Cambio 5
Misión china de exploración lunar

Cambio 5
La sonda Chang'e 5 separándose del lanzador (impresión del artista)
Tipo de misiónRetorno de muestras lunares
OperadorCNSA
Identificación de COSPAR2020-087A
N.º SATCAT47097
Duración de la misiónTranscurrido: 3 años, 11 meses, 11 días
Propiedades de las naves espaciales
FabricanteELENCO
Lanzamiento masivo8.200 kilos [1]
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento23 de noviembre de 2020
20:30:12 UTC [1]
24 de noviembre de 2020
04:30 CST [2]
CoheteLarga Marcha 5
Sitio de lanzamientoWenchang
ContratistaCalcio
Fin de la misión
Fecha de aterrizaje16 de diciembre de 2020
17:59 UTC [1]
Cápsula de retorno
Lugar de aterrizajeMongolia Interior , China
Orbitador lunar
Inserción orbital28 de noviembre de 2020
12:58 UTC [3]
Parámetros orbitales
Altitud del periapsis200 km (120 millas) [3]
Módulo de aterrizaje lunar
Fecha de aterrizaje1 de diciembre de 2020
15:11 UTC [4]
Lanzamiento de regreso3 de diciembre de 2020
15:10 UTC
Lugar de aterrizajeMons Rümker , región de Oceanus Procellarum
43°03′27″N 51°54′58″W / 43.0576°N 51.9161°W / 43.0576; -51.9161 [5] [6]
Masa de muestra1.731 gramos (61,1 onzas) [7]
Acoplamiento con el ascendente de muestra
Fecha de atraque5 de diciembre de 2020, 21:42:00 UTC [8]
Fecha de desacoplamiento7 de diciembre de 2020, 04:35:00 UTC [9]
Vuelo sobre la Luna
Componente de nave espacialorbitador
Aproximación más cercana~9 de septiembre de 2021 [10]
Sondas de cambio
Cambio 5
Chino simplificado嫦娥五号
Chino tradicional嫦娥五號
Transcripciones
Mandarín estándar
Pinyin HanyuCháng'é wǔhào

Chang'e 5 ( en chino :嫦娥五号; pinyin : Cháng'é wǔhào [nota 1] ) fue la quinta misión de exploración lunar del Programa de Exploración Lunar chino de la CNSA y la primera misión de retorno de muestras lunares de China . [13] Al igual que sus predecesoras, la nave espacial lleva el nombre de la diosa lunar china, Chang'e . Se lanzó a las 20:30 UTC del 23 de noviembre de 2020, desde el sitio de lanzamiento de naves espaciales Wenchang en la isla de Hainan , aterrizó en la Luna el 1 de diciembre de 2020, recogió ~1731 g (61,1 oz) de muestras lunares (incluidas de un núcleo de ~1 m de profundidad), [14] [15] y regresó a la Tierra a las 17:59 UTC del 16 de diciembre de 2020.

Chang'e 5 fue la primera misión de retorno de muestras lunares desde la Luna 24 de la Unión Soviética en 1976. Se identificaron nuevos minerales lunares, incluido Changesite-(Y) y dos estructuras diferentes del compuesto de titanio Ti2O, a partir de las muestras traídas de la misión, lo que convirtió a China en el tercer país en descubrir un nuevo mineral lunar. [16] [17] La ​​misión también convirtió a China en el tercer país en devolver muestras de la Luna después de Estados Unidos y la Unión Soviética.

Descripción general

El Programa de Exploración Lunar chino tiene cuatro fases, con avances tecnológicos incrementales: [18] [19]

El plan del Programa de Exploración Lunar chino es llevar a cabo misiones tripuladas en la década de 2030. [18] [19]

Equipo

Configuración de lanzamiento de Chang'e 5 (desde arriba):
Ascender (etapa de ascenso)
Módulo de aterrizaje (módulo de aterrizaje lunar)
Cápsula de reentrada (módulo de aterrizaje en la Tierra)
Orbitador (vehículo orbital)

Componentes

La misión Chang'e 5 consta de cuatro módulos o componentes:

  • Módulo de aterrizaje : aterriza en la superficie lunar después de separarse del orbitador , equipado con un taladro y un dispositivo de excavación. El elevador se encuentra en la parte superior del módulo de aterrizaje.
  • Ascender : después de tomar las muestras, las muestras lunares se transportaron a un contenedor dentro del Ascender. El Ascender despegó de la superficie lunar a las 15:11 UTC, el 3 de diciembre de 2020, seguido de un encuentro automático en la órbita lunar y acoplamiento con el Orbiter. Después de transferir la muestra, el Ascender se separó del Orbiter, salió de la órbita y volvió a caer sobre la Luna a las 22:49 UTC, el 6 de diciembre de 2020, para evitar convertirse en basura espacial .
  • Orbitador : después de que las muestras fueron transportadas desde el Ascender al Orbitador, el Orbitador abandonó la órbita lunar y pasó ~4,5 días volando de regreso a la órbita de la Tierra y liberó el Retornador ( cápsula de reentrada ) justo antes de la llegada.
  • Regresador : El Regresador realizó un reingreso con salto para rebotar en la atmósfera una vez antes de reingresar formalmente.

Los cuatro componentes se lanzaron juntos y volaron a la Luna como una unidad combinada. Después de alcanzar la órbita lunar (14:58 UTC, el 28 de noviembre de 2020), el módulo de aterrizaje/ascenso se separó de los módulos orbitador/regresador (20:40 UTC, el 29 de noviembre de 2020) y descendió a la superficie de la Luna (15:13 UTC, el 1 de diciembre de 2020). Después de recoger las muestras, el módulo de ascenso se separó del módulo de aterrizaje (15:11 UTC, el 3 de diciembre de 2020), despegó hacia el módulo orbitador/regresador, se acopló a ellos y transfirió las muestras al módulo de retorno. Luego, el Ascender se separó del Orbitador/Retornador y se estrelló en la Luna (~30°S en latitud y 0° en longitud) a las 22:49 UTC, el 8 de diciembre de 2020. Luego, el Orbitador/Retornador regresó a la Tierra , donde el Retornador se separó y descendió a la superficie de la Tierra a las 17:59 UTC, el 16 de diciembre de 2020.

La masa estimada de lanzamiento de la Chang'e 5 era de 8200 kg (18 100 lb), [23] la del módulo de aterrizaje se proyectó en 3200 kg (7100 lb) y la del módulo de ascenso en unos 700 kg (1500 lb). A diferencia de la Chang'e 4, que estaba equipada con una unidad de calentamiento de radioisótopos para sobrevivir al frío extremo de la noche lunar, el módulo de aterrizaje de la Chang'e 5 dejó de funcionar en la siguiente noche lunar.

Cargas útiles científicas

Chang'e 5 incluía cuatro cargas útiles científicas, incluida una cámara de aterrizaje, una cámara panorámica, un espectrómetro mineralógico lunar, [24] y un radar de penetración del regolito lunar. [25] [26] Chang'e 5 recolectó muestras utilizando dos métodos, es decir, perforando para obtener muestras del subsuelo y sacando muestras de la superficie. El dispositivo de recogida fue desarrollado por la Universidad Politécnica de Hong Kong y consta de un muestreador A, un muestreador B, cámaras de campo cercano y un sistema de sellado y empaquetado. [27]

Perfil de la misión

  • Perfil de la misión Chang'e-5
    Perfil de la misión Chang'e-5
  • Misión de retorno de muestras
  • Lanzamiento de Chang'e 5
  • Chang'e 5 regresa
  • Misión de 23 días de Chang'e 5

Lanzamiento

Chang'e 5 fue lanzado por un vehículo de lanzamiento Long March 5 Y-5 desde el sitio de lanzamiento de naves espaciales de Wenchang .

El lanzamiento de Chang'e 5 estaba previsto para noviembre de 2017 con el cohete Long March 5. Sin embargo, una falla en julio de 2017 del cohete portador de referencia obligó a retrasar el cronograma original dos veces hasta fines de 2020. [28] El 27 de diciembre de 2019, el Long March 5 regresó al servicio con éxito, lo que permitió que la misión actual continuara después de la misión Tianwen-1 . [29] La sonda Chang'e 5 fue lanzada a las 20:30 UTC, el 23 de noviembre de 2020, por un vehículo de lanzamiento Long March 5 Y-5 desde el sitio de lanzamiento de naves espaciales Wenchang en la isla de Hainan .

Transferencia Tierra-Luna

Lugar de aterrizaje de Chang'e 5 cerca de la colina Louville Omega (Louville ω, desde el cercano cráter Louville )

Después del lanzamiento, Chang'e 5 aplicó su primera corrección orbital a las 14:06 UTC, el 24 de noviembre de 2020, la segunda corrección orbital a las 14:06 UTC, el 25 de noviembre de 2020, entró en órbita lunar a las 14:58 UTC, el 28 de noviembre de 2020 (orbital elíptica), ajustó su órbita a una órbita circular a las 12:23 UTC, el 29 de noviembre de 2020, y el módulo de aterrizaje/ascenso se separó del orbitador/retornador a las 20:10 UTC, el 29 de noviembre de 2020, en preparación para el aterrizaje. [30]

Lugar de aterrizaje

El módulo de aterrizaje/ascenso aterrizó en la Luna el 1 de diciembre de 2020, a las 15:11 UTC. [31] El lugar de aterrizaje de Chang'e 5 está a 43,1° N (en latitud), 51,8° O (en longitud) en el Oceanus Procellarum del Norte , cerca de un enorme complejo volcánico, Mons Rümker , [32] ubicado en el lado cercano lunar noroeste. El área está cartografiada como ' Eratosthenian Mare' por el USGS . [33] El lugar de aterrizaje de Chang'e 5, llamado Statio Tianchuan, [34] está dentro del terreno KREEP de Procellarum, [35] con elementos elevados que producen calor, corteza delgada y vulcanismo prolongado. Esta área se caracteriza por algunos de los basaltos de mar más jóvenes de la Luna (~1.210 millones de años de antigüedad), [36] con abundancias elevadas de titanio , torio y olivino , [36] que nunca han sido muestreados por el programa estadounidense Apolo y el programa soviético Luna . [3]

De regreso a la Tierra

La cápsula de retorno de Chang'e 5 fue transportada de regreso a CAST , donde se abrió el contenedor de muestra.

El Ascender Chang'e 5 despegó del Oceanus Procellarum a las 15:10 UTC, el 3 de diciembre de 2020, y seis minutos después, llegó a la órbita lunar. [38] El Ascender se acopló con la combinación Orbiter/Returner en órbita lunar el 5 de diciembre de 2020, a las 21:42 UTC, y las muestras fueron transferidas a la cápsula de retorno a las 22:12 UTC. El Ascender se separó de la combinación Orbiter/Returner el 6 de diciembre de 2020, a las 04:35 UTC. [39] Después de completar su papel en la misión, el Ascender recibió la orden de desorbitar el 7 de diciembre de 2020, a las 22:59 UTC, y se estrelló contra la superficie de la Luna a las 23:30 UTC, en el área de (~30°S, 0°E). [40] El 13 de diciembre de 2020, a las 01:51 UTC, desde una distancia de 230 kilómetros de la superficie lunar, el Orbitador y el Retornador encendieron con éxito cuatro motores para ingresar a la órbita de transferencia Hohmann Luna-Tierra . [41]

Se esperaba que la electrónica y los sistemas del módulo de aterrizaje lunar Chang'e 5 dejaran de funcionar el 11 de diciembre de 2020, debido al frío extremo de la Luna y la falta de una unidad de calentamiento de radioisótopos . Sin embargo, los ingenieros también estaban preparados para la posibilidad de que el módulo de aterrizaje Chang'e 5 pudiera dañarse y dejar de funcionar después de actuar como plataforma de lanzamiento para el módulo ascendente el 3 de diciembre de 2020, como resultó ser el caso. [42]

El 16 de diciembre de 2020, alrededor de las 18:00 UTC, la cápsula de retorno de aproximadamente 300 kg (660 lb) realizó un reingreso con salto balístico , en efecto rebotando en la atmósfera sobre el Mar Arábigo antes del reingreso. La cápsula, que contenía alrededor de 2 kg (4,4 lb) de material lunar perforado y excavado, aterrizó en las praderas de Siziwang Banner en la región de Ulanqab en el centro sur de Mongolia Interior . Los drones de vigilancia detectaron la cápsula Returner antes de su aterrizaje, y los vehículos de recuperación localizaron la cápsula poco después. [43]

Al día siguiente, se informó que el módulo de servicio de Chang'e 5 había realizado una combustión para evitar el reingreso atmosférico y estaba en curso hacia una órbita de punto Lagrange L1 Tierra-Sol como parte de su misión extendida.

Misión extendida

Después de dejar las muestras de regreso a la Tierra, el orbitador Chang'e 5 (CE-5) fue capturado con éxito por el punto de Lagrange L1 Sol-Tierra a las 5:39 UTC, el 15 de marzo de 2021, y se convirtió en la primera nave espacial china en orbitar el punto de Lagrange L1 Sol-Tierra. La distancia en el momento de la captura era de unos 936.700 kilómetros de la Tierra y el orbitador entró en una órbita con un período de unos 6 meses. [44] En su viaje de 88 días a L1, el control de la misión realizó 2 maniobras orbitales y 2 maniobras de corrección de trayectoria. Realizó un sobrevuelo lunar en una misión extendida el 9 de septiembre de 2021. [10]

En enero de 2022, CE-5 abandonó el punto L1 [45] hacia la órbita retrógrada distante lunar (DRO) para realizar pruebas de interferometría de línea de base muy larga en preparación para la siguiente etapa del Programa de Exploración Lunar de China . [45] [46] Según The Space Review (TSR), esta maniobra fue descrita en documentos gubernamentales y académicos chinos. [47] En febrero de 2022, varios rastreadores de satélites aficionados observaron que CE-5 había ingresado a DRO, lo que la convirtió en la primera nave espacial en la historia en utilizar la órbita. [45]

Investigación de muestras lunares

Muestra de suelo lunar recolectada por la misión Chang'e 5 de China se exhibe en Airshow China 2021.
Muestra de suelo lunar recolectada por la misión Chang'e 5 de China se exhibe en Airshow China 2021
Muestras de suelo estudiadas por el Instituto de Geología y Geofísica de la Academia China de Ciencias
Burbujas llenas de helio

Los ~1.731 g (61,1 oz) de muestras lunares recolectadas por Chang'e 5 tienen una enorme importancia científica, debido a sus edades anormalmente jóvenes (<2.000 millones de años). [36] [3] En particular, pueden proporcionar información sobre la cronología lunar, la petrogénesis, el entorno regional, la evolución geodinámica y térmica, la formación del regolito, la calibración de la función de cronología lunar, la limitación del estado de dinamo lunar, el desentrañar las propiedades del manto profundo y la evaluación de las estructuras del terreno Procellarum KREEP. [3]

La datación de esta parte relativamente joven de la superficie de la Luna proporcionaría un punto de calibración adicional para estimar las edades de la superficie de otros cuerpos del Sistema Solar . [48] [49] Wu Yanhua (吴艳华), subdirector de la Administración Nacional del Espacio de China (CNSA), anunció que las nuevas muestras se compartirán con la ONU y socios internacionales para fines de investigación espacial. [50] [51]

El análisis preliminar de las muestras de lava basáltica tomadas de Oceanus Procellarum, dirigido por la Academia China de Ciencias Geológicas , determinó que la edad de estas rocas es cercana a los 1.960 millones de años, llenando una brecha crítica de edad de las muestras de rocas lunares disponibles, que, entre otras aplicaciones, puede ayudar a calibrar aún más las herramientas cronológicas de cráteres planetarios. [52] El equipo descubrió evidencia de moléculas de hidroxilo en las muestras a través de espectros de reflectancia , lo que indica la probable presencia de moléculas de agua de hasta 120 ppm. Los investigadores postularon que las moléculas de agua e hidroxilo se habían incrustado en el suelo lunar a través del viento solar . [53]

Primera bandera china en la Luna

El módulo lunar de la sonda Chang'e 5 desplegó la primera bandera china en la Luna. [54] La bandera estaba hecha de un material compuesto para soportar el duro entorno de la Luna sin decolorarse ni deformarse. [54] Los científicos chinos pasaron más de un año probando docenas de posibles materiales para la bandera. [55] Con un peso de solo 12 gramos, puede mantener sus verdaderos colores bajo una diferencia de temperatura de más o menos 150 grados Celsius. [54]

Impresión artística del módulo de aterrizaje en la Luna.

Cambio 5-T1

Chang'e 5-T1 es una misión lunar robótica experimental preliminar a Chang'e 5 que se lanzó el 23 de octubre de 2014 para realizar pruebas de reingreso atmosférico en el diseño de cápsula que se planeó utilizar en la misión Chang'e 5. [56] [57] Su módulo de servicio, llamado DFH-3A, permaneció en órbita alrededor de la Tierra antes de ser reubicado a través de la órbita Tierra-Luna L 2 a la órbita lunar el 13 de enero de 2015, donde está utilizando sus 800 kg restantes de combustible para probar maniobras críticas para futuras misiones lunares. [58]

Cambio 6

Chang'e 6 es una misión de seguimiento de la CNSA que utiliza la misma arquitectura de misión para traer muestras del lado oculto de la Luna . Se lanzó el 3 de mayo de 2024 y aterrizó en el lado oculto de la Luna el 1 de junio de 2024 y trajo muestras el 25 de junio de 2024. [59] [60]

Colaboración internacional

La Agencia Espacial Europea (ESA) había apoyado la misión Chang'e 5 proporcionando seguimiento a través de la estación Kourou de la ESA , ubicada en la Guayana Francesa . La ESA rastreó la nave espacial durante las fases de lanzamiento y aterrizaje mientras proporcionaba respaldo de guardia para las estaciones terrestres de China durante toda la misión. Los datos de la estación Kourou habían ayudado al equipo de control de la misión en el Centro de Control de Vuelo Aeroespacial de Pekín a determinar la salud y el estado orbital de la nave espacial. Chang'e 5 regresó a la Tierra el 16 de diciembre de 2020. Durante la fase de aterrizaje, la ESA utilizó su Estación de Maspalomas , ubicada en las Islas Canarias y operada por el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) en España, para apoyar los esfuerzos de seguimiento. [61]

Reacciones internacionales a la misión y muestras

Muchos comentaristas de los medios de comunicación analizaron la misión Chang'e 5 en comparación con las últimas misiones de retorno de muestras lunares exitosas del siglo XX, que fueron las llevadas a cabo por el programa estadounidense Apolo y el programa soviético Luna en los años 1960-70, que incluyeron el envío de las misiones Luna 15 , Luna 16 y Luna 24 a la Luna. Cabe destacar que la misión Luna 16 devolvió con éxito unos 100 gramos de suelo lunar un año después y otras dos misiones de retorno de muestras tuvieron éxito en los años posteriores, siendo la última desde Chang'e 5 la Luna 24 en 1976. [62]

Las rocas lunares que la misión trajo a la Tierra fueron elogiadas por ser "la muestra perfecta para cerrar una brecha de 2 mil millones de años" en la comprensión de la geología lunar. [63] El acceso abierto a las muestras por parte de la CNSA a un consorcio de científicos de Australia, EE. UU., Reino Unido y Suecia fue aclamado como "ciencia hecha de la manera ideal: una colaboración internacional, con intercambio gratuito de datos y conocimiento, y todo hecho de la manera más colegial posible. Esto es diplomacia a través de la ciencia", por Brad Jolliff, director del Centro McDonnell para las Ciencias Espaciales en la Universidad de Washington en St. Louis . [64]

Véase también

Notas

  1. ^ En chino estándar , se pronuncia como Cháng'é . [11] Alternativamente, se pronuncia y escribe como Chang-Er en chino malayo. [12]

Referencias

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  • Medios relacionados con Chang'e 5 en Wikimedia Commons
  • Las primeras rocas lunares de China desencadenan una bonanza de investigación en Nature
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