Chang'e 4

Chang'e 4
ChangE-4 - PCAM.png
ChangE-4, Yutu-2 (cropped).png

Överst : Chang'e 4 lander på månens yta Botten : Yutu-2 rover på månens yta.
Typ av uppdrag Lander , månrover
Operatör CNSA
COSPAR ID 2018-103A Edit this at Wikidata
SATCAT nr. 43845
Uppdragets varaktighet


Lander: 12 månader (planerad) 4 år, 2 månader, 2 dagar (pågår) Rover: 3 månader (planerad) 4 år, 2 månader, 2 dagar (pågår)
Rymdskeppsegenskaper
Lanseringsmassa

Totalt: 3 780 kg Lander: 3 640 kg Rover: 140 kg
Landningsmassa Totalt: ~1 200 kg; rover: 140 kg
Mått Rover: 1,5 × 1,0 × 1,0 m
Uppdragets början
Lanseringsdag
Lander och rover: 7 december 2018, 18:23 UTC Queqiao reläsatellit: 20 maj 2018
Raket Långa mars 3B
Starta webbplats Xichang Satellite Launch Center , LA-2
Earth-Moon L 2 -punkts omloppsbana
Orbital insättning 14 juni 2018
Månlandare _
Landningsdatum Lander och rover: 3 januari 2019, 02:26 UTC
Landningsplats
Von Kármán-kratern i sydpolen-Aitken-bassängens koordinater :
Lunar rover
Kört avstånd
1,455 km (0,904 mi) den 3 januari 2023
 

Chang'e 4 ( / tʃ ɑː ŋ ˈ ə / ; kinesiska : 嫦娥四号 ; pinyin : Cháng'é Sìhào ; lit. ' Chang'e No. 4') är ett robotuppdrag för rymdfarkoster, en del av den andra fasen av Kinesiskt program för månutforskning . Kina uppnådde mänsklighetens första mjuklandning på månens bortre sida, den 3 januari 2019.

En kommunikationsreläsatellit , Queqiao , lanserades först till en gloriabana nära jord-månen L 2- punkten i maj 2018. Robotlandaren och Yutu-2 ( kinesiska : 玉兔二号 ; pinyin : Yùtù Èrhào ; lit. ' Jade Rabbit No. 2') rover lanserades den 7 december 2018 och gick in i månbanan den 12 december 2018, innan den landade på månens bortre sida. Uppdraget är uppföljningen av Chang'e 3 , den första kinesiska landningen på månen.

Rymdfarkosten byggdes ursprungligen som en backup för Chang'e 3 och blev tillgänglig efter att Chang'e 3 landade framgångsrikt 2013. Konfigurationen av Chang'e 4 justerades för att möta nya vetenskapliga och prestandamål. Liksom sina föregångare är uppdraget uppkallat efter Chang'e , den kinesiska mångudinnan .

I november 2019 tilldelades Chang'e 4 uppdragsteamet guldmedalj av Royal Aeronautical Society . I oktober 2020 tilldelades uppdraget World Space Award av International Astronautical Federation . Båda var första gången för någon kinesisk beskickning att ta emot sådana utmärkelser.

Översikt

Månens bortre sida , som inte är synlig från jorden på grund av tidvattenlåsning . Landningsplatsen i Von Kármán-kratern är längst ner i mitten.

Det kinesiska månutforskningsprogrammet är utformat för att genomföras i fyra faser av inkrementella tekniska framsteg: Den första är helt enkelt att nå månens omloppsbana, en uppgift som slutfördes av Chang'e 1 2007 och Chang'e 2 2010. Den andra är landning och roving på månen, som Chang'e 3 gjorde 2013 och Chang'e 4 gjorde 2019. Den tredje är att samla in månprover från närsidan och skicka dem till jorden, en uppgift Chang'e 5 slutförde 2020, och Chang 'e 6 kommer att försöka i framtiden. Den fjärde fasen består av utveckling av en robotforskningsstation nära Månens sydpol.

Programmet syftar till att underlätta en bemannad månlandning på 2030-talet och möjligen byggandet av en utpost nära sydpolen. Det kinesiska Lunar Exploration-programmet har börjat införliva privata investeringar från individer och företag för första gången, ett drag som syftar till att påskynda flyginnovation, minska produktionskostnaderna och främja militär-civila relationer.

Detta uppdrag kommer att försöka bestämma åldern och sammansättningen av en outforskad region av månen, samt utveckla teknologier som krävs för de senare stadierna av programmet.

Landningsfarkosten landade kl. 02:26 UTC den 3 januari 2019 och blev den första rymdfarkosten som landade på månens bortre sida. Yutu-2 rover sattes in cirka 12 timmar efter landningen.

Lansera

Chang'e 4-uppdraget var först planerat att lanseras 2015 som en del av den andra fasen av det kinesiska månutforskningsprogrammet. Men de justerade målen och utformningen av uppdraget medförde förseningar och lanserades slutligen den 7 december 2018, 18:23 UTC .

Selenocentrisk fas

Rymdfarkosten gick in i månbanan den 12 december 2018, 08:45 UTC. Banans perilun sänktes till 15 km (9,3 mi) den 30 december 2018, 00:55 UTC.

Landningen skedde den 3 januari 2019 klockan 02:26 UTC, strax efter månsoluppgången över Von Kármán-kratern i den stora sydpolen-Aitken-bassängen .

Mål

En uråldrig kollisionshändelse på månen lämnade efter sig en mycket stor krater, kallad Aitken Basin , som nu är cirka 13 km (8.1 mi) djup, och man tror att den massiva stötkroppen sannolikt exponerade den djupa månskorpan och förmodligen manteln material. Om Chang'e 4 kan hitta och studera en del av detta material skulle det få en oöverträffad syn på Månens inre struktur och ursprung. De specifika vetenskapliga målen är:

Komponenter

Queqiao reläsatellit

Huvudartikel: Queqiao reläsatellit
Kommunikation med Chang'e-4 på månens bortre sida
Jord-måne lagrangiska punkter: En satellit i en gloriabana runt L 2 , som ligger bakom månen, kommer att ha utsikt över både jorden och månens bortre sida

Direkt kommunikation med jorden är omöjlig på bortre sidan av månen , eftersom överföringar blockeras av månen. Kommunikation måste gå genom en kommunikationsreläsatellit , som är placerad på en plats som har fri sikt över både landningsplatsen och jorden. Som en del av Lunar Exploration Program lanserade China National Space Administration (CNSA) den 20 maj 2018 reläsatelliten Queqiao ( kinesiska : 鹊桥 ; pinyin : Quèqiáo ; lit. ' Mapie Bridge ') till en halobana runt jorden–månen L 2 poäng . Reläsatelliten är baserad på Chang'e 2 -designen, har en massa på 425 kg (937 lb), och den använder en 4,2 m (14 fot) antenn för att ta emot X- bandssignaler från lander och rover, och vidarebefordra dem till Jordkontroll på S-bandet .

Rymdfarkosten tog 24 dagar att nå L 2 , med hjälp av en månsvängning för att spara bränsle. Den 14 juni 2018 Queqiao sin slutliga justering och gick in i L 2 -halo-uppdragsbanan, som ligger cirka 65 000 kilometer (40 000 mi) från månen. Detta är den första månreläsatelliten på denna plats.

Namnet Queqiao ("Magpie Bridge") var inspirerat av och kom från den kinesiska berättelsen Koherden och vävarflickan .

Longjiang mikrosatelliter

Som en del av Chang'e 4-uppdraget, två mikrosatelliter (45 kg eller 99 lb vardera) vid namn Longjiang-1 och Longjiang-2 ( kinesiska : 龙江 ; pinyin : Lóng Jiāng ; lit. 'Dragon River'; även känd som Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder eller DSLWP ), lanserades tillsammans med Queqiao i maj 2018. Båda satelliterna utvecklades av Harbin Institute of Technology, Kina. Longjiang-1 misslyckades med att komma in i månbanan, men Longjiang-2 lyckades och opererade i månbana fram till den 31 juli 2019 då den medvetet styrdes att krascha mot månen.

Longjiang 2:s kraschplats ligger inuti Van Gent- kratern, där den skapade en 4 gånger 5 meter stor krater vid nedslaget. Dessa mikrosatelliter fick i uppdrag att observera himlen vid mycket låga frekvenser (1–30 megahertz ), motsvarande våglängder på 300 till 10 meter (984 till 33 fot), med syftet att studera energifenomen från himmelska källor. På grund av jordens jonosfär har inga observationer i detta frekvensområde gjorts i jordens omloppsbana, vilket erbjuder potentiell genombrottsvetenskap.

Chang'e lander och Yutu-2 rover

Huvudartikel: Yutu-2
Chang'e 4-lander och rampen designad för Yutu-2- rover-utbyggnaden.

Chang'e 4-lander- och roverdesignen var modellerad efter Chang'e-3 och dess Yutu - rover . Faktum är att Chang'e 4 byggdes som en backup till Chang'e 3 , och baserat på erfarenheterna och resultaten från det uppdraget anpassades Chang'e 4 till det nya uppdragets detaljer. Landern och rover lanserades av Long March 3B raket den 7 december 2018, 18:23 UTC, sex månader efter uppskjutningen av Queqiao reläsatellit.

Den totala landningsmassan är 1 200 kg (2 600 lb). Både den stationära landaren och Yutu-2- rovern är utrustade med en radioisotopvärmare (RHU) för att värma upp sina delsystem under de långa månnätterna, medan elektrisk kraft genereras av solpaneler .

Efter landning förlängde landaren en ramp för att placera ut Yutu-2 rover (bokstavligen: " Jade Rabbit ") till månens yta. Rovern mäter 1,5 × 1,0 × 1,0 m (4,9 × 3,3 × 3,3 fot) och har en massa på 140 kg (310 lb). Yutu-2 rover tillverkades i Dongguan , Guangdong-provinsen; den är soldriven, RHU-uppvärmd och den drivs av sex hjul. Roverns nominella drifttid är tre månader, men efter erfarenheten med Yutu -rover 2013 förbättrades roverdesignen och kinesiska ingenjörer hoppas att den kommer att fungera i "några år". I december 2019 Yutu 2 månens livslängdsrekord, som tidigare hölls av Sovjetunionens Lunokhod 1 -rover.

Vetenskapens nyttolaster

Kommunikationsreläsatelliten, kretsande mikrosatelliter, landare och rover bär var och en vetenskaplig nyttolast. Reläsatelliten utför radioastronomi , medan landaren och Yutu-2 rover kommer att studera geofysiken i landningszonen. Den vetenskapliga nyttolasten levereras delvis av internationella partners i Sverige, Tyskland, Nederländerna och Saudiarabien.

Reläsatellit

Den primära funktionen hos Queqiao-reläsatelliten som är utplacerad i en halobana runt jord-månen L 2 - punkten är att tillhandahålla kontinuerlig reläkommunikation mellan jorden och landaren på månens bortre sida.

Queqiao lanserades den 21 maj 2018. Den använde en månens swing-by transferbana för att nå månen . Efter de första trajectory correction maneuvers (TCMs) är rymdfarkosten på plats. Den 25 maj Queqiao närheten av L 2 . Efter flera små justeringar anlände Queqiao till L 2 halo omloppsbana den 14 juni.

Dessutom är denna satellit värd för Nederländerna–Kina Low-Frequency Explorer (NCLE), ett instrument som utför astrofysiska studier i det outforskade radiosystemet på 80 kilohertz till 80 megahertz. Det utvecklades av Radboud University i Nederländerna och den kinesiska vetenskapsakademin . NCLE på orbiter och LFS på lander arbetar i synergi och utför lågfrekventa (0,1–80 MHz) radioastronomiska observationer.

Månlandare

Landaren och rovern bär vetenskaplig nyttolast för att studera landningszonens geofysik, med en livsvetenskaplig och blygsam kemisk analysförmåga. Landaren är utrustad med följande nyttolaster:

  • Landing Camera (LCAM), monterad på botten av rymdfarkosten, började kameran producera en videoström på höjden 12 km (7,5 mi) över månens yta.
  • Terrängkamera (TCAM), monterad ovanpå landern och kan rotera 360°, används för att avbilda månytan och rovern i högupplösning.
  • Lågfrekvensspektrometer (LFS) för att undersöka solradioskurar vid frekvenser mellan 0,1 och 40 MHz och för att studera månens jonosfär.
  • Lunar Lander Neutrons and Dosimetry (LND), en (neutron) dosimeter utvecklad av Kiel University i Tyskland. Den samlar information om strålningsdosimetri för framtida mänsklig utforskning av månen och kommer att bidra till solvindstudier . Den har visat att stråldosen på månens yta är 2 till 3 gånger högre än vad astronauter upplever i ISS.
  • Lunar Micro Ecosystem, är en 3 kg (6,6 lb) förseglad biosfärcylinder 18 cm (7,1 tum) lång och 16 cm (6,3 tum) i diameter med frön och insektsägg för att testa om växter och insekter kunde kläckas och växa tillsammans i synergi. Experimentet omfattar sex typer av organismer: bomullsfrö , potatis , raps , Arabidopsis thaliana (en blommande växt), samt ägg från jäst och fruktflugor . Miljösystem håller behållaren gästvänlig och jordliknande, förutom den låga månens gravitation och strålning. Om flugäggen kläcks, skulle larverna producera koldioxid, medan de grodda växterna skulle frigöra syre genom fotosyntes . Man hoppades att växterna och fruktflugorna tillsammans skulle kunna skapa en enkel synergi i behållaren. Jäst insekterna . skulle spela en roll för att reglera koldioxid och syre, såväl som att sönderdela bearbetat avfall från flugorna och de döda växterna för att skapa en extra matkälla för Det biologiska experimentet designades av 28 kinesiska universitet. Forskning i sådana slutna ekologiska system informerar astrobiologi och utvecklingen av biologiska livsuppehållande system för långvariga uppdrag i rymdstationer eller rymdmiljöer för eventuell rymdodling .
Resultat : Inom några timmar efter landning den 3 januari 2019 justerades biosfärens temperatur till 24°C och fröna vattnades. Den 15 januari 2019 rapporterades att bomullsfrö, raps och potatisfrö hade groddat, men bilder av endast bomullsfrö släpptes. Den 16 januari rapporterades det dock att experimentet avbröts på grund av ett yttre temperaturfall till -52 °C (−62 °F) när månnatten satte in och ett misslyckande med att värma upp biosfären nära 24 °C . Experimentet avslutades efter nio dagar istället för de planerade 100 dagarna, men värdefull information erhölls.

Lunar rover

  • Panoramic Camera (PCAM), är installerad på roverns mast och kan rotera 360°. Den har ett spektralområde på 420 nm–700 nm och tar 3D-bilder med binokulär stereovision.
  • Lunar penetrating radar (LPR), är en markpenetrerande radar med ett sonderingsdjup på cirka 30 m med 30 cm vertikal upplösning och mer än 100 m med 10 m vertikal upplösning.
  • Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer (VNIS), för avbildningsspektroskopi som sedan kan användas för identifiering av ytmaterial och atmosfäriska spårgaser. Spektralområdet täcker synliga till nära-infraröda våglängder (450 nm - 950 nm).
  • Advanced Small Analyzer for Neutrals (ASAN), är en energisk neutral atomanalysator som tillhandahålls av Svenska Institutet för rymdfysik (IRF). Det kommer att avslöja hur solvinden interagerar med månens yta, vilket kan hjälpa till att bestämma processen bakom bildandet av månens vatten .

Kosta

Kostnaden för hela uppdraget var nära att bygga en kilometer tunnelbana . Kostnaden per kilometer för tunnelbanan i Kina varierar från 500 miljoner yuan (cirka 72 miljoner USD) till 1,2 miljarder yuan (cirka 172 miljoner USD), baserat på konstruktionens svårighetsgrad.

Landningsplats

Landningsplatsen ligger inom en krater som heter Von Kármán (180 km (110 mi) diameter) i Sydpolen -Aitken-bassängen på månens bortre sida som fortfarande var outforskad av landare. Sajten har såväl symboliskt som vetenskapligt värde. Theodore von Kármán var doktorandrådgivare för Qian Xuesen , grundaren av det kinesiska rymdprogrammet .

Landningsfarkosten landade kl. 02:26 UTC den 3 januari 2019 och blev den första rymdfarkosten som landade på månens bortre sida.

Yutu -2- rovern sattes in cirka 12 timmar efter landningen.

De selenografiska koordinaterna för landningsplatsen är 177.5991°E, 45.4446°S, på en höjd av -5935 m. Landningsplatsen fick senare (februari 2019) namnet Statio Tianhe. Fyra andra måndrag namngavs också under detta uppdrag: ett berg (Mons Tai) och tre kratrar ( Zhinyu , Hegu och Tianjin ).

Bilder på Chang'e 4 landningsplats
  • A view of landing site, marked by two small arrows, taken by the Lunar Reconnaissance Orbiter on 30 January 2019[81]

    En vy av landningsplatsen, markerad med två små pilar, tagen av Lunar Reconnaissance Orbiter den 30 januari 2019

  • Chang'e 4 – Lander (left arrow) and Rover (right arrow) on the Moon surface (NASA photo, 8 February 2019).[82]

    Chang'e 4 – Lander (vänsterpil) och Rover (högerpil) på månytan (NASA-foto, 8 februari 2019).

  • Chang'e 4 lander (center) and rover (west-northwest of lander) 6 months after landing.

    Chang'e 4 lander (mitten) och rover (väst-nordväst om lander) 6 månader efter landning.

Verksamhet och resultat

Några dagar efter landning gick Yutu-2 i viloläge för sin första månnatt och den återupptog sin verksamhet den 29 januari 2019 med alla instrument i drift nominellt. Under sin första hela måndag reste rovern 120 m (390 fot) och den 11 februari 2019 stängdes den av för sin andra månnatt. I maj 2019 rapporterades det att Chang'e 4 har identifierat vad som verkar vara mantelstenar på ytan, dess primära mål.

I januari 2020 släppte Kina en stor mängd data och högupplösta bilder från uppdragslander och rover. I februari 2020 rapporterade kinesiska astronomer för första gången en högupplöst bild av en månens utstötningssekvens , och även en direkt analys av dess interna arkitektur. Dessa baserades på observationer gjorda av Lunar Penetrating Radar (LPR) ombord på Yutu-2- rovern medan man studerade månens bortre sida .

Internationellt samarbete

Chang'e 4 markerar det första stora samarbetet mellan USA och Kina inom rymdutforskning sedan kongressförbudet 2011 . Forskare från båda länderna hade regelbunden kontakt före landningen. Detta inkluderade samtal om att observera plymer och partiklar som lyfts upp från månens yta av sondens raketavgas under landningen för att jämföra resultaten med teoretiska förutsägelser, men NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) var inte i rätt position för detta under landningen. Amerikanerna informerade kinesiska forskare om dess satelliter i omloppsbana runt månen, medan kineserna delade med amerikanska forskare longitud, latitud och tidpunkt för Chang'e 4:s landning.

Kina har gått med på en begäran från NASA om att använda Chang'e 4-sonden och Queqiao-reläsatelliten i framtida American Moon-uppdrag.

Internationella reaktioner

NASA-administratören Jim Bridenstine gratulerade Kina och hyllade uppdragets framgång som "en imponerande prestation".

Martin Wieser från Svenska Institutet för rymdfysik och huvudforskare på ett av instrumenten ombord på Chang'e, sa: "Vi känner till den bortre sidan från omloppsbilder och satelliter, men vi vet det inte från ytan. Det är okänt territorium. och det gör det väldigt spännande."

Galleri

Det första panoramat från månens bortre sida av Chang'e 4 lander, med Yutu-2 rover

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chang%27e_4&oldid=1142737470 "