Chang'e 4

A Chang'e 4 ( kínaiul  :嫦娥 四号 ; pinyin  : cháng'e sì hào , Chang'e-től , a kínai mitológiában a hold istennőjétől ) egy kínai hold űrszonda, amelynek kilövésére 2004 . 2018. december 7. A gép egy másolata a Hold-szonda Chang'e 3 indított 2013-ban ez a 8 th kínai űrhajó indult felé a Hold és a második leszállás. A Chang'e 4 egy landerből és egy roverből áll . A két űrhajó számos műszert tartalmaz, beleértve a kamerákat, egy infravörös spektrométert a talaj összetételének mérésére a rover közelében, és egy radart, amely érzékeli az altalaj felszíni szerkezetét, valamint egy rádióspektrométert a napkitörések elemzéséhez. Az elsődleges küldetés 90 napig tart.

Az űrszonda hold körüli pályára állt December 13. A leszállóegység landolt a távoli oldalán a Hold on 2019. január 3a Von Kármán- kráterben . Ez egy űrhajó első leszállása a Hold ezen oldalán. A távközlési műhold , szinkronizált Queqiao , került át a Lagrange L2 pont a Föld-Hold rendszer az átjátszó, a Hold akadályozza közötti kommunikáció Chang'e 4 és a Föld.

Röviddel a leszállás után a Yutu 2 rovert elejtették .

Háttér: a kínai holdkutatási program

Kína 2010 évtizede alatt minden területen gyorsan bővíti űrprogramját . Ami a Naprendszer feltárását illeti , a kínai tisztviselők erőfeszítéseiket a Holdra összpontosították . A Hold kutatási program Kína hivatalosan elindul2004. január. A Chang'e 1 keringőt 2007-ben dobták piacra. 2010-ben a Chang'e 2 pálya követte, amelynek feladata a felszín mélyreható felderítése a következő űrszondák jövőbeli leszállásának céljából. Célkitűzései teljesítése után a Chang'e 2 elhagyja a hold körüli pályát, és a Lagrange L2 pont közelében helyezkedik el, hogy a kínai operátorok ellenőrizhessék képességüket az űrszonda irányítására az űr ezen távoli régiójában. Az űrszonda elhagyja a Lagrange L2 pontot, hogy nagyon rövid távolságon (3,2 km) átrepüljön a Toutatis aszteroida felett , és 10 méteres térbeli felbontással fényképezzen . A kínai űrügynökségnek sikerült sikeresen leszállítania a Chang'e 3 landert 2013-ban Hold talaján . 37 év telt el a szovjet űrszonda által végzett utolsó leszállás óta. A Chang'e 3 140 kilogrammos rovert szállít . Száz métert tesz meg, mielőtt valamivel több, mint egy hónappal a holdi földre érkezés után megállna. A Chang'e 4 a Chang'e 3 másolata, de a kiválasztott leszállási hely ezúttal a Hold túlsó oldalán található , ami minden kommunikációt lehetetlenné tesz, hacsak nincs relé műholdja. Jelképesen: Kína először egy űrre törekszik, mivel sem a NASA, sem a Szovjetunió soha nem landolt űrhajókkal ezen az arcon, amely nem látható a Földről. A következő Chang'e 5 küldetés célja, hogy a Hold talajának mintáját visszahozza a Földre.

A leszállóhely kiválasztása

A választott holdraszállási hely, a Von Kármán- kráter a Hold túlsó oldalán , Mare Ingeniitől délkeletre és az Aitken ütközési medencében található . Ez a holdkráterek közül a legrégebbi és a legnagyobb, és mint ilyen különösképpen érdekli a tudósokat. A küldetés célja a régió geológiájának, valamint a kőzetek és a talaj összetételének meghatározása.

A projekt tisztviselői először az Apollo- krátert említették a legvalószínűbb célpontnak. A Chandrayaan-1 holdszonda által összegyűjtött adatok szerint ez a Hold túlsó oldalán elhelyezkedő becsapódási medence a kéreg mélyrétegeiből származó anyagokat tartalmazhat. Más úti célokat is tanulmányoznak a Déli-sark-Aitken-medencén belül vagy kívül elhelyezkedő bazaltos medencékben , például Moscoviense, Orientale, Ingenii és Australe.

A misszió lebonyolítása

Dob

Indult a Chang'e 4 űrszonda 2018. december 7, 18:24 UTC (December 8helyi idő szerint hajnali 2 óra 24 perckor) egy hosszú március 3 -B rakéta, amely felszállt a Xichang startbázisról azzal a céllal, hogy körülbelül 27 nappal később holdi földre szálljon. A leszállónak a Hold túlsó oldalán található Von Kármán- kráterben kell leszállnia . A Hold a Chang'e 4 és a Föld között jön. Az adatok a Földdel cserélhetők egy Queqiao távközlési műholdon keresztül, amelyet elindítottak2018. május 20és egy Lissajous-pályára helyezzük a Föld-Hold rendszer L2-es L2 pontja körül . Erről a pályáról a műhold láthatja mind a Földet, mind a Chang'e 4 leszállóhelyet.

Tranzit és leszállás a Hold felszínén

A Chang'e 4-et egy hordozórakéta injektálta egy pályára, amely közvetlenül a Holdra irányult. Három pályakorrekciós manővert terveztek az űrszonda áthaladása során a Föld és a Hold között. A hordozórakéta által a pályára adott injekció elég pontos volt, ezért az első manővert nem kellett végrehajtani. A második manővert végrehajtottákDecember 9. A harmadik tanfolyam-korrekciót törölték, mert nem találták szükségesnek. ADecember 128: 39-kor a kínai Chang'e-4 holdszonda sikeresen fékezett, és bejutott egy 100 x 400 km-es hold pályára. Miután 20 napig a Hold körül keringett, hogy tesztelje a műszerek működését, tesztelje a rádió kapcsolatokat a Quequio relé műholddal, és végezzen kiszúrást. Chang'e-4 leszálltJanuár 3a 2  h  26  UTC a kráter Kármán található a túlsó oldalán a Hold (koordinátái: 177,6 ° E, 45,5 ° S).

A Hold felszínének feltárása

Néhány órával a Chang'e 4 landolása után a Január 3A rámpa lehetővé teszi, hogy a Yutu-2 rover a Hold felszínén legyen elhelyezve. A rover tette az első kört a Hold 14  óra  22 UTC teljesítő egy tucat méterre egy becsapódási kráter mintegy tizenöt méter. Addig nem változik helyetJanuár 10. Időközben kikapcsol, mert a hőmérséklet a 200 ° C-hoz közeledik. 10-én, amikor a nap megközelítette a láthatár vonalát, a Yutu-2 megfordul és mintegy harminc métert tesz meg, megkerülve és lefényképezve a leszálló modult (holdi futómű).

13-tól Január 28, a rover az első holdéjszakát éli. A rover két napelemének egyikét felhajtották, hogy a lehető legjobban szigeteljék a hidegtől, miközben egy kis radioizotópos generátort helyeznek üzembe, hogy a lehető legtöbb hőt megőrizzék. Később közöljük, hogy a hőmérséklet -190 ° C-ra csökkent.

A Január 28, a rover újraindul, hogy megkezdje második napját. Két nappal később az amerikai LRO szonda lefényképezte, valamint a leszálló modult. Aznap tíz méteres mozdulatot tett. AFebruár 11-én, míg megérkezése óta 120 métert tett meg, megkezdi második holdéjszakáját.

A rover újra be van kapcsolva Február 28 és a leszálló, a Március 2A 7-  pm  52 (kínai idő szerint). Egy hivatalos közlemény szerint a kapcsolat a Queqiao közvetítő műholddal és a két gép működése nominális. Harmadik napja elején a rover 43 métert tesz meg. AÁprilis 12, belép ötödik hold éjszakájába. Ezután 178,9 métert gyalogolt.

A kínai hatóságok nagyon kevés megjegyzést fűznek a misszió lefolytatásához. Philippe Coué, repüléstechnikai mérnök szerint "elképzelhető, hogy a hatóságok a Kínában ultrasztratégiává vált programra adnak információt, mert célja az űrhajósok Holdra érkezésére való felkészülés".

A kínaiak által szolgáltatott kevés információból néhány amerikai kutató feltünteti a Yutu-2 útvonalát a Január 3 és a Március 10.

Technikai sajátosságok

Az űrmisszió magában foglal egy landolót, amely simán landolt a Holdon, egy rovert cipelve. Jellemzőik megegyeznek a Chang'e 3 küldetés gépeinek jellemzőivel . Az űrszonda indítási tömege 3780  kg . A talajra helyezés után a futómű súlya 1200  kg , a roveré pedig 140 kg.

Lander

A leszállógépnek többféle motorja van, amelyek valószínűleg rakétamotorokon és hajtóanyag- folyadékon alapulnak , amelyek UDMH és nitrogén-tetroxid keverékét égetik el . A fő rakétamotor kétségtelenül a tűszabályozó rendszerrel rendelkező modulálható tolóerő- motor , amelyet az űrben már teszteltek más kínai missziók keretében. A tolóerejét 1500 és 7500  newton (N) közötti értékre lehet beállítani , amely elegendő amplitúdó lehetővé teszi a puha leszállást egy műholdon, amelynek gravitációja megegyezik a Föld súlyának egyhatodával. A tolóerőt 7,5 Newton pontossággal lehet beállítani, és a motor aktív hűtőrendszerrel rendelkezik. A hajtóanyagokat inert gáz nyomás alatt tartja. Huszonnyolc kis tolóerőt használnak a kis pályakorrekciókhoz és a tájolás megváltoztatásához is. Nyolc meghajtó modul, amelyek mindegyike két 150 N-os tolóerőből és egy 10 N-os hajtóműből áll, a futóművet lefedő kis panelekre vannak felszerelve, és lehetővé teszik három tengelyen történő stabilizálását . Négy másik 10 N tolóerőt külön-külön rögzítenek.

A leszálláshoz az űrszonda több műszert használ: ennek a fázisnak az elején egy inerciarendszert használnak a pálya meghatározásához; majd a talajhoz érve egy lézeres magasságmérő és egy mikrohullámú érzékelő lép közbe a sebesség és a hátralévő távolság meghatározásához. Amikor a szonda száz méterre érkezik a holdfelszíntől, a fedélzeti számítógép az ereszkedő kamera és a mintafelismerő rendszer által nyújtott képeket használja az akadályoktól mentes leszállópálya megtalálásához. A futómű négy lábból áll, amelyek a futómű középső részével 30 ° -os szöget zárnak be, és amelyet ehhez a középső részhez rögzített két gerendával erősítenek meg, és lengéscsillapítókkal vannak ellátva, hogy ellenálljanak az ütéseknek. A lábak széles talppal vannak felszerelve, hogy ne süllyedjenek túl mélyen a talajba. A lander tömege, ha egyszer a hold talaján van, 1200  kg . Az elektromos energiát napelemek és egy radioizotóp termoelektromos generátor biztosítja . Ezt a holdi éjszakán (tizenöt földi napon át) használják a fűtőellenállások ellátására, amelyek lehetővé teszik a minimális hőmérséklet fenntartását. A rover biztonságosan van rögzítve a futóműhöz. A telepítést követően két rámpát telepítenek, hogy a rover holdtalajon ereszkedhessen le.

A vándor

Majdnem azonos az Yutu 1 , Yutu 2, olyan önálló hat-kerekes gép, melynek tömege 140  kg , beleértve a 20  kg a hasznos teher . 1,5 méter magas, árboca szolgál a navigációs és panorámakamerák támogatására, valamint a Földdel való kommunikációhoz használt parabolikus antenna. A csuklós kar az egyik tudományos eszköz alátámasztására szolgál. Várható élettartama 90 nap (három holdnap és három hold éjszaka). Energiáját napelemek szolgáltatják . A rover a Hold éjszaka folyamán (tizenöt földi napon át) készenléti üzemmódba kapcsol, amikor a hőmérséklet 180  ° C-ra nulla alá csökken és túlél az akkumulátorokban tárolt energiának köszönhetően, amelyet kétségtelenül kiegészítenek, hasonlóan társaihoz. Amerikai és orosz a plutónium 238 radioaktív izotópjain alapuló fűtőegységek . A mozdulati rendszer az amerikai roverhez hasonló alvázat használ, hogy megkönnyítse az akadályok átlépését. Minden kereket egyenárammal ellátott kefe nélküli elektromos motorral hajtanak.

A rover maximálisan 10 km távolságot tervez,  és 3 km 2 területet fedezhet fel  . 20 ° -os lejtőn megmászhat és 20 cm magas akadályon léphet át  . Ez használ egy Delaunay algoritmus , hogy elemezzék a képek által nyújtott navigációs kamerák és azok célja, hogy elkerüljék az akadályokat, annak érdekében, hogy következtetni az útvonalat, hogy kövesse. Tekintettel a Föld-Hold rádiójel rövid körutazási idejére (2,5 másodperc), várható, hogy a rovert emberi kezelő is távolról irányíthatja.

A 2019. február 13, amikor a rover belép a második hold éjszakájába, 120 m-t tett meg, ötöt többet, mint a Yutu 1. 2019. március 13, mielőtt megkezdené harmadik hold éjszakáját, a rover 163 métert tett meg. A2019. április 12, negyedik holdéjszakájára 178,8 méter.

Tudományos műszerezés

Lander

A leszálló két Chang'e 3 eszközt használ:

• az LCAM ( Landing Camera ) kamera fényképezésre használt az ereszkedés során
• a TCAM topográfiai kamera ( Terrain Camera ), amely nem állta ki az első holdat.

Új eszközökkel egészül ki:

• Az LFS ( Low Frequency Spectrometer ) spektrométert a napviharok által generált alacsony frekvenciájú elektromos tér változásainak észlelésére használják. Hasznosnak kell lennie a helyszín nagyon nyugodt rádiókörnyezetéből (a Hold a helyszín és a Föld között jön). Az összegyűjtött adatok lehetővé teszik a leszállóhely fölött jelen lévő holdplazma tanulmányozását.
• Egy LND ( Lunar Lander neutronok és Dosimetry ) neutron dózismérő által biztosított University of Kiel a németországi mérésére jelenlévő víz mennyisége a Hold regolith előkészítése érdekében a jövőbeli emberes küldetések. 10 szilícium detektora képes mérni a protonokat 10 és 30 MeV közötti energiával, az elektronokat 60 és 500 keV közötti energiával, az alfa részecskéket 10-20 MeV magonként és a nehéz ionokat 15 és 40 MeV között. Két detektor Gd szendvics segítségével méri a termikus neutron fluxusokat, amelyek lehetővé teszik a víz jelenlétének meghatározását az altalajban és a talaj felszíni rétegét felkavaró folyamatok meghatározását.
• egy 3 kilogrammos edény, amely burgonya és arabidopsis magokat tartalmaz, a magok légzésének és a fotoszintézis tanulmányozásához a holdtalajon. A mini-bioszféra hőmérsékletét 1 és 30 ° C között tartják, miközben a páratartalmat és a tápelemeket szigorúan ellenőrzik. A fényt egy csövön keresztül juttatják a növényekhez a növekedésük érdekében. A kísérletet 28 egyetem közösen tervezte. Kína bejelentette (fotó támogatva), hogy a kísérlet 9 napja alatt a magok jól csíráztak a leszállóban, amely után a rendkívüli hideg mindent megfagyott. Meg kell jegyezni, hogy a médiában terjesztett néhány nagy csíra fotó a földi tanúk tapasztalataiból származik.

Rover

A rover a maga részéről Yutu, a Chang'e 3 küldetés roverjének négy műszeréből hármat venné:

• A panorámakamera PCAM ( Panoramic Camera ) háromdimenziós képeket nyújt a leszállási zónáról és a rover által feltárt régiókról, és lehetővé teszi a felszín morfológiájának és a geológiai szerkezetnek a meghatározását.
• a spektrométer NAV ( Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer ) látható fényben és infravörösben működik. Tartalmaz egy képalkotó spektrométert, amely 0,45-0,95 mikron hullámhosszon működik, és egy infravörös infravörös spektrométert (0,9-2,4 mikron);
• az LPR radar ( Lunar Penetrating Radar ) az altalaj geológiai szerkezetének tanulmányozására és a holdi regolit feltérképezésére szolgált.
• a Svédország által biztosított ASAN ( Advanced Small Analyzer for Neutrals ) semleges atomanalizátor hasonló ahhoz az eszközhöz, amely az indiai holdpályán, a Chandrayaan-1-n repült . Ez az új eszköz a felszínhez közeli földalatti építmények elemzését jelenti.

Queqiao relé műhold

Napon indított Queqiao közvetítő műhold2018. május 20, 6 hónappal a rover előtt, hogy elérje a Föld-Hold rendszer Lagrange L2 pontját , a következőkre van szükség:

• egy alacsony frekvenciájú rádió spektrométer által szolgáltatott Hollandia  ;
• kamera a Hold felszínén bekövetkező ütközésekből származó villanások észlelésére (változhat);
• kamera a nátrium-kibocsátás azonosítására (változhat).

Tudományos eredmények

A misszió első eredményeit 2009 - ben teszik közzé 2019 május és azt mutatják, hogy valószínűleg a meteorit becsapódása következtében a köpenynek feltételezett köpenyű kőzetek találhatók a felszínen.

Bibliográfia

• Philippe Coué, „  Chang'e 4: Kína a hold túlsó oldalán  ”, Espace & Exploration n ° 48 ,2018. november-december, P.  52–55 ( ISSN  2114-1320 )

Megjegyzések és hivatkozások

1. (in) Dave Mosher, „  Kína azt mondja, hogy indít két robot a túlsó oldalán a Hold decemberben Példátlan év Hold felderítő misszió  ” , Business Insider ,2018. augusztus 16
2. (in) Rui C. Barbosa, "  Kína visszatér a Holdra Chang'e-4 2. küldetésével  " a nasaspaceflight.com oldalon ,2018. december 7
3. (in) Paul Rincon, "  Chang'e-4: Kína missziót indít a Hold túlsó partjára!  » , BBC ,2018. december 7
4. (en) Emily Lakdawalla, "  Kína távoli Chang'e 4 lander tudományos missziójának kialakítása a formában  " , The Planetary Society ,2016. június 22
5. „ 嫦娥 四号 ： 2018 年 6 月 长征 四号 丙 火箭 从 西昌 发射 中继 通信 卫星 ， 在 2018 年底 长征 三号 乙 火箭 发射 着陆 器 和 巡视 器。 - Kínai űrrepülés  ” , a www.chinaspaceflight.com címen ( igénybe vett január 9, 2018 )
6. (in) Emily Lakdawalla, "  Liftoff a Chang'e-4!  " , A Bolygó Társaság ,2018. december 7
7. (en) Andrew Jones, "  Úttörő Chang'e-4 holdi parti parti leszállási küldetés indulása decemberben  " , a spacenews.com oldalon ,2018. augusztus 15
8. (in) Emily Lakdawalla, "  Frissítés a kínai Hold-missziót  " , a Planetary Society ,2016. január 14
9. (a) Luyuan Xu, "  Chang'e-4 Sikeresen beírása Hold pályáján Következő megálló: a Lunar Farside  " , Planetary Society ,2018. december 12
10. (in) Jason Davis, "  Kína sikeresen landol Chang'e-4 túlsó oldalán a Hold  " , a Planetary Society ,2019. január 2
11. (a) Jason Davis, "  Chang'e-4 FELFÚVÓDÁSA rover messze oldalán a Hold  " , Planetary Society ,2019. január 3
12. Chang'e 4 Shuttle belép a harmadik Hold éjszakába , az Űrvilágba
13. kínai Chang'e-4 szonda alvó üzemmódba kapcsol , FrenchChina.org, 2019. április 12.
14. Chang'e 4: Kína eléri a Hold rejtett arcát ... anélkül, hogy feltárná, Philippe Henarejos, Ciel et Espace 564. sz., 2009. március – április, pp. 28-33
15. Andrew Jones, a Yutu-2 bekapcsol a Hold 3. napjába a Chang'e-4 misszióhoz , 2019. március 6.
16. (en) Rui C. Barbosa, "  Kína visszatér a Holdra Chang'e-4 küldetéssel  " , a nasaspaceflight.com oldalon ,2018. december 7
17. (en) "  Chang'e 3 - Mission Overview - mission updates  " , http://www.spaceflight101.com (hozzáférés : 2013. február 2. )
18. kínai Chang'e-4 szonda ismét készenléti állapotba kerül , Renmin Ribao (People's Daily), francia kiadás, 2019. február 14.
19. "  A kínai holdjáró várhatóan meghaladja a tervezett élettartamát  " , a french.china.org.cn oldalon ,2019. március 13(megtekintve : 2019. május 4. )
20. "A  kínai Chang'e-4 szonda ötödik holdnapján folytatja a munkát  " , a french.china.org.cn oldalon ,2019. április 29(megtekintve : 2019. május 4. )
21. „  Kínában nőtt pamut a Holdon, de a hideg elpusztított mindent  ” , a Numerama ,2019. január 16(hozzáférés : 2019. január 16. )
22. (en) Chunlai Li, Dawei Liu, Bin Liu et al. , „  A hold távoli oldali köpeny eredetű anyagainak Chang'E-4 kezdeti spektroszkópos azonosítása  ” , Nature , vol.  569,2019. május 16( online olvasás ).

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

• Chang'e 3
• Chang'e 5
• Holdfeltárás
• Kínai holdkutatási program
• Kína űrprogramja
• Queqiao
• Yutu 2

Külső linkek

• Futó film , Futura tudományok ,2019. január 14
• Első képek
• (en) Dedikált oldal az Európai Űrügynökség Eo Portal oldalán