No contexto dos dados sobre a jornada do veículo espacial Yutu-2 na superfície lunar, o interesse em eventos e experimentos ocorridos no módulo de pouso estacionário Chang'e-4 é muito menos manifestado, porque equipamentos científicos foram instalados para estudar o ambiente espacial, com o qual experimentos complexos também são realizados.
Materiais publicados anteriormente sobre a missão Chang'e-4: A próxima década será um tempo de extensa exploração da superfície lunar, descobertas interessantes nos aguardam e o homem voltará a andar na lua.
Até agora, cientistas e engenheiros estão fazendo isso - assim:
Mas agora, na Terra, nas salas de produção e laboratórios da Academia Chinesa de Tecnologias Espaciais, o trabalho de fabricação, teste e preparação para o lançamento de novos módulos lunares está em pleno andamento, cada um dos quais traz a realidade do pouso de uma tripulação viva na Lua, e não apenas de estações robóticas e rovers controladas.
28 anos de história da China do programa lunarUma Breve História Chinesa da Exploração da Lua:1991: Especialistas chineses da indústria espacial propuseram o lançamento de seu próprio programa de exploração lunar (inclusive independente de outros países).
1998: Os cientistas chineses começam a planejar o programa Lunar, discutem os detalhes da pesquisa e confirmam a viabilidade da missão espacial por conta própria, superam os primeiros problemas científicos e técnicos que surgiram no estágio inicial.
Janeiro de 2004: O Programa Chinês de Exploração da Lua, oficialmente nomeado "Chang'e" (em homenagem à Deusa da Lua chinesa), foi lançado oficialmente. O primeiro satélite automático, que está planejado para ser lançado na órbita da lua, é chamado Chang'e-1. O ambicioso projeto lunar do país inclui três fases: exploração não tripulada da lua, envio de pessoas para a lua e criação de uma base na lua.
24 de outubro de 2007: O foguete auxiliar Changzheng-3A com o satélite Chang'e-1 foi lançado com sucesso a partir do centro espacial Sichan, na China.
7 de novembro de 2007: o satélite Chang'e-1 entrou com sucesso na órbita lunar de 127 minutos a uma altitude de 200 km.
Outubro de 2008: o início da segunda fase do programa Chang'e-2 foi oficialmente aprovado pelo Conselho de Estado da RPC.
12 de novembro de 2008: a China lança seu primeiro mapa lunar completo da superfície com base nos dados de Chang'e-1.
1º de março de 2009: o pioneiro da missão lunar chinesa, o satélite Chang'e-1, que realizou seu vôo orbital por 16 meses, concluiu seu trabalho com uma queda controlada na superfície lunar.
1 de outubro de 2010: o foguete auxiliar Changzheng-3S com o satélite Chang'e-2 foi lançado com sucesso a partir do espaçoporto chinês de Sichan; em seguida, o satélite Chang'e-2 entrou na órbita lunar de 118 minutos a uma altitude de 100 km.
9 de julho de 2011: O satélite Chang'e-2 deixou a órbita lunar no ponto L2 de Lagrange do sistema Sol-Terra (1,5 milhão de quilômetros da Terra) para a realização de experimentos científicos.
25 de agosto de 2011: Após uma viagem de 77 dias, o satélite Chang'e-2 entrou em órbita em torno de L2.
6 de fevereiro de 2012: a China lançou um mapa lunar atualizado e mais detalhado, criado de acordo com dados do satélite Chang'e-2.
14 de julho de 2013: o satélite Chang'e-2, que se tornou um asteróide artificial no Sistema Solar, estava a 50 milhões de quilômetros da Terra.
3 de dezembro de 2013: O foguete auxiliar Changzheng-3V com a estação Chang'e-3 foi lançado com sucesso a partir do centro espacial Sichan, na China.
14 de dezembro de 2013: o módulo Chang'e-3 faz o pouso na cratera de Rainbow Bay, no lado visível da lua. O módulo de pouso Chang'e-3 contém o primeiro veículo espacial lunar chinês, Yutu.
25 de janeiro de 2014: o veículo espacial Yut foi tecnicamente imobilizado (falha de elementos como resultado de uma colisão) após ultrapassar 114,8 metros em uma superfície lunar complexa.
23 de outubro de 2014: a estação lunar automática Chang'e-5T1 foi lançada com a ajuda do veículo de lançamento Changzheng-3C do Cosmódromo Sichan. O objetivo do projeto é testar o retorno do veículo de descida à Terra para uso posterior dessa tecnologia na missão Chang'e-5.
31 de outubro de 2014: o veículo de descida do projeto Chang'e-5T1 se separou do módulo de serviço, entrou na atmosfera da Terra e fez um pouso suave no khoshun Syzzivan da região autônoma da Mongólia Interior.
18 de fevereiro de 2016: o Chang'e-3 lander continua a operar normalmente após 28 dias lunares, excedendo a vida útil estimada e projetada do hardware.
14 de dezembro de 2016: o módulo de pouso Chang'e-3 trabalhou na superfície lunar por três anos, um período recorde para o operador de desembarque operar na superfície lunar.
21 de maio de 2018: O satélite de retransmissão Tseyuqiao (quadragésima ponte) foi lançado a partir do cosmódromo chinês de Xichang, é necessário para organizar a comunicação entre a Terra e o lado oposto da lua.
14 de junho de 2018: O relé de satélite Tseyuqiao entrou em órbita em torno do ponto Lagrange L2 do sistema Terra-Lua, a cerca de 65.000 km da Lua, tornando-se o primeiro satélite de comunicação nessa órbita no mundo.
8 de dezembro de 2018: O foguete auxiliar Changzheng-3B com a estação Chang'e-4 foi lançado com sucesso a partir do centro espacial Sichan na China.
3 de janeiro de 2019: o desembarque Chang'e-4 faz o pouso na cratera de Karman, no outro lado da lua. A sonda Chang'e-4 contém o segundo veículo espacial chinês Yutu-2, um análogo modernizado do veículo espacial Yutu. O pessoal da missão Chang'e-4 agora continua funcionando normalmente.
2019-2020: Prevê-se a implementação da missão Chang'e-5, cuja apoteose é a entrega à Terra de pelo menos dois quilos de amostras lunares.
Traços no verso do veículo espacial lua "Yutu-2" - a trajetória do primeiro dia lunar:
Em que estágio o programa chinês de exploração lunar agora e o que acontecerá a seguir? Aqui você pode aprender com esses maravilhosos slides sobre a missão Chang'e-4:
De fato, se você subir as etapas que faz, poderá atingir o pico, ainda que lentamente, mas agora poderá levar novas pessoas ao pico, que gastarão muito menos tempo nos primeiros passos.
O mesmo fizeram cientistas e engenheiros chineses, dividindo o programa de pesquisa lunar em várias etapas, etapas. Além disso, eles transmitiram toda a experiência adquirida no processo de implementação das decisões de cada etapa para desenvolver uma nova etapa. E agora esta é a quarta iteração da exploração da lua. Logo, o quinto - uma expedição autônoma com um retorno à Terra.
E quando você tem seu próprio foguete de reforço (série Changzheng (Longa Marcha)),
seus próprios cosmódromos , equipe de engenharia altamente qualificada que trabalha 24 horas por dia e se orgulha de seu trabalho, todos os anos o “nódulo” tecnogênico dos desenvolvimentos lunares espaciais se torna cada vez mais intenso , ganhando impulso e abrindo novos horizontes e oportunidades para seus criadores.
Mas foi na quarta missão que eu tive que usar todas as funcionalidades das soluções anteriores e ter a oportunidade de implementar primeiro no lado oposto da lua:
- organizar um canal de transmissão de dados “do lado oposto da Lua-Terra” usando um satélite de retransmissão;
- controle completo dos veículos que descem à superfície (TT&C - subsistema de rastreamento, telemetria e comando) usando os subsistemas de rastreamento, telemetria e controle de transmissão.
Um dos principais problemas no estudo do lado oposto da lua é o problema associado à organização da comunicação, uma vez que os dispositivos do lado oposto da lua não estão disponíveis para comunicação direta a partir da Terra, portanto, um satélite de comunicação separado é necessário para retransmitir sinais.
O Tseyuqiao Satellite Relay (Forty Bridge), lançado em 21 de maio de 2018, opera em uma órbita de halo em torno do ponto de Lagrange especial Terra-Lua L2, estável e gravitacionalmente estável, a partir do qual pode manter a visibilidade direta com a Terra e a parte traseira lunar a qualquer momento para o intercâmbio de dados entre a MCC e os módulos do projeto Chang'e-4.
Além disso, um espectrômetro de baixa frequência (relé LFS) com três antenas de cinco metros é instalado no satélite repetidor Tseyuqiao, com o qual são registradas as emissões de rádio de baixa frequência do Universo primitivo, o que possibilita o estudo de sua estrutura.
A organização da conexão de volta à Terra na Lua:
O horário de voo da missão Chang'e-4 para a lua:
É mais provável que o lado oposto da lua caia em meteoritos, portanto o terreno é muito complexo, o que cria um alto risco de aterrissagem anormal, o que pode levar a uma capotagem ou a uma perda completa do módulo de aterrissagem durante a aterrissagem.
Para a missão Chang'e-4, um local de pouso relativamente seguro foi escolhido para pousar na cratera de Karman, dentro da qual existem vastas áreas planas na superfície.
Na fase de projeto, tecnologias de inteligência artificial foram introduzidas nos sistemas de computador de bordo do módulo Chang'e-4, o que permitiu que os vários módulos do projeto se tornassem muito mais inteligentes e autônomos do que os lançados anteriormente.
Uma série de sensores e câmeras especiais medindo vários parâmetros de velocidades e distâncias, que também podem processar imagens 3D em tempo real, foram instalados nos elementos do módulo de descida Chang'e-4, para que durante o procedimento de pouso, os sistemas de bordo pudessem analisar e corrigir a si mesmos parâmetros e dados sobre a situação, incluindo informações sobre a posição atual, ângulos e inclinação da superfície, identificam rapidamente elementos instáveis (perigosos) na superfície (pedras, pequenas crateras) e podem escapar de tais obstáculos ao ponto extremo de não retorno durante o processo de pouso no modo automático sem intervenção do operador na Terra.
Procedimento de pouso de vídeo
Em 4 de janeiro de 2019, após concluir todas as etapas do procedimento de pouso bem-sucedido e instalar canais de comunicação independentes com dispositivos Chang'e-4 (o módulo de pouso e o rover), começou a era da exploração do lado oposto da lua.
Vídeo do lançamento do veículo espacial "Yutu-2"
Os dispositivos da missão Chang'e-4 começaram a enviar fotos da superfície lunar:
O módulo de pouso Chang'e-4 e o rover Yutu-2 estão equipados com câmeras, espectrômetros, radares, detectores e dosímetros especiais, chineses e internacionais:
Equipamento científico internacional:
Os dados científicos coletados usando o aparato da missão Chang'e-4 são transmitidos a um centro de pesquisa espacial especial e ao observatório astronômico nacional, onde são identificadas matrizes de dados obtidos, catalogadas por experimentos, armazenadas, analisadas e transmitidas a laboratórios de pesquisa e academias de ciências.
O que nos espera em um futuro muito próximo?A missão Chang'e-5 com um módulo retornável à Terra, que fornecerá vários quilos de solo lunar para novas pesquisas e descobertas.
E então ... Os Pólos da Lua serão uma nova área de pesquisa - essas são as missões Chang'e-6 (7-8), algumas das quais estão planejadas para serem implementadas antes de 2030.
E o apogeu de todos esses desenvolvimentos, projetos e anos de trabalho e voos deve ser uma estação lunar espacial de pleno direito (incluindo módulos orbitais, estruturas e infraestrutura e infraestrutura terrestre):
Mas antes dos eventos planejados para a próxima década, é necessário encontrar respostas para muitas questões complexas do espaço, e algumas delas podem ser resolvidas com a ajuda de instrumentos científicos instalados no módulo de pouso Chang'e-4, no veículo espacial Yutu-2 e no satélite repetidor. Tseyutsiao ".
Espectrômetro de baixa frequência (LFS) - é instalado no módulo de pouso Chang'e-4 e no satélite de retransmissão Tseyuqiao.A Terra possui uma ionosfera, o que dificulta o recebimento de sinais de rádio de baixa frequência do espaço. Para receber e analisar os sinais fracos emitidos por numerosos corpos celestes distantes, tais experimentos de radioastronomia devem ser realizados no espaço sideral, ajudando-nos a estudar a origem e evolução das estrelas, galáxias e do Universo.
Os dados e resultados de experimentos semelhantes em órbitas próximas à Terra também são sensíveis à interferência eletromagnética da superfície da Terra, mas não há tal interferência da Terra na parte de trás da Lua.
A missão Chang'e-4 envolve simultaneamente:- Espectrômetro de baixa frequência chinês LFS montado no módulo de pouso Chang'e-4;
- O espectrômetro de baixa frequência holandês-chinês LFS, instalado no repetidor de satélite "Tseyuqiao" (Explorador de baixa frequência da Holanda-China (NCLE)).
O LFS (espectrômetro de baixa frequência), projetado para estudar as explosões solares e a atividade solar, agora é usado na missão Chang'e-4 para conduzir observações de radioastronomia de baixa frequência do Universo, do Sol e de outros corpos celestes.
No entanto, essas observações são complicadas pelo fato de os módulos Chang'e-4 também emitirem muitos sinais eletromagnéticos de baixa frequência. De acordo com os dados que os engenheiros já receberam do módulo de pouso Chang'e-4, ainda resta muito trabalho para remover interferências deles e isolar sinais de rádio de baixa frequência do Universo, especialmente do Sol.
Portanto, a análise e comparação dos dados do espectrômetro da superfície lunar com os dados do espectrômetro no relé de satélite permite obter uma imagem científica mais compreensível sobre esse problema.
A parte externa do espectrômetro de baixa frequência LFS é composta por três antenas de cinco metros.
Principais características e design do espectrômetro de baixa frequência LFS:
As principais características e design do espectrômetro de baixa frequência no satélite repetidor Tseyuqiao:
O dosímetro de nêutrons alemão (LND), criado por cientistas da Universidade de Kiel, é instalado no módulo de pouso Chang'e-4.
Afinal, não há atmosfera na lua e a radiação cósmica bombardeia diretamente a superfície lunar. Como resultado de reações entre partículas de raios cósmicos e o material da superfície lunar, formam-se radiação gama e nêutrons, cuja emissividade é maior que a de prótons, elétrons e fótons, e sua radiação é muito prejudicial aos organismos vivos na superfície (equipes de futuras estações lunares).
Usando o dosímetro Chang'e-4 LND, está planejado investigar a situação da radiação lunar e coletar dados que possam ser usados para futura proteção contra radiação das bases lunares habitadas.
Principais características do dosímetro LND:
O instrumento científico sueco ASAN (Advanced Small Analyzer for Neutrals), um pequeno analisador de partículas neutras, é instalado no rover Yutu-2.
Os prótons e os íons do vento solar diretamente, sem interferência, afetam a superfície lunar, colidindo com ela, refletindo nela, criando átomos neutros em energia (ENA) e outras partículas.
Átomo neutro energético (ENA) - um átomo neutro em energia (formado quando átomos "aleatórios" do espaço interestelar colidem com íons carregados positivamente que se movem pelo sistema solar em alta velocidade. Em uma colisão, íons ativos "captam" os elétrons ausentes dos átomos e se transformam em átomos neutros de energia).
Ao mesmo tempo, a luz solar leva a uma carga positiva de um lado da lua e o plasma - a uma carga negativa do outro lado da lua. Na junção desses efeitos, uma força eletrostática lança poeira da lua no espaço.
Assim, partículas do solo lunar pulverizadas e refletidas por cargas deixam a superfície da lua. O estudo deste processo é de grande importância para a compreensão de vários mecanismos na formação da camada lunar, bem como camadas semelhantes em outros objetos espaciais (asteróides e similares)
Principais recursos do ASAN:
Mas como todos esses dispositivos científicos são controlados, transmitem dados, recebem energia?Esquemas de comunicação e transferência de dados de equipamentos científicos no módulo de pouso Chang'e-4:
onde:
- LFS - espectrômetro de baixa frequência;
- LND - Nêutrons de Lunar Lander e Dosimetria;
- TCAM - Câmera de Terreno;
- LCAM - Câmera de aterrissagem.
Esquemas de comunicação e transmissão de dados de equipamentos científicos no veículo espacial Yutu-2:
onde:
- LPR - Radar Penetrante Lunar;
- ASAN - Advanced Small Analyzer for Neutrals;
- VNIS - Espectrômetro de imagem visível e infravermelho próximo;
- PCAM - Câmera Panorâmica.
Fotografias comparativas tiradas pelo LRO (Sonda Orbital Lunar da NASA) do local de pouso da missão Chang'e-4 no lado mais distante da lua em diferentes momentos (o módulo de descida e o rover, que se afasta do local de pouso, são visíveis na foto):
Novos dados do MCC da missão Chang'e-4 sobre a trajetória real do veículo espacial Yutu-2 - o mapa mostra cavidades e crateras com uma inclinação que o veículo espacial evita com cuidado.
Os sulcos e as marcas na superfície lunar das rodas do veículo espacial Yutu-2 permanecerão intactos por pelo menos centenas de milhares de anos.
Muitos dos problemas que já foram resolvidos hoje na Terra no estágio de criação de aparelhos para missões lunares podem se tornar muito complexos e fatais se interferirem na operação de equipamentos na lua.
E apenas as pessoas que gostam de espaço podem prever e entender o que mais precisa ser feito pelo sonda e pelo veículo espacial, para que trabalhem em condições lunares difíceis, sem avarias críticas, especialmente nos momentos mais cruciais da missão.
A equipe de engenheiros e funcionários da Academia Chinesa de Tecnologia Espacial que participam da missão Chang'e-4:
