Die Chang'e-4-Mission - die Ergebnisse des fünften Mondtages: Probleme mit dem Yutu-2-Rover und eine neue wissenschaftliche Entdeckung

Die Geräte der Chang'e-4-Mission (Abstiegsmodul und Rover) haben an ihrem fünften Mondtag auf der anderen Seite des Mondes die wissenschaftliche Forschung erfolgreich abgeschlossen. Sie haben mehr als 6,6 GB wissenschaftliche Daten zur Erde gesendet und einige von ihnen mit einem Spektrometer analysiert Der Rover "Yutu-2" über die Zusammensetzung des Mondmantels ist zu einer neuen wissenschaftlichen Entdeckung geworden.

Die Betreiber des Yut-2-Rovers mussten jedoch einige Anstrengungen unternehmen, um die negativen Auswirkungen des Problems im autonomen Fahrsystem auszugleichen.


Daten zum Projekt und zu den Modulen der Mondmission Chang'e-4:

21. Mai 2018: Der Relais-Satellit Tseyuqiao (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 Erde-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. Die Geräte der Chang'e-4-Mission arbeiten jetzt normal weiter und senden im fünften Monat Daten an die Erde.


Das Chang'e-4-Abstiegsmodul:

• 4,4 Meter zwischen gegenüberliegenden Landestützen, Gewicht 1200 kg;
• Arbeitsdauer: ein Erdjahr.

Die folgenden Geräte sind auf dem Chang'e-4-Abstiegsmodul installiert:

• LFS - Niederfrequenzspektrometer;
• LND - Lunar Lander Neutronen und Dosimetrie (Neutronendosimeter);
• TCAM - Geländekamera (Landschaftskamera);
• LCAM - Landekamera (Landekamera).

Rover "Yutu-2":

• Höhe 1 Meter, Breite 1 Meter (ohne Sonnenkollektoren), 1,5 Meter Länge, zwei zusammenklappbare Sonnenkollektoren, sechs Räder;
• Das Gesamtgewicht des Rovers beträgt ca. 140 kg.
• Tragfähigkeit von ca. 20 kg;
• kann sich an Hängen bewegen und verfügt über automatische Sensoren, um Kollisionen mit anderen Objekten zu verhindern;
• Der Rover wird über zwei Sonnenkollektoren mit Strom versorgt, sodass der Rover an einem Mondtag arbeiten kann.
• Höchstgeschwindigkeit von 200 Metern pro Stunde (diese Geschwindigkeit auf dem Mond kann immer noch nicht erreicht werden, da die Elemente auf der Oberfläche den Rover nicht früher beschleunigen und beschädigen können);
• Die maximale Forschungsfläche beträgt 3 Quadratmeter. km;
• Die geschätzte Betriebszeit beträgt 3 Monate (2160 Stunden). Der Rover hat seine Lebensdauer bereits um zwei Monate überschritten.
• Die geschätzte maximale Entfernung beträgt 10 km. In fünf Monaten wurden nun 190,66 Meter entlang der Mondoberfläche zurückgelegt (1 Platz unter den Rovers auf der anderen Seite des Mondes, sechster Platz unter allen Mondrovern). Hier ist eine Tabelle der Entfernung der Rover angegeben .
• Steuermodus: automatisch (Umweg von kleinen Hindernissen), manuell (Haupt) - der Bediener steuert von der Erde aus.

Die folgenden Geräte sind auf dem Yutu-2-Rover installiert:

• LPR - Lunar Penetrating Radar (Mondboden durchdringendes Radar);
• ASAN - Advanced Small Analyzer for Neutrals (kleiner Analysator für neutrale Partikel);
• VNIS - Sichtbares und Nahinfrarot-Bildgebungsspektrometer (Infrarotspektrometer);
• PCAM - Panoramakamera (Doppelpanoramakamera).

Der fünfte Mondarbeitstag ist vorbei, dies sind die neuen Fotos von der anderen Seite des Mondes, die die Geräte zur Erde geschickt haben.

Ein wunderschöner Schatten des gerade erwachten Rovers "Yutu-2":





Eine interessante Oberfläche der anderen Seite des Mondes:





Spuren des Yutu-2-Rovers und kleine Steine, die er umkreist:







Aber welche Steine ​​bleiben von der Route des Yutu-2-Rovers entfernt:



Bindungspanoramen vom Abstiegsmodul zum echten Relief der anderen Seite des Mondes in der Landezone:



Sehr weit entfernte Berge, eine Zunahme vom Kameralandemodul:



Und das einsamste Foto - das Chang'e-4-Abstiegsfahrzeug ist jetzt mehr als 100 Meter vom Yutu-2-Rover entfernt (und die Wahrscheinlichkeit, dass der Rover zum Abstiegsfahrzeug zurückkehrt, ist sehr gering):





Hier ist, wie weit (seine Gesamtentfernung für fünf Mondtage - 190,66 Meter) der Yutu-2-Rover vom Landeplatz und dem Chang'e-4-Abstiegsfahrzeug entfernt ist:



Auf der Grundlage der Entdeckung, die später in der Veröffentlichung erörtert wird, wurden die Yut-2-Rover-Betreiber übrigens angewiesen, den Rover vom Landeplatz auf eine Entfernung von mindestens zwei Kilometern zu bringen, damit wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt und die Ergebnisse mit den erhaltenen Daten verglichen werden konnten Landeplätze.

So wartet der Yutu-2-Rover auf eine große und komplexe Reise ins Zentrum des Karman-Kraters.



Welche Probleme traten am fünften Mondtag seines Betriebs mit dem Yutu-2-Rover auf?

Tatsächlich beträgt die geschätzte Betriebszeit des Yutu-2-Rovers drei Erdmonate und ist bereits fast zweimal vergangen. Daher sollten Ausfälle und Probleme mit den Elementen des Yutu-2-Rovers beginnen.

Warum konnte er seine Arbeitszeit überschreiten? Weil die Betreiber auf der Erde so viel wie möglich versuchten, ihre Bewegung auf der anderen Seite des Mondes zu sichern, um die Möglichkeit von Schäden zu minimieren.

Während der ersten beiden Mondtage legte der Rover Yutu-2 120 Meter zurück (dies ist eine Aufklärung des Landeplatzes und die Untersuchung der Oberfläche des Mondrückens). Am dritten Mondtag legte der Rover 43 Meter zurück (die Betreiber begannen die Forschungsphase des Projekts, in der der Rover eine lange Zeit benötigt Zeit, an einem Ort zu verweilen, damit an diesem Tag Orte für die Forschung identifiziert und untersucht wurden), am vierten Mondtag legte der Rover 16 Meter zurück, am fünften Mondtag waren es bereits 12 Meter, wobei die Entfernung auf seinem zurückgelegten Kilometerzähler 190,66 Meter betrug sie über brüderliche Seite des Mondes.

Warum fuhr der Yutu-2-Rover am fünften Mondtag sehr wenig?

Es stellt sich heraus, dass er eine Panne im automatischen Hindernisvermeidungssystem hatte.

Mit diesem System kann der Yutu-2-Rover automatisch kleine Hindernisse umgehen, die von seinen integrierten Kameras und Sensoren behoben werden.

Befindet sich vor ihm ein großer Felsen oder Krater, kann er selbstständig anhalten und eine neue Route unter Umgehung dieses Ortes planen. In diesem Fall kann der Betreiber des Kundencenters diese Situation registrieren und die geplante Route bereits nach den Rover-Manövern automatisch und neu auf eine neue Route umstellen hör auf.

Am fünften Mondtag begannen die Sensoren des automatischen Hindernisvermeidungssystems, die Alarme aktivieren, wenn Hindernisse vor dem Rover auftreten, am Yutu-2-Rover abnormal zu arbeiten. Aus diesem Grund fror der Yutu-2-Rover mehrmals ein, und in diesem Moment wurde die Kontrolle nicht auf die Bediener auf der Erde übertragen.

Der Grund für das Versagen des Systems zur Vermeidung von Rover-Hindernissen wurde recht schnell festgestellt - die Sensoren des Systems wurden aufgrund der Reflexion des Sonnenlichts von Elementen des Rover-Körpers freigelegt.



Die Betreiber des MCC auf der Erde konnten diese Situation kompensieren, indem sie die Software für das Hindernisvermeidungssystem anpassten und dieses System auf dem Rover neu starteten. Erst nach all diesen Fernmanipulationen von der Erde aus konnte der Yutu-2-Rover seine Untersuchungen der anderen Seite des Mondes im normalen Modus fortsetzen.

Welche neue Entdeckung machte der Yutu-2-Rover mit seinem wissenschaftlichen VNIS-Instrument, dem sichtbaren und Nahinfrarot-Bildgebungsspektrometer (Infrarotspektrometer)?

Was für ein wissenschaftliches Gerät ist VNIS, das auf dem Yutu-2-Rover installiert ist.

Das VNIS-Mondinfrarotspektrometer (Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer) wurde am Shanghai Institute of Technical Physics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelt.

Das Spektrometer verwendet nicht kollineare akustooptisch abstimmbare Filter, besteht aus einem VIS / NIR-Videospektrometer (0,45–0,95 μm) und einem kurzwelligen Infrarotspektrometer (0,9–2,4 μm) und enthält auch eine Kalibrierungseinheit mit Schutz vor Staub und Verschmutzung.

Das Spektrometer ist vorne an Bord des Yutu-2-Rovers installiert und unterliegt den folgenden Einschränkungen hinsichtlich der Positionierung und der Arbeit mit Mondmaterial (ein Bediener auf der Erde muss buchstäblich interessante Oberflächen in einem kleinen Fenster vor dem Rover erfassen):





Mineralien wie Pyroxen, Plagioklas, Olivin und Ilmenit, die den größten Teil der Mondoberflächengesteine ​​ausmachen, weisen charakteristische spektrale Eigenschaften auf:



Das Strukturdiagramm des Spektrometers:



Die wichtigsten technischen Eigenschaften des Spektrometers:




Aussehen des Spektrometers:



Die geometrischen Abmessungen des Erkennungsfensters:



Mit dem Spektrometer erhaltene Daten:



Die schwierigste Aufgabe für den Yutu-2-Rover besteht darin, wissenschaftliche Daten mit dem stationären stationären VNIS-Spektrometer (Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer) zu erhalten, dessen Sensor-Sichtfeld nur wenige Zentimeter breit ist. Daher muss der Rover sehr genau und genau positioniert sein "Yut-2", damit Sie das "Auge" des Spektrometers auf den gewünschten Bereich der Mondoberfläche bringen können, um die richtigen Daten aus der optimalen Entfernung zu erhalten.



Nach einem kurzen Spaziergang entlang des Mondes erreichte der Yut-2-Rover eine interessante Steinlichtung, in deren Mitte ein großer Stein mit einem Durchmesser von 20 Zentimetern entdeckt wurde. Die Wissenschaftler interessierten sich sofort für diesen Fund, seinen Ursprung (Meteorit, Mondbildung) und den Bildungsprozess.

Gesamtansicht des Oberflächenpanoramas bei der Suche nach Steinen:



Eine felsige Oberfläche, zu einem großen Stein (sein Durchmesser beträgt 20 Zentimeter) einen Abstand von 120 Zentimetern:



Größeres Bild eines großen Steins:





Arbeiten Sie mit einem Spektrometer:





Darüber hinaus werden die Daten des Yutu-2-Rover-Spektrometers an das Luft- und Raumfahrtkontrollzentrum der Chinesischen Akademie der Weltraumtechnologien übertragen, wo sie analysiert, gespeichert und schließlich für die Wissenschaft und die Welt zugänglich werden .

Das planetarische Merkmal der tiefen Struktur des Mondes ist seine Aufteilung in eine mächtige starre, kalte äußere Kugel und eine erhitzte, teilweise geschmolzene und plastische innere Region.

Die Dicke der Mondkruste beträgt durchschnittlich 68 km und reicht von 0 km unter dem Mondmeer der Krise bis zu 107 km im nördlichen Teil des Korolev-Kraters auf der Rückseite.

Unter der Kruste befindet sich ein Mantel und ein kleiner Kern aus schwefelhaltigem Eisen (mit einem Radius von ungefähr 340 km und einer Masse von 2% der Masse des Mondes).



Auf der anderen Seite des Mondes ist die Kruste jedoch dünner und es ist einfacher, den Mondmantel zu erkunden.



Wissenschaftler der Chinesischen Akademie der Wissenschaften präsentierten in der Zeitschrift Nature die primären Ergebnisse der Analyse von der Oberfläche der anderen Seite des Mondes mit einem VNIS-Spektrometer - die ersten Daten zur Zusammensetzung des Mondmantels wurden erhalten, es stellte sich heraus, dass er eisenreiche Mineralien enthält.

Die Zusammensetzung der Elemente auf der Mondoberfläche in den beiden untersuchten Regionen mit dem Yutu-2-Rover unter Verwendung eines VNIS-Spektrometers ergab das Vorhandensein von Pyroxenen und Olivinen - Mineralien mit einem hohen Eisengehalt.



Diese Felsen waren ursprünglich Teil des oberen Mantels und befanden sich aufgrund des Sturzes von Meteoriten und Asteroiden auf der Mondoberfläche.

Darüber hinaus besteht die Mondkruste aus leichteren Mineralien der Plagioklas-Klasse.

Natürlich erfordert diese Entdeckung eine zusätzliche Bestätigung und eine detaillierte Untersuchung der Proben. Viele Wissenschaftler behaupten jedoch bereits, dass die neuen Daten im Allgemeinen "im Rahmen der korrekten und genauen Anwendung spektroskopischer Methoden erhalten und die Mineralzusammensetzung ziemlich zuverlässig bestimmt wurden".

Der Landeplatz der Chang'e-4-Mission befindet sich im Karman-Krater im Südpol-Aitken-Becken, dessen Tiefe 8 km erreicht.









Topografisches Foto der Landezone im Krater Tasche auf der anderen Seite des Mondes des Chang'e-4-Abstiegsmoduls (erstellt von der LRO-Sonde, NASA):



Das Alter des Südpol-Aitken-Beckens beträgt 4,2 bis 4,3 Milliarden Jahre. Es entstand durch einen Schlag enormer Kraft.

Die Simulation des Aufpralls entlang einer nahezu vertikalen Flugbahn zeigt, dass eine beträchtliche Menge der Substanz des Mondes aus einer Tiefe von bis zu 200 Kilometern - vom Mantel entfernt - an die Oberfläche geworfen werden sollte (die Mondkruste wurde in die untere Schicht gestochen).



So entdeckte der Yutu-2-Rover mit Hilfe des VNIS-Spektrometers im Karman-Krater Steine ​​und Felsen, die aus großen Tiefen, vermutlich vom Mantel, auf die Oberfläche des Mondrückens fielen.

Wie die Studien durchgeführt wurden.

Nach der Analyse der Fotos und dem Erhalt der Primärspektrogramme verschiedener Orte der Mondoberfläche auf der Rover-Route wählten die Betreiber und Wissenschaftler des MCC auf der Erde zwei Orte (zwischen ihnen besteht ein Abstand von etwa 50 Metern), um dort einen vollständigen Zyklus wissenschaftlicher Forschung durchzuführen (Datenerfassung während eines solchen Zyklus ist erforderlich) mehrere Erdentage).

Mit dem VNIS-Spektrometer führte der Yutu-2-Rover an zwei Punkten der Route umfangreiche Untersuchungen der Mondoberfläche durch (CE4_0015 und CE4_0016):



Die Daten dieser Messungen nach Analyse und Verarbeitung auf der Erde:











Testen Sie hier zum Vergleich Kalibrierungsproben in der Grafik:





Hier ist eine so interessante wissenschaftliche Entdeckung, die der Yutu-2-Rover mit dem VNIS-Spektrometer gemacht hat - der Boden im Bereich der Landefläche der Chang'e-4-Mission enthält Olivin und Pyroxen - hochdichte Mineralien mit niedrigem Kalzium- und hohem Eisengehalt, die von oben auf die Oberfläche treffen Mondmantel unter dem Südpol - Aitken Becken nach dem Schockereignis, das den nahe gelegenen Finsen Krater schuf.

Mondbasalte und Plagioklasen, die zum Material für die Bildung einer Regolithschicht auf der Mondoberfläche wurden, wurden bereits früher entdeckt und in großen Mengen vom Mond zur Forschung auf die Erde gebracht.

Und bei dieser Entdeckung wurden auf der Oberfläche des Mondes Elemente gefunden, die im Mantel des Mondes (sehr tief) und nicht auf der Oberfläche enthalten sind. Aber sie fanden es auf wissenschaftliche Weise - sie bohrten nicht Hunderte von Kilometern in die Tiefe, sondern untersuchten das Gebiet auf der anderen Seite des Mondes, auf dem Partikel des oberen Mantels infolge eines Meteoriten- / Asteroideneinschlags in einen nahe gelegenen Krater aus den Eingeweiden des Mondes geworfen wurden.

Die erste Entdeckung, die bereits im Januar 2019 gemacht wurde: Die Analyse der Daten der Temperatursensoren des Chang'e-4-Geräts ergab, dass die Temperatur an der Oberfläche während einer Mondnacht auf der anderen Seite des Mondes auf -190 ° C abfällt.

Das spezielle chinesische Internetportal „System zur Veröffentlichung und Sammlung wissenschaftlicher Daten und zur Erforschung des Mond- und Weltraums“ funktioniert übrigens weiterhin, wo die von Chang'e-4 empfangenen Daten und Bilder bereits veröffentlicht und verarbeitet wurden (und dort bereits Gigabyte an Daten vorhanden sind) von früheren Missionen).

→ Pfad zum Portal



So geht die Monderkundung weiter und neue Entdeckungen erwarten uns: