Фото: Синьхуа. В ноябре 2020 года Китай запустил межпланетную станцию «Чанъэ-5» с целью осуществления мягкой посадки на Луне, сбора образцов грунта и их возврата на Землю. Успешное завершение миссии сделало Китай третьей страной в мире, после США и СССР, которая осуществила доставку лунного грунта. Станция «Чанъэ-5» состоит из четырех аппаратов и выполняет сложную программу полета, включающую в себя первую в истории автоматическую стыковку на орбите Луны. Следующие 23 дня были решающими для миссии. Следует отметить, что лунная программа Китая реализуется поэтапно, с постепенным увеличением сложности задач. Начавшись с запусков орбитальных аппаратов «Чанъэ-1» (2007) и «Чанъэ-2» (2010), программа позволила получить точные трехмерные карты поверхности Луны с высоким разрешением. Интересной особенностью аппарата оказалось то, что его не разбили и не оставили на орбите Луны.
Большой путь маленького «Чанъэ-2»
8 июня 2011 «Чанъэ-2» начал переход в точку Лагранжа L2 системы Солнце — Земля (расположена за Землей), прибыв туда 25 августа и став первой межпланетной станцией в истории, совершившей подобный маневр. Миссию продлили еще, и аппарат покинул точку L2, вышел из гравитационного колодца Земли и 13 декабря 2012 пролетел мимо астероида (4179) Таутатис. О завершении миссии до сих пор официально не объявлено, и сейчас станция используется для отработки связи на больших расстояниях.
Следующим логичным шагом стала мягкая посадка. «Чанъэ-3» отправился в полет 1 декабря 2013 и успешно прилунился четырнадцатого. Кроме посадочного аппарата (начальная масса 3800 кг, сухая 1200 кг) на борту также был небольшой ровер Юйту («нефритовый заяц», в честь силуэта зайца, который можно разглядеть на Луне) массой 120 кг. Ровер проехал всего 114,8 метра, но до 2016 года работал неподвижной научной лабораторией. «Чанъэ-3» функционирует до сих пор.
Панорама места посадки
«Чанъэ-4» тоже состоял из посадочного аппарата и ровера, но впервые в истории прилунился на обратной стороне Луны. Стартовав 7 декабря 2018, он успешно совершил посадку в кратере фон Кармана 3 января 2019. А для того, чтобы с ним была возможна связь, предварительно, в 2018, в район точки L2 системы Земля — Луна был выведен спутник «Цюэцяо» («Сорочий мост», по легенде, соединивший влюбленных).
Фрагмент панорамы места посадки
Следующий очевидный шаг — возвращение грунта. Но предварительно стоило испытать технологии. И специальный тестовый аппарат «Чанъэ-5Т1» отправился в полет 23 октября 2014, облетел Луну и успешно вернулся на Землю 31 октября.
Спускаемый аппарат после посадки
По размерам и пропорциям спускаемый аппарат является уменьшенным СА корабля «Союз» (или во многом основанном на нем СА китайского корабля «Шэньчжоу»). Успешное возвращение «Союзов» от Луны в беспилотном варианте проверили еще в СССР («Зонды» 4-8), но еще одно испытание делу не вредило. А летевший вместе с ним разгонный блок ракеты-носителя вышел на орбиту вокруг Луны, где провел два сближения с расчетной точкой для проверки будущей стыковки «Чанъэ-5».
Ракета
В первоначальных планах «Чанъэ-5» должен был отправиться в полет еще в 2017 году, но главным тормозящим фактором оказалась ракета-носитель. Аппарат неизбежно получался довольно тяжелым и требовал самую тяжелую из доступных ракет-носителей Китая, «Великий поход-5» (25 тонн на низкую орбиту, 9,4 тонны к Луне). Однако во втором пуске, 2 июля 2017, произошла авария на одном из двигателей центрального блока (второй ступени), из-за чего ракета и полезная нагрузка были потеряны. После доработки двигателя были обнаружены новые проблемы, что затянуло возвращение к полетам, и «Великий поход» стартовал снова только 27 декабря 2019. «Чанъэ-5» стал всего лишь шестым пуском для этой ракеты-носителя.
Вывоз ракеты на старт
План полета
Пуск состоядся 24 ноября 2020 года с 04:00 до 07:00 по пекинскому времени (ночь с понедельника на вторник с 23:00 до 02:00 МСК). Другие источники по якобы инсайдерской информации называют 20:25 — 21:15 UTC (23:25 — 00:15 МСК). Длительность миссии 23 дня.
План полета
На орбите Луны аппараты разделяются — перелетная ступень и спускаемый аппарат остаются на орбите, посадочная и взлетная ступени совершают посадку. Аппарат собирает примерно 2 килограмма образцов грунта, с поверхности и при помощи бурения, и загружает их во взлетную ступень. Взлетная ступень выходит на орбиту и перегружает образцы в спускаемый аппарат. Перелетная ступень со спускаемым аппаратом отправляются к Земле, и спускаемый аппарат с образцами совершает мягкую посадку в обычном месте, Внутренней Монголии. По сути это беспилотный мини-«Аполлон», там были те же четыре ступени, разве что стыковка выполнялась человеком при помощи компьютера и приборов. Любопытно, что советские станции для возврата грунта имели только три ступени. Первая обеспечивала перелет и посадку, а вторая стартовала со спускаемым аппаратом. Хитрость советских баллистиков заключалась в том, что вторая ступень стартовала в точно рассчитанное время строго вертикально и выключала двигатель по достижении определенной скорости. В этом случае без каких-либо коррекций траектории спускаемый аппарат попадал в расчетный район посадки на Земле, пусть и с огромной, более 300 «же», перегрузкой.
Станция
Станция в монтажно-испытательном комплексе
Известно, что полная масса «Чанъэ-5» составляет 8,2 тонны, посадочную ступень оценивают в 3,8 тонны, взлетную — в 120 кг. На посадочной ступени установлены камеры, спектрометр, приборы анализа грунта и георадар. Для забора образцов предусмотрены манипулятор, пробоотборники для поверхностных образцов, ударный бур, механизм транспортировки и загрузки, а также контейнеры для образцов. Оснащение научной аппаратурой посадочной ступени намекает на то, что она может работать долго, но в то же время есть информация, что на ней нет радиоизотопного обогревателя, чтобы пережить двухнедельную лунную ночь.
Трехмерная модель станции
Место посадки
В качестве расчетного места посадки выбран район пика Рюмкера в Океане Бурь. Тамошние молодые базальты очень интересны геологам.
Район посадки относительно других миссий
Несколько возможных мест посадки
Сопровождение миссии
На сайте Европейского космического агентства можно узнать, что его станции слежения участвовали в миссии — вскоре после пуска «Чанъэ-5» отслеживали станцию в Куру (Французская Гвиана), а незадолго до посадки — станция Маспаломас (Канарские острова).
В Китае для этого проекта ввели в эксплуатацию комплекс из четырех 35-метровых антенн на станции Каши (“Кашгар”) Сианьского центра спутникового контроля. Также для связи с аппаратом вышел из порта корабль дальней связи «Юаньвань-3»
Эмблема и название
Любопытно, что у миссии есть целых четыре эмблемы:
Как и предыдущие аппараты серии, «Чанъэ-5» назван в честь богини Луны.
Заключение
Миссия «Чанъэ-5» стала успешной, шестой и последующие аппараты работают в районе южного полюса. «Чанъэ-6» доставил образцы грунта на Землю, а седьмой аппарат доставил на Луну посадочную станцию, ровер и «прыгуна», которые перемещаюься по поверхности прыжками на ракетных двигателях. «Чанъэ-8» в дополнение к научной аппаратуре несет технологические демонстраторы добычи ресурсов и строительства сооружений для проверки технологий обитаемой лунной базы, которую планируется построить в 2030-х.
Автор: Филипп Терехов
Источник: https://habr.com/
