؛
- تحكم كامل للمركبات المنحدرة إلى السطح (TT&C - النظام الفرعي للتتبع والقياس عن بُعد والقيادة) باستخدام الأنظمة الفرعية للتحكم عن بعد والقياس والتحكم في الإرسال.
إحدى المشكلات الرئيسية في دراسة الجانب البعيد من القمر هي المشكلة المرتبطة بتنظيم الاتصالات ، نظرًا لأن الأجهزة الموجودة على الجانب الآخر من القمر ليست متاحة للاتصال مباشرة من الأرض ، لذلك يلزم وجود قمر صناعي منفصل للاتصال لإشارات الترحيل.
يعمل تتابع القمر الصناعي Tseyuqiao (الجسر الأربعون) ، الذي تم إطلاقه في 21 مايو 2018 ، في مدار هالة حول لاغرانج نقطة الأرض-القمر L2 المستقرة للجاذبية ، والتي يمكن من خلالها الحفاظ على الرؤية المباشرة للأرض والجانب الخلفي للقمر في أي وقت لتبادل البيانات بين مركز عملائي (MCC) والوحدات النمطية لمشروع Chang'e-4.
أيضًا ، يتم تثبيت مطياف التردد المنخفض (مرحل LFS) مع ثلاثة هوائيات خمسة أمتار على القمر الصناعي Tseyuqiao مكرر ، والتي يتم تسجيل البث اللاسلكي منخفض التردد من الكون في وقت مبكر ، مما يجعل من الممكن دراسة هيكلها.
تنظيم اتصال ظهر الأرض للقمر:
جدول الرحلات لمهمة Chang'e-4 إلى القمر:
من المرجح أن يسقط الجانب الآخر من القمر في النيازك ، وبالتالي فإن التضاريس هناك معقدة للغاية ، مما يخلق خطرًا كبيرًا على الهبوط غير الطبيعي ، مما قد يؤدي إلى التمرير أو فقدان وحدة الهبوط بشكل كامل أثناء الهبوط.
بالنسبة إلى مهمة Chang'e-4 ، تم اختيار موقع هبوط آمن نسبيًا للهبوط في فوهة Karman ، التي توجد داخلها مساحات شاسعة على السطح.
في مرحلة التصميم ، تم إدخال تقنيات الذكاء الاصطناعي في أنظمة الكمبيوتر على متن مركبة الهبوط Chang'e-4 ، والتي سمحت لوحدات المشروع المختلفة بأن تصبح أكثر ذكاءً وأكثر استقلالية مما تم طرحه مسبقًا.
تم تركيب مجموعة من المستشعرات الخاصة والكاميرات التي تقيس مختلف المعلمات للسرعة والمسافات ، والتي يمكنها أيضًا معالجة الصور ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي ، على عناصر وحدة النسب Chang'e-4 ، بحيث يمكن للأنظمة الموجودة على متن الطائرة تحليل وتصحيح نفسها أثناء إجراء الهبوط المعلمات والبيانات المتعلقة بالموقف ، بما في ذلك المعلومات حول الموقع الحالي والزوايا والميل إلى السطح ، تحدد بسرعة العناصر (الخطرة) غير المستقرة على السطح (الأحجار ، الحفر الصغيرة) وتكون قادرة على التهرب من هذه العقبات إلى أقصى نقطة اللاعودة أثناء عملية الهبوط في الوضع التلقائي دون تدخل المشغل على الأرض.
إجراءات الهبوط الفيديو
في 4 كانون الثاني (يناير) 2019 ، بعد الانتهاء من جميع مراحل إجراء الهبوط الناجح وتثبيت قنوات اتصال مستقلة مع أجهزة Chang'e-4 (وحدة الهبوط وروفر) ، بدأ عصر استكشاف الجانب البعيد من القمر.
فيديو لإطلاق روفر "Yutu-2"
بدأت أجهزة بعثة Chang'e-4 في إرسال صور لسطح القمر:
تم تجهيز وحدة الهبوط Chang'e-4 و Rover Yutu-2 بكاميرات خاصة ، وأجهزة مطياف ، ورادارات ، وكاشفات ومقاييس الجرعات ، الصينية والدولية:
المعدات العلمية الدولية:
يتم نقل البيانات العلمية التي يتم جمعها باستخدام أجهزة بعثة Chang'e-4 إلى مركز أبحاث الفضاء الخاص والمرصد الفلكي الوطني ، حيث يتم تحديد صفائف البيانات التي تم الحصول عليها وفهرستها بالتجارب وتخزينها وتحليلها ونقلها إلى مختبرات البحوث وأكاديميات العلوم.
ما الذي ينتظرنا في المستقبل القريب جدا؟مهمة Chang'e-5 مع وحدة قابلة للإرجاع إلى الأرض ، والتي ستوفر عدة كيلوغرامات من التربة القمرية للبحث والاكتشافات الجديدة.
وبعد ذلك ... ستكون أقطاب القمر مجالًا جديدًا للبحث - هذه هي مهام Chang'e-6 (7-8) ، والتي من المقرر أن يتم تنفيذها قبل عام 2030.
وينبغي أن تكون ذروة كل هذه التطورات والمشاريع وسنوات العمل والرحلات محطة فضائية فضائية كاملة (بما في ذلك الوحدات المدارية والهياكل الأرضية والبنية التحتية):
ولكن قبل الأحداث المخطط لها في العقد المقبل ، من الضروري العثور على إجابات للعديد من أسئلة الفضاء المعقدة ، ويمكن حل بعضها بمساعدة الأدوات العلمية المثبتة على وحدة الهبوط Chang'e-4 ، و Yutu-2 rover ، والقمر الصناعي المكرر تسيسيياو ".
مطياف التردد المنخفض (LFS) - مثبت على وحدة الهبوط Chang'e-4 والقمر الصناعي Tseyuqiao.للأرض أيونوسفير ، مما يجعل من الصعب استقبال الإشارات اللاسلكية منخفضة التردد من الفضاء. من أجل تلقي وتحليل الإشارات الضعيفة المنبعثة من العديد من الأجرام السماوية البعيدة ، يجب إجراء تجارب علم الفلك الراديوي في الفضاء الخارجي ، مما يساعدنا على دراسة أصل وتطور النجوم والمجرات والكون.
إن بيانات ونتائج تجارب مماثلة في مدارات قريبة من الأرض حساسة أيضًا للتداخل الكهرومغناطيسي من سطح الأرض ، لكن لا يوجد مثل هذا التداخل من الأرض على ظهر القمر.
تتضمن مهمة Chang'e-4 في وقت واحد:- مطياف التردد المنخفض LFS الصيني المركب على وحدة الهبوط Chang'e-4 ؛
- مطياف التردد المنخفض الهولندي - الصيني LFS ، المثبت على مكرر الأقمار الصناعية "Tseyuqiao" (مستكشف هولندا-الصين منخفض التردد (NCLE)).
يستخدم LFS (مطياف التردد المنخفض) ، المصمم لدراسة التوهجات الشمسية والنشاط الشمسي ، في مهمة Chang'e-4 لإجراء عمليات الرصد الفلكي الراديوي ذات التردد المنخفض للكون والشمس والأجرام السماوية الأخرى.
ومع ذلك ، فإن هذه الملاحظات معقدة بسبب حقيقة أن وحدات Chang'e-4 تنبعث منها أيضًا الكثير من الإشارات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد. وفقًا للبيانات التي تلقاها المهندسون بالفعل من وحدة الهبوط Chang'e-4 ، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لإزالة التداخل منهم ولعزل الإشارات اللاسلكية منخفضة التردد عن الكون ، وخاصة من الشمس.
لذلك ، يسمح لنا تحليل ومقارنة بيانات الطيف من سطح القمر ببيانات الطيف على مرحل القمر الصناعي ، بالحصول على صورة علمية أكثر قابلية للفهم بشأن هذه المشكلة.
الجزء الخارجي من مطياف التردد المنخفض LFS هو ثلاثة هوائيات خمسة أمتار.
الملامح الرئيسية وتصميم مطياف التردد المنخفض LFS:
الخصائص الرئيسية وتصميم مطياف التردد المنخفض على القمر الصناعي Tseyuqiao مكرر:
يتم تثبيت مقياس الجرعات النيوترونية الألمانية (LND) ، الذي تم إنشاؤه بواسطة العلماء في جامعة كيل ، على وحدة الهبوط Chang'e-4.
بعد كل شيء ، لا يوجد جو على سطح القمر ، والإشعاع الكوني يقصف سطح القمر مباشرة. نتيجة لردود الفعل بين جزيئات الأشعة الكونية ومادة السطح القمري ، تتشكل إشعاعات جاما والنيوترونات ، التي تكون انبعاثها أعلى من البروتونات والإلكترونات والفوتونات وإشعاعاتها ضارة جدًا بالكائنات الحية الموجودة على السطح (أطقم المحطات القمرية المستقبلية).
باستخدام مقياس الجرعات Chang'e-4 LND ، من المخطط التحقيق في حالة الإشعاع القمري وجمع البيانات التي يمكن استخدامها لحماية الإشعاعات المستقبلية للقواعد القمرية المأهولة.
الخصائص الرئيسية للجرعة LND:
تم تثبيت الأداة العلمية السويدية ASAN (محلل صغير متقدم للمحايدة) ، وهو محلل صغير للجزيئات المحايدة ، على روفر Yutu-2.
تؤثر بروتونات وأيونات الرياح الشمسية مباشرة دون تدخل على سطح القمر ، حيث تصطدم به ، تنعكس فيه ، وتنتج ذرات محايدة للطاقة (ENA) وجزيئات أخرى.
ذرة حيوية محايدة (ENA) - ذرة محايدة للطاقة (تتشكل عندما تصطدم ذرات "عشوائية" من الفضاء بين النجوم مع أيونات موجبة الشحنة تتحرك حول النظام الشمسي بسرعة عالية. في تصادم ، تلتقط أيونات نشطة الإلكترونات المفقودة من الذرات وتتحول إلى ذرات محايدة للطاقة).
في الوقت نفسه ، يؤدي ضوء الشمس إلى شحنة موجبة على جانب واحد من القمر ، وإلى البلازما - إلى شحنة سالبة على الجانب الآخر من القمر. عند تقاطع هذه التأثيرات ، تقوم قوة إلكتروستاتيكية بإلقاء غبار القمر في الفضاء.
وهكذا ، فإن جزيئات التربة القمرية التي ترش وتعكسها الشحنات تترك سطح القمر. دراسة هذه العملية لها أهمية كبيرة لفهم الآليات المختلفة في تكوين الطبقة القمرية ، وكذلك طبقات مماثلة على الأجسام الفضائية الأخرى (الكويكبات وما شابه ذلك)
الميزات الرئيسية لل ASAN:
ولكن كيف يتم التحكم في جميع هذه الأجهزة العلمية ، ونقل البيانات ، والحصول على الطاقة؟مخططات الاتصالات ونقل البيانات من المعدات العلمية في وحدة الهبوط Chang'e-4:
حيث:
- LFS - مطياف التردد المنخفض ؛
- LND - النيوترونات على سطح القمر وقياس الجرعات ؛
- TCAM - كاميرا التضاريس ؛
- LCAM - كاميرا الهبوط.
مخططات الاتصالات ونقل البيانات من المعدات العلمية على روفر Yutu-2:
حيث:
- LPR - رادار اختراق القمر.
- ASAN - محلل صغير متقدم للمحايدة ؛
- VNIS - مطياف التصوير المرئي والأشعة تحت الحمراء ؛
- PCAM - كاميرا بانورامية.
الصور المقارنة التي التقطها LRO (المسبار المداري التابع لوكالة ناسا) لموقع الهبوط لمهمة Chang'e-4 على الجانب الآخر من القمر في أوقات مختلفة (تظهر وحدة الهبوط والروفر ، التي تتحرك إلى أبعد من موقع الهبوط ، في الصورة):
بيانات جديدة من مركز عملائي (MCC) الخاص بمهمة Chang'e-4 حول المسار الفعلي لجولة Yutu-2 - تُظهر الخريطة الأجوف والحفر ذات منحدر يتجنبه المتجولون بعناية.
ستبقى الدرجات والعلامات على سطح القمر من عجلات روفر Yutu-2 سليمة هناك لمئات الآلاف من السنين على الأقل.
يمكن أن تصبح العديد من المشكلات التي تم حلها بالفعل على الأرض اليوم في مرحلة تصميم جهاز للبعثات القمرية معقدة ومميتة للغاية إذا تدخلت في تشغيل المعدات على القمر.
والأشخاص الذين كانوا حريصين على الفضاء هم وحدهم الذين يستطيعون التنبؤ وفهم ما يجب القيام به بالنسبة للهبوط والسيارة حتى يعملوا في ظروف قمرية صعبة دون أعطال حرجة ، لا سيما في أكثر لحظات المهمة أهمية.فريق المهندسين والعاملين في الأكاديمية الصينية لتكنولوجيا الفضاء المشاركين في مهمة Chang'e-4:
