El Programa Chino de Exploración Lunar ( CLEP ; chino :中国 探 月; pinyin : Zhōngguó Tànyuè ), también conocido como el Proyecto Chang'e ( chino :嫦娥 工程; pinyin : Cháng'é Gōngchéng ) por la diosa china de la luna Chang'e , es una serie en curso de misiones robóticas a la Luna de la Administración Nacional del Espacio de China (CNSA). El programa incorpora orbitadores lunares , módulos de aterrizaje , rovers ynave espacial de retorno de muestra , lanzada utilizando cohetes Larga Marcha . Los lanzamientos y vuelos son monitoreados por un sistema de telemetría, seguimiento y comando (TT&C), que utiliza antenas de radio de 50 metros (160 pies) en Beijing y antenas de 40 metros (130 pies) en Kunming , Shanghai y Ürümqi para forman una antena VLBI de 3000 kilómetros (1900 millas) . [1] [2] Un sistema de aplicación terrestre patentado es responsable de la recepción de datos de enlace descendente.
País | porcelana |
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Organización | Administración Nacional del Espacio de China (CNSA) |
Propósito | misiones lunares robóticas |
Estado | Actual |
Historial del programa | |
Duración | 2004 - presente |
Primer vuelo | Chang'e 1 , 24 de octubre de 2007, 10: 05: 04.602 UTC |
Último vuelo | Chang'e 5 , 23 de noviembre de 2020, 20:30 UTC |
Sitio (s) de lanzamiento | |
Información del vehículo | |
Tipo de vehiculo | orbitadores lunares , módulos de aterrizaje , rovers y naves espaciales de retorno de muestras |
Lanzamiento de vehículos |
Ouyang Ziyuan , un geólogo, cosmólogo química , y director científico del programa, fue de los primeros en abogar la explotación no sólo de las reservas de lunares conocidos de metales tales como titanio , pero también de helio-3 , un combustible ideal para la futura fusión nuclear poder plantas. El científico Sun Jiadong es el diseñador general del programa y Sun Zezhou es el diseñador general adjunto. El director de programas líder es Luan Enjie.
La primera nave espacial del programa, el orbitador lunar Chang'e 1 , fue lanzada desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang el 24 de octubre de 2007, [3] habiéndose retrasado desde la fecha prevista inicial del 17 al 19 de abril de 2007. [4] Un segundo El orbitador Chang'e 2 se lanzó el 1 de octubre de 2010. [5] [6] El Chang'e 3 , que incluye un módulo de aterrizaje y un rover, se lanzó el 1 de diciembre de 2013 y aterrizó con éxito en la Luna el 14 de diciembre de 2013. El Chang'e 4 , que incluye un módulo de aterrizaje y un vehículo de superficie, se lanzó el 7 de diciembre de 2018 y aterrizó el 3 de enero de 2019 en la cuenca del Polo Sur-Aitken , en el lado opuesto de la Luna. Una misión de retorno de muestra, Chang'e 5 , lanzada el 23 de noviembre de 2020.
Como lo indica la insignia oficial, la forma de una media luna lunar naciente caligráfica con dos huellas humanas en su centro que recuerda al carácter chino 月, el carácter chino para "Luna", el objetivo final del programa es allanar el camino para una misión tripulada a la Luna. El jefe de la Administración Nacional del Espacio de China, Zhang Kejian, anunció que China planea aterrizar tripulación en el polo sur de la Luna "dentro de los próximos 10 años" (2019-2029). [7]
Estructura del programa
El Programa de Exploración Lunar de China se divide en cuatro fases operativas principales, y cada misión sirve como demostrador de tecnología en preparación para misiones futuras. China invita a la cooperación internacional en forma de varias cargas útiles y una estación robótica. [8]
Fase I: misiones orbitales
La primera fase implicó el lanzamiento de dos orbitadores lunares y ahora está efectivamente completa.
- Chang'e 1 , lanzado el 24 de octubre de 2007 a bordo de un cohete Long March 3A , escaneó toda la Luna con un detalle sin precedentes, generando un mapa 3D de alta definición que proporcionaría una referencia para futuros aterrizajes suaves. La sonda también trazó un mapa de la abundancia y distribución de varios elementos químicos en la superficie lunar como parte de una evaluación de recursos potencialmente útiles.
- El Chang'e 2 , lanzado el 1 de octubre de 2010 a bordo de un cohete Long March 3C , llegó a la Luna en menos de 5 días, en comparación con los 12 días del Chang'e 1, y trazó un mapa de la Luna con mayor detalle. Luego dejó la órbita lunar y se dirigió al punto Lagrangiano L 2 Tierra-Sol para probar la red TT&C. Una vez hecho esto, completó un sobrevuelo del asteroide 4179 Toutatis el 13 de diciembre de 2012, antes de dirigirse al espacio profundo para probar más a fondo la red TT&C.
Fase II: aterrizadores suaves / rovers
La segunda fase está en curso e incorpora naves espaciales capaces de realizar un aterrizaje suave en la Luna y desplegar rovers lunares .
- El Chang'e 3 , lanzado el 2 de diciembre de 2013 a bordo de un cohete Long March 3B , aterrizó en la Luna el 14 de diciembre de 2013. Llevaba consigo un rover lunar de 140 kilogramos (310 libras) llamado Yutu , que fue diseñado para explorar un área de 3 kilómetros cuadrados (1,2 millas cuadradas) durante una misión de 3 meses. También se suponía que debía realizar observaciones ultravioleta de galaxias, núcleos galácticos activos, estrellas variables, binarias, novas, quásares y blazares, así como la estructura y dinámica de la plasmasfera de la Tierra .
- Chang'e 4 se lanzó el 7 de diciembre de 2018. Originalmente programado para 2015, era un respaldo para Chang'e 3. Sin embargo, como resultado del éxito de esa misión, la configuración de Chang'e 4 se ajustó para el próxima misión. [9] Aterrizó el 3 de enero de 2019 en la cuenca del Polo Sur-Aitken , en el lado opuesto de la Luna , y desplegó el rover Yutu-2 . [10]
Fase III: Muestra-retorno
La tercera fase incluyó una misión de devolución de muestras lunares .
- El Chang'e 5-T1 se lanzó el 23 de octubre de 2014. Fue diseñado para probar la nave espacial de retorno lunar.
- El Chang'e 5 se lanzó el 23 de noviembre de 2020, aterrizó cerca de Mons Rümker en la luna el 1 de diciembre de 2020 y regresó a la Tierra con 2 kilogramos de suelo lunar el 16 de diciembre de 2020. [11]
Fase IV: estación de investigación lunar
Desarrollo de una estación robótica de investigación lunar cerca del polo sur de la Luna. [8] [12] [13]
- Chang'e 6 , que se espera que se lance en 2023 o 2024, [14] [15] investigará la topografía, la composición y la estructura del subsuelo del lugar de aterrizaje, y devolverá muestras del polo sur a la Tierra. [15] [16]
- Chang'e 7 , que se espera que se lance en 2023, es una misión que explorará el polo sur en busca de recursos. [17] [15] [16] La misión incluirá un orbitador, un módulo de aterrizaje, un rover y una mini sonda voladora. [17] [12]
- Chang'e 8 , que se espera que se lance en 2027, verificará la utilización y el desarrollo de los recursos naturales. [15] [16] Puede incluir un módulo de aterrizaje, un rover y un detector volador, [12] así como un experimento de impresión 3D que utiliza la utilización de recursos in situ (ISRU) para probar y construir una estructura, [8] También transportará un pequeño experimento de ecosistema sellado. [12] Probará la tecnología necesaria para la construcción de una base científica lunar. [18]
Misión tripulada
A partir de 2019[actualizar], China estaba revisando estudios preliminares para una misión de aterrizaje lunar tripulada en la década de 2030, [19] [20] y posiblemente construyendo un puesto de avanzada cerca del polo sur lunar con cooperación internacional. [8] [19]
Lista de misiones
Misiones realizadas
Misión | Fecha de lanzamiento | Vehículo de lanzamiento | Fecha de inserción orbital | Aterrizaje | Fecha de aterrizaje | Fecha de regreso | Notas | Estado | |
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Misión principal | Misión extendida | ||||||||
Fase 1 | |||||||||
Chang'e 1 | 24 de octubre de 2007 | Larga Marcha 3A | 7 de noviembre de 2007 | aterrizaje forzoso planeado | 1 de marzo de 2009 | - | Orbitador lunar; primera misión lunar china. | Éxito | - |
Chang'e 2 | 1 de octubre de 2010 | Larga Marcha 3C | 6 de octubre de 2010 | - | - | - | Orbitador lunar; siguiente misión en órbita lunar voló misión extendida a 4179 Toutatis . | Éxito | Éxito |
Fase 2 | |||||||||
Chang'e 3 | 1 de diciembre de 2013 | Larga Marcha 3B | 6 de diciembre de 2013 | aterrizaje suave planeado | 14 dic 2013 | - | Módulo de aterrizaje y rover lunar; primer aterrizaje lunar chino, aterrizó en Mare Imbrium con Yutu 1 . | Éxito | - |
Queqiao 1 | 20 de mayo de 2018 | Larga Marcha 4C | 14 de junio de 2018 | - | - | - | Retransmitir vía satélite situado en la Tierra-Luna L 2 puntos con el fin de permitir las comunicaciones con el Chang'e 4. | En marcha | - |
Chang'e 4 | 7 dic 2018 | Larga Marcha 3B | 12 dic 2018 | aterrizaje suave planeado | 3 de enero de 2019 | - | Módulo de aterrizaje y rover lunar; primer aterrizaje suave en el lado lejano de la Luna , aterrizó en el cráter Von Karman con Yutu 2 . | En marcha | - |
Fase 3 | |||||||||
Chang'e 5-T1 | 23 de octubre de 2014 | Larga Marcha 3C | 10 de enero de 2015 | - | - | 31 de octubre de 2014 | Tecnologías experimentales de prueba de vuelo de prueba antes del primer retorno de la muestra Lunar; probaron técnicas de encuentro autónomo de cápsula de retorno y órbita lunar y otras maniobras. | Éxito | En marcha |
Chang'e 5 | 23 noviembre 2020 | 5 de marzo largo | 28 noviembre 2020 | aterrizaje suave planeado | 1 dic 2020 | 16 dic 2020 | Orbitador lunar, módulo de aterrizaje y retorno de muestras; que aterrizó cerca de Mons Rümker y devolvió 1731 g de suelo lunar a la Tierra. | Éxito | En marcha |
Próximas misiones
Misión | Fecha de lanzamiento | Vehículo de lanzamiento | Tipo de misión | Notas |
---|---|---|---|---|
Fase 4 | ||||
Chang'e 6 | 2023 o 2024 | 5 de marzo largo | Retorno de la muestra lunar | Orbitador lunar, módulo de aterrizaje y retorno de muestras; programado para aterrizar en un sitio actualmente no revelado cerca del polo sur lunar , lo que probablemente dependerá del resultado de Chang'e 5. |
Chang'e 7 | 2024 | 5 de marzo largo | Estudio de la superficie lunar | Orbitador lunar, módulo de aterrizaje, rover y mini sonda voladora; Se espera que realice una exploración en profundidad del polo sur lunar para buscar recursos. [17] |
Chang'e 8 | 2027 | 5 de marzo largo | Estudio de la superficie lunar | Los detalles completos de la misión se desconocen actualmente; puede probar nuevas tecnologías, incluido un sistema ISRU , antes de la futura exploración tripulada de la Luna. |
Tecnologías clave
TT&C de largo alcance
El mayor desafío en la Fase I del programa fue la operación del sistema TT&C, porque su capacidad de transmisión necesitaba un rango suficiente para comunicarse con las sondas en órbita lunar. [21] La telemetría satelital estándar de China tenía un alcance de 80.000 kilómetros (50.000 millas), pero la distancia entre la Luna y la Tierra puede superar los 400.000 kilómetros (250.000 millas) cuando la Luna está en apogeo . Además, las sondas Chang'e tuvieron que realizar muchas maniobras de actitud durante sus vuelos a la Luna y durante las operaciones en órbita lunar. La distancia a través de China de este a oeste es de 5.000 kilómetros (3.100 millas), [22] lo que constituye otro desafío para la continuidad de TT&C. En la actualidad, la combinación del sistema TT&C y la red de observación astronómica china ha satisfecho las necesidades del programa Chang'e, [23] pero solo por un pequeño margen.
Adaptabilidad ambiental
La complejidad del entorno espacial encontrado durante las misiones Chang'e impuso requisitos estrictos de adaptabilidad ambiental y confiabilidad de las sondas y sus instrumentos. El entorno de alta radiación en el espacio Tierra-Luna requería componentes electrónicos reforzados para evitar daños electromagnéticos a los instrumentos de la nave espacial. El rango de temperatura extrema, desde 130 grados Celsius (266 grados Fahrenheit) en el lado de la nave espacial que mira hacia el Sol hasta -170 grados Celsius (-274 grados Fahrenheit) en el lado que mira hacia el exterior, impuso requisitos estrictos para el control de temperatura en el diseño de los detectores.
Diseño de órbita y control de secuencia de vuelo.
Dadas las condiciones del sistema de tres cuerpos de la Tierra, la Luna y una sonda espacial , el diseño de la órbita de los orbitadores lunares es más complicado que el de los satélites en órbita terrestre, que solo se ocupan de un sistema de dos cuerpos. Las sondas Chang'e 1 y Chang'e 2 se enviaron por primera vez a órbitas terrestres altamente elípticas. Después de separarse de sus vehículos de lanzamiento, entraron en una órbita de transferencia Tierra-Luna a través de tres aceleraciones en la órbita de fase modulada. Estas aceleraciones se realizaron a las 16, 24 y 48 horas de iniciadas las misiones, durante las cuales se realizaron varios ajustes de órbita y maniobras de actitud para asegurar la captura de las sondas por gravedad lunar. Después de operar en la órbita Tierra-Luna durante 4-5 días, cada sonda entró en una órbita de adquisición lunar. Después de entrar en sus órbitas objetivo, realizar tres maniobras de frenado y experimentar tres fases orbitales diferentes, Chang'e 1 y Chang'e 2 llevaron a cabo sus misiones.
Control de actitud
Los orbitadores lunares deben permanecer correctamente orientados con respecto a la Tierra, la Luna y el Sol. Todos los detectores a bordo deben mantenerse orientados hacia la superficie lunar para completar sus misiones científicas, las antenas de comunicación deben estar orientadas hacia la Tierra para recibir comandos y transferir datos científicos, y los paneles solares deben estar orientados hacia el Sol para adquirir energía. Durante la órbita lunar, la Tierra, la Luna y el Sol también se mueven, por lo que el control de actitud es un proceso complejo de control de tres vectores. Los satélites Chang'e deben ajustar su actitud con mucho cuidado para mantener un ángulo óptimo hacia los tres cuerpos.
Evitación de peligros
Durante la segunda fase del programa, en la que se requirió que la nave espacial aterrizara suavemente en la superficie lunar, fue necesario diseñar un sistema de evitación automática de peligros para que los módulos de aterrizaje no intentaran aterrizar en un terreno inadecuado. Chang'e 3 utilizó un sistema de visión por computadora en el que los datos de una cámara orientada hacia abajo, así como 2 dispositivos de rango, se procesaron utilizando un software especializado. El software controlaba las etapas finales del descenso, ajustando la actitud de la nave espacial y el acelerador de su motor principal. La nave espacial flotó primero a 100 metros (330 pies), luego a 30 metros (98 pies), mientras buscaba un lugar adecuado para posarse. El rover Yutu también está equipado con cámaras estéreo frontales y tecnología para evitar peligros.
Cooperación con Rusia
En noviembre de 2017, China y Rusia firmaron un acuerdo sobre exploración cooperativa del espacio lunar y profundo. [24] El acuerdo incluye seis sectores, que cubren el espacio lunar y profundo, el desarrollo de naves espaciales conjuntas, la electrónica espacial, los datos de teledetección de la Tierra y el monitoreo de desechos espaciales. [24] [25] [26] Rusia también puede buscar desarrollar lazos más estrechos con China en vuelos espaciales tripulados, [24] e incluso cambiar su cooperación en vuelos espaciales tripulados de Estados Unidos a China y construir un módulo de aterrizaje lunar tripulado. [27]
Ver también
- Programa espacial chino
- Tianwen-1 - Misión a Marte 2020
- Exploración de la Luna
- Lista de misiones a la Luna
Referencias
- ^ (en chino) “嫦娥奔月” 地面 主干 工程 基本 完成 云南 天文台 巨型 射 电 追踪 望远镜 年底 投入 使用 Archivado el 27 de octubre de 2007 en la Wayback Machine.
- ^ 巨型 望远镜 送 “嫦娥” 飞 月 - 望远镜, 嫦娥 - 北方网 - 科技 无限
- ^ " "嫦娥 一号 "发射 时间 确定 但 未到 公布 时机" . Agencia de Noticias Xinhua . 7 de julio de 2007. Archivado desde el original el 15 de marzo de 2012 . Consultado el 12 de julio de 2007 .
- ^ (en chino) 阅读 文章
- ^ Stephen Clark (1 de octubre de 2010). "Segunda sonda lunar de China enviada desde la Tierra" . Vuelo espacial ahora . Consultado el 1 de octubre de 2010 .
- ^ "2da sonda lunar de China Chang'e-2 despega" . Xinhua. 1 de octubre de 2010 . Consultado el 1 de octubre de 2010 .
- ^ "China construirá una estación lunar en 'unos 10 años ' " .
- ^ a b c d Conferencia de prensa de Chang'e 4 . CNSA, retransmitido el 14 de enero de 2019.
- ^ Austin Ramzy (16 de diciembre de 2013). "China celebra la sonda lunar y anuncia planes de retorno" . The New York Times . Consultado el 16 de diciembre de 2013 .
- ^ Rivers, Matt; Regan, Helen; Jiang, Steven (3 de enero de 2019). "El rover lunar de China aterriza con éxito en el otro lado de la luna, anuncian los medios estatales" . CNN . Consultado el 3 de enero de 2019 .
- ^ "China recupera muestras de la luna Chang'e-5 después de una compleja misión de 23 días" . SpaceNews . 16 de diciembre de 2020 . Consultado el 16 de diciembre de 2020 .
- ^ a b c d Planificación de China para la exploración del espacio profundo y la exploración lunar antes de 2030 . (PDF) XU Lin, ZOU Yongliao, JIA Yingzhuo. Ciencia espacial , 2018, 38 (5): 591-592. doi : 10.11728 / cjss2018.05.591
- ^ Un plan tentativo de China para establecer una estación de investigación lunar en los próximos diez años . Zou, Yongliao; Xu, Lin; Jia, Yingzhuo. 42ª Asamblea Científica de COSPAR. Celebrada del 14 al 22 de julio de 2018, en Pasadena, California, EE. UU., Abstract id. B3.1-34-18.
- ^ "中法 将 开展 探 月 合作 : 嫦娥 六号 搭载 法 方 设备" . guancha.cn . 26 de marzo de 2019.
- ^ a b c d "Planes lunares para la fase IV" . Archivado desde el original el 15 de abril de 2019 . Consultado el 13 de enero de 2019 .
- ^ a b c próximo plan del programa lunar
- ^ a b c Jones, Andrew (5 de agosto de 2020). "China avanza con las misiones del polo sur lunar y de asteroides cercanos a la Tierra" . SpaceNews . Consultado el 5 de agosto de 2020 .
- ^ Futuras misiones lunares chinas. David R. Williams, NASA. Consultado el 7 de noviembre de 2019.
- ^ a b China presenta sus ambiciones de colonizar la luna y construir un "palacio lunar" . Echo Huang, cuarzo . 26 de abril de 2018.
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- ^ Rusia, China para agregar proyectos lunares al programa conjunto de cooperación espacial . TASS , Rusia. 11 de julio de 2018.
- ^ China y Rusia acuerdan cooperación en el espacio lunar y profundo . Janet R. Aguilar, Tunisie Soir . 3 de marzo de 2018.
- ^ La Agencia Espacial de Rusia podría romper con los Estados Unidos para llegar a China. Anatoly Zak, Popular Mechanics . 7 de marzo de 2018.
enlaces externos
- Sitio web oficial de CLEP
- "Programa de exploración lunar de China - Inglés" . The People's Daily en línea . Consultado el 21 de enero de 2021 .
- Enciclopedia Astronautica
- Los objetivos científicos del proyecto de exploración lunar chino por Ouyang Ziyuan
- 我国 发射 首颗 探 月 卫星 专题
- 嫦娥 探 月 专题
- Sūn Huīxiān (孙 辉 先), Dài Shùwǔ (代 树 武), Yáng Jiànfēng (杨建峰), Wú Jì (吴 季) y Jiāng Jǐngshān (姜 景山) (2005). "Objetivos científicos y cargas útiles del satélite lunar Chang'E-1" (PDF) . Revista de Ciencias del Sistema Terrestre . 114 (6): 789–794. Código bibliográfico : 2005JESS..114..789H . doi : 10.1007 / BF02715964 . S2CID 128428662 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )