Vor dem Hintergrund der Daten über die Reise des Yutu-2-Rovers auf der Mondoberfläche ist das Interesse an Ereignissen und Experimenten auf dem stationären Landemodul Chang'e-4 viel weniger ausgeprägt, da dort wissenschaftliche Geräte zur Untersuchung der Weltraumumgebung installiert wurden, mit denen Es werden auch komplexe Experimente durchgeführt.
Zuvor veröffentlichte Materialien zur Chang'e-4-Mission: Das nächste Jahrzehnt wird eine Zeit der umfassenden Erforschung der Mondoberfläche sein, interessante Entdeckungen erwarten uns und der Mensch wird wieder auf dem Mond wandeln.
Bisher machen Wissenschaftler und Ingenieure dies - so:
Aber jetzt, auf der Erde, in den Produktionshallen und Labors der Chinesischen Akademie der Weltraumtechnologien, sind die Arbeiten zur Herstellung, Erprobung und Vorbereitung des Starts neuer Mondmodule in vollem Gange, von denen jedes die Realität der Landung einer lebenden Besatzung auf dem Mond und nicht nur kontrollierter Roboterstationen und Rover zeigt.
Chinas 28-jährige Geschichte des MondprogrammsEine kurze chinesische Geschichte der Mondforschung:1991: Chinesische Experten der Raumfahrtindustrie schlagen vor, ein eigenes (auch von anderen Ländern unabhängiges) Monderkundungsprogramm zu starten.
1998: Chinesische Wissenschaftler beginnen mit der Planung des Mondprogramms, diskutieren die Einzelheiten der Forschung und bestätigen die Machbarkeit der Weltraummission selbst, um die ersten wissenschaftlichen und technischen Probleme zu überwinden, die in der Anfangsphase aufgetreten sind.
Januar 2004: Das chinesische Monderkundungsprogramm mit dem offiziellen Namen „Chang'e“ (zu Ehren der chinesischen Mondgöttin) wurde offiziell gestartet. Der erste automatische Satellit, der in die Umlaufbahn des Mondes gestartet werden soll, heißt Chang'e-1. Das ehrgeizige Mondprojekt des Landes umfasst drei Phasen: unbemannte Erforschung des Mondes, Entsendung von Menschen zum Mond und Schaffung einer Basis auf dem Mond.
24. Oktober 2007: Die Booster-Rakete Changzheng-3A mit dem Satelliten Chang'e-1 wurde erfolgreich vom Sichan-Raumfahrtzentrum in China aus gestartet.
7. November 2007: Der Satellit Chang'e-1 betrat erfolgreich die 127-minütige Mondumlaufbahn in einer Höhe von 200 km.
Oktober 2008: Der Beginn der zweiten Phase des Chang'e-2-Programms wurde vom Staatsrat der VR China offiziell genehmigt.
12. November 2008: China veröffentlicht seine erste vollständige Mondoberflächenkarte basierend auf Daten von Chang'e-1.
1. März 2009: Der Pionier der chinesischen Mondmission, der Satellit Chang'e-1, der 16 Monate lang seinen Orbitalflug durchführte, beendete seine Arbeit durch einen kontrollierten Sturz auf die Mondoberfläche.
1. Oktober 2010: Die Changzheng-3S-Trägerrakete mit dem Satelliten Chang'e-2 wurde erfolgreich vom chinesischen Raumhafen Sichan aus gestartet. Anschließend betrat der Satellit Chang'e-2 die 118-minütige Mondumlaufbahn in einer Höhe von 100 km.
9. Juli 2011: Der Satellit Chang'e-2 verließ die Mondumlaufbahn zum Lagrange-Punkt L2 des Sonnen-Erde-Systems (1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt), um wissenschaftliche Experimente durchzuführen.
25. August 2011: Nach einer 77-tägigen Reise betrat der Satellit Chang'e-2 die Umlaufbahn um L2.
6. Februar 2012: China veröffentlicht eine aktualisierte, detailliertere Mondkarte, die nach Daten des Satelliten Chang'e-2 erstellt wurde.
14. Juli 2013: Der Satellit Chang'e-2, der im Sonnensystem zu einem künstlichen Asteroiden geworden ist, war 50 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.
3. Dezember 2013: Die Changzheng-3V-Trägerrakete mit der Chang'e-3-Station wurde erfolgreich vom Sichan-Raumfahrtzentrum in China aus gestartet.
14. Dezember 2013: Chang'e-3 Lander landet im Rainbow Bay Krater auf der sichtbaren Seite des Mondes. Der Chang'e-3-Lander enthält den ersten chinesischen Mondrover, Yutu.
25. Januar 2014: Der Yut-Rover wurde nach Überwindung von 114,8 Metern auf einer komplexen Mondoberfläche technisch immobilisiert (Ausfall von Elementen infolge einer Kollision).
23. Oktober 2014: Die automatische Mondstation Chang'e-5T1 wurde mit Hilfe der Trägerrakete Changzheng-3C vom Sichan-Kosmodrom gestartet. Ziel des Projekts ist es, die Rückkehr des Abstiegsfahrzeugs zur Erde für die weitere Verwendung dieser Technologie in der Chang'e-5-Mission zu testen.
31. Oktober 2014: Das vom Servicemodul abgenommene Projektabstiegsfahrzeug Chang'e-5T1 trat in die Erdatmosphäre ein und landete sanft im Khoshun-Syzzivan der Autonomen Region Innere Mongolei.
18. Februar 2016: Der Chang'e-3-Lander arbeitet nach 28 Mondtagen normal weiter und überschreitet die geschätzte Lebensdauer und die Lebensdauer der Designhardware.
14. Dezember 2016: Das Chang'e-3-Landemodul arbeitete drei Jahre lang auf der Mondoberfläche. Dies ist eine Rekordzeit für den Betrieb des Landers auf der Mondoberfläche.
21. Mai 2018: Der Tseyuqiao-Relaissatellit (vierzigste Brücke) wurde vom chinesischen Kosmodrom Xichang aus gestartet. Er ist für die Organisation der Kommunikation zwischen der Erde und der anderen Seite des Mondes erforderlich.
14. Juni 2018: Das Satellitenrelais Tseyuqiao wird um den Lagrange-Punkt L2 des Erd-Mond-Systems, etwa 65.000 km vom Mond entfernt, in die Umlaufbahn gebracht und ist damit der erste Kommunikationssatellit in dieser Umlaufbahn der Welt.
8. Dezember 2018: Die Booster-Rakete Changzheng-3B mit der Station Chang'e-4 wurde erfolgreich vom Sichan-Raumfahrtzentrum in China aus gestartet.
3. Januar 2019: Der Chang'e-4-Lander landet im Karman-Krater auf der anderen Seite des Mondes. Der Chang'e-4-Lander enthält den zweiten chinesischen Mondrover Yutu-2, ein modernisiertes Analogon des Yutu-Rovers. Das Personal der Chang'e-4-Mission arbeitet jetzt normal weiter.
2019-2020: Die Umsetzung der Chang'e-5-Mission wird erwartet, deren Apotheose die Lieferung von mindestens zwei Kilogramm Mondproben an die Erde ist.
Spuren auf der Rückseite des Mondrovers "Yutu-2" - die Flugbahn des ersten Mondtages:
Zu welchem Zeitpunkt ist das chinesische Monderkundungsprogramm jetzt und was wird als nächstes passieren? Hier können Sie aus diesen wunderbaren Folien etwas über die Chang'e-4-Mission lernen:
Wenn Sie die Stufen, die Sie selbst tun, bergauf gehen, können Sie zwar langsam die Spitze erreichen, aber jetzt können Sie neue Leute auf den Gipfel bringen, die viel weniger Zeit für ihre ersten Stufen aufwenden.
So auch chinesische Wissenschaftler und Ingenieure, die das Mondforschungsprogramm in mehrere Stufen und Schritte aufteilten. Darüber hinaus übermittelten sie alle Erfahrungen, die bei der Umsetzung der Entscheidungen jeder Phase zur Entwicklung einer neuen Phase gesammelt wurden. Und jetzt ist dies die vierte Wiederholung der Erforschung des Mondes. Bald die fünfte - eine autonome Expedition mit einer Rückkehr zur Erde.
Und wenn Sie Ihre eigene Booster-Rakete (Changzheng-Serie (Long March)) haben,
Ihre eigenen Cosmodrome , hochqualifizierte Ingenieure, die rund um die Uhr arbeiten und stolz auf ihre Arbeit sind, wird der technogene „Klumpen“ der Mondentwicklungen im Weltraum von Jahr zu Jahr intensiver -Geschwindigkeit, gewinnt an Dynamik und eröffnet seinen Schöpfern neue Horizonte und Möglichkeiten.
Bei der vierten Mission musste ich jedoch alle Funktionen der vorherigen Lösungen nutzen und die Möglichkeit erhalten, zuerst auf der anderen Seite des Mondes zu implementieren:
- einen Datenübertragungskanal „die Rückseite der Mond-Erde“ unter Verwendung eines Relaissatelliten zu organisieren;
- Vollständige Steuerung des Abstiegs von Fahrzeugen an die Oberfläche (TT & C - Tracking-, Telemetrie- und Befehlssubsystem) mithilfe der Tracking-, Telemetrie- und Übertragungssteuerungs-Subsysteme.
Eines der Hauptprobleme bei der Untersuchung der anderen Seite des Mondes ist das mit der Organisation der Kommunikation verbundene Problem, da die Geräte auf der anderen Seite des Mondes nicht für die Kommunikation direkt von der Erde aus verfügbar sind und daher ein separater Kommunikationssatellit für die Weiterleitung von Signalen erforderlich ist.
Das am 21. Mai 2018 gestartete Tseyuqiao-Satellitenrelais (Forty Bridge) befindet sich in einer Halo-Umlaufbahn um den speziellen schwerkraftstabilen Lagrange-Punkt Erde-Mond L2, von dem aus es jederzeit eine direkte Sicht auf die Erde und die Mondrückseite aufrechterhalten kann für den Datenaustausch zwischen dem MCC und den Modulen des Chang'e-4-Projekts.
Außerdem ist auf dem Tseyuqiao-Repeater-Satelliten ein Niederfrequenzspektrometer (Relais LFS) mit drei Fünf-Meter-Antennen installiert, mit dem niederfrequente Funkemissionen aus dem frühen Universum aufgezeichnet werden, wodurch seine Struktur untersucht werden kann.
Die Organisation der Erde-Rücken-Verbindung des Mondes:
Der Flugplan der Chang'e-4-Mission zum Mond:
Es ist wahrscheinlicher, dass die Rückseite des Mondes in Meteoriten fällt. Daher ist das Gelände dort sehr komplex, was ein hohes Risiko für eine abnormale Landung darstellt, die zu einem Überschlag oder einem vollständigen Verlust des Landemoduls während der Mondlandung führen kann.
Für die Chang'e-4-Mission wurde ein relativ sicherer Landeplatz für die Landung im Karman-Krater ausgewählt, in dem sich große flache Bereiche auf der Oberfläche befinden.
In der Entwurfsphase wurden Technologien für künstliche Intelligenz in die Bordcomputersysteme des Chang'e-4-Landers eingeführt, wodurch die verschiedenen Projektmodule viel intelligenter und autonomer wurden als zuvor.
Auf den Elementen des Chang'e-4-Abstiegsmoduls wurde eine Reihe spezieller Sensoren und Kameras installiert, die verschiedene Geschwindigkeits- und Entfernungsparameter messen und auch 3D-Bilder in Echtzeit verarbeiten können, damit sich die Bordsysteme während des Landevorgangs selbst analysieren und korrigieren können Parameter und Daten zur Situation, einschließlich Informationen über die aktuelle Position, Winkel und Neigung zur Oberfläche, identifizieren schnell instabile (gefährliche) Elemente auf der Oberfläche (Steine, kleine Krater) und können ausweichen von solchen Hindernissen bis zum äußersten Punkt ohne Rückkehr während des Landevorgangs im automatischen Modus ohne Eingreifen des Bedieners auf der Erde.
Video-Landeverfahren
Am 4. Januar 2019 begann nach Abschluss aller Phasen des erfolgreichen Landevorgangs und der Installation unabhängiger Kommunikationskanäle mit Chang'e-4-Geräten (dem Landemodul und dem Rover) die Ära der Erforschung der anderen Seite des Mondes.
Video vom Start des Rovers "Yutu-2"
Die Geräte der Chang'e-4-Mission begannen, Fotos von der Mondoberfläche zu senden:
Das Chang'e-4-Landemodul und der Yutu-2-Rover sind mit speziellen Kameras, Spektrometern, Radargeräten, Detektoren und Dosimetern für die chinesische und internationale Produktion ausgestattet:
Internationale wissenschaftliche Ausrüstung:
Mit den Geräten der Chang'e-4-Mission gesammelte wissenschaftliche Daten werden an ein spezielles Weltraumforschungszentrum und das nationale astronomische Observatorium übertragen, wo Arrays erhaltener Daten identifiziert, durch Experimente katalogisiert, gespeichert, analysiert und an Forschungslabors und Akademien der Wissenschaften übertragen werden.
Was erwartet uns in naher Zukunft?Die Chang'e-5-Mission mit einem Mehrwegmodul zur Erde, das mehrere Kilogramm Mondboden für neue Forschungen und Entdeckungen liefern wird.
Und dann ... Die Pole des Mondes werden ein neues Forschungsgebiet sein - dies sind die Chang'e-6 (7-8) -Missionen, von denen einige vor 2030 durchgeführt werden sollen.
Und der Höhepunkt all dieser Entwicklungen, Projekte und jahrelanger Arbeit und Flüge sollte eine vollwertige Weltraum-Mondstation sein (einschließlich Orbitalmodulen sowie Bodenstrukturen und Infrastruktur):
Vor den für das nächste Jahrzehnt geplanten Ereignissen müssen jedoch Antworten auf viele komplexe Weltraumfragen gefunden werden. Einige dieser Fragen können mithilfe wissenschaftlicher Instrumente gelöst werden, die auf dem Landemodul Chang'e-4, dem Yutu-2-Rover und dem Repeater-Satelliten installiert sind Tseyutsiao ".
Niederfrequenzspektrometer (LFS) - ist auf dem Landemodul Chang'e-4 und dem Relaissatelliten Tseyuqiao installiert.Die Erde hat eine Ionosphäre, die es schwierig macht, niederfrequente Funksignale aus dem Weltraum zu empfangen. Um die schwachen Signale zu empfangen und zu analysieren, die von zahlreichen entfernten Himmelskörpern ausgesendet werden, müssen solche radioastronomischen Experimente im Weltraum durchgeführt werden, um den Ursprung und die Entwicklung von Sternen, Galaxien und dem Universum zu untersuchen.
Die Daten und Ergebnisse ähnlicher Experimente in erdnahen Umlaufbahnen sind auch empfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen durch die Erdoberfläche, es gibt jedoch keine derartigen Störungen durch die Erde auf der Rückseite des Mondes.
Die Chang'e-4-Mission beinhaltet gleichzeitig:- Chinesisches LFS-Niederfrequenzspektrometer am Chang'e-4-Landemodul;
- Das niederländisch-chinesische Niederfrequenzspektrometer LFS, installiert auf dem Satelliten-Repeater "Tseyuqiao" (Niederländisch-chinesischer Niederfrequenz-Explorer (NCLE)).
Das LFS (Niederfrequenzspektrometer) zur Untersuchung von Sonneneruptionen und Sonnenaktivität wird jetzt in der Chang'e-4-Mission verwendet, um niederfrequente Radioastronomie-Beobachtungen des Universums, der Sonne und anderer Himmelskörper durchzuführen.
Diese Beobachtungen werden jedoch durch die Tatsache erschwert, dass die Chang'e-4-Module auch viele niederfrequente elektromagnetische Signale aussenden. Nach den Daten, die Ingenieure bereits vom Chang'e-4-Landemodul erhalten haben, bleibt noch viel zu tun, um Störungen zu beseitigen und niederfrequente Funksignale vom Universum, insbesondere von der Sonne, zu isolieren.
Die Analyse und der Vergleich der Spektrometerdaten von der Mondoberfläche mit den Spektrometerdaten des Satellitenrelais ermöglichen es uns daher, ein verständlicheres wissenschaftliches Bild zu diesem Problem zu erhalten.
Der äußere Teil des LFS-Niederfrequenzspektrometers besteht aus drei Fünf-Meter-Antennen.
Hauptmerkmale und Design des LFS-Niederfrequenzspektrometers:
Die Hauptmerkmale und das Design des Niederfrequenzspektrometers auf dem Tseyuqiao-Repeater-Satelliten:
Das von Wissenschaftlern der Universität Kiel entwickelte deutsche Neutronendosimeter (LND) ist auf dem Landemodul Chang'e-4 installiert.
Schließlich gibt es auf dem Mond keine Atmosphäre, und kosmische Strahlung bombardiert direkt die Mondoberfläche. Durch Reaktionen zwischen kosmischen Strahlenteilchen und dem Material der Mondoberfläche entstehen Gammastrahlung und Neutronen, deren Emissionsgrad höher ist als der von Protonen, Elektronen und Photonen, und deren Strahlung für lebende Organismen an der Oberfläche (Besatzungen zukünftiger Mondstationen) sehr schädlich ist.
Mit dem Chang'e-4 LND-Dosimeter soll die Mondstrahlungssituation untersucht und Daten gesammelt werden, die für den zukünftigen Strahlenschutz bewohnter Mondbasen verwendet werden können.
Hauptmerkmale des LND-Dosimeters:
Das schwedische wissenschaftliche Instrument ASAN (Advanced Small Analyzer for Neutrals), ein kleiner Analysator für neutrale Partikel, ist auf dem Yutu-2-Rover installiert.
Protonen und Ionen des Sonnenwinds wirken direkt ohne Interferenz auf die Mondoberfläche, kollidieren mit ihr, reflektieren sie und erzeugen energieneutrale Atome (ENA) und andere Partikel.
Energetisches neutrales Atom (ENA) ist ein energieneutrales Atom (gebildet, wenn "zufällige" Atome aus dem interstellaren Raum mit positiv geladenen Ionen kollidieren, die sich mit hoher Geschwindigkeit um das Sonnensystem bewegen. Bei einer Kollision "nehmen" aktive Ionen die fehlenden Elektronen von Atomen auf und verwandeln sich in diese energieneutrale Atome).
Gleichzeitig führt Sonnenlicht zu einer positiven Ladung auf der einen Seite des Mondes und Plasma - zu einer negativen Ladung auf der anderen Seite des Mondes. An der Verbindungsstelle dieser Effekte wirft eine elektrostatische Kraft Mondstaub in den Weltraum.
So verlassen Partikel des Mondbodens, die von Ladungen besprüht und reflektiert werden, die Mondoberfläche. Die Untersuchung dieses Prozesses ist von großer Bedeutung für das Verständnis verschiedener Mechanismen bei der Bildung der Mondschicht sowie ähnlicher Schichten auf anderen Weltraumobjekten (Asteroiden und dergleichen).
Hauptmerkmale von ASAN:
Aber wie werden all diese wissenschaftlichen Geräte gesteuert, Daten gesendet, Strom empfangen?Kommunikations- und Datenübertragungsschemata für wissenschaftliche Geräte im Landemodul Chang'e-4:
wo:
- LFS - Niederfrequenzspektrometer;
- LND - Lunar Lander Neutronen und Dosimetrie;
- TCAM - Geländekamera;
- LCAM - Landekamera.
Kommunikations- und Datenübertragungsschemata für wissenschaftliche Geräte auf dem Yutu-2-Rover:
wo:
- LPR - Lunar Penetrating Radar;
- ASAN - Advanced Small Analyzer für Neutralleiter;
- VNIS - Sichtbares und Nahinfrarot-Bildgebungsspektrometer;
- PCAM - Panoramakamera.
Vergleichsfotos, die von der LRO (NASA Lunar Orbital Probe) vom Landeplatz der Chang'e-4-Mission auf der anderen Seite des Mondes zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden (das Abstiegsmodul und der Rover, der sich immer weiter vom Landeplatz entfernt, sind auf dem Foto zu sehen):
Neue Daten aus dem MCC der Chang'e-4-Mission zur tatsächlichen Flugbahn des Yutu-2-Rovers - die Karte zeigt Mulden und Krater mit einer Neigung, die der Rover sorgfältig vermeidet.
Die Spurrillen und Markierungen auf der Mondoberfläche von den Rädern des Yutu-2-Rovers bleiben dort für mindestens Hunderttausende von Jahren intakt.
Viele der Probleme, die bereits heute auf der Erde bei der Entwicklung von Apparaten für Mondmissionen gelöst wurden, könnten sehr komplex und tödlich werden, wenn sie den Betrieb von Geräten auf dem Mond beeinträchtigen würden.
Und nur Menschen, die sich für den Weltraum interessieren, können vorhersehen und verstehen, was noch für den Lander und den Rover getan werden muss, damit sie unter schwierigen Mondbedingungen ohne kritische Ausfälle arbeiten können, insbesondere in den wichtigsten Momenten der Mission.
Das Team von Ingenieuren und Mitarbeitern der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie, die an der Chang'e-4-Mission teilnehmen:
