«Чанъэ́-4» ( кит. трад. 嫦娥四號 , упр. 嫦娥四号 , пиньинь Cháng'é sìhào , палл. Чанъэ сы-хао ) — китайская автоматическая межпланетная станция для изучения Луны и космического пространства; 3 января 2019 впервые в истории совершила мягкую посадку на обратной стороне Луны . Миссия состоит из стационарной лунной станции «Чанъэ-4», несущей на борту луноход « Юйту-2 », и ретрансляционного спутника Цюэцяо , запущенного в точку Лагранжа L ₂ системы Земля—Луна.

«Чанъэ-4» является частью Лунной программы Китая , продолжением и дублёром миссии « Чанъэ-3 », в ходе которой в конце 2013 года на Луну был успешно доставлен луноход « Юйту ».

В герметичном контейнере на борту станции, впервые в истории, произошло прорастание на поверхности другого небесного тела семян: хлопчатника , рапса и картофеля .

Цели миссии

Запланированы и осуществлены: посадка в кратере фон Кáрман , входящем в свою очередь в Бассейн Южный полюс — Эйткен ; забор и исследования образцов грунта ; специалисты надеются найти в этом регионе материалы, выбитые из верхних слоев лунной мантии, что поможет пролить свет на её геологическую историю . Южный полюс — Эйткен является крупнейшим и наиболее древним известным импактным бассейном Солнечной системы, его поверхность в среднем на 13 км ниже окружающих возвышенностей . Выбор кратера, названного в честь Теодора фон Кармана , был связан ещё и с тем, что этот учёный был научным руководителем Цяня Сюэсэня (1911—2009), основоположника китайской космонавтики.

Кроме научных задач, миссия позволила Китаю протестировать возможности в реализации систем дальней космической связи .

Конструкция

Луноход

1200-килограммовый посадочный аппарат несёт 140-килограммовый луноход « Юйту-2 » («Нефритовый заяц-2»), длиной 1,5 метра, шириной 1 метр , высотой около 1,1 метра. Луноход оснащён 2 складными панелями солнечных батарей и 6 колесами, антенной связи, четырьмя панорамными камерами, которые могут работать одновременно . На луноходе установлен также георадар , позволяющий зондировать слой реголита, спектрометр изображений, работающий в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, анализатор энергичных нейтральных атомов и ряд других приборов .

Источник питания

Энергоснабжение оборудования миссии осуществляется тепловыми блоками — радиационными источниками тепла и радиоизотопными источниками электроэнергии , использующими энергию альфа-распада изотопа плутоний-238 . Тепловые блоки разработаны в Российском федеральном ядерном центре ВНИИЭФ , корпуса тепловых блоков изготовлены из композиционных материалов специалистами АО «НИИграфит» .

Ход миссии

Подготовка

Запуск и мягкая посадка на Луну первоначально планировались в 2015 году .

Поскольку с обратной стороной Луны отсутствует прямая видимость, для организации связи с аппаратами используется ретрансляционный спутник « Цюэцяо » («Сорочий мост»), который был запущен с космодрома Сичан 20 мая 2018 года в точку Лагранжа L ₂ ракетой-носителем « Чанчжэн-4C ».

Одновременно с «Цюэцяо» были также запущены два малых аппарата Харбинского политехнического университета « » и « » .

Запуск, полёт и посадка на Луну

«Чанъэ-4» был успешно запущен с Земли 7 декабря 2018 года (в 21:00 по московскому времени, 8 декабря примерно в 02:00 по местному времени) ракетой-носителем « Чанчжэн-3B » с космодрома Сичан .

12 декабря 2018 года в 11:39 мск аппарат вышел на эллиптическую орбиту вокруг Луны (высота перицентра 100 км , высота апоцентра 400 км ) .

19 декабря 2018 года «Чанъэ-4» установил связь со спутником-ретранслятором « Цюэцяо » и связался с Землёй .

30 декабря 2018 года в 08:55 по пекинскому времени (03:55 мск) «Чанъэ-4» перешёл с круговой 100-км орбиты на эллиптическую орбиту вокруг Луны (высота перицентра 15 км , высота апоцентра 100 км ) .

3 января 2019 года в 05:26 мск выполнено прилунение на обратной стороне Луны в точке с координатами .

«Чанъэ-4» прилунился на пологом склоне в 8,35 м к северу от края кратера диаметром 25 м. Этот кратер окружён пятью другими ударными кратерами. В журнале Nature Communications опубликовали точные координаты места посадки зонда: 177,5991° восточной долготы и 45,4446° южной широты .

Работа на поверхности Луны

После прилунения 3 января 2019 года в 06:40 мск аппарат сделал первый в мире снимок поверхности обратной стороны Луны с близкого расстояния и передал его на Землю через спутник-ретранслятор « Цюэцяо » . В этот же день в 17:22 мск планетоход « Юйту-2 » съехал с посадочного модуля по наклонной рампе на поверхность Луны .

С 4 января по 10 января « Юйту-2 » во время лунной ночи находился в режиме «сна». Посадочный модуль «Чанъэ-4» в это время прошёл низкотемпературные испытания.

10 января в 17:14 по пекинскому времени (12:14 по Москве) «Юйту-2» успешно вышел из режима «сна» и сделал первые фотографии . «Юйту-2» провёл научно-исследовательскую работу в дневное время, которое продлилось до 12 января .

С 14 января 2019 года во время лунной ночи луноход « Юйту-2 » и спускаемый модуль «Чанъэ-4» находились в спящем режиме.

29 января 2019 года, около 20:00 вышел из спящего режима луноход «Юйту-2».

30 января 2019 года в 20:39 посадочный модуль «Чанъэ-4» также вышел из спящего режима . Температура на поверхности Луны за это время опускалась до -190 °C .

В начале февраля 2019 года американский космический аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) прошёл почти прямо над местом посадки «Чанъэ-4» и выполнил его фотосъёмку .

В январе–феврале 2019 года Нейтронный и дозиметрический эксперимент (Lunar Lander Neutrons and Dosimetry experiment, LND) впервые измерил уровень радиации на поверхности Луны в зависимости от времени. Эквивалентная мощность дозы излучения составила около 1369 микрозиверт в сутки, что примерно в 1,9 раза превышает аналогичный показатель на борту Международной космической станции (731 микрозиверт в сутки) и приблизительно в 200 раз — на поверхности Земли. В пределах погрешности данные LND сходятся с данными детектора космических лучей , которым 2 февраля 2019 года измеряли радиационный фон на точке орбиты вблизи положения посадочного модуля «Чанъэ-4» .

На 4 марта « Юйту-2 » проехал 127 метров по поверхности обратной стороны Луны и прислал снимки, на которых видны камни и колея от его колёс. Затем луноход аппарат перешёл в режим «сна». 10 марта «Юйту-2» должен будет вернуться к работе . 14 марта года агентство « Синьхуа » сообщило, что луноход «Юйту-2» проехал по поверхности обратной стороны Луны 163 метра и, возможно, сможет проработать дольше запланированного трёхмесячного цикла . За третий лунный день «Юйту-2» проехал 43 метра, добавив их к пройденным 44,185 м в первый лунный день и 75,815 м во второй лунный день. С 13 марта 2019 года оборудование посадочного модуля «Чанъэ-4» и ровер «Юйту-2» переведены в спящий режим до окончания третьей лунной ночи . Перемещения «Юйту-2» по поверхности обратной стороны Луны удалось зафиксировать при помощи трёхкамерной системы фотографирования АМС Lunar Reconnaissance Orbiter .

В ходе четвёртых лунных суток с 29 марта по 1 апреля проехал по лунной поверхности 8 метров. Затем оба аппарата перешли в режиме «сна» до 8 апреля. С 8 по 12 апреля «Юйту-2» проехал по лунной поверхности ещё 8 метров, после чего с наступлением пятой лунной ночи опять ушёл в режим «сна» до 28 апреля .

«Юйту-2» с помощью спектрометра VNIS обнаружил в кратере Кармана минералы ортопироксен и оливин , которые могут происходить из лунной мантии . На пятый лунный день «Юйту-2» удалось проехать 12 м. В это время у китайского лунохода начали нештатно работать сенсоры системы автоматического обхода препятствий, так как отражение солнечного света от элементов корпуса ровера засвечивало сенсоры. Ситуацию удалось выправить с помощью корректировки программного обеспечения и её перезагрузки. За всё время работы ровер преодолел примерно 190 м 66 см . К концу шестого лунного дня «Юйту-2» преодолел в целом 212,99 метра на обратной стороне Луны. 9 июня посадочный модуль «Чанъэ-4» и луноход «Юйту-2» перешли в спящий режим в связи с наступлением двухнедельной лунной ночи .

28 июля «Чанъэ-4» и «Юйту-2» успешно вышли из спящего режима в котором находились с 9 июля и приступили к восьмому месяцу работ на обратной стороне Луны . За восьмой лунный день луноход «Юйту-2» проехал 61 метр, проводя зондирование местности, изучая ландшафт, структуру грунта и измеряя уровень нейтронной радиации, излучаемой звездами. 8 августа 2019 года наступила двухнедельная лунная ночь и «Юйту-2» перешёл в режиме «сна» на 14 земных суток. Общий путь, пройденный по обратной стороне Луны, составил 271 метр .

17 августа в информационной публикации было объявлено о находке необычного материала, исследовавшегося прибором видимого и ближнего инфракрасного спектрометра VNIS. Клайв Нил из Университета Нотр-Дам считает, что материал, обнаруженный китайским луноходом в центре кратера, напоминает образец ударного стекла 70019, обнаруженный астронавтом-геологом Харрисоном Шмиттом во время миссии « Аполлон-17 » в 1972 году .

24 августа «проснулся» луноход «Юйту-2», а через день — посадочный модуль «Чанъэ-4». Планировалось проводить анализ структуры грунта на наличие полезных ископаемых, замерять уровень нейтронной радиации, излучаемой звёздами .

5 октября 2019 года в 07:43 UTC в режим сна перешёл « Юйту-2 » в 11:30 UTC — посадочный аппарат «Чанъэ-4». Всего «Юйту-2» уже проехал по обратной стороне Луны 289 метров 76 сантиметров .

22 октября 2019 года «Юйту-2» возобновил работу. 4 ноября «Юйту-2» и «Чанъэ-4» перешли в спящий режим. К концу 11 лунного дня «Юйту-2» преодолел в целом 318,621 метра на обратной стороне Луны .

17 марта 2020 года в 23:30 (UTC) «Юйту-2» автономно вышел из спящего режима, а 18 марта в 15:38 (UTC) из спящего вышел посадочный аппарат «Чанъэ-4» .

30 апреля 2020 года «Чанъэ-4» отключился на время лунной ночи .

16 мая 2020 года « Юйту-2 », находящийся на расстоянии 292 метра от посадочного аппарата, вышел из спящего режима в 11:53 по пекинскому времени. 17 мая в 3:25 по пекинскому времени проснулся «Чанъэ-4» .

12 сентября 2020 года в 5:15 утра в субботу по пекинскому времени посадочный модуль миссии «Чанъэ-4» возобновил работу на 22 лунный день на обратной стороне Луны. 24 сентября посадочный модуль «Чанъэ-4» и луноход «Юйту-2» перешли в спящий режим с приходом лунной ночи, стабильно проработав 22 лунных дня .

11 октября 2020 года в 11:56 по пекинскому времени посадочный модуль миссии «Чанъэ-4» возобновил работу на 23 лунный день. 23 октября в 21:40 BJT (13:40 UTC) и посадочный модуль «Чанъэ-4» в перешёл режим гибернации. Все бортовые приборы отработали в 23 лунный день в штатном режиме .

10 ноября 2020 года в 03:12 по пекинскому времени посадочный модуль миссии «Чанъэ-4» возобновил работу на 24 лунный день .

22 декабря 2020 года в 05:00 BJT (21:00 21 декабря UTC), отработав в штатном режиме 25-й лунный день, «Чанъэ-4» перешёл в спящий режим. Общее расстояние, пройденное луноходом « Юйту-2 » по поверхности обратной стороны Луны, составило 600,55 метра .

Биологический эксперимент

На борту посадочного модуля находится контейнер высотой 198 мм и диаметром 173 мм, предназначенный для формирования замкнутой биосферы. Контейнер помимо воды, почвы и воздуха содержал организмы шести видов: семена хлопчатника , рапса , картофеля , резуховидки , яйца плодовой мухи ( дрозофилы ) и дрожжевые грибки , а также две маленькие камеры и систему контроля тепла, поддерживающую температуру 25 градусов Цельсия . Во время подготовки к запуску, за два месяца до посадки на Луне, при помощи специальных технологий семена и яйца были законсервированы на время подготовки и полета к Луне. 3 января после совершения посадки на Луну семена были политы водой. 15 января на конференции было заявлено, что камерами зафиксировано прорастание одного из семян хлопка , после которого проросли также семена картофеля и рапса. Это было первое в истории прорастание земных семян на поверхности другого небесного тела . Также было сообщено, что 12 января в связи с наступлением первой для спускаемого модуля лунной ночи с низкими температурами в рамках перевода спускаемого модуля в «спящий режим» было выключено питание аппаратуры контейнера, на чём эксперимент был завершён .

Новые имена на карте Луны

4 февраля 2019 года Международный астрономический союз одобрил имена для объектов в районе посадки АМС «Чанъэ-4»: само место посадки получило наименование Statio Tianhe в честь древнего китайского названия Млечного пути ( кит. 天河 ), три кратера внутри кратера Фон Карман получили названия в честь созвездий на древних китайских картах звёздного неба : Zhinyu ( кит. 織女 , также указывает на богиню Чжи-нюй ), Hegu ( кит. 河鼓 ) и Tianjin ( кит. 天津 ), а центральный пик кратера Фон Карман получил название Mons Tai в честь горы Тайшань .

Примечания

Ссылки

• YE PeiJian, SUN ZeZhou, ZHANG He, LI Fei. (англ.) // Science China Technological Sciences. — 2017. — Vol. 60 , iss. 5 . — P. 658—667 . — doi : .