Chang'e 5

Chang'e 5

Lander e nível de avanço
ID NSSDC 2020-087A
Objetivo da missão Lua da terraModelo: Sonda Infobox / manutenção / objetivo
Cliente CNSAModelo: Sonda Infobox / manutenção / cliente
Lançador 5 de março longoPredefinição: Sonda Infobox / manutenção / foguete portador
construção
Massa de decolagem 8,2 tPredefinição: Sonda Infobox / manutenção / massa de lançamento
Curso da missão
Data de início 23 de novembro de 2020Modelo: sonda / manutenção / data de início da caixa de informações
plataforma de lançamento Wenchang CosmodromeModelo: sonda / manutenção / plataforma de lançamento da caixa de informações
Modelo: Sonda Infobox / manutenção / histórico
 
23 de novembro de 2020 começar
 
28 de novembro de 2020 Entrada em órbita lunar
 
1 de dezembro de 2020 Pousando na lua
 
3 de dezembro de 2020 Comece de volta da superfície da lua
 
5 de dezembro de 2020 Acoplamento com o orbitador
 
13 de dezembro de 2020 Orbiter sai da órbita lunar
 
16 de dezembro de 2020 Aterrissagem da cápsula de retorno no Orbitador da Terra se quebra para a missão de acompanhamento para
 
15 de março de 2021 Orbite em torno de L 1 no sistema terra-sol
 
? Fim da missão de acompanhamento

Chang'e 5 ( chinês 嫦娥 五號 / 嫦娥 五号, Pinyin Cháng'é Wǔhào ) é uma sonda espacial não tripulada da República Popular da China para exploração lunar, que foi lançada em 23 de novembro de 2020 às 20h30 ( UTC ) Em 1 de dezembro de 2020 às 3:11 da tarde, a sonda pousou a nordeste do maciço vulcânico Mons Rümker em Oceanus Procellarum . De lá, ela trouxe 1.731 g de poeira lunar e amostras de rochas de volta à Terra. Chang'e 5 foi a primeira missão de retorno da China e a primeira missão de retorno de amostra da lua desde a missão Soviética Luna-24 em 1976. A sonda foi construída pela Academia Chinesa de Tecnologia Espacial e tem o nome da deusa chinesa da lua Chang'e .

visão global

O Programa Lunar da República Popular da China , lançado oficialmente em 24 de janeiro de 2004 pelo Primeiro Ministro Wen Jiabao após treze anos de trabalho preparatório, consiste nos Três Grandes Passos (大 三步):

  1. Exploração não tripulada
  2. Pouso tripulado
  3. Posicionando uma tripulação permanente

A missão Chang'e 5 conclui o Primeiro Grande Passo, que por sua vez é dividido nos Três Pequenos Passos (小 三步):

  1. No First Little Step , Chang'e 1 entrou na órbita lunar com Chang'e 1 em 2007 e Chang'e 2 em 2010.
  2. O segundo pequeno passo envolveu pousar na lua e explorar com um rover . Esta fase inclui a missão Chang'e 3 (2013) e a missão Chang'e 4 nas costas da lua de janeiro de 2019.
  3. Na terceira pequena etapa , 5 amostras foram coletadas com Chang'e do lado da lua voltado para a Terra e trazidas para a Terra. Com Chang'e 5-T1 já foi a reentrada da espaçonave foi testada com sucesso na atmosfera da Terra a partir da órbita lunar.

Essas missões têm como objetivo preparar um pouso tripulado na lua na década de 2030 e, em um futuro distante, uma base lunar permanentemente ocupada na extremidade sul da bacia de Aitken no Pólo Sul, no outro lado da lua. Por exemplo, as pessoas estão pensando em extrair oxigênio do óxido de ferro (III) do material da superfície da lua .

Curso da missão

A sonda de 8 m de altura teve um peso total de decolagem de 8,25 t, dos quais 5,45 t de combustível diergoler . A sonda consiste em quatro módulos:

  • a sonda que deveria coletar cerca de 2 kg de rocha,
  • um estágio de ascensão conectado que trouxe as amostras de volta à órbita lunar,
  • o orbitador para o qual o estágio de ascensão atracou com uma manobra automática de encontro,
  • a cápsula de reentrada que devolveu as amostras à Terra.

O Langer Marsch 5 foi escolhido como veículo de lançamento . Após um acidente envolvendo este foguete em 2 de julho de 2017, a sonda totalmente testada e pronta para o lançamento foi armazenada em um hall da base de desenvolvimento e produção de espaçonaves superdimensionadas da Academia Chinesa de Tecnologia Espacial em Tianjin . A investigação foi verificada no início de março de 2020.

Comece e balance em uma órbita lunar

O lançador no lançamento

A sonda foi lançada do Cosmódromo de Wenchang em 23 de novembro de 2020 às 8:30:12 UTC (24 de novembro, 4:30:12 hora local) . Além dos requisitos decorrentes da posição relativa da terra e da lua, e da proteção do vento solar que a massa do globo do foguete oferece à noite, um dos motivos para a escolha da janela de lançamento muito depois da meia-noite foi o tempo em Hainan . Neste momento, há relativamente pouco vento e quase não há mudanças no clima. A cobertura de nuvens é mais fina antes do nascer do sol, o que significa menos atenuação para a transmissão de dados de telemetria na banda de microondas. A fina cobertura de nuvens torna mais fácil rastrear o caminho com telescópios e também é mais fácil monitorar o formato das chamas do motor para análise de falhas em caso de acidentes noturnos do que com um céu claro ao fundo.

Após a separação do primeiro estágio, o segundo estágio foi acionado e colocou a sonda em uma órbita de estacionamento, onde permaneceu ociosa por um curto período. Em seguida, o segundo estágio foi reativado e trouxe a sonda para transferir a órbita para a lua. Após duas manobras de correção de órbita programadas em 24 e 25 de novembro, a sonda chegou à lua em 28 de novembro de 2020, após um tempo de vôo de 112 horas. Às 12:58 UTC, o motor de 3 kN do orbitador foi ligado por 17 minutos a uma distância de 400 km da superfície lunar . Como resultado, a sonda desacelerou para menos do que a velocidade de escape (2,3 km / s) do satélite terrestre, foi puxada para o campo gravitacional da lua e girada em uma órbita alongada com uma órbita de oito horas, conforme planejado. Após três órbitas da lua, outra manobra de frenagem ocorreu em 29 de novembro às 12h23 UTC e a sonda foi baixada para uma órbita circular a uma altitude de 200 km. A inclinação da órbita para o equador da lua também foi ligeiramente alterada.

Alunagem

Local de pouso 5 de Chang'e
O local de pouso 20 km a oeste do sulco lunar de Rima Sharp perto do maciço de Louville  ω
Local de pouso Chang'e 5 (região equatorial lunar)
Local de pouso 5 de Chang'e
posição 43,1 °  N , 51,8 °  W Coordenadas: 43 ° 6 '0 "  N , 51 ° 48' 0"  W.
Local de pouso de Chang'e 5 próximo ao maciço Louville ω (falado: Louville Omega) a oeste do sulco lunar de Rima Sharp
Imagem LRO de 2 de dezembro de 2020 com o módulo de pouso e o nível de subida nele

O Oceanus Procellarum no noroeste da frente da lua foi escolhido como o local para a amostragem . Além de considerações práticas, como o terreno relativamente plano, que permite um pouso seguro, e a boa radiação solar, ou seja, fornecimento de energia suficiente, esperava-se que este local de pouso proporcionasse uma visão melhor da atividade vulcânica na lua. Após a avaliação de amostras de solo que foram devolvidas por sondas soviéticas e astronautas da Apollo de áreas mais a leste, presumiu-se que o máximo de atividade vulcânica de 3,5 bilhões de anos atrás foi alcançado, mas desde o início de Eratosthenischen era antes de 3,15 bilhões de anos lentamente enfraquecido. Observações mais recentes da órbita, no entanto, sugerem que vulcões ativos podem ter existido um bilhão ou dois atrás. Se quantidades maiores dos elementos radioativos geradores de calor urânio e tório fossem encontrados nas amostras de solo trazidas de Chang'e 5, isso melhoraria nossa compreensão desses processos e da estrutura interna da lua .

Como a temperatura na superfície lunar oscila entre 127 ° C na luz solar direta e -183 ° C durante a noite lunar, os engenheiros que trabalham com o gerente de projeto Lai Xiaoming (赖小明) temiam que as plataformas de escavação e perfuração com seus braços mecânicos se expandissem e o contrato como resultado do Metal pode ser danificado. Portanto, tenta-se realizar toda a missão em um dia lunar.

Em 27 de novembro de 2020 , o sol nasceu no local de pouso pretendido, o maciço montanhoso vulcânico Mons Rümker . Em 29 de novembro de 2020 às 8:40 pm UTC, o módulo de pouso com o estágio de subida montado nele se desacoplou do orbitador e iniciou a aproximação de pouso. Depois de se separar do orbitador a uma altitude de 200 km, o módulo de pouso com o estágio de subida montado teve que abaixar sua órbita em dois estágios.

O processo de pouso real foi iniciado em 1 de dezembro de 2020 às 14:57 UTC. O motor principal controlável do módulo de pouso (veja abaixo) reduziu gradualmente a velocidade horizontal da sonda de 1,7 km / s para zero enquanto ao mesmo tempo se endireitava. Como com as duas sondas anteriores, Chang'e 3 e Chang'e 4 , a sonda de operação autônoma parou cerca de 100 m acima do solo para obter uma visão geral do terreno usando seu scanner a laser tridimensional . O módulo de pouso procurou independentemente por um local nivelado livre de pedras - já que o módulo de pouso funcionaria posteriormente como uma plataforma de lançamento para o estágio de subida (veja abaixo), isso foi ainda mais importante do que com as sondas anteriores - nas quais ele então se abaixou lentamente , evitando qualquer formação de poeira se possível. Após 14 minutos, às 15:11 UTC, o Chang'e 5 pousou na lua. O local exato de pouso é a 51,837 ° de longitude oeste e 43,099 ° de latitude norte, na planície a nordeste de Mons Rümker e 20 km a oeste do sulco lunar de Rima Sharp perto do maciço Louville Omega . Após o pouso, a sonda desdobrou seus módulos solares e a antena direcional.

Amostragem

Após pousar e desdobrar os módulos solares, o mecanismo de travamento do mecanismo de perfuração foi primeiro liberado e, em seguida, a sonda começou a coletar uma amostra do solo com sua broca central (veja abaixo). O radar de penetração do solo da sonda revelou que não havia apenas uma laje de rocha escondida sob o local de pouso, mas também várias camadas de pedregulhos menores. Se este último tivesse entrado no núcleo da broca sem danos, eles teriam formado "nós" duros no tubo de aramida que poderiam ter dificultado o enrolamento. Portanto, após considerar todos os fatores, como o consumo de energia ao perfurar a laje de rocha dura, optou-se por avançar apenas 1 m na profundidade em vez dos 2 m desejados. Isso ocorreu sem problemas. O núcleo da broca, protegido pelo tubo de aramida, foi enrolado e acondicionado em um recipiente cilíndrico de transporte, que foi lacrado para evitar que se misturasse com as demais amostras de solo. Este processo foi concluído após duas horas em 1º de dezembro de 2020 às 8:53 pm UTC. A sonda então começou a usar sua pá escavadeira para coletar amostras de material de superfície em 12 locais ao redor da sonda, o que levou um total de 15 horas. Cada colher cheia de regolito foi embalada individualmente em um tubo de amostra e depois colocada em outro contêiner de transporte desenvolvido pelo Instituto de Pesquisa 510 da Academia Chinesa de Tecnologia Espacial em Lanzhou . Este cilindro foi então vedado à prova de gás. Em 2 de dezembro de 2020 às 14h, toda a amostragem foi concluída.

Antes do pouso, os resultados das medições de sensoriamento remoto estavam disponíveis na composição da rocha na zona de pouso. Consequentemente, é basalto com baixo teor de titânio . Ele contém uma fração de massa de cerca de 6 a 9 por cento de óxido de titânio (IV) (TiO 2 ), enquanto a proporção de óxido de ferro (II) (FeO) na região do basalto é de cerca de 17,5 por cento. As amostras de solo devem fornecer informações mais precisas sobre isso. A área de pouso está em um contexto geológico mais amplo, já que o planalto é relativamente jovem, com uma estimativa de 1,3 bilhão de anos. A maior parte do vulcanismo lunar, por outro lado, ocorreu há pouco mais de 2 bilhões de anos, ou seja, 700 milhões de anos antes.

Início de volta

A sonda pousou em um local plano sem crateras e saliências, a amostragem foi realizada sem as dificuldades temidas e, às 19 horas, consumiu significativamente menos tempo do que o planejado. Finalmente, um pequeno mastro foi dobrado no módulo de pouso e a bandeira nacional feita de fibra sintética não desbotada foi estendida. No dia 3 de dezembro de 2020 às 12h07 UTC, teve início a contagem regressiva para o início da etapa de subida. Os painéis solares da sonda foram dobrados e colocados verticalmente para evitar danos. Às 15h10, o bloqueio entre o módulo de pouso e o degrau de subida de 800 kg foi liberado e um mecanismo de mola empurrou o último para cima. Então o motor de 3 kN do estágio de subida acendeu; os gases de combustão quentes foram desviados para o lado por um pequeno defletor de fluxo no módulo de pouso. Uma câmera desenvolvida pelo Instituto de Pesquisa de Engenharia Elétrica e Mecânica Relacionada ao Espaço de Pequim em cima do módulo de pouso filmou o processo de decolagem e o transmitiu para a Terra.

O módulo de pouso não era uma plataforma de lançamento normal. Os engenheiros da Academia Chinesa de Tecnologia Espacial haviam feito vários testes na Terra para garantir que a fase de subida pudesse ter começado mesmo se o módulo de pouso parasse em uma superfície inclinada em 20 °. Graças ao reconhecimento preliminar completo, incluindo pelo orbitador da sonda de teste Chang'e 5-T1 , que fotografou o local de pouso planejado de uma altura de apenas 15 km em abril de 2015, a inclinação real da sonda para a horizontal era de apenas 2 °. No entanto, o cálculo exato era difícil. Ainda não há uma rede de satélites de navegação na lua - ela deve ser construída gradualmente, começando com a missão Chang'e 7 em 2024. Portanto, o nível de subida primeiro voou verticalmente para cima, determinou sua posição com a ajuda da rede do espaço profundo chinês e seus próprios sensores estelares e girou em uma órbita fortemente excêntrica com um periseleno de 15 km e um aposeleno de 180 km. Seis minutos após a decolagem, após uma distância de vôo de cerca de 250 km, os motores foram desligados.

Manobra de acoplamento

Após um total de quatro manobras de correção de órbita, o estágio de subida atracou uns bons dois dias depois, em 5 de dezembro de 2020 às 21h42 UTC, a uma altitude de 200 km com o orbitador - uma manobra para a qual apenas uma janela de tempo de 3,5 horas estava disponível. A parte superior do orbitador toroidal , no recesso central do qual a cápsula de reentrada seria colocada, era circundada por uma transmissão de pressão e capa protetora (marcada em amarelo na ilustração acima) para o início da Terra e o tempo em órbita lunar. Essa capa protetora , que anteriormente protegia o complexo revestimento protetor de calor da cápsula de reentrada desenvolvida pelo Instituto de Pesquisa de Materiais da Academia Chinesa de Tecnologia de Veículos de Lançamento contra as grandes diferenças de temperatura no espaço e os íons do vento solar , foi lançado pouco antes do encontro com o palco de subida. O estágio de subida e o orbitador inicialmente se aproximaram remotamente do Centro de Controle Espacial de Pequim , então de forma independente a uma distância de 100 km, já que o controle preciso não foi possível devido ao longo tempo de propagação do sinal entre a Lua e a Terra. Para a navegação na última etapa, foi utilizado um sistema de radar desenvolvido pelo 25º Instituto de Pesquisa da Academy for Defense Technology com um transmissor no orbitador e um respondedor no estágio de subida, que também foi utilizado de forma semelhante em 2017, quando a nave espacial de transporte Tianzhou 1 foi ancorada com o laboratório espacial Tiangong 2 foi usado. Para a missão à lua, no entanto, o peso dos dispositivos foi reduzido pela metade, para cerca de 4,4 kg. Além de determinar a posição, este sistema também usou este sistema para se comunicar entre o orbitador e o estágio de subida.

Separação do estágio de ascensão (esquerda) e orbital (direita)

À medida que se aproximava, o veículo orbital agarrou com nove garras dispostas em três grupos de três para três guidões em forma de estrela no topo do degrau de subida. As garras foram dobradas para dentro e puxaram o estágio de ascensão para o orbitador de modo que ficasse logo acima da escotilha superior da cápsula de reentrada. O recipiente com as amostras de solo foi transferido para a cápsula de reentrada e esta foi lacrada para evitar contaminação com material terrestre no pouso. O acoplamento demorou 21 segundos desde o primeiro contato até o travamento. Às 22:12 UTC, exatamente meia hora após a atracação, o processo de entrega foi concluído.

Em 6 de dezembro de 2020 às 04h35 UTC, o estágio de ascensão se desacoplou do orbitador e inicialmente permaneceu em órbita lunar, que partiu em 7 de dezembro de 2020 às 22h59 UTC seguindo um comando correspondente do Centro de Controle Espacial de Pequim. Meia hora depois, às 23h30, o nível de subida atingiu a lua a 0 ° de longitude oeste e 30 ° de latitude sul; desta forma , os detritos espaciais foram evitados no espaço perto da lua. O ponto de impacto está entre as crateras Regiomontanus e Walther no sudoeste da frente da lua .

Retorna

Expondo a cápsula de reentrada

Após seis dias na órbita antiga, o orbitador realizou uma manobra de correção orbital em 12 de dezembro de 2020 às 01h54 UTC, aumentando o aposeleno de sua órbita, mantendo os 200 km de periseleno. A órbita mudou de circular para elíptica. Em 13 de dezembro de 2020 à 01:51 da manhã, quatro propulsores de controle de atitude, cada um com um empuxo de 150 N, foram acionados por 22 minutos a uma distância de 230 km da superfície lunar. Como resultado, o orbitador girou sobre um eixo com a cápsula de reentrada em uma órbita de transferência para a Terra. Outra manobra de correção de órbita ocorreu em 16 de dezembro às 1:15 da manhã, durante a qual dois propulsores de controle de atitude, cada um com um impulso de 25 N, foram acionados por 8 segundos. Meio dia depois, às 17h, o orbitador implantou a cápsula de reentrada a uma altitude de 5.000 km acima da terra sob as ordens do Centro de Controle Espacial de Pequim . O orbitador então ligou seu motor para recuperar a distância da Terra.

O pouso da cápsula de reentrada ocorreu como na missão de teste Chang'e 5-T1 após uma descida em duas partes com frenagem atmosférica . A cápsula entrou na atmosfera pela primeira vez às 17:33 UTC, a uma altitude de 120 km e a uma velocidade de 11,2 km / s ou 40.320 km / h. O escudo térmico ablativo na parte inferior foi aquecido a 3000 ° C, enquanto a temperatura dentro da cápsula era de apenas 28,5 ° C. A blindagem térmica consistia em um material capaz de absorver uma energia de 6 MW / m², o revestimento de proteção térmica na parede lateral ainda era de 1,5 MW / m². Após um curto período de tempo, a cápsula acendeu pequenos motores, deixou a atmosfera e voltou ao espaço. Agora, sua parede externa resfriou a -120 ° C, o que colocou uma pressão considerável no material. A segunda entrada na atmosfera foi de 7,8 km / s ou 28.080 km / h, mais ou menos a velocidade com que as espaçonaves Shenzhou voltam da órbita. Agora, o escudo térmico aqueceu apenas até 1800 ° C. A uma altura de 10 km acima do solo, o pára-quedas estabilizador e logo em seguida o pára-quedas de frenagem disparou. O desembarque ocorreu em 16 de dezembro de 2020 às 17:59 UTC na área da bandeira Dörbed na Mongólia Interior .

Graças ao cuidadoso rastreamento da órbita , o local de pouso era conhecido exatamente, e as equipes de resgate que operavam separadamente - uma com helicópteros, outra com veículos - tinham a cápsula apesar da escuridão - o pouso ocorreu às 2h da manhã, horário local - e temperaturas abaixo de - 20 ° C no coberto de neve Alcançou rapidamente a estepe. Primeiro, uma "camisola" de três camadas foi colocada na cápsula para protegê-la do frio, depois foi levada de caminhão para a Base de Treinamento Tático do Exército de Zhurihe (中国人民解放军 陆军 朱 日 和 合同 战术 训练 基地) na área de o direito Soned bandeira trouxe. De lá, a cápsula foi transportada por avião de transporte para Pequim , onde chegou no final da tarde de 17 de dezembro de 2020 (horário local). Primeiro, a cápsula foi levada para a empresa de manufatura, a Academia Chinesa de Tecnologia Espacial . Lá foi inaugurado sob a supervisão da Agência Espacial Nacional da China na presença de representantes da imprensa e o recipiente com as amostras de solo foi retirado. Em uma cerimônia solene no prédio da Agência Espacial Nacional, seu diretor Zhang Kejian apresentou o recipiente de amostra fechado a Hou Jianguo, presidente da Academia Chinesa de Ciências desde 25 de novembro de 2020, junto com um certificado que confirma sua autenticidade e integridade .

A sequência da missão era muito mais complicada do que as sondas de retorno soviéticas Luna . Lá, a etapa de subida deveria primeiro atingir uma altitude de 54.500 km . Depois disso, no entanto, ela voltou diretamente para a Terra em queda livre. Em Chang'e 5, por outro lado, o combustível só precisava chegar ao orbitador na órbita lunar no estágio de ascensão. Isso permitiu que mais material de amostra fosse coletado da lua - também porque a cápsula de reentrada relativamente pesada e de construção robusta, de 300 quilos, não pousou na lua, mas permaneceu no orbitador.

Outra vantagem em comparação com o conceito Luna de 1969 é que, graças à etapa intermediária com o orbitador, que assume as amostras na órbita lunar, as sondas Chang'e podem não só se lançar das proximidades do equador lunar e diretamente para a terra, mas também, por exemplo, da região polar sul da lua. A etapa intermediária também oferece mais flexibilidade em termos de programação, mesmo se o estágio de subida sem aquecimento e apenas com energia solar tiver que começar antes do pôr do sol. Uma das coisas a serem testadas era se as cargas da sonda construída de forma semelhante poderiam sobreviver à noite de luar. No entanto, não foi possível colocar o espectrômetro e o radar de penetração no solo novamente em operação após o início da etapa de subida em 3 de dezembro de 2020.

Motores

Os quatro módulos do Chang'e 5 continham um total de 77 motores hipergólicos fabricados pela Academy for Liquid Rocket Engine Technology , desde pequenos motores de controle de atitude com 10  N , 25 N e 150 N de empuxo até o motor principal do módulo de pouso, cujo empuxo varia de 1,5 kN a 7, 5 kN podem ser regulados. Ao contrário das sondas Chang'e 3 e Chang'e 4 , cujos motores só precisavam funcionar até o pouso, o desenvolvimento do Chang'e 5 foi baseado na suposição de que os motores do estágio de subida durariam até dez dias carregados eletrostaticamente poeira lunar pode ser exposta aos dispositivos de coleta de amostra . Medidas especiais de proteção contra poeira foram tomadas nesses motores para garantir um retorno seguro do estágio de ascensão à órbita lunar.

Lander payloads

O módulo de pouso, baseado no ônibus Chang'e 3 , foi equipado com um telêmetro a laser , um scanner a laser de imagens tridimensionais e uma câmera de pouso para o processo de aterrissagem de obstáculos auto-evitável, além de uma câmera panorâmica, um espectrômetro e um solo radar de penetração com o qual as rochas de superfície embutidas no regolito , que podem ser perigosas para a perfuração, devem ser rastreadas e evitadas, se necessário.

Dois dispositivos foram usados ​​para coletar as amostras de solo:

  • Na Universidade Politécnica Harbin desenvolveu e na fábrica 529 da Academia de tecnologia espacial (航天 五 院 529 厂) em Pequim construiu brocas com carboneto de tungstênio -Bohrkopf, de acordo com o princípio da broca de impacto através da rocha com um máximo de Mohs ' dureza de 8 a 2 m Deve penetrar profundamente e perfurar pelo menos um núcleo . Um tubo de aramida de paredes finas passava pelo interior da broca oca , que era fechada e puxada para cima após o término da perfuração por meio de um mecanismo de arame de mola costurado na extremidade inferior. Por um lado, a mangueira mantinha o material do núcleo da broca unido, evitando que se misturasse e preservando assim a sequência das várias camadas de solo. Por outro lado, o tubo de aramida macio tornou possível dobrar e enrolar o núcleo da broca para que ele se encaixasse no degrau de subida.
  • Para amostras de regolito da superfície lunar, um braço mecânico - também desenvolvido em Harbin - foi usado com uma pequena pá escavadeira no final. O braço de 3,7 m de comprimento e apenas 3,1 kg feito de um compósito com matriz de alumínio - carboneto de silício - metal (AlSiC) tornou possível, graças a várias juntas e uma faixa giratória de 120 °, coletar amostras em uma área de sete a oito metros quadrados. Cada colher cheia de regolito foi primeiro embalada individualmente na extremidade frontal do braço usando um mecanismo de vibração e separação e, em seguida, colocada em um recipiente de amostra diretamente atrás dele. Isso garantiu que as amostras de diferentes locais nas proximidades do país não entrassem em contato umas com as outras. Quando o receptáculo da amostra estava cheio, todo o mecanismo foi levantado para o degrau e separado do braço na junta da pá.

A broca e a escavadeira foram colocadas em lados opostos da sonda, que pousou de forma que a escavadeira ficasse no lado ensolarado e a broca na sombra. Trabalhar com a escavadeira era relativamente exigente e eles queriam que os técnicos do Centro de Controle Espacial de Pequim tivessem uma boa visão do solo. Por outro lado, temia-se que a furadeira superaquecesse. O dispositivo, com um consumo de energia de uns bons 1000 W, foi projetado de forma que ainda funcionasse corretamente em temperaturas de até 180 ° C (a temperatura máxima de trabalho para brocas na terra é de 100 ° C), mas para ser pelo lado seguro, era melhor colocar a broca na sombra.

Amostras de solo

A relação entre as amostras de superfície coletadas com a pá da escavadeira e o material perfurado foi em torno de 3: 1, quase 1,5 kg de material de superfície e quase 300 g de material das camadas mais profundas. A quantidade total originalmente almejada de 2 kg era a quantidade máxima que poderia ser transportada para a órbita lunar com o impulso dado dos motores. Em vista do subsolo inesperadamente rochoso (ver acima), no entanto, a amostra de perfuração ficou satisfeita com uma quantidade que era mais de 200 g a menos para não comprometer a missão. Quando o recipiente da amostra foi pesado após o retorno da sonda, verificou-se que exatamente 1731 g de solo haviam sido coletados. Para comparação: a sonda soviética Luna 24 perfurou a uma profundidade de 2,25 m em 1976. No entanto, como a broca era mais fina, obteve apenas 170 g de material.

Depois que a Agência Espacial Nacional Chinesa entregou o contêiner ainda lacrado com as amostras de solo para a Academia de Ciências em 19 de dezembro de 2020, ele foi escoltado por Pequim até a sede do Observatório Astronômico Nacional na Rua Datun. Um laboratório especial foi construído lá desde 2015, no qual as amostras de solo podem ser examinadas e armazenadas. Um dos problemas de estudar amostras de solo da lua é que ela tem apenas uma exosfera muito fina , próxima ao vácuo. Se o recipiente tivesse sido danificado ou aberto incorretamente na aterrissagem, o ar terrestre e as partículas de poeira teriam sido sugados imediatamente e contaminado as amostras de solo. Portanto, as amostras foram primeiro seladas à prova de gás na lua. Uma vez que a cápsula de reentrada também foi fechada hermeticamente após a transferência do recipiente da amostra, o que era necessário para proteção contra o calor no pouso, as amostras foram protegidas contra contaminação várias vezes.

O armazenamento ex-situ de longo prazo das amostras lunares ocorre em uma instalação da Universidade Hunan em Shaoshan , local de nascimento de Mao Zedong , que cumpre os regulamentos de controle de desastres . Algumas das amostras estão expostas no Museu Nacional da China em Pequim; o objetivo é manter a população interessada em ciência e tecnologia . Outros museus podem emprestar amostras de solo por um período de até dois meses; este período pode ser prorrogado por um mês, mediante solicitação. A primeira exposição com uma amostra de solo fora de Pequim aconteceu em Hong Kong de 26 de junho a 9 de julho de 2021 . Além disso, algumas das amostras de solo serão entregues ao Escritório das Nações Unidas para Assuntos do Espaço Exterior para posterior distribuição e usadas para presentes em visitas de estado.

Comissão de especialistas para amostras de solo da lua

O material de solo armazenado nos Observatórios Nacionais, que representa a maior parte do total, foi dividido em porções menores, estas são descritas em detalhes - "Pó de regolith retirado do recipiente de amostra CE5C0800, 21.865 grãos, tamanho de grão <1 mm, total peso 20 g "- abril de 2021, um catálogo correspondente com fotos dos grãos de areia e rochas foi publicado no site do programa lunar, onde cientistas nacionais e estrangeiros podem enviar pedidos de usuários. Os dados e conhecimentos obtidos nas amostras de solo, bem como os dados obtidos pelo espectrômetro da sonda e radar de penetração no solo na Lua entre 1º e 3 de dezembro de 2020, podem ser acessados ​​pelos usuários cadastrados na mesma página.

Amostras de solo podem ser emprestadas, se bem justificadas, também para métodos de investigação em que o material seja destruído. Neste último caso, entretanto, o respectivo experimento deve ser documentado em vídeo para que haja evidências da localização do material. As inscrições são aprovadas pelo Centro de Exploração Lunar e Projetos Espaciais da Agência Espacial Nacional da China após terem sido avaliadas e priorizadas pela Comissão de Especialistas em Amostras de Solo da Lua (月球 样品 专家 委员会). Esta comissão, com mandato de quatro anos cada, é composta por um presidente e oito a dez outros membros, sendo que o presidente não deve ter mais de 70 anos na altura da posse e os restantes membros, no máximo 65 (os estatutários a idade de aposentadoria na China é de 60 anos para homens e 55 para mulheres). Os comissários são propostos pelo Ministério da Educação , Ministério da Ciência e Tecnologia , Ministério dos Recursos Terrestres , Academia Chinesa de Ciências e Fundação Nacional para Ciências Naturais . Com base nessas propostas, a Agência Espacial Nacional seleciona os membros do comitê após extensas consultas e levando em consideração apenas suas qualificações profissionais - a consideração de aspectos de política externa etc. não ocorre até a aprovação final dos pedidos de usuário pelo Nacional Agência Espacial. A primeira comissão é composta pelos seguintes membros:

Se necessário, a comissão também pode convidar especialistas estrangeiros das áreas de especialização relevantes para participar de suas reuniões. No entanto, o número de estrangeiros participantes em uma reunião não pode exceder 1/3 dos membros do comitê, ou seja, três para o período de 2021–2025. Os especialistas estrangeiros têm direito a voto nas decisões sobre a alocação de amostras de solo.

A primeira rodada de premiações ocorreu em 11 de junho de 2021. Os candidatos às amostras de solo tinham que fazer uma apresentação em PowerPoint de dez minutos de seu projeto de pesquisa e, em seguida, responder às perguntas dos especialistas por mais três minutos. Nenhum instituto de pesquisa estrangeiro se inscreveu para esta rodada. A maioria dos candidatos eram universidades e instituições da Academia Chinesa de Ciências, mas também representantes da indústria, como a Academia Chinesa de Tecnologia Espacial (uma subsidiária da Corporação de Ciência e Tecnologia Aeroespacial da China ) e o Instituto de Pesquisa Geológica de Pequim do Nuclear Nacional da China Corporation (核 工业 北京 地质 研究院), o material necessário para dois projetos de pesquisa. Um mês depois, em 12 de julho de 2021, a comissão de especialistas havia tomado sua decisão. 31 de 37 pedidos foram aprovados, principalmente projetos de pesquisa sobre vulcanismo na lua e a história do desenvolvimento da lua. Amostras da lua com um peso total de 17,4764 g foram emitidas. Outra rodada de premiações ocorrerá em setembro de 2021.

Exposição no Museu Nacional

Em 27 de fevereiro de 2021, uma exposição intitulada "Moon Sample 001" (月球 样品 001 号) foi inaugurada no Museu Nacional Chinês em Pequim. Além da cápsula de reentrada original e seu paraquedas, bem como mais de 40 outros objetos do programa lunar da República Popular da China, 100 g do material de amostra estão em exibição em um recipiente em forma de Zun feito de cristal de chumbo , a quantia que alude ao 100º aniversário do Partido Comunista em 2021 a China representa. As dimensões do contêiner também são simbólicas: a altura de 38,44 cm representa a distância média de 384.400 km entre a Terra e a lua, a largura de 22,89 cm para a duração da missão de 22,89 dias. O contêiner, portanto, simboliza as dimensões espaciais e temporais da missão.

Na parte inferior do contêiner, um mapa-múndi é mostrado em vidro lixado, no qual o território da China é polido, o que supostamente simboliza o interesse dos chineses pela lua, que existe desde a Idade do Bronze (a o calendário lunar daquela época ainda é usado hoje para calcular feriados). No meio do recipiente, a uma distância de 9,9 cm da "Terra", há uma cavidade esférica que supostamente representa a lua e onde está localizado o material da amostra real, com o duplo nove para as nove esferas do céu (九霄) representa, por outro lado, a esfera mais alta (九重) que os engenheiros do programa lunar alcançaram com a missão.

O recipiente com a amostra de solo será posteriormente exposto em outros museus do país.

Missão de acompanhamento

Depois que o orbitador desdobrou a cápsula de reentrada perto da Terra em 16 de dezembro de 2020, ele ligou seu motor e inicialmente voou de volta para a lua , como na missão de teste Chang'e 5-T1 . Como o veículo de lançamento havia colocado a sonda em órbita de transferência para a lua com grande precisão no início da missão, o número de manobras de correção de órbita necessárias no curso posterior foi bastante reduzido, o que significou uma grande economia de combustível. Após o fim da missão primária, o orbitador ainda tinha mais de 200 kg de combustível. Portanto, ele foi enviado em uma missão de acompanhamento ao ponto L 1 interno de Lagrange do sistema Sol-Terra, a 1,5 milhão de quilômetros da Terra . Os seguintes foram definidos como os objetivos da missão de acompanhamento:

  1. Teste e verificação do cálculo de uma órbita de transferência para o ponto L 1 , bem como das tecnologias necessárias para controlar uma sonda neste ponto.
  2. Realize observações de longo prazo perto do ponto L 1 . Teste e verificação do cálculo de uma órbita em torno do ponto L 1 e das tecnologias necessárias para controlar uma sonda neste ponto.
  3. Medição da irradiação de luz e exposição à radiação radioativa nas proximidades do ponto L 1 . Verificação da capacidade dos sistemas de bordo de operar sob essas cargas.
  4. Teste de rastreamento de órbita, controle e comunicação com uma sonda durante uma chamada "Interrupção do Sol", na qual o orbitador é direcionado diretamente para a linha de visão sol-terra de modo que seus sinais sejam ofuscados pelo sol.

O interesse da Agência Espacial Nacional no ponto Lagrange L 1 do sistema Sol-Terra baseia-se no fato de que uma sonda posicionada ali pode observar continuamente o Sol sem nunca ser obscurecida pela Terra ou pela Lua, fator que contribui para o Exemplo também foi usado no Observatório Solar e Heliosférico (SOHO) pela ESA e NASA. É também um ponto ideal para observar o lado da Terra voltado para o sol. Após a conclusão dos experimentos no ponto L 1 , uma decisão será tomada em outras missões de acompanhamento após a verificação da condição do orbitador.

Em 21 de dezembro de 2020, a responsabilidade pelo orbitador no Centro de Controle Espacial de Pequim foi transferida da sala de controle principal para o Grupo de Tratamento de Longo Prazo (长期 管理 团队), que também é responsável pelo telescópio ultravioleta ainda ativo na sonda de a sonda lunar Chang'e 3 , que cuida de três componentes de Chang'e 4 e da sonda Tianwen-1 de Marte . Quando o orbitador deixou a Terra depois que a cápsula de reentrada foi implantada, ele ainda estava viajando a uma velocidade de mais de 10 km / s. Em 19 de janeiro de 2021, os engenheiros frearam para 4 km / s. Após um total de duas manobras de correção de órbita e duas manobras de mudança de órbita maiores, a órbita girou após 88 dias de voo em 15 de março de 2021 às 05:29 UTC para uma órbita periódica , ou seja , não uma órbita de Lissajous , em torno do ponto L de Lagrange 1 do sistema sol-terra a. Demora cerca de seis meses para um ciclo, semelhante ao SOHO com 178 dias.

Links da web

Commons : Chang'e 5  - coleção de imagens, vídeos e arquivos de áudio

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