Китай запустил миссию «Чанъэ-6», она должна впервые в истории доставить грунт с обратной стороны Луны. Её детальный обзор и видео запуска.
Китай продолжает стремительными темпами развивать свою лунную программу, готовясь к отправке на Луну к концу десятилетия тайконавтов (китайских космонавтов), а также делая то, что до него не делал никто: активно изучать обратную сторону Луны с помощью посадочных миссий. В начале 2019 года китайский посадочный аппарат миссии «Чанъэ-4» впервые в истории совершил мягкое прилунение на обратной стороне Луны, а выпущенный луноход «Юйту-2» стал, соответственно, первым передвижным аппаратом на этой части естественного спутника Земли. Теперь же страна планирует с помощью «Чанъэ-6» первой в истории доставить с обратной стороны Луны образцы грунта. Впрочем, в китайской миссии также принимают участие некоторые страны Европы и Пакистан.
Как прошёл запуск и как аппарат будет лететь к цели, каковы особенности «Чанъэ-6», как будет обеспечиваться связь на обратной стороне Луны и каковы дальнейшие планы Китая?
Созданием, запуском и обеспечением миссий занимается Китайское национальное космическое управление (CNSA). Также нужно отметить, что информации о китайских миссиях традиционно меньше, чем о проектах многих других стран.
Содержание:
«Чанъэ-6» отправляет собранные образцы на Землю, иллюстрация. Credit: CNSA.
Author: Колпаксиди Александр Павлович.
Запуск «Чанъэ-6» (Чанъэ (Ханъэ) — китайская богиня Луны) был произведён 3 мая 2024 года в 12:27 по московскому времени с космодрома Вэньчан при помощи ракеты-носителя тяжёлого класса «Чанчжэн-5» (англ. Long March 5, русс. «Великий поход-5») в базовом варианте.
Через 2 минуты и 55 секунд от ракеты отделились боковые ускорители, через 8 минут и 5 секунд отделилась первая ступень. Вторая ступень несколько раз перезапускала двигатели для вывода полезной нагрузки на заданную орбиту, «Чанъэ-6» отделилась от неё через 36 минут и 58 секунд.
Это был 8 пуск этой ракеты с начала её эксплуатации, её 2 пуск в 2024 году, а также 18 космический запуск Китая в этом году.
Запущенная сегодня ракета-носитель «Чанчжэн-5» перед стартом. Credit: CNSA.
Профиль миссии и место посадки
Миссия должна будет пройти по следующему графику:
- 7 мая — выход на орбиту Луны;
- 1 июня — отделение посадочного аппарата;
- 2 июня — посадка;
- 4 июня — запуск взлётного модуля с загруженными образцами, посадочный аппарат продолжит работу до наступления лунной ночи;
- 6 июня — стыковка взлётного модуля со спускаемым аппаратом на орбите Луны;
- 20 июня — начало перелёта к Земле;
- 25 июня — приземление спускаемого аппарата с образцами грунта.
Итого: 53 дня.
Примечание: профиль составлен на основе открытых данных энтузиастами NASA Spaceflights, могут быть неточности.
Профиль миссии «Чанъэ-6». Credit: CNSA/Vony7.
Иллюстрированное изображение траектории «Чанъэ-6». Масштаб не соблюдён. Credit: CGTN.
Местом прилунения станет кратер Аполлон (иногда может неофициально называться бассейном) — гигантский древний ударный кратер на южном полушарии обратной стороны Луны, находящийся внутри бассейна Южный полюс — Эйткен, фактически тоже кратера, причём самого большого на небесном теле. Кратер Аполлон получил название в честь американской лунной программы «Аполлон».
Примерные селенографические координаты прилунения: 43.0° южной широты и 154.0° западной долготы.
Бассейн Южный полюс — Эйткен и места прилунения миссий «Чанъэ-4» и «Чанъэ-6». Credit: CNSA.
Район с отмеченными зонами, признанными наилучшими для прилунения. Credit: CNSA.
Без сомнений, это важнейшая для науки миссия. Южный полюс Луны вызывает большой интерес с точки зрения колонизации из-за наличия кратеров вечной ночи, куда никогда не попадают прямые солнечные лучи и где есть залежи водяного льда. Это универсальный источник воды, которую не придётся доставлять с Земли, что облегчит и удешевит колонизацию. Её можно использовать для питья, полива растений, необходимых для производства еды и кислорода, в работе оборудования, производстве. С помощью электролиза воды можно получать кислород и водород, которые являются компонентами водородного ракетного топлива. Также в этом регионе есть пики вечного света, что всегда освещены Солнцем — отличное место для солнечных батарей.
Неудивительно, что взгляды всех стран прикованы именно к Южному полюсу Луны.
Для поддержания связи на обратной стороне Луны нужен ретранслятор. Для осуществления миссии «Чанъэ-4», которая доставила в начале 2019 года на обратную сторону луноход, в 2018 году был запущен аппарат «Цюэцяо» (Queqiao, русс. «Сорочий мост»). Он находится на гало-орбите вокруг точки Лагранжа L2 системы Земля-Луна, однако такая орбита требует периодических коррекций, на что уходит топливо. Его требуется мало, но оно не бесконечно, да и чем старше аппарат, тем больше риск сбоев. Поэтому 20 марта 2024 был запущен новый ретранслятор — «Цюэцяо-2». Однако он уже расположен на вытянутой эллиптической окололунной орбите, которая не требует затрат топлива для поддержания. «Цюэцяо-2» обеспечивает вдвое большую скорость передачи данных, также на его борту есть научная полезная нагрузка:
- Камера коротковолнового ультрафиолетового излучения (EUC);
- Сетчатый сканер энергетических нейтральных атомов (GENA) — детектор частиц нейтральных атомов для наблюдения за земной магнитосферой, а особенно её хвостом.
- Оборудование для эксперимента LOVEX, которое позволяет использовать антенны «Цюэцяо-2» для радиоастрономии.
«Цюэцяо-2», компьютерная модель. Credit: CNSA.
«Чанъэ-6» — первая миссия IV фазы китайской лунной программы, которая предполагает активное изучение Южного полюса и отработку ряда технологий, что будут использоваться при колонизации. Миссия «Чанъэ-7» будет иметь на борту летающий зонд, а «Чанъэ-8» получит 3D-принтер!
«Чанъэ-6» первоначально строилась как дублёр миссии «Чанъэ-5», в рамках которой в 2020 году Китай доставил на Землю 1,73 кг лунного грунта. Но так как в прошлый раз всё получилось, «Чанъэ-6» получила новую, более сложную и интересную задачу, при этом её конструкция не получила серьёзных изменений.
«Чанъэ-6», как и «Чанъэ-5», состоит из 4 модулей (снизу вверх):
- Сервисный модуль. На нём установлен маршевый двигатель и он осуществляет транспорт остальных модулей к Луне и обратно.
- Спускаемый аппарат осуществит спуск на Землю образцов грунта.
- Посадочный аппарат совершит мягкую посадку на Луну вместе со взлётным аппаратом.
- Взлётный модуль стартует с Луны вместе с образцами грунта.
На самом деле это схема «Чанъэ-5», но, как уже указывалось ранее, «Чанъэ-6» не имеет серьёзных отличий. Credit: CNSA/Spaceflight101.
«Чанъэ-6» выйдет на полярную окололунную орбиту с высотой около 200 км, далее посадочный аппарат отстыкуется и совершит прилунение в начале лунного дня (длится почти 14 земных суток). После загрузки грунта взлётный модуль, который до этого был прикреплён к посадочному аппарату, стартует и на орбите состыкуется со спускаемым аппаратом. С помощью специальной роботизированной системы образы будут переданы в спускаемый аппарат. После служебный модуль доставит его к Земле, где он отстыкуется и совершит спуск на территории Внутренней Монголии (китайский район). Посадочный аппарат будет проводить исследования до наступления лунной ночи. Также служебный модуль во время нахождения на орбите Луны выпустит пакистанский спутник ICUBE-Q.
«Чанъэ-6» во время сборки. Снизу расположен адаптер полезной нагрузки. Credit: CNSA/Vony7.
Стартовая масса «Чанъэ-6» составила 8200 кг. Точный тип топлива не указан, но это наверняка гидразин или его производные, окислитель в таком случае — тетроксид азота.
Внешне почти все модули «Чанъэ-6» покрыты экранно-вакуумной теплоизоляцией, которой покрываются почти все современные космические аппараты и которая необходима для регуляции их температуры. Это многослойная оболочка из тонкой плёнки с металлическим напылением.
Служебный модуль оснащён солнечными батареями, двигательной установкой (видимо, идентична той, что установлена на посадочном аппарате, о ней ниже), системами ориентации и связи, которая может быть установлена с посадочным аппаратом после прилунения.
Посадочный аппарат «Чанъэ-6» по своей конструкции схож аналогичному модулю «Чанъэ-5», который основан на конструкции посадочных аппаратов «Чанъэ-3» и «Чанъэ-4». На нём установлены 4 основные посадочные опоры консольной конструкции с бамперами и внутренними буферными элементами, которые также имеются в многофункциональных вторичных стойках, сопрягающихся с нижней панелью посадочного модуля. Опоры должны будут обеспечить достаточно мягкую посадку после отключения основного двигателя примерно в 4 метрах над поверхностью Луны. Двигательная установка также аналогична той, что использовалась на предыдущих миссиях. Она состоит из главного двигателя, тягу которого можно будет регулировать от 1,5 до 7,5 кН, и 28 двигателей с тягой 10 Н и 150 Н для управления ориентацией. Электроэнергия генерируется двумя солнечными батареями, которые можно открывать и закрывать по команде. Навигацию будут обеспечивать инерциальная платформа наведения, система лазерной локации, высотомер и оптическая камера спуска. Как и во всех остальных миссиях, посадочный аппарат автоматически будет выбирать безопасное место для прилунения, где не будет валунов и кратеров.
Как и у миссии «Чанъэ-5», посадочный аппарат не приспособлен для того, чтоб пережить экстремально холодную лунную ночь.
Сбор грунта производится специальным манипулятором, который доставляет образцы в подъёмный блок для загрузки во взлётный модуль. Кроме того, посадочный аппарат имеет колонковый бур и пенетратор, который позволит получить пробы в виде керна на глубине до двух метров с использованием роторно-ударного механизма бурения. Керн доставляется во взлётный модуль внутри кевларовой трубки, которая достаточно прочная и в то же время достаточно гибкая, чтобы её можно было поместить во взлётный аппарат.
Бур «Чанъэ-6». Credit: Харбинский технологический институт.
Система стыковки основана на системе, применяемой на пилотируемых космических кораблях «Шэньчжоу», которые основаны на советских/российских «Союзах». Спускаемый аппарат внешне тоже напоминает аналогичный у «Шэньчжоу», только значительно меньше. Он оснащён модифицированным тепловым экраном, а сама посадка осуществляется с помощью парашютов. Сначала раскрывается тормозной, за ним следует основной парашют. Возвращаемый аппарат включает в себя систему подруливающих устройств, которая активно контролирует его ориентацию и траекторию перед входом в атмосферу. Спускаемый аппарат имеет радиомаяк для определения местоположения во время и после приземления.
Спускаемый аппарат «Чанъэ-5» после приземления. Credit: CNSA.
Все научные приборы на «Чанъэ-6» иностранные:
- Французский прибор DORN (Detection of Outgassing Radon, русс. «Обнаружение выделения радона») предназначен для оценки выхода радона из-под поверхности Луны. Полученные данные будут использоваться для изучения обмена воды и других летучих веществ между реголитом и экзосферой (крайне разреженной атмосферы) Луны, а также явления переноса пыли.
- Шведский прибор NILS (Negative Ions on Lunar Surface, русс. «Отрицательные ионы на лунной поверхности») будет измерять количество различных отрицательно заряженных ионов, которые плохо изучены в составе экзосферы Луны. Он начнёт работать за 30 минут после приземления и до запуска взлётного модуля.
- Итальянский уголковый отражатель INRRI будет использоваться для лазерной локации Луны благодаря способности отражать лучи строго в обратном направлении. Это пассивный прибор, его можно будет использовать даже спустя годы после завершения миссии «Чанъэ-6».
- Пакистанский аппарат ICUBE-Q (ICUBE-Qamar) будет выпущен на орбите Луны. Это кубсат (небольшой спутник) с 2 камерами и магнитометром, имеет две солнечные батареи, систему навигации и ориентации.
DORN. Credit: CNSA/CNES/IRAP.
ICUBE-Q, компьютерная модель. Credit: IST.
ICUBE-Q во время сборки. Credit: IST.
Будем надеяться, миссия «Чанъэ-6» пройдёт гладко!