Dans le contexte des données sur le voyage du rover Yutu-2 sur la surface lunaire, l'intérêt pour les événements et les expériences se déroulant sur le module d'atterrissage stationnaire Chang'e-4 est beaucoup moins manifeste, car du matériel scientifique y a été installé pour étudier l'environnement spatial, avec lequel des expériences complexes sont également réalisées.
Documents précédemment publiés sur la mission Chang'e-4: La prochaine décennie sera une période d'exploration approfondie de la surface lunaire, des découvertes intéressantes nous attendent, et l'homme marchera à nouveau sur la lune.
Jusqu'à présent, les scientifiques et les ingénieurs le font - comme ceci:
Mais maintenant, sur Terre, dans les halls de production et les laboratoires de l'Académie chinoise des technologies spatiales, les travaux de fabrication, de test et de préparation au lancement de nouveaux modules lunaires battent leur plein, chacun apportant la réalité de l'atterrissage d'un équipage vivant sur la Lune, et pas seulement de stations robotiques contrôlées et de rovers.
28 ans d'histoire du programme lunaire en ChineUne brève histoire chinoise de l'exploration de la lune:1991: Des experts chinois de l'industrie spatiale proposent de lancer leur propre programme d'exploration lunaire (y compris indépendant d'autres pays).
1998: les scientifiques chinois commencent à planifier le programme lunaire, discutent des détails de la recherche et confirment la faisabilité de la mission spatiale par eux-mêmes, surmontent les premiers problèmes scientifiques et techniques qui se sont posés au stade initial.
Janvier 2004: Le programme d'exploration de la lune chinoise officiellement nommé «Chang'e» (en l'honneur de la déesse de la lune chinoise) a été officiellement lancé. Le premier satellite automatique, qui devrait être lancé sur l'orbite de la lune, s'appelle Chang'e-1. L'ambitieux projet lunaire du pays comprend trois phases: l'exploration sans pilote de la lune, l'envoi de personnes sur la lune et la création d'une base sur la lune.
24 octobre 2007: le lancement de la fusée d'appoint Changzheng-3A avec le satellite Chang'e-1 depuis le centre spatial de Sichan en Chine.
7 novembre 2007: le satellite Chang'e-1 est entré avec succès dans l'orbite lunaire de 127 minutes à une altitude de 200 km.
Octobre 2008: le début de la deuxième phase du programme Chang'e-2 a été officiellement approuvé par le Conseil d'État de la RPC.
12 novembre 2008: la Chine publie sa première carte de surface lunaire complète basée sur les données de Chang'e-1.
1er mars 2009: pionnier de la mission lunaire chinoise, le satellite Chang'e-1, qui a effectué son vol orbital pendant 16 mois, a achevé ses travaux par une chute contrôlée sur la surface lunaire.
1er octobre 2010: la fusée d'appoint Changzheng-3S avec le satellite Chang'e-2 a été lancée avec succès depuis le port spatial chinois de Sichan, puis le satellite Chang'e-2 est entré dans l'orbite lunaire de 118 minutes à une altitude de 100 km.
9 juillet 2011: le satellite Chang'e-2 quitte l'orbite lunaire au point Lagrange L2 du système Soleil-Terre (à 1,5 million de kilomètres de la Terre) pour mener des expériences scientifiques.
25 août 2011: Après un voyage de 77 jours, le satellite Chang'e-2 est entré en orbite autour de L2.
6 février 2012: la Chine a publié une carte lunaire mise à jour et plus détaillée, créée d'après les données du satellite Chang'e-2.
14 juillet 2013: le satellite Chang'e-2, devenu un astéroïde artificiel dans le système solaire, était à 50 millions de kilomètres de la Terre.
3 décembre 2013: la fusée d'appoint Changzheng-3V avec la station Chang'e-3 a été lancée avec succès depuis le centre spatial de Sichan en Chine.
14 décembre 2013: l'atterrisseur Chang'e-3 atterrit dans le cratère de Rainbow Bay sur le côté visible de la lune. L'atterrisseur Chang'e-3 contient le premier rover lunaire chinois, Yutu.
25 janvier 2014: le rover Yut est techniquement immobilisé (défaillance d'éléments suite à une collision) après avoir franchi 114,8 mètres sur une surface lunaire complexe.
23 octobre 2014: la station lunaire automatique Chang'e-5T1 a été lancée avec l'aide du lanceur Changzheng-3C du cosmodrome de Sichan. Le but du projet est de tester le retour du véhicule de descente sur Terre pour une utilisation ultérieure de cette technologie dans la mission Chang'e-5.
31 octobre 2014: le véhicule de descente du projet Chang'e-5T1 détaché du module de service, est entré dans l'atmosphère terrestre et a effectué un atterrissage en douceur dans le khoshun Syzzivan de la région autonome de Mongolie intérieure.
18 février 2016: l'atterrisseur Chang'e-3 continue de fonctionner normalement après 28 jours lunaires, dépassant la durée de vie estimée et prévue du matériel.
14 décembre 2016: le module d'atterrissage de Chang'e-3 a travaillé sur la surface lunaire pendant trois ans, ce qui est une période record pour l'atterrisseur pour opérer sur la surface lunaire.
21 mai 2018: Le satellite relais Tseyuqiao (quarantième pont) a été lancé depuis le cosmodrome chinois de Xichang, il est nécessaire pour organiser la communication entre la Terre et la face cachée de la Lune.
14 juin 2018: le relais satellite Tseyuqiao entre en orbite autour du point L2 de Lagrange du système Terre-Lune, à environ 65000 km de la Lune, devenant ainsi le premier satellite de communication sur cette orbite au monde.
8 décembre 2018: la fusée d'appoint Changzheng-3B avec la station Chang'e-4 a été lancée avec succès depuis le centre spatial de Sichan en Chine.
3 janvier 2019: l'atterrisseur Chang'e-4 atterrit dans le cratère Karman de l'autre côté de la lune. L'atterrisseur Chang'e-4 contient le deuxième rover lunaire chinois Yutu-2, un analogue modernisé du rover Yutu. Le personnel de la mission Chang'e-4 continue désormais de fonctionner normalement.
2019-2020: La mise en œuvre de la mission Chang'e-5 est attendue, dont l'apothéose est la livraison à la Terre d'au moins deux kilogrammes d'échantillons lunaires.
Traces à l'arrière du rover lunaire "Yutu-2" - la trajectoire du premier jour lunaire:
À quelle étape en est le programme d'exploration de la lune chinoise maintenant et que se passera-t-il ensuite? Ici, vous pouvez apprendre de ces merveilleuses diapositives sur la mission Chang'e-4:
En fait, si vous montez les marches que vous faites vous-même, vous pouvez atteindre son sommet, quoique lentement, mais maintenant vous pouvez amener de nouvelles personnes à son sommet qui passeront beaucoup moins de temps sur leurs premiers pas.
Les scientifiques et les ingénieurs chinois l'ont fait, divisant le programme de recherche lunaire en plusieurs étapes, étapes. En outre, ils ont en outre transmis toute l'expérience acquise dans le processus de mise en œuvre des décisions de chaque étape pour développer une nouvelle étape. Et maintenant, c'est la quatrième itération de l'exploration de la lune. Bientôt, le cinquième - une expédition autonome avec un retour sur Terre.
Et quand vous avez votre propre fusée d'appoint (série Changzheng (Longue Marche)),
vos propres cosmodromes , un personnel d'ingénierie hautement qualifié qui travaille 24 heures sur 24 et sont fiers de leur travail, puis chaque année le «bloc» technogénique des développements lunaires spatiaux devient de plus en plus intense -vitesse, gagne du terrain et ouvre de nouveaux horizons et opportunités pour ses créateurs.
Mais c'est sur la quatrième mission que j'ai dû utiliser toutes les fonctionnalités des solutions précédentes et avoir l'opportunité de les mettre en œuvre d'abord de l'autre côté de la lune:
- organiser un canal de transmission de données «l'envers de la Lune-Terre» à l'aide d'un satellite relais;
- contrôle à part entière des véhicules descendant vers la surface (TT&C - sous-système de suivi, de télémétrie et de commande) à l'aide des sous-systèmes de suivi, de télémétrie et de contrôle de la transmission.
L'un des principaux problèmes dans l'étude de la face cachée de la lune est le problème associé à l'organisation de la communication, car les appareils situés de l'autre côté de la lune ne sont pas disponibles pour communiquer directement depuis la Terre, donc un satellite de communication séparé est nécessaire pour relayer les signaux.
Le relais satellite Tseyuqiao (Quarante Pont), lancé le 21 mai 2018, fonctionne sur une orbite de halo autour du point spécial Lagrange Terre-Lune L2, stable à la gravitation, à partir duquel il peut maintenir une visibilité directe avec la Terre et l'arrière lunaire à tout moment. pour l'échange de données entre le MCC et les modules du projet Chang'e-4.
De plus, un spectromètre basse fréquence (relais LFS) avec trois antennes de cinq mètres est installé sur le satellite répéteur de Tseyuqiao, avec lequel est enregistrée l'émission radio basse fréquence du début de l'Univers, ce qui permet d'étudier sa structure.
L'organisation de la connexion Terre-retour de la Lune:
L'horaire de vol de la mission Chang'e-4 sur la lune:
Le revers de la lune est plus susceptible de tomber dans les météorites, donc le terrain y est très complexe, ce qui crée un risque élevé d'atterrissage anormal, ce qui peut entraîner un renversement ou une perte complète du module d'atterrissage pendant l'atterrissage sur la lune.
Pour la mission Chang'e-4, un site d'atterrissage relativement sûr a été choisi pour atterrir dans le cratère Karman, à l'intérieur duquel se trouvent de vastes zones plates à la surface.
Au stade de la conception, des technologies d'intelligence artificielle ont été introduites dans les systèmes informatiques embarqués de l'atterrisseur Chang'e-4, ce qui a permis aux différents modules du projet de devenir beaucoup plus intelligents et plus autonomes qu'auparavant.
Un ensemble de capteurs et de caméras spéciaux mesurant divers paramètres de vitesses et de distances, qui peuvent également traiter des images 3D en temps réel, ont été installés sur les éléments du module de descente Chang'e-4, afin que pendant la procédure d'atterrissage, les systèmes embarqués puissent s'analyser et s'ajuster eux-mêmes paramètres et données sur la situation, y compris des informations sur la position actuelle, les angles et l'inclinaison par rapport à la surface, identifier rapidement les éléments instables (dangereux) à la surface (pierres, petits cratères) et pouvoir échapper de ces obstacles au point extrême de non-retour pendant le processus d'atterrissage en mode automatique sans intervention de l'opérateur sur Terre.
Procédure d'atterrissage vidéo
Le 4 janvier 2019, après avoir terminé toutes les étapes de la procédure d'atterrissage réussie et installé des canaux de communication indépendants avec des appareils Chang'e-4 (le module d'atterrissage et le rover), l'ère de l'exploration de l'autre côté de la lune a commencé.
Vidéo du lancement du rover "Yutu-2"
Les appareils de la mission Chang'e-4 ont commencé à envoyer des photos de la surface lunaire:
Le module d'atterrissage Chang'e-4 et le rover Yutu-2 sont équipés de caméras, spectromètres, radars, détecteurs et dosimètres spéciaux, chinois et internationaux:
Equipements scientifiques internationaux:
Les données scientifiques recueillies à l'aide des appareils de la mission Chang'e-4 sont transmises à un centre spécial de recherche spatiale et à l'observatoire astronomique national, où des tableaux de données obtenues sont identifiés, catalogués par des expériences, stockés, analysés et transmis aux laboratoires de recherche et aux académies des sciences.
Qu'est-ce qui nous attend dans un avenir très proche?La mission Chang'e-5 avec un module consigné sur Terre, qui fournira plusieurs kilogrammes de sol lunaire pour de nouvelles recherches et découvertes.
Et puis ... Les Pôles de la Lune seront un nouveau domaine de recherche - ce sont les missions Chang'e-6 (7-8), dont certaines devraient être mises en œuvre avant 2030.
Et l'apogée de tous ces développements, projets et années de travail et de vols devrait être une station lunaire spatiale à part entière (y compris les modules orbitaux et les structures et infrastructures au sol):
Mais avant les événements prévus pour la prochaine décennie, il est nécessaire de trouver des réponses à de nombreuses questions spatiales complexes, et certaines d'entre elles peuvent être résolues à l'aide d'instruments scientifiques installés sur le module d'atterrissage Chang'e-4, le rover Yutu-2 et le satellite répéteur Tseyutsiao ".
Spectromètre basse fréquence (LFS) - est installé sur le module d'atterrissage Chang'e-4 et le satellite relais Tseyuqiao.La Terre possède une ionosphère, ce qui rend difficile la réception de signaux radio basse fréquence depuis l'espace. Afin de recevoir et d'analyser les faibles signaux émis par de nombreux corps célestes éloignés, de telles expériences de radioastronomie doivent être menées dans l'espace, nous aidant à étudier l'origine et l'évolution des étoiles, des galaxies et de l'Univers.
Les données et les résultats d'expériences similaires sur des orbites proches de la Terre sont également sensibles aux interférences électromagnétiques de la surface de la Terre, mais il n'y a pas de telles interférences de la Terre à l'arrière de la Lune.
La mission Chang'e-4 implique simultanément:- Spectromètre chinois basse fréquence LFS monté sur le module d'atterrissage Chang'e-4;
- Le spectromètre basse fréquence hollandais-chinois LFS, installé sur le répéteur de satellite "Tseyuqiao" (Pays-Bas-Chine Low-Frequency Explorer (NCLE)).
Le LFS (Low Frequency Spectrometer), conçu pour étudier les éruptions solaires et l'activité solaire, est maintenant utilisé dans la mission Chang'e-4 pour effectuer des observations de radioastronomie à basse fréquence de l'Univers, du Soleil et d'autres corps célestes.
Cependant, ces observations sont compliquées par le fait que les modules Chang'e-4 émettent également beaucoup de signaux électromagnétiques basse fréquence. Selon les données que les ingénieurs ont déjà reçues du module d'atterrissage de Chang'e-4, beaucoup de travail reste à faire pour éliminer les interférences et isoler les signaux radio basse fréquence de l'Univers, en particulier du Soleil.
Par conséquent, l'analyse et la comparaison des données du spectromètre de la surface lunaire avec les données du spectromètre sur le satellite-relais, nous permettent d'obtenir une image scientifique plus compréhensible sur ce problème.
La partie extérieure du spectromètre basse fréquence LFS est constituée de trois antennes de cinq mètres.
Caractéristiques clés et conception du spectromètre basse fréquence LFS:
Les principales caractéristiques et conception du spectromètre basse fréquence du satellite répéteur Tseyuqiao:
Le dosimètre à neutrons allemand (LND), créé par des scientifiques de l'Université de Kiel, est installé sur le module d'atterrissage de Chang'e-4.
Après tout, il n'y a pas d'atmosphère sur la lune et le rayonnement cosmique bombarde directement la surface lunaire. À la suite de réactions entre les particules de rayons cosmiques et le matériau de la surface lunaire, il se forme un rayonnement gamma et des neutrons, dont l'émissivité est supérieure à celle des protons, des électrons et des photons, et leur rayonnement est très nocif pour les organismes vivants en surface (équipages des futures stations lunaires).
À l'aide du dosimètre Chang'e-4 LND, il est prévu d'étudier la situation du rayonnement lunaire et de collecter des données qui pourront être utilisées pour la radioprotection future des bases lunaires habitées.
Caractéristiques principales du dosimètre LND:
L'instrument scientifique suédois ASAN (Advanced Small Analyzer for Neutrals), un petit analyseur de particules neutres, est installé sur le rover Yutu-2.
Les protons et les ions du vent solaire directement sans interférence affectent la surface lunaire, entrant en collision avec elle, se réfléchissant, créant des atomes d'énergie neutre (ENA) et d'autres particules.
L'atome énergétique neutre (ENA) est un atome d'énergie neutre (formé lorsque des atomes "aléatoires" de l'espace interstellaire entrent en collision avec des ions chargés positivement qui se déplacent à grande vitesse dans le système solaire. Dans une collision, les ions actifs "ramassent" les électrons manquants des atomes et se transforment en atomes d'énergie neutre).
Dans le même temps, la lumière du soleil conduit à une charge positive d'un côté de la lune et le plasma - à une charge négative de l'autre côté de la lune. À la jonction de ces effets, une force électrostatique projette de la poussière de lune dans l'espace.
Ainsi, des particules de sol lunaire projetées et réfléchies par des charges quittent la surface de la lune. L'étude de ce processus est d'une grande importance pour comprendre divers mécanismes dans la formation de la couche lunaire, ainsi que des couches similaires sur d'autres objets spatiaux (astéroïdes et similaires)
Caractéristiques clés de l'ASAN:
Mais comment tous ces appareils scientifiques sont-ils contrôlés, transmettent des données, reçoivent de l'énergie?Schémas de communication et de transfert de données des équipements scientifiques du module d'atterrissage de Chang'e-4:
où:
- LFS - Spectromètre basse fréquence;
- LND - Neutrons lunaires et dosimétrie;
- TCAM - Caméra de terrain;
- LCAM - Caméra d'atterrissage.
Schémas de communication et de transmission de données d'équipements scientifiques sur le rover Yutu-2:
où:
- LPR - Lunar Penetrating Radar;
- ASAN - Petit analyseur avancé pour les neutres;
- VNIS - Spectromètre d'imagerie visible et proche infrarouge;
- PCAM - Caméra panoramique.
Des photographies comparatives prises par le LRO (NASA Lunar Orbital Probe) du site d'atterrissage de la mission Chang'e-4 de l'autre côté de la lune à différents moments (le module de descente et le rover, qui s'éloigne du site d'atterrissage, sont visibles sur la photo):
Nouvelles données du MCC de la mission Chang'e-4 sur la trajectoire réelle du rover Yutu-2 - la carte montre des creux et des cratères avec une pente que le rover évite soigneusement.
Les ornières et les marques sur la surface lunaire des roues du rover Yutu-2 y resteront intactes pendant au moins des centaines de milliers d'années.
Beaucoup de problèmes qui étaient déjà résolus sur Terre aujourd'hui au stade de la conception d'appareils pour les missions lunaires pourraient devenir très complexes et fatals s'ils interféraient avec le fonctionnement des équipements sur la Lune.
Et seules les personnes passionnées par l'espace pouvaient prévoir et comprendre ce qui devait être fait de plus pour l'atterrisseur et le rover afin qu'ils travaillent dans des conditions lunaires difficiles sans pannes critiques, en particulier aux moments les plus cruciaux de la mission.
L'équipe d'ingénieurs et d'employés de l'Académie chinoise des technologies spatiales participant à la mission Chang'e-4:
