Chang'e 3 ( / tʃ æ ŋ ˈ ʌ / ; китайский :嫦娥三号; пиньинь : Cháng'é Sānhào ; букв. « Чанъэ № 3») — роботизированная миссия по исследованию Луны, осуществляемая Китайским национальным космическим управлением (CNSA), включающая роботизированный посадочный модуль и первый китайский луноход . Он был запущен в декабре 2013 года в рамках второго этапа Китайской программы исследования Луны . [4] [6] Главным командиром миссии был Ма Синжуй . [7]
Космический аппарат был назван в честь Чанъэ , богини Луны в китайской мифологии , и является продолжением лунных орбитальных аппаратов Чанъэ 1 и Чанъэ 2. Марсоход был назван Юйту ( китайский :玉兔; букв. « Нефритовый кролик ») после онлайн-опроса, в честь мифологического кролика, который живет на Луне в качестве питомца богини Луны. [8]
«Чанъэ-3» достиг лунной орбиты 6 декабря 2013 года [9] и приземлился 14 декабря 2013 года [10] , став первым космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на Луну после советской « Луны-24» в 1976 году [11] и третьей страной, успешно совершившей этот подвиг. [12] 28 декабря 2015 года «Чанъэ-3» обнаружил новый тип базальтовой породы , богатой ильменитом , черным минералом. [13]
Китайская программа исследования Луны разработана для реализации в четыре [14] этапа постепенного технологического прогресса: первый — это просто выход на лунную орбиту, задача, выполненная Chang'e 1 в 2007 году и Chang'e 2 в 2010 году. Второй — посадка и перемещение по Луне, как это сделали Chang'e 3 в 2013 году и Chang'e 4 в 2019 году. Третий — сбор образцов лунного грунта с ближней стороны и отправка их на Землю, задача, выполненная миссиями Chang'e 5 и Chang'e 6. Четвертый этап состоит в разработке роботизированной исследовательской станции вблизи южного полюса Луны. [14] [15] [16] Программа направлена на содействие высадке экипажа на Луну в 2030-х годах и, возможно, строительство форпоста вблизи южного полюса. [17]
В январе 2004 года был официально учрежден китайский проект лунного орбитального аппарата. [18] Первый китайский лунный орбитальный аппарат, Chang'e 1 , был запущен с космодрома Сичан 24 октября 2007 года [19] и вышел на лунную орбиту 5 ноября. [20] Космический аппарат проработал до 1 марта 2009 года, когда он был намеренно разбит о поверхность Луны. [21] Данные, собранные Chang'e 1, были использованы для создания точной и высокоразрешающей трехмерной карты всей лунной поверхности, что помогло выбрать место для посадочного модуля Chang'e 3. [22] [23]
Преемник Chang'e 1, Chang'e 2 , был одобрен в октябре 2008 года [18] и был запущен 1 октября 2010 года для проведения исследований с лунной орбиты высотой 100 км в рамках подготовки к мягкой посадке Chang'e 3 в 2013 году. [24] Chang'e 2, хотя и похож по конструкции на Chang'e 1, был оснащен улучшенными приборами и предоставлял изображения лунной поверхности с более высоким разрешением для помощи в планировании миссии Chang'e 3. В 2012 году Chang'e 2 был отправлен в расширенную миссию к астероиду 4179 Toutatis . [25]
Официальная цель миссии — осуществить первую в истории Китая мягкую посадку и разведку Луны, а также продемонстрировать и разработать ключевые технологии для будущих миссий. [26] [27] [28] Научные цели миссии «Чанъэ-3» включают топографию и геологическое обследование лунной поверхности, состав и ресурсы лунного материала, обнаружение космической среды Солнце-Земля-Луна и астрономические наблюдения на основе Луны. [26] «Чанъэ-3» попытается выполнить первое прямое измерение структуры и глубины лунного грунта до глубины 30 м (98 футов) и исследовать структуру лунной коры до глубины в несколько сотен метров. [29]
Китайская программа исследования Луны была разделена на три основных этапа: [26]
Chang'e 3 был запущен в 17:30 UTC 1 декабря 2013 года (01:30 по местному времени 2 декабря) с помощью ракеты Long March 3B, запущенной с пускового комплекса 2 на космодроме Сичан в юго-западной провинции Сычуань. [30]
Дома в районе стартового центра были повреждены во время старта, когда отработанные обломки оборудования от ракеты, включая один кусок размером со стол, упали на деревню в уезде Суйнин в соседней провинции Хунань. Власти уезда перевезли 160 000 человек в безопасное место перед стартом, в то время как более 20 000 человек вблизи стартовой площадки в Сычуани были перемещены в аудиторию начальной школы. Ожидаемая зона обломков для ракет Long March составляет от 50 до 70 километров (от 31 до 43 миль) в длину и 30 км (19 миль) в ширину. [30]
Chang'e 3 вышел на круговую лунную орбиту высотой 100 км (62 мили) 6 декабря 2013 года в 9:53 UTC. Орбита была получена после 361 секунды (6 минут) торможения двигателем с переменной тягой от его единственного основного двигателя. [31] Позже космический аппарат принял эллиптическую орбиту 15 км (9,3 мили) × 100 км (62 мили). Посадка состоялась через неделю, 14 декабря. В перицентре его двигатели переменной тяги снова были включены, чтобы уменьшить его скорость, спустившись до 100 м (330 футов) над поверхностью Луны. Он завис на этой высоте, двигаясь горизонтально под собственным руководством, чтобы избегать препятствий, прежде чем медленно спуститься до 4 м (13 футов) над землей, в этот момент его двигатель был выключен для свободного падения на лунную поверхность. Последовательность посадки заняла около 12 минут.
Топографические данные с орбитальных аппаратов «Чанъэ-1» и «Чанъэ-2» были использованы для выбора места посадки для «Чанъэ-3». Планируемым местом посадки был Синус Иридум , [32] но фактически посадочный модуль приземлился в Море Дождей , примерно в 40 км (24,9 мили) к югу от кратера Лапласа F диаметром 6 км (3,7 мили), [33] [34] в точке с координатами 44,1214° с.ш., 19,5116° з.д. (высота 2640 м) (1,6 мили), [35] 14 декабря 2013 года, 13:11 UTC. [10] [27] [36]
При посадочной массе 1200 кг (2600 фунтов) он также перевозил и развертывал 140-килограммовый (310 фунтов) марсоход. [3] Он выполняет двойную функцию: демонстратор технологий, который будет доработан для запланированных на 2019 год миссий по возвращению образцов «Чанъэ-5» и «Чанъэ- 6» . [37] [38]
Стационарный посадочный модуль оснащен радиоизотопным нагревательным устройством (RHU) для обогрева его подсистем и питания его операций, а также солнечных панелей, во время его запланированной однолетней миссии. Он имеет научную полезную нагрузку из семи инструментов и камер. В дополнение к их лунным научным функциям, камеры также будут получать изображения Земли и других небесных тел. [1] В течение 14-дневных лунных ночей посадочный модуль и марсоход переходят в « спящий режим ». [26]
Посадочный модуль оснащен 50-мм (2,0 дюйма) телескопом Ричи-Кретьена , который используется для наблюдения за галактиками, активными ядрами галактик, переменными звездами, двойными звездами, новыми звездами, квазарами и блазарами в ближнем ультрафиолетовом диапазоне (245–340 нм), и способен обнаруживать объекты с яркостью до 13-й звездной величины. Тонкая экзосфера и медленное вращение Луны позволяют проводить чрезвычайно длительные непрерывные наблюдения за целью. LUT является первой долговременной астрономической обсерваторией на Луне, проводящей непрерывные наблюдения за важными небесными телами для изучения их световых изменений и улучшения текущих моделей. [39] [40] [41]
На посадочном модуле также установлена камера экстремального ультрафиолетового диапазона (30,4 нм) [42] , которая будет использоваться для наблюдения за плазмосферой Земли с целью изучения ее структуры и динамики, а также для исследования того, как на нее влияет солнечная активность . [29]
На посадочном модуле установлены три панорамные камеры, обращенные в разные стороны. Посадочный модуль оснащен одной камерой спуска, которая была испытана на космическом аппарате Чанъэ-2. [39]
Посадочный модуль «Чанъэ-3» также оснащен выдвижным зондом для исследования почвы. [39] [43]
Разработка шестиколесного марсохода началась в 2002 году в Шанхайском институте аэрокосмической техники и была завершена в мае 2010 года. [44] [45] Общая масса марсохода составляет около 140 кг (310 фунтов), грузоподъемность — около 20 кг (44 фунта). [1] [46] Марсоход может передавать видео в режиме реального времени и выполнять простой анализ образцов почвы. Он может перемещаться по склонам и имеет автоматические датчики, предотвращающие его столкновение с другими объектами.
Энергия обеспечивалась двумя солнечными панелями , что позволяло марсоходу работать в течение лунных дней, а также заряжать его батареи. Ночью марсоход был в значительной степени отключен от питания и не переохлаждался благодаря использованию нескольких радиоизотопных нагревательных устройств (RHU), использующих плутоний-238 . [47] RHU вырабатывают только тепловую энергию, а не электричество.
Марсоход был развернут с посадочного модуля и вошел в контакт с лунной поверхностью 14 декабря в 20:35 UTC. [48] 17 декабря было объявлено, что все научные инструменты, кроме спектрометров, были активированы, и что и посадочный модуль, и марсоход «функционируют так, как и ожидалось, несмотря на неожиданно суровые условия лунной среды». [3] Однако с 16 по 20 декабря марсоход не двигался, отключив свои подсистемы. Прямая солнечная радиация подняла температуру на освещенной солнцем стороне марсохода до более чем 100 °C (212 °F), в то время как затененная сторона одновременно опустилась ниже нуля. С тех пор посадочный модуль и марсоход закончили фотографировать друг друга и приступили к своим соответствующим научным миссиям. [49]
Марсоход был спроектирован для исследования территории площадью 3 квадратных километра (1,2 квадратных мили) в течение своей трехмесячной миссии с максимальным расстоянием перемещения 10 км (6,2 мили).
Марсоход продемонстрировал свою способность выдержать первую лунную ночь, когда 11 января 2014 года ему дали команду выйти из спящего режима . [50] 25 января 2014 года государственные СМИ Китая объявили, что у марсохода произошла «механическая аномалия управления», вызванная «сложными условиями на поверхности Луны». [51]
Марсоход установил связь с центром управления полетами 13 февраля 2014 года, но он все еще страдал от «механической неисправности». [52] Марсоход все еще периодически передавал данные вплоть до 6 сентября 2014 года. [53] Он прекратил передавать данные в марте 2015 года. [54]
На нижней стороне марсохода установлен георадар (GPR), позволяющий провести первое прямое измерение структуры и глубины лунного грунта до глубины 30 м (98 футов), а также исследовать структуру лунной коры на глубине до нескольких сотен метров. [29]
На марсоходе установлен рентгеновский спектрометр альфа-частиц [55] и инфракрасный спектрометр , предназначенные для анализа химического состава элементов лунных образцов.
На мачте марсохода, которая возвышается примерно на 1,5 м (4,9 фута) над поверхностью Луны, установлены две панорамные камеры и две навигационные камеры, а также две камеры для избегания опасностей, установленные в нижней передней части марсохода. [39] Каждая пара камер может использоваться для получения стереоскопических изображений, [56] или для получения дальномерных изображений методом триангуляции .
Ожидалось, что спуск космического корабля «Чанъэ-3» увеличит содержание лунной пыли в разреженной лунной экзосфере , а также внесет газы от работы двигателей во время посадки. Хотя между НАСА и Китайским национальным космическим управлением нет официального сотрудничества , посадка предоставила возможность миссии NASA Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) изучить возможные изменения в базовых показаниях экзосферы Луны и позволит ей изучить, как пыль и отработанные топливные газы оседают вокруг Луны после посадки. [57] [58] Например, одним из побочных продуктов сгорания посадочного модуля является водяной пар, и LADEE может наблюдать, как лунная вода откладывается в холодных ловушках вблизи полюсов. [57] Лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) НАСА сделал фотографию места посадки 25 декабря 2013 года, на которой можно увидеть посадочный модуль и марсоход. [59] LRO также пытался сфотографировать посадочный модуль и марсоход 22 января 2014 года и 18 февраля 2014 года. [57]
Марсоход все еще периодически передавал данные вплоть до 6 сентября 2014 года. [53] По состоянию на март 2015 года марсоход оставался неподвижным, а его приборы продолжали ухудшаться, [60] [61] [62], но все еще мог общаться с земными радиостанциями. [63] [64] [65] [66] Хотя наблюдатели-любители не смогли обнаружить передачи с посадочного модуля, китайские официальные лица сообщили, что аппарат все еще работал со своей УФ-камерой и телескопом, когда он вошел в свою 14-ю лунную ночь 14 января 2015 года. [53] [67]
Марсоход «Юйту» прекратил передачу данных в марте 2015 года. [54] Посадочный модуль и его ультрафиолетовый телескоп (ЛУТ) на Луне по состоянию на сентябрь 2020 года все еще работают, спустя семь лет после посадки на Луну. [68] [69] Источник питания для посадочного модуля, состоящий из радиоизотопного нагревательного блока (RHU) и солнечных панелей, может прослужить 30 лет. [70]
Место посадки первого китайского лунного модуля «Чанъэ-3» было названо « Гуан Хань Гун(广寒宫) ( Гуан : широко, обширно; Хань : холодный, замораживающий; Гун : дворец)» или «Лунный дворец» Международным астрономическим союзом (МАС) и Государственным управлением по науке, технологиям и промышленности в интересах национальной обороны Китая (SASTIND). Три близлежащих ударных кратера получили названия Цзы Вэй, Тянь Ши и Тай Вэй, три созвездия в традиционной китайской астрологии. [71]
{{cite web}}
: CS1 maint: unfit URL (link)