China bestätigt Führung bei der asiatischen Mondrasse

In den Nulljahren in Asien begann das zweite "Mondrennen". Im Gegensatz zum ersten, als die UdSSR und die USA in den 1960er Jahren gegeneinander antraten, gab es mehr teilnehmende Länder, aber die Budgets waren kleiner und die Gesamtlaufzeiten länger. Zu Beginn waren drei Teilnehmer anwesend - Indien, China, Japan. Ein klarer Führer wurde jetzt bestimmt. China übernahm 2013 die Führung, als erstes Land, das sanft landete und einen Mondrover landete. Die automatische interplanetare Station Chang'e-4, die zum Mond fliegt, landet zum ersten Mal auf der anderen Seite des Mondes (für die Kommunikation war eine separate Mission erforderlich) und ist einer der Schritte des großen Programms.


Quelle

Rennformel

Im Allgemeinen kann das Studium des Mondes in vier Stufen unterteilt werden. Historisch gesehen waren die allerersten Missionen, am Mond vorbei zu fliegen oder den Apparat auf seiner Oberfläche zu zerbrechen, aber jetzt ist es irrational, weil die interplanetare Station zu kurz für den Mond gearbeitet hätte. Missionen, die die Erde verlassen, können jedoch ihre Instrumente einschalten, während sie am Mond vorbei fliegen, beispielsweise auf dem Weg zum Mars.


Zusammengesetztes Foto von der GALILEO-Sonde, die zum Jupiter, NASA-Bild fliegt

Das erste vollwertige Stadium ist eine Sonde in der Umlaufbahn des Mondes. Dies ist nicht ganz einfach, da es aufgrund der Ungleichmäßigkeit des Gravitationsfeldes des Mondes nur wenige stabile Umlaufbahnen gibt, an denen Sie jahrelang arbeiten können. Auf dieser Ebene ist es bereits möglich, Probleme nicht nur des staatlichen Prestiges zu lösen und die Errungenschaften der Vergangenheit zu wiederholen, sondern auch nützliche wissenschaftliche Daten zu sammeln, indem der Mond in verschiedenen Bereichen gescannt wird.

Die zweite Stufe ist eine sanfte Landung. Hier wird die Aufgabe durch die Notwendigkeit erschwert, mindestens 1,68 km / s Geschwindigkeit (aus einer niedrigen Umlaufbahn) zu löschen. Wissenschaftliche Daten werden jedoch durch eine Vielzahl von Geologien ergänzt, und Sie können immer einen interessanten Landeort auswählen, den noch niemand besucht hat. Die Landestation kann durch einen Mondrover ergänzt werden, der sowohl das Volumen der wissenschaftlichen Daten als auch die Anzahl der wunderschönen Fotos, die die ganze Welt sehen wird, dramatisch erweitert.

Die dritte Stufe ist die Rückgabe der Proben. Die technischen Herausforderungen werden ergänzt durch die Notwendigkeit, die Probleme des Starts vom Mond, der Navigation und des Zielens auf dem Heimweg sowie der sanften Landung bereits auf der Erde zu lösen. Aber die mitgebrachten Proben werden von Wissenschaftlern begeistert sein, und es wird äußerst klare Beweise für den Erfolg des Landes in Form von Exponaten in Museen geben.

Die vierte Stufe ist ein bemanntes Programm. Im globalen Sinne wird die Menschheit natürlich eines Tages fortwährend im Weltraum leben, aber bisher ist das bemannte Mondprogramm sehr teuer und nur für die größten Volkswirtschaften des Planeten oder für die gemeinsame Arbeit vieler Länder zugänglich.

Starten Sie

Alle Teilnehmer des neuen Mondrennens starteten fast gleichzeitig. Formal gab es natürlich eine japanische Mission von 1990 mit zwei Satelliten - Hitan und Hagoromo, aber eine Pause von 17 Jahren bis zum nächsten Flug erlaubt es uns nicht, sie als Teil eines sequentiellen Programms zu zählen. Trotzdem ist es nicht verwunderlich, dass die Japaner zuerst geflogen sind. Am 14. September 2007 gingen drei Satelliten zum Mond - der große "Kaguya" und zwei kleine - Okin und Ouna.


Kaguya trennt kleine Satelliten, JAXA-Bild

"Kaguya" trug 13 Instrumente, darunter Kameras, Spektrometer, Radar, Laserhöhenmesser, Plasmadetektoren und andere. Zwei kleine Satelliten nutzten das Funkband: Okin arbeitete als Repeater und maß das Gravitationsfeld des Mondes mit dem Doppler-Effekt. Ouna verwendete für denselben Zweck die Interferometrie mit einer extra langen Basis, da der Doppler-Effekt in der Nähe des Mondglieds nicht funktionierte (die Sonde wurde zur Seite verschoben und) nicht beschleunigt / verlangsamt gegenüber dem terrestrischen Beobachter).

Durch die Arbeit der japanischen "Triade" haben wir viele interessante Dinge gelernt. Erstens wurde entgegen den Annahmen der Wissenschaftler kein Punkt auf der Mondoberfläche ständig beleuchtet. In der Region des Nordpols betrug die maximale Beleuchtung 89% und im Süden 86%. Dies stellt bestimmte Anforderungen an die Gestaltung der zirkumpolaren Landestationen oder der Mondbasis. Wenn immer beleuchtete Stellen vorhanden wären, könnten dort Sonnenkollektoren eingesetzt werden, ohne dass Batterien erforderlich sind. Aber die Zonen mit konstantem Schatten wurden im Überfluss gefunden, und das ist gut so, denn dort ist es kalt und in irgendeiner Form gibt es Wassereis.


Polbeleuchtungskarte, JAXA-Bild

Leider war es nicht möglich, auf der Oberfläche des Eises zu erkennen - eine sehr empfindliche Kamera, die in den Shackleton-Krater blickte, bemerkte die Brillanz nicht.


Shackleton Crater Foto, JAXA Bild

Zusätzlich wurde eine sehr detaillierte Karte des Mondes und seiner Gravitationsanomalien erstellt sowie Schichten von Basalt und Regolith in der Mondsee und eine Schicht von Anorthosit im Tycho-Krater entdeckt.

Etwas mehr als einen Monat später, am 22. Oktober, ging der Chinese Chang'e-1 zum Mond (benannt nach der Mondgöttin). Ingenieurprojekte dauern Jahre, was bedeutet, dass die Arbeiten zur gleichen Zeit ausgeführt wurden und wir bereits über das "Rennen" sprechen können. Der chinesische Apparat war etwas leichter (2,3 Tonnen gegenüber 2,9 Kagui), aber er trug 24 Geräte - Kameras, Spektrometer, Radiometer, einen Partikeldetektor, einen Laserhöhenmesser und andere.


Chang'e 1 Modell, Hong Kong Science Museum Foto

Das Ergebnis des Apparats war die Karte des Mondes von höchster Qualität zu dieser Zeit und viele Daten zur Verteilung chemischer Elemente.


Die Eisenverteilung in Absatz b links sind die Chang'e-1-Daten, rechts die Quelle der amerikanischen Clementine von 1994


Verteilung von Uran (oben) und Kalium auf dem Mond, Quelle

Ein Jahr später, am 21. Oktober 2008 (was auch bedeutet, dass die Arbeiten parallel durchgeführt wurden), flog die indische Sonde Chandrayan-1 mit einem Penetrator zum Mond. Er war der leichteste (1,3 Tonnen), wurde aber der größte Nachrichtenmacher. Ihm zufolge wurde die Anwesenheit von Wasser auf dem Mond bestätigt. Und das auf zwei Arten gleichzeitig - vom Orbitalapparat und vom Penetrator. Eines von 11 wissenschaftlichen Instrumenten auf dem Satelliten war der American Moon Mineralogy Mapper, nach dem sie eine Karte der Verteilung von Wasser (blau) und Eisen (rot) auf dem Mond erhielten.


Wasser- und Eisenverteilung, Bild ISRO / NASA

Am Penetrator befand sich ein sehr empfindliches Spektrometer, das während der Abnahme das Vorhandensein von Wassermolekülen im mondnahen Raum aufzeichnete.


Der höchste Gipfel mit 18 ist Wasser. Bild ISRO

Darüber hinaus widerlegte der Apparat die weit verbreitete Annahme, dass Regolith den Sonnenwind fast vollständig absorbiert. In Wirklichkeit stellte sich heraus, dass 20% reflektiert werden.


Sonnenwindreflexionsverteilung, ISRO-Bild

Alle drei Geräte der ersten Welle haben ihre Arbeit im Jahr 2009 abgeschlossen. Japaner und Chinesen wurden ständig aus der Umlaufbahn gebracht, während das indische Gerät zusammenbrach und sich immer noch um den Mond dreht.

China treibt voran

Ende der 2000er Jahre wurde Japan als wahrscheinlichster Anführer der asiatischen Mondrasse angesehen. In Wirklichkeit stellte sich heraus, dass es sich um China handelte. Bereits am 1. Oktober 2010 startete Chang'e-2, das in Dauer und Komplexität mit der NASA oder der ESA vergleichbar war. Nachdem die Sonde bis zum Sommer 2011 in der Mondumlaufbahn gearbeitet hatte, wechselte sie in eine Halo-Umlaufbahn um den L ₂ Erd-Mond-Punkt (hinter dem Mond) und ging dann zum Asteroiden (4179) Tautatis, der zu einem Apparat für die Ausarbeitung von Fernkommunikation und die Überprüfung der Langzeitfunktion wurde interplanetare Stationen - es ist hunderte Male weiter als der Mond weggeflogen und funktioniert immer noch.



Die Hauptaufgabe von Chang-2 bestand darin, eine detaillierte Karte zu erstellen und Standorte für zukünftige Landungen auszuwählen. Zu diesem Zweck wurde er mit einem Perizentrum (unterer Punkt) von nur 15 km in die Umlaufbahn gebracht. Dies ermöglichte es, eine stereoskopische Karte der gesamten Oberfläche mit einer Auflösung von 7 Metern pro Pixel und einzelne Bilder mit einer Auflösung von 1,3 Metern zu erhalten, die nur fünfmal schlechter war als der heutige Rekordhalter NASA LRO, der dafür nach dem Hauptprogramm auf eine spezielle abgesenkte Umlaufbahn übertragen wurde.


Foto von China Space Agency


Asteroid Tautatis. Xinhua Foto / CAS

Und 2013 hat China die zweite Etappe erfolgreich abgeschlossen - die sanfte Landung. Der Chang'e-3-Apparat mit dem Yutu-Mondrover landete am 14. Dezember erfolgreich, wenn auch mit einem Mangel im Vergleich zum geplanten Gebiet.


Landeschritt, Foto der chinesischen Weltraumbehörde


Lunokhod, Foto der chinesischen Raumfahrtbehörde

Der Mondrover arbeitete 31 Monate lang (obwohl er in der Sekunde die Bewegungsfähigkeit verlor), aber die Landestation funktioniert immer noch (im Sommer wurde ein Signal von ihm aufgezeichnet ). Zum ersten Mal erschien ein Langzeitobservatorium auf der Mondoberfläche. Das Ergebnis der Arbeit waren Daten zur Geologie, astronomische Beobachtungen und natürlich ein stolzes Foto der Flagge Chinas auf der Mondoberfläche.


Bodenstruktur unter dem Landeplatz, GPR-Daten, CAS-Bild


Plasmakugel der Erde im extremen ultravioletten CAS-Bild

Parallel dazu begann China, sich auf den nächsten Schritt vorzubereiten - die Rückgabe von Mondbodenproben. Zu diesem Zweck wurde am 23. Oktober 2014 der Chang'e-5T1-Prüfstand zum Mond gebracht, auf dem technologische Lösungen für die weiche Landung eines mit einer zweiten Raumgeschwindigkeit zurückkehrenden Geräts auf der Erde getestet wurden.


Lander nach der Landung

Heute und morgen

China hatte eine zweite Reserve, einen Landeplatz und einen Mondrover für den Fall eines Ausfalls von Chang'e-3. Da die Mission erfolgreich war, machte es Sinn, die nächste Aufgabe zu komplizieren. Deshalb beschlossen sie, den vierten Apparat auf die andere Seite des Mondes zu schicken. Dafür benötigen Sie jedoch einen Repeater - es ist unmöglich, die Rückseite direkt zu kontaktieren. Chang'e-2-Experimente mit dem Lagrange-Punkt L ₂ wurden durchgeführt, einschließlich und daher - für einen Repeater ist dies eine sehr bequeme Umlaufbahn.


Bild der planetarischen Gesellschaft

Am 20. Mai 2018 flog das Queqiao-Raumschiff zum Mond. Der Name ("Elsterbrücke") stammt aus der chinesischen Legende und ist eine Brücke der Vögel über die Milchstraße, die einmal im Jahr Liebhaber verbindet. Seine Hauptaufgabe ist es, ein Repeater für die Rückseite zu werden, aber es wurden auch wissenschaftliche Geräte installiert - das niederländische Niederfrequenz-Radioteleskop. Zusammen mit Queqiao flogen zwei 45-Pfund-Satelliten, Longjiang-1 und -2. Leider ist einer zusammengebrochen und konnte die Umlaufbahn um den Mond nicht betreten, aber der zweite funktioniert erfolgreich. Er beobachtet den Himmel im Funkbereich und macht Fotos - er hat eine Kamera aus Saudi-Arabien.


Queqiao Layout, Quelle


Ansichten des Mondes von Longjiang 2, CNSA Foto

Und am 7. Dezember 2018 flog Chang'e-4, das im Südpol-Aitken-Becken landen musste. Sein Design ist Chang'e-3 sehr ähnlich, aber es gibt Unterschiede. Sie entfernten das Ultraviolett-Teleskop von der Landeplattform, installierten jedoch eine zweite Kamera, ein Neutronendosimeter, ein Niederfrequenzspektrometer (zur Untersuchung von Sonneneruptionen) und einen 3-kg-Behälter mit Insektensamen und Eiern, die ein sauerstoffgeschlossenes Ökosystem bilden sollten. Der Manipulator wurde vom Rover entfernt, aber eine Radioisotopenheizung (jetzt die erwartete Lebensdauer von 3 Monaten), das VINS-Spektrometer und der schwedische neutrale ASAN-Partikelanalysator wurden installiert. Auf dem Mondrover wurde ein Georadar zurückgelassen, daher werden die Fotos durch die Struktur des Bodens in zehn Metern Tiefe ergänzt.


Der Start war erfolgreich, das Gerät ist jetzt auf dem Weg zum Mond. Die Flugbahn ist so gut, dass die erste Korrektur am Samstag abgesagt wurde. Die zweite Korrektur wurde am Sonntag durchgeführt. Die Landung wird für Anfang 2019 erwartet, da das Gerät zunächst in die Umlaufbahn um den Mond eintritt und dort einige Zeit bleibt, die Systeme überprüft und sich auf den Mond vorbereitet.


Nun, wenn wir zum asiatischen Mondrennen zurückkehren, ist es erwähnenswert, dass es 2019 zwei weitere Ereignisse geben wird, die damit zusammenhängen. Am 31. Januar ist der Start der indischen Mission Chandrayan-2 aus dem Orbitalfahrzeug und die Landung mit dem Mondrover geplant. Und im Dezember 2019 soll die erste chinesische Mission zur Lieferung von Mondboden Chang'e-5 starten.