«Чанъэ́-4» () — китайская автоматическая межпланетная станция (АМС) 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 L2 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 Ка́рман, входящем в свою очередь в Бассейн Южный полюс — Эйткен; забор и исследования образцов грунтаChina’s Journey to the Lunar Far Side: A Missed Opportunity? Paul D. Spudis, Air & Space Smithsonian. 14 июня 2017.; специалисты надеются найти в этом регионе материалы, выбитые из верхних слоев лунной мантии, что поможет пролить свет на её геологическую историю«Чанъэ-4» вышел на орбиту вокруг Луны // «ВСЕЛЕННАЯ, ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ», 2018-12-13. Южный полюс — Эйткен является крупнейшим и наиболее древним известным импактным бассейном Солнечной системы, его поверхность в среднем на 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, которого в Китае почитают как «отца космических полётов» ().
Кроме научных задач, миссия позволила Китаю протестировать возможности в реализации систем дальней космической связи«Красный спутник» // Lenta.ru, 2018-12-12.
Конструкция
Луноход 1200-килограммовый посадочный аппарат несёт 140-килограммовый луноход «Юйту-2» («Нефритовый заяц-2»), длиной 1,5 метра, шириной 1 метрSteven Jiang. This is the rover China will send to the 'dark side' of the moon // CNN News, 16 August 2018 , высотой около 1,1 метра. Луноход оснащён 2 складными панелями солнечных батарей и 6 колесами, антенной связи, четырьмя панорамными камерами, которые могут работать одновременноАрхив фотографий «Юйту-2» .. 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«Росатом» поставил ядерные источники энергии для китайской лунной миссии . РИА Новости. 2018-12-12.. 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 годуChina’s Moon rover awake but immobile .
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 L2 ракетой-носителем «Чанчжэн-4C».
Одновременно с «Цюэцяо» были также запущены два малых аппарата Харбинского политехнического университета «Лунцзян-1» и «Лунцзян-2».
В качестве главного района посадки АМС «Чанъэ-4» был выбран кратер фон Ка́рман. В случае обнаружения специалистами серьёзной аварии перед посадкой АМС «Чанъэ-4», посадка могла быть отложена на день и осуществлена в запасном районе посадки, расположенном в кратере Кретьен, в 435 км к западу от кратера фон Ка́рман. Запуск, полёт и посадка на Луну АМС «Чанъэ-4» была успешно запущена 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 АМС вышла на эллиптическую орбиту вокруг Луны (высота перицентра , высота апоцентра ).
19 декабря 2018 года АМС «Чанъэ-4» установила связь со спутником-ретранслятором «Цюэцяо» и связалась с ЗемлёйJones, Andrew (19 December 2018). Chang’e-4 lander makes contact with Queqiao relay satellite from lunar orbit. GBTIMES..
30 декабря 2018 года в 08:55 по пекинскому времени (03:55 мск) АМС «Чанъэ-4» перешла с круговой 100-км орбиты на эллиптическую орбиту вокруг Луны (высота перицентра , высота апоцентра ).
3 января 2019 года в 05:26 мск выполнено прилунение на обратной стороне ЛуныJones, Andrew (5 December 2018). «China to launch Chang’e-4 lunar far side landing mission on December 7» . GBTIMES.Stephen Clark. China launches historic mission to land on far side of the moon // Spaceflight Now, 7 December 2018 в кратере фон Ка́рман в точке с координатами Dave Mosherand and Shayanne Gal, This map shows exactly where China landed its Chang’e-4 spacecraft on the far side of the moon . Business Insider. 3 January 2019..
АМС «Чанъэ-4» прилунилась в кратере фон Ка́рман 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 широтыКитайские учёные смогли вычислить точные координаты посадки лунного зонда , 25 сентября 2019.
Специалисты Пекинского центра управления космическими полётами уже примерно через полчаса после посадки АМС «Чанъэ-4» на поверхность Луны знали координаты места посадки с довольно высокой точностью. Этому способствовало то, что на основе полученного АМС «Чанъэ-2» цифрового ортофотоплана высокого разрешения была составлена бесшовная базовая карта высокой чёткости намеченного района посадки АМС «Чанъэ-4» размером 51 км × 30 км. А при посадке, удачно получившейся как раз в этот район, АМС «Чанъэ-4» сделала серию фотографий процесса посадки, и эта серия с помощью технологии компьютерного зрения была сопоставлена с базовой картой, что и позволило быстро определить координаты места посадки.
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 АМС «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.
11 января 2019 года в 16:47 (пекинское время) посадочный модуль АМС «Чанъэ-4» и луноход «Юйту-2» сделали фотографии друг друга — «взаимные фотографии двух аппаратов» (), успешно полученные на Земле, генеральный конструктор Лунной программы Китая У Вэйжэнь пишет об их значении:
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 время проведённой лунной ночи опускалась до -190 °C.
В начале февраля 2019 года (15 февраля 2019 года) американский космический аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) прошёл почти прямо над местом посадки «Чанъэ-4» и выполнил его фотосъёмкуChang'e 4 Lander: A Closer Look . NASA. 2019-02-15..
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 CRaTER, которым 2 февраля 2019 года измеряли радиационный фон на точке орбиты вблизи положения посадочного модуля «Чанъэ-4»First measurements of the radiation dose on the lunar surface | Science Advances.
На 4 мартаYutu-2 Rocks On into Lunar Day 3 for Chang’e-4 mission , March 6, 2019 «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 мантииChang’E-4 initial spectroscopic identification of lunar far-side mantle-derived materials , 15 May 2019. 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 ночиКитайский луноход "Юйту-2" уже преодолел путь в более чем 212 метров на невидимой стороне Луны , 2019-06-10.
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 годуКитайский луноход обнаруживает странное вещество на противоположной стороне Луны , 20 сентября 2019.