Cambio 4
Módulo de aterrizaje y explorador lunar chino

Cambio 4
Arriba : El módulo de aterrizaje Chang'e 4 en la superficie de la Luna.
Abajo : El explorador Yutu-2 en la superficie lunar.
Tipo de misiónLander , vehículo lunar
OperadorCNSA
Identificación de COSPAR2018-103A
N.º SATCAT43845
Duración de la misiónLander: 12 meses (planificado)
5 años, 9 meses, 19 días (en progreso)
Rover: 3 meses (planificado) [1]
5 años, 9 meses, 19 días (en progreso)
Propiedades de las naves espaciales
Lanzamiento masivoTotal: 3.780 kg
Módulo de aterrizaje: 3.640 kg [2]
Rover: 140 kg [2]
Masa de aterrizajeTotal: ~1.200 kg; explorador: 140 kg
DimensionesRover: 1,5 × 1,0 × 1,0 m [3]
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento7 de diciembre de 2018, 18:23 UTC [4]
CoheteLarga Marcha 3B [5]
Sitio de lanzamientoCentro de lanzamiento de satélites Xichang , LA-2
Módulo de aterrizaje lunar
Fecha de aterrizaje3 de enero de 2019, 02:26 UTC [6]
Lugar de aterrizajeSpatio Tianhe [7] dentro del cráter Von Kármán [8] en la cuenca del Polo Sur-Aitken [9]
45°26′38″S 177°35′56″E / 45.444, -45.444; 177.599
Vehículo lunar
Fecha de aterrizaje3 de enero de 2019, 02:26 UTC [10]
Lugar de aterrizajeSpatio Tianhe [7] dentro del cráter Von Kármán [8] en la cuenca Aitken del Polo Sur [9]
Distancia recorrida1,596 km (0,992 mi)
al 4 de mayo de 2024 [actualizar][11]
Sondas Chang'e

Chang'e 4 ( chino :嫦娥四号; pinyin : Cháng'é Sìhào ; literalmente, ' Chang'e No. 4 ') es una misión espacial robótica en el Programa de Exploración Lunar chino de la CNSA . China logró el primer aterrizaje suave de la humanidad en el lado oculto de la Luna con su aterrizaje el 3 de enero de 2019. [12] [13]

En mayo de 2018 se lanzó por primera vez un satélite de retransmisión de comunicaciones , Queqiao , a una órbita de halo cerca del punto L 2 entre la Tierra y la Luna . El módulo de aterrizaje robótico y el rover Yutu-2 ( chino :玉兔二号; pinyin : Yùtù Èrhào ; lit. ' Conejo de Jade No. 2') [14] se lanzaron el 7 de diciembre de 2018 y entraron en órbita lunar el 12 de diciembre de 2018, antes de aterrizar en el lado oculto de la Luna. El 15 de enero se anunció que habían brotado semillas en el experimento biológico del módulo de aterrizaje lunar, las primeras plantas que brotaron en la Luna. La misión es la continuación de Chang'e 3 , el primer aterrizaje chino en la Luna.

La nave espacial fue construida originalmente como respaldo para Chang'e 3 y estuvo disponible después de que Chang'e 3 aterrizara exitosamente en 2013. La configuración de Chang'e 4 se ajustó para cumplir con nuevos objetivos científicos y de rendimiento. [15] Al igual que sus predecesores, la misión lleva el nombre de Chang'e , la diosa china de la Luna .

En noviembre de 2019, el equipo de la misión Chang'e 4 recibió la Medalla de Oro de la Royal Aeronautical Society . [16] En octubre de 2020, la misión recibió el Premio Mundial del Espacio de la Federación Astronáutica Internacional . [17] Ambos fueron la primera vez que una misión china recibió tales premios.

Descripción general

Ubicación de la zona de aterrizaje de Chang'e 4 en el lado lejano de la Luna , que no es visible desde la Tierra debido al bloqueo de las mareas .

El Programa de Exploración Lunar de China está diseñado para llevarse a cabo en cuatro [18] fases de avance tecnológico incremental: la primera es simplemente alcanzar la órbita lunar, una tarea completada por Chang'e 1 en 2007 y Chang'e 2 en 2010. La segunda es aterrizar y explorar la Luna, como lo hizo Chang'e 3 en 2013 y Chang'e 4 en 2019. La tercera es recolectar muestras lunares del lado cercano y enviarlas a la Tierra, una tarea que Chang'e 5 completó en 2020 y Chang'e 6 que completó en 2024. La cuarta fase consiste en el desarrollo de una estación de investigación robótica cerca del polo sur de la Luna. [18] [19] [20]

El programa tiene como objetivo facilitar un aterrizaje tripulado en la Luna en la década de 2030 y posiblemente la construcción de un puesto avanzado cerca del polo sur. [21] [22] El Programa de Exploración Lunar chino ha comenzado a incorporar inversiones privadas de individuos y empresas por primera vez, una medida destinada a acelerar la innovación aeroespacial, reducir los costos de producción y promover las relaciones entre militares y civiles. [23]

Esta misión intentará determinar la edad y la composición de una región inexplorada de la Luna, así como desarrollar tecnologías necesarias para las etapas posteriores del programa. [24]

La nave de aterrizaje aterrizó a las 02:26 UTC del 3 de enero de 2019, convirtiéndose en la primera nave espacial en aterrizar en el lado oculto de la Luna. El explorador Yutu-2 se desplegó unas 12 horas después del aterrizaje.

Lanzamiento

La misión Chang'e 4 fue programada inicialmente para su lanzamiento en 2015 como parte de la segunda fase del Programa de Exploración Lunar Chino. [25] [26] Pero los objetivos y el diseño ajustados de la misión impusieron retrasos, y finalmente se lanzó el 7 de diciembre de 2018, a las 18:23 UTC . [4] [27]

Fase selenocéntrica

La nave entró en órbita lunar el 12 de diciembre de 2018 a las 08:45 UTC. [28] El periluna de la órbita se redujo a 15 km (9,3 mi) el 30 de diciembre de 2018 a las 00:55 UTC. [29]

El aterrizaje tuvo lugar el 3 de enero de 2019 a las 02:26 UTC, [13] poco después del amanecer lunar sobre el cráter Von Kármán en la gran cuenca del Polo Sur-Aitken . [30]

Objetivos

Una antigua colisión en la Luna dejó atrás un cráter muy grande, llamado Cuenca Aitken , que ahora tiene unos 13 km (8,1 mi) de profundidad, y se cree que el enorme impactador probablemente expuso la corteza lunar profunda y probablemente los materiales del manto . Si Chang'e 4 puede encontrar y estudiar parte de este material, obtendría una visión sin precedentes de la estructura interna y los orígenes de la Luna. [1] Los objetivos científicos específicos son: [31]

  • Medir la composición química de las rocas y suelos lunares .
  • Medir la temperatura de la superficie lunar durante la duración de la misión.
  • Realizar observaciones e investigaciones radioastronómicas de baja frecuencia utilizando un radiotelescopio.
  • Estudio de los rayos cósmicos
  • Observe la corona solar , investigue sus características y mecanismos de radiación y explore la evolución y el transporte de las eyecciones de masa coronal (CME) entre el Sol y la Tierra.

Componentes

Queqiaosatélite de retransmisión

Comunicación con Chang'e 4 en el otro lado de la Luna
Puntos lagrangianos Tierra-Luna: Un satélite en una órbita de halo alrededor de L 2 , que está detrás de la Luna, tendrá una vista tanto de la Tierra como del lado lejano de la Luna.

La comunicación directa con la Tierra es imposible en el lado lejano de la Luna , ya que las transmisiones están bloqueadas por la Luna. Las comunicaciones deben pasar por un satélite de retransmisión de comunicaciones , que se coloca en una ubicación que tiene una vista clara tanto del lugar de aterrizaje como de la Tierra. Como parte del Programa de Exploración Lunar, la Administración Nacional del Espacio de China (CNSA) lanzó el satélite de retransmisión Queqiao ( chino :鹊桥; pinyin : Quèqiáo ; lit. ' Puente Urraca ') el 20 de mayo de 2018 a una órbita de halo alrededor del punto L 2 Tierra-Luna . [32] [33] [34] El satélite de retransmisión se basa en el diseño Chang'e 2 , [35] tiene una masa de 425 kg (937 lb), y utiliza una antena de 4,2 m (14 pies) para recibir señales de banda X del módulo de aterrizaje y el rover, y retransmitirlas al control de la Tierra en la banda S. [ 36]

La nave tardó 24 días en llegar a L 2 , utilizando un sobrevuelo lunar para ahorrar combustible. [37] El 14 de junio de 2018, Queqiao terminó su combustión de ajuste final y entró en la órbita de la misión de halo L 2 , que está a unos 65.000 kilómetros (40.000 millas) de la Luna. Este es el primer satélite de retransmisión lunar en esta ubicación. [37]

El nombre Queqiao ("Puente de la Urraca") se inspiró y proviene del cuento chino El pastor y la tejedora . [32]

Longjiangmicrosatélites

Como parte de la misión Chang'e 4, dos microsatélites (de 45 kg o 99 lb cada uno) llamados Longjiang-1 y Longjiang-2 ( chino :龙江; pinyin : Lóng Jiāng ; lit. 'Río Dragón'; [38] también conocido como Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder o DSLWP [39] ), fueron lanzados junto con Queqiao en mayo de 2018. Ambos satélites fueron desarrollados por el Instituto de Tecnología de Harbin , China. [40] Longjiang-1 no logró entrar en la órbita lunar, [37] pero Longjiang-2 lo logró y operó en la órbita lunar hasta el 31 de julio de 2019, cuando fue dirigido deliberadamente para estrellarse en la Luna. [41]

El lugar del impacto de Longjiang 2 se encuentra a 16°41′44″N 159°31′01″E / 16.6956, -159.5170, dentro del cráter Van Gent , donde produjo un cráter de 4 por 5 metros al impactar. [42] Estos microsatélites tenían la tarea de observar el cielo a frecuencias muy bajas (1–30 megahercios ), correspondientes a longitudes de onda de 300 a 10 metros (984 a 33 pies), con el objetivo de estudiar fenómenos energéticos de fuentes celestiales. [ 34] [43] [44] Debido a la ionosfera de la Tierra , no se han realizado observaciones en este rango de frecuencia en la órbita terrestre, [44] lo que ofrece un potencial avance científico. [24]

Cambiarmódulo de aterrizaje yYutu-2vagabundo

El módulo de aterrizaje Chang'e 4 y la rampa diseñada para el despliegue del rover Yutu-2 .

El diseño del módulo de aterrizaje y el explorador Chang'e 4 se basa en el Chang'e-3 y su explorador Yutu . De hecho, Chang'e 4 se construyó como respaldo de Chang'e 3 , [45] y, basándose en la experiencia y los resultados de esa misión, Chang'e 4 se adaptó a las particularidades de la nueva misión. [46] El módulo de aterrizaje y el explorador fueron lanzados por el cohete Long March 3B el 7 de diciembre de 2018, a las 18:23 UTC, seis meses después del lanzamiento del satélite de retransmisión Queqiao . [4]

La masa total de aterrizaje es de 1.200 kg (2.600 lb). [2] Tanto el módulo de aterrizaje estacionario como el rover Yutu-2 están equipados con una unidad de calentamiento de radioisótopos (RHU) para calentar sus subsistemas durante las largas noches lunares, [47] mientras que la energía eléctrica se genera mediante paneles solares .

Después del aterrizaje, el módulo de aterrizaje extendió una rampa para desplegar el rover Yutu-2 (literalmente: " Conejo de Jade ") a la superficie lunar. [37] El rover mide 1,5 × 1,0 × 1,0 m (4,9 × 3,3 × 3,3 pies) y tiene una masa de 140 kg (310 lb). [2] [3] El rover Yutu-2 fue fabricado por la Academia China de Tecnología Espacial ; está alimentado por energía solar, calentado por RHU, [47] y es propulsado por seis ruedas. El tiempo de funcionamiento nominal del rover es de tres meses, [1] pero después de la experiencia con el rover Yutu en 2013, el diseño del rover fue mejorado y los ingenieros chinos tienen la esperanza de que funcione durante "unos pocos años". [48] ​​El 21 de noviembre de 2019, Yutu 2 rompió el récord de longevidad lunar, de 322 días terrestres, que anteriormente ostentaba el rover Lunokhod 1 de la Unión Soviética (del 17 de noviembre de 1970 al 4 de octubre de 1971). [49]

Cargas útiles científicas

El satélite de retransmisión de comunicaciones, el microsatélite en órbita, el módulo de aterrizaje y el explorador llevan cada uno una carga útil científica. El satélite de retransmisión realiza radioastronomía , [50] mientras que el módulo de aterrizaje y el explorador Yutu-2 estudiarán la geofísica de la zona de aterrizaje. [8] [51] Las cargas útiles científicas son suministradas, en parte, por socios internacionales en Suecia, Alemania, los Países Bajos y Arabia Saudita. [52]

Satélite de retransmisión

La función principal del satélite de retransmisión Queqiao , que está desplegado en una órbita de halo alrededor del punto L 2 Tierra-Luna, es proporcionar comunicaciones de retransmisión continuas entre la Tierra y el módulo de aterrizaje en el lado lejano de la Luna. [34] [50]

El Queqiao se lanzó el 21 de mayo de 2018. Utilizó una órbita de transferencia de paso lunar para llegar a la Luna. Después de las primeras maniobras de corrección de trayectoria (TCM), la nave espacial está en su lugar. El 25 de mayo, Queqiao se acercó a las inmediaciones de L 2. Después de varios pequeños ajustes, Queqiao llegó a la órbita del halo de L 2 el 14 de junio. [53] [54]

Además, este satélite alberga el Netherlands–China Low-Frequency Explorer ( NCLE ), un instrumento que realiza estudios astrofísicos en el régimen de radio inexplorado de 80 kilohertz a 80 megahertz. [55] [56] Fue desarrollado por la Universidad Radboud en los Países Bajos y la Academia China de Ciencias . El NCLE en el orbitador y el LFS en el módulo de aterrizaje trabajan en sinergia realizando observaciones radioastronómicas de baja frecuencia (0,1–80 MHz). [43]

Módulo de aterrizaje lunar

El módulo de aterrizaje y el explorador llevan cargas útiles científicas para estudiar la geofísica de la zona de aterrizaje, con una capacidad de análisis químico y de ciencias biológicas modesta. [8] [51] [43] El módulo de aterrizaje está equipado con las siguientes cargas útiles:

  • La cámara de aterrizaje (LCAM), montada en la parte inferior de la nave espacial, comenzó a producir una transmisión de video a una altura de 12 km (7,5 millas) sobre la superficie lunar.
  • La cámara de terreno (TCAM), montada en la parte superior del módulo de aterrizaje y capaz de girar 360°, se está utilizando para obtener imágenes de la superficie lunar y del explorador en alta definición.
  • Espectrómetro de baja frecuencia (LFS) [43] para investigar las ráfagas de radio solares en frecuencias entre 0,1 y 40 MHz y para estudiar la ionosfera lunar.
  • Lunar Lander Neutrons and Dosimetry (LND), un dosímetro (de neutrones) desarrollado por la Universidad de Kiel en Alemania. [57] Está recopilando información sobre la dosimetría de la radiación para la futura exploración humana de la Luna y contribuirá a los estudios del viento solar . [58] [59] Ha demostrado que la dosis de radiación en la superficie de la Luna es de 2 a 3 veces mayor que la que experimentan los astronautas en la ISS. [60] [61]
  • Lunar Micro Ecosystem, [62] es un cilindro de biosfera sellado de 3 kg (6,6 lb) de 18 cm (7,1 pulgadas) de largo y 16 cm (6,3 pulgadas) de diámetro con semillas y huevos de insectos para probar si las plantas y los insectos podrían eclosionar y crecer juntos en sinergia. [55] El experimento incluye seis tipos de organismos: [63] [64] semilla de algodón , papa , colza , Arabidopsis thaliana (una planta con flores), así como levadura y huevos de mosca de la fruta [65] . Los sistemas ambientales mantienen el contenedor hospitalario y similar a la Tierra, excepto por la baja gravedad y radiación lunares. [66] Si los huevos de mosca eclosionan, las larvas producirían dióxido de carbono, mientras que las plantas germinadas liberarían oxígeno a través de la fotosíntesis . Se esperaba que juntas, las plantas y las moscas de la fruta pudieran establecer una sinergia simple dentro del contenedor. [ cita requerida ] La levadura desempeñaría un papel en la regulación del dióxido de carbono y el oxígeno, así como en la descomposición de los desechos procesados ​​de las moscas y las plantas muertas para crear una fuente de alimento adicional para los insectos. [63] El experimento biológico fue diseñado por 28 universidades chinas. [67] La ​​investigación en tales sistemas ecológicos cerrados informa a la astrobiología y al desarrollo de sistemas de soporte vital biológico para misiones de larga duración en estaciones espaciales o hábitats espaciales para una futura agricultura espacial . [68] [69] [70]
Resultado : A las pocas horas de aterrizar el 3 de enero de 2019, la temperatura de la biosfera se ajustó a 24 °C y se regaron las semillas. El 15 de enero de 2019, se informó que habían brotado semillas de algodón, colza y papa, pero solo se publicaron imágenes de semillas de algodón. [63] Sin embargo, el 16 de enero, se informó que el experimento se dio por terminado debido a una caída de la temperatura externa a -52 °C (-62 °F) cuando se acercaba la noche lunar y a un fracaso en calentar la biosfera cerca de los 24 °C. [71] El experimento se dio por terminado después de nueve días en lugar de los 100 días planeados, pero se obtuvo información valiosa. [71] [72]

Vehículo lunar

  • La cámara panorámica (PCAM) está instalada en el mástil del rover y puede girar 360°. Tiene un rango espectral de 420 nm a 700 nm y adquiere imágenes 3D mediante estereovisión binocular. [43]
  • El radar de penetración lunar (LPR) es un radar de penetración terrestre con una profundidad de sondeo de aproximadamente 30 m con una resolución vertical de 30 cm y más de 100 m con una resolución vertical de 10 m. [43]
  • Espectrómetro de imágenes en el espectro visible e infrarrojo cercano (VNIS), para la espectroscopia de imágenes que luego se puede utilizar para la identificación de materiales de superficie y gases atmosféricos traza. El rango espectral abarca longitudes de onda desde el espectro visible hasta el infrarrojo cercano (450 nm - 950 nm).
  • El Advanced Small Analyzer for Neutrals (ASAN) es un analizador energético de átomos neutros proporcionado por el Instituto Sueco de Física Espacial (IRF). Revelará cómo interactúa el viento solar con la superficie lunar, lo que puede ayudar a determinar el proceso detrás de la formación del agua lunar . [57]

Costo

Según el subdirector del proyecto, que no quiso citar una cantidad exacta, "el coste (de toda la misión) es cercano al de construir un kilómetro de metro ". [73] El coste por kilómetro de metro en China varía entre 500 millones de yuanes (unos 72 millones de dólares estadounidenses) y 1.200 millones de yuanes (unos 172 millones de dólares estadounidenses), dependiendo de la dificultad de la construcción. [73]

Lugar de aterrizaje

El lugar de aterrizaje se encuentra dentro de un cráter llamado Von Kármán [8] (180 km (110 mi) de diámetro) en la Cuenca Aitken del Polo Sur en el lado lejano de la Luna que aún no había sido explorado por los módulos de aterrizaje. [9] [74] El sitio tiene valor simbólico y científico. Theodore von Kármán fue el asesor de doctorado de Qian Xuesen , el fundador del programa espacial chino . [75]

La nave de aterrizaje aterrizó a las 02:26 UTC el 3 de enero de 2019, convirtiéndose en la primera nave espacial en aterrizar en el lado lejano de la Luna. [76]

El rover Yutu-2 fue desplegado aproximadamente 12 horas después del aterrizaje. [77]

Las coordenadas selenográficas del lugar de aterrizaje son 177.5991°E, 45.4446°S, a una altitud de -5935 m. [78] [79] El lugar de aterrizaje fue posteriormente (febrero de 2019) nombrado Statio Tianhe . [7] Otras cuatro características lunares también fueron nombradas durante esta misión: una montaña ( Mons Tai ) y tres cráteres ( Zhinyu , Hegu y Tianjin ). [80]

Imágenes del lugar de aterrizaje de la nave Chang'e 4
  • Una vista del lugar de aterrizaje, marcado con dos pequeñas flechas, tomada por el Lunar Reconnaissance Orbiter el 30 de enero de 2019[81]
    Una vista del lugar de aterrizaje, marcado con dos pequeñas flechas, tomada por el Lunar Reconnaissance Orbiter el 30 de enero de 2019 [81]
  • Chang'e 4 – Lander (flecha izquierda) y Rover (flecha derecha) en la superficie de la Luna (fotografía de la NASA, 8 de febrero de 2019).[82]
    Chang'e 4 – Módulo de aterrizaje (flecha izquierda) y Rover (flecha derecha) en la superficie lunar (fotografía de la NASA, 8 de febrero de 2019). [82]
  • Módulo de aterrizaje Chang'e 4 (centro) y rover (al oeste-noroeste del módulo de aterrizaje) 6 meses después del aterrizaje.
    Módulo de aterrizaje Chang'e 4 (centro) y rover (al oeste-noroeste del módulo de aterrizaje) 6 meses después del aterrizaje.

Operaciones y resultados

Unos días después del aterrizaje, Yutu-2 entró en hibernación para su primera noche lunar y reanudó sus actividades el 29 de enero de 2019 con todos los instrumentos funcionando normalmente. Durante su primer día lunar completo, el rover recorrió 120 m (390 pies) y el 11 de febrero de 2019 se apagó para su segunda noche lunar. [83] [84] En mayo de 2019, se informó que Chang'e 4 había identificado lo que parecen ser rocas del manto en la superficie, su objetivo principal. [85] [86] [87]

En enero de 2020, China publicó una gran cantidad de datos e imágenes de alta resolución del módulo de aterrizaje y el rover de la misión. [88] En febrero de 2020, los astrónomos chinos informaron, por primera vez, una imagen de alta resolución de una secuencia de eyecciones lunares y, también, un análisis directo de su arquitectura interna. Estos se basaron en observaciones realizadas por el radar de penetración lunar (LPR) a bordo del rover Yutu-2 mientras estudiaba el lado oculto de la Luna . [89] [90]

Colaboración internacional

Chang'e 4 marca la primera colaboración importante entre Estados Unidos y China en exploración espacial desde la prohibición del Congreso de 2011. Los científicos de ambos países tuvieron contacto regular antes del aterrizaje. [91] Esto incluyó conversaciones sobre la observación de columnas y partículas elevadas desde la superficie lunar por el escape del cohete de la sonda durante el aterrizaje para comparar los resultados con las predicciones teóricas, pero el Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) de la NASA no estaba en la posición correcta para esto durante el aterrizaje. [92] Los estadounidenses informaron a los científicos chinos sobre sus satélites en órbita alrededor de la Luna, mientras que los chinos compartieron con los científicos estadounidenses la longitud, latitud y momento del aterrizaje de Chang'e 4. [93]

China ha aceptado una solicitud de la NASA para utilizar la sonda Chang'e 4 y el satélite de retransmisión Queqiao en futuras misiones estadounidenses a la Luna. [94]

Reacciones internacionales

El administrador de la NASA, Jim Bridenstine, felicitó a China y elogió el éxito de la misión como "un logro impresionante". [95]

Martin Wieser, del Instituto Sueco de Física Espacial e investigador principal de uno de los instrumentos a bordo de la sonda Chang'e, afirmó: "Conocemos el lado oculto gracias a las imágenes orbitales y los satélites, pero no lo conocemos desde la superficie. Es un territorio inexplorado y eso lo hace muy interesante". [96]

La primera panorámica del otro lado de la Luna tomada por el módulo de aterrizaje Chang'e 4, con el rover Yutu-2

Véase también

Referencias

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  • CLEP
  • Sistema de publicación de datos y servicio de información del programa de exploración lunar de China Archivado el 10 de junio de 2021 en Wayback Machine
  • La misión china Chang'e-4 aterriza en el lado oculto de la Luna y toma la primera imagen en Astronomy
  • Los objetivos científicos y las cargas útiles de la misión Chang'E4
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