С Земли на Луну и обратно
Ракета CZ-5 с зондом «Чанъэ-5».
В декабре прошлого года в ходе миссии беспилотного зонда под названием «Чанъэ-5» Китайская Народная Республика присоединилась к чрезвычайно элитарной группе стран, доставивших образцы своего грунта с Луны. Пока это сделали только США (шесть раз в 6-1969 гг.) и Советский Союз (трижды в 1972-3 гг.). Таким образом, КНР приступила к третьему этапу исследований нашего естественного спутника, начатому более десятка лет назад. Его кульминацией станет не только высадка представителей КНР на Луну, но и создание там постоянной научной базы и освоение природных ресурсов.
В 2003 году была объявлена Китайская программа исследования Луны, известная как CLEP (Китайская программа исследования Луны). Тогда его реализация планировалась в 2007-2020 годах. На первом этапе предполагалось вывести на орбиту Луны орбитальные аппараты «Чанъэ-1» и «Чанъэ-2». Их задачей было создание трехмерной карты поверхности Silver Globe, изучение распределения и количества элементов в лунном грунте, измерение поверхностной плотности Луны и мониторинг окружающей среды в ее окрестностях. На втором этапе предполагалось вывести на поверхность марсоходы с помощью зондов «Чанъэ-3» и «Чанъэ-4», предназначенных для изучения поверхности горных пород и лунного грунта. Третий этап включал размещение возвращаемых посадочных модулей «Чанъэ-5» и «Чанъэ-6» на поверхность Луны для доставки образцов грунта на Землю.
По мере реализации проекта, когда оказалось, что результаты оказались лучше ожидаемых, был введен четвертый этап, который включал отработку технологий ISRU (in situ Resource Use) в лунных условиях, т.е. получение местного сырья и его переработку с целью получения важнейших для жизни и создания обитаемой базы материалов – кислорода, воды, топлива, а также строительных и строительных материалов. Вся программа, а также отдельные зонды названы в честь китайской богини Луны Чанъэ.
КЛЭП – Шаг 1
Первый зонд проекта — «Чанъэ-1» (CE-1) — был отправлен с космодрома Сичан с помощью ракеты-носителя «Чан Чжэн-3А» (CZ-3A) 24 октября 2007 г. Лунный спутник был построен на на базе проверенной телекоммуникационной спутниковой платформы Dong Fang Hong-3 (DFH-3) и имел взлетную массу 2350 кг, из которых 130 кг приходилось на научную аппаратуру, частично адаптированную со спутников дистанционного зондирования Zi Yuan. Из-за использования ракеты не самой высокой грузоподъемности вылет на Луну пришлось разделить на три этапа, но он был осуществлен без проблем.Через двенадцать суток СЕ-1 вышел на эллиптическую орбиту вокруг Луны, который через двое суток был достигнут на высоте 200 км.
Через год, когда предполагаемый срок службы станции подошел к концу, но в его баках оставалось еще более 200 кг сэкономленного топлива, орбиту сначала понизили до 100 км, а затем ее периселений до 17 км. Этот маневр характерен для попадания в точку, где начинается торможение при посадке. Посадка, конечно, еще не была в возможностях зонда, поэтому после 30 часов пребывания на такой орбите (стоит добавить, что она неустойчива и за это время возмущения снизили минимальную высоту до 15 км) он вернулся до потолка 100 км. Миссия CE-1 завершилась 1 марта 2009 года, когда она потерпела поражение и упала на поверхность Луны.
«Чанъэ-2», который был резервным на случай отказа своего предшественника, был отправлен из Сичана с ракетой-носителем CZ-3C 1 октября 2010 г. Хотя аппарат был примерно на 200 кг тяжелее своего предшественника, использование более мощной ракеты позволило направить ее прямо в сторону Луны, которой она достигла через 112 часов. Начальная эллиптическая орбита завершалась двумя маневрами на высоте 100 км. 26 октября был выполнен маневр, снизивший периселений до 15 км. Затем зонд начал захват области Sinus Iridum, которая является основным местом посадки Chang’e-3. 1 апреля 2011 года орбитальный аппарат выполнил для него все запланированные мероприятия, затем сделал снимки обеих полярных областей Луны, а после снижения периселения вновь до 15 км — Синус Иридум.
8 июня 2011 года зонд был выведен на траекторию, ведущую к точке гравитационного равновесия L2 системы Земля-Солнце, где он достиг 25 августа. По завершении исследований к этому моменту рассматривались три расширения миссии: полет в точку L1 системы Земля-Солнце, полет вблизи околоземного объекта (ОСЗ) или кометы или возвращение на орбиту спутника Земли. Луна. После оценки энергетических возможностей зонда было принято решение, что он посетит планету (4179) Тутатис. Он вылетел 15 апреля 2021 года. 2012 декабря 3,2 года зонд пролетел всего в 100 км от Тутатиса, предоставив измерения и фотографии. Навигационная ошибка едва не стала причиной столкновения с планетой, до встречи предполагалось, что зонд пройдет ее на расстоянии 2014 км. Зонд, вероятно, был закрыт в конце XNUMX года.
КЛЭП – Шаг 2
Второй этап исследования Луны начался запуском КА «Чанъ-3» с космодрома Сичан 1 декабря 2013 г. Станция имела взлетную массу 3780 кг, в том числе 2440 кг топлива, 1200 кг топлива. сам посадочный модуль и 130 кг для марсохода Юту. Ровер был назван в честь мифического Нефритового Кролика, который был спутником богини Чанъэ. Чтобы нести столь тяжелый аппарат, пришлось использовать самую тяжелую на тот момент китайскую ракету CZ-3B.
Спускаемый аппарат питался от радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РТЭГ), и его эксплуатация была рассчитана на один год. Шестиколесный вездеход приводился в действие электричеством от фотогальванических элементов. Он должен был функционировать на поверхности в течение трех месяцев. 112-часовой орбитальный полет успешно вышел на селеноцентрическую орбиту. После нескольких корректировок 14 декабря высадка состоялась в районе Маре Имбрум и, следовательно, в резервном районе. Позже этот район был назван Гуан Хангун (Лунный дворец). В тот же день марсоход вышел на поверхность. Марсоход пережил два лунных дня и ночь между ними (каждый из этих периодов длится 14 земных суток), пройдя за ночь расстояние более 100 метров, ночью впал в электронную спячку.
В конце этого периода была обнаружена механическая проблема с одним из его электродвигателей, который отвечает за передачу крутящего момента на колеса и другие движущиеся части. Одна из солнечных панелей не втягивала мачту внутрь, не закрывала и не герметизировала внутреннюю часть. Хотя он больше не мог летать, он работал лишь ограниченно до середины 2016 г. Некоторые приборы посадочного модуля работают и сегодня.
Как и на первом этапе, так и на втором этапе был изготовлен дубликат зонда и также было решено в дальнейшем отправить его на Луну под названием «Чанъэ-4». Однако на этот раз было решено приземлиться на стороне Луны, постоянно отвернутой от Земли. Для обеспечения связи с зондом было решено заблаговременно отправить спутник данных и связи и разместить его вблизи точки либрации L2 системы Земля-Луна. Спутник весом 448 кг под названием Chang’e-4R и собственным названием Queqiao (Волшебный мост, еще один артефакт из китайской мифологии, связанный с Chang’e) был запущен из Сичана с помощью ракеты CZ-4C 20 мая 2018 года. Три недели спустя.
Сам зонд «Чанъэ-4» вместе с марсоходом «Юйту-2» был запущен 7 декабря 2018 года ракетой CZ-3B с космодрома Сичан. После 112-часового полета он вышел на орбиту Луны, а 3 января 2019 года совершил посадку в бассейне Аполлона, в районе кратера фон Карман. Это была первая в истории посадка земного аппарата на обратной стороне Серебряного глобуса. И посадочный модуль, и марсоход все еще работают. Yutu-2 прошел более 600 м и провел множество анализов почвы.
