Da mi je iko rekao da ću jednom da pišem text sa ovakvim naslovom svašta bih pomislio. O njemu. Temu ne bih ni analizirao. Toliko bi mi izgledala nebulozna. Međutim, ja kaskam a Indija napreduje – uskoro će i na Veneru, a Mesec svojataju kao svoje dvorište! Kako rugačije objasniti sa sad planiraju da tamo šalju ne samo orbiter i lender, već i mali traktorčić!
Ne verujem da će biti baš ovako, ali ne reci nikad nikad...
Nije nemoguće da za samo 4-5 meseci prisustvujemo novom lansiranju rakete na Mesec. Indija planira da se prati na Mesec na velika vrata preko ambicioznog broda 'Chandrayaan-2', koji će činiti orbiter, lender i mali rover. Ako sve bude kako je planirano, biće to prvo meko sletanje Indije na neki drugi svet, i tek drugo takvo sletanje od okončanja era 'Apolla' i 'Luna'. Prema rečima A. Annaduraia, direktora ISAC-a (Indian Space Research Organisation Satellite Centre), uspešno sletanje na Mesec biće 'kamen-temeljac za buduće istraživačke misije na druge planete'.
Ovaj text je na neki način nastavak prethodno objavljenog o Indiji i njenom kosmičkom programu. Napominjem da ih nikako ne treba podceniti, jer se radi o veštim tipovima, koji imaju vrlo velike ambicije da pomute slavu najpre Kinezima, a onda i ostalima koji se ne budu ozbiljno branili...
Lunarna konfiguracija koja će stići do Meseca.
GSLV-MK III – po meni najlepša velika raketa trenutno u svetu. Najteža ali i najkraća indijska raketa. Može da ponese 4 t na GTO orbitu, a 8 t na LEO, što je dovoljno i za modul sa posadom. To je prva indijska raketa koja uspešno radi na kriogeno gorivo.
Indija poseduje skroman ali vrlo uspešan planetni istraživački program. Dok je sonda 'Mangalyaan' već preko 3 godine u Marsovoj orbiti, zemlja planira da u martu 2018. lansira raketu GSLV Mk II i lunarnu ekspediciju 'Chandrayaan-2'. Ona će poći stopama orbitera 'Chandrayaan-1', prve indijske lunarne miisije pokrenute još 2008. Danas se malo ljudi seća, ali 'Candrayaan-1' je bila prva misija koja je lansirala sub-sondu, MIP (Moon Impact Probe), koja je posle pola sata leta tresnula u površinu kratera Šeklton. Uspela je da potvrdi prisustvo vode na lunarnim polovima čak i pre od Nasine misije 'LCROSS'. Međutim, 'Chandrayaan-2' je još ambicioznija od svoje sestre. Pored orbitera, put Meseca će poneti i lender koji će nositi mali rover!
Trenutak iskrcavanja rovera iz utrobe indijskog lendera.
PROFIL MISIJE
Planirano je da se 'Chandrayaan-2' lansira u martu iz ISRO lansirnog centra koji nosi ime Satiša Dhavana sa ostrva Šriharikota u Bengalskom zalivu. Lansiranje će biti izvedeno pomoću rakete 'GSLV Mk 2' (Geosynchronous Satellite Launch Vehicle Mark 2), što će biti prvo ISRO deep-space lansiranje novijom i težom raketom. Zajednička težina sve tri komponente letilice biće 3.250 kg, dramatično više od oko 1.300 kg koliko su bili teški 'Chandrayaan-1' ili Marsov orbiter 'Mangalyaan', oba lansirana manjom raketom 'PSLV' (Polar Satelitte Launch Vehicle). (For fun, you can download and build a paper model of the GSLV Mk 2 spacecraft here.)
GSLV će poneti 'Chandrayaan-2' u eliptičku parkirnu orbite oko Zemlje dimenzija 170×18,500 km, koja će danima, pa možda i nedeljama povećavati orbitni apogej malim dodavanjima motorom u periapsisima[1]. Na kraju, apogej će biti dovoljno visok da će jednim kratkim uključivanjem motora biti moguće poslati letilicu u lunarnu transfernu orbitu. To uključivanje motora će uvesti 'Chandrayaan-2' u eliptičnu orbitu ali će sada brod morati da koči u periapsisu da bi podesio orbitu u kružnu, visine 100 km. Nema za sada podataka koliko će vremena trebati od lansiranja do finalne orbite, ali sličan proces je 'Chandrayaanu-1' oduzeo tri nedelje, od 22. oktobra do 12. novembra 2008.
Lansiranje, lunarni transfer i trajektorija za sletanjr 'Chandrayaana-2'. Šemu je prvi put prikazao letos direktor M. Annadurai.
Čim letilica uđe u svoju naučnu orbitu oko Meseca, započeće lenderova misija. Obzirom da što se tiče orbitera njemu je svejedno u kojoj je Mesec fazi, ali lender i rover zahtevaju Sunčevo svetlo da bi se zagrejali i napunili akumulatore, tako da je tajming za njihovo lansiranje tako odabran da slete u zadatu zonu nedugo posle lokalnog podneva. Međutim, ideja sa podnevom je malo škakljiva, obzirom da je za mesto sletanja odabran južni pol, iako se tačna lokacija još ne objavljuje. Još u vreme nekih drugih koncepata iz 2012, kada se pregovaralo u kolabiraciji sa Roskosmosom, predložena je lokacija vrlo blizu južnog pola, u 87,2° i 88,5° stepeni južno.
Program 'Chandrayaan-2' je započet krajem prošle decenije kao zajednički plan Rusa i Indusa. Rusija je trebalo da obezbedi raketu-nosač – 'Sojuz-2' – i lender, dok je Indija obećala orbiter i rover (ruski deo projekta je trebalo da iznese 'Lavočkin' pod nazivom 'Luna-Resurs 1'). Takođe je tada razmatrana i mogućnost lansiranja dve posebne rakete, jedne GSLV Mk II sa indijskim orbiterom i druge u vidu 'Sojuza' sa ruskim lenderom. U principu, bila bi to win-win situacija[2] za obe nacije, ali nije uspela. Rusko poslovično kašnjenje i želja ISRO da samostalno razvije sopstvenu tehnologiju za sletanje na Mesec da bi nastavili svoje takmičenje sa Kinom, uništili su program koji je mogao da bude spasonosna transfuzija ruskom šlogiranom programu planetnog istraživanja i okidač za potsticaj započetog indijskog programa istraživanja Sunčevog sistema.
Projekat 'Luna-Resurs' / 'Chandrayaan-2' između Rusije i Indije.
Dizajn ruskog lendera 'Luna-Resurs' iz 2010. Rusi petljaju s tim projektom već decenijama ali za sada ništa. Čak je postojao plan da se to preuredi u sondu za uzimanje uzoraka sa Meseca, ili da 2011. Indija lansira lunarni lender koji bi nosio ruski rover težine 400 kg!
Ruski lender i indijski rover na Mesecu. Težina rovera je do 2010. varirala od 15 do 50 kg.
Planirano je da sletanje indijskog lendera bude potpuno automatizovano. Lender će se odvojiti od orbitera i odmad pristupiti manevru kočenja, menjajući orbitu oko Meseca na onu sa periapsisom od 18 km. Kada uđe u periapsis, lender će započeti 'grubu kočionu fazu', kočenje koje bi smanjilo visinu orbite na samo 7 km.
Na toj visini, lender će uključiti kameru i napraviti seriju fotografija lunarne površine i utvrditi svoj relativni položaj i brzinu u poređenju sa brodskim mapama regiona za aluniranje u računarskoj memoriji. Lender će autonomno odrediti trajektoriju neophodnu da ga navede do željenog mesta za sletanje i tu će ga dovesti na visinu od oko 100 metara, gde će se zaustaviti i nastaviti da lebdi. Koristeći senzore sistema za izbezaganje rizika[3] prvo će biti mapirana površina a onda odabrana sigurna lokacija za sletanje. Lender će se polako spuštati do visine od 2 metra iznad površine a onda isključiti motore. Lender će zatim pasti na površinu a konstrukcija stajnog trapa apsorbovaće udar. Ubrzo potom, spustiće se rampa niz koju će se spustiti lender i započeti svoju dvonedeljni primarnu misiju.
Profil trajektorije lendera 'Chandrayaan-2'. Šema je prikazana na 10. Međunarodnom Simpozijumu IAA u Torinu 27-19 juna 2017.
ORBITER
Fizički gledano, orbiter je sličan sa 'Chandrayaanom-1'. Biće to troosno stabilizovana letilica sa reakcionim točkovima, a na lansiranju će biti teška oko 1.400 kg. Nosiće pet naučnih instrumenata i dva pomoćna instrumenta.
- Terrain Mapping Camera 2 (TCM-2) bazira se na TMC (kamera na 'Chandrayaanu-1') i sprovodiće 3D mapiranje Mesečeve površine koristeći dve kamere.
- Colimated Large Array Soft X-ray Spestrometer (CLASS) bazira se na instrumetu C1XS sa prethodnog indijskog orbitera. Služiće za mapiranje rasporeda glavnih elemenata koji formiraju stene na Mesecu uključujući Mg, Al, Si, Ca, Ti i Fe[4]. Asistiraće mu Solar X-ray Monitor (XSM), koji će meriti solarno rendgensko zračenje.
- Chandra's Atmospheric Composition Explorer (ChACE-2) je neutralni maseni spektrometar koji se bazira na instrumentu ChACE (postojao na impaktoru 'Chandrayaana-1').
- Imaging Infra-Red Spectrometer (IIRS) osetljiv na svetlost talasne dužine između 0,8 i 5 mikrona i imaće poseban zadatak da mapira prisutnost hidroksilnih jona i molekula vode.
- Konačno, Orbiter High Resolution Camera (OHRC) će praviti slike visoke rezolucije lokacije za sletanje ali pre sletanja lendera.
Levo: najnovija lansirna konfiguracija 'Chandrayaana-2'. Sadržaće orbiter, lender i mali rover. Desno je ista stvar ali od pre par godina. Vidljive su male prepravke
LEDER
Lender ima oblik zarubljene četvorostranične piramide, u čijoj sredini se nalazi valjkasti rezervoar za gorivo. Tokom sletanja lender će biti inerciono upravljan uz pomoć laserskih žiroskopskih inercionih referentnih jedinica i akcelerometarskog paketa, LIRAP. Pogonski sistem se sastoji od četiri motora koja mogu da menjaju potisak i koji svaki ima snagu od 800 N, i 8 trastera za položaj potiska 50 N. Lender će direktno komunicirati sa Zemljom koristeći pokretnu S-band radio-antenu.
Lender će biti opremljen sa više kamera svog Hazard Detection and Avoidance (HDA) sistema, koji će biti upotrebljen za određivanje horizontalne brzine tokom potrage i identifikovanja mesta za sletanje putem usklađivanja sa prethodno odabranom lokacjom. HDA takođe nosi mikrotalasne i laserske visinomere, kao i laserski Doplerov velocimetar. Sistem HDA sakuplja sve podatke i šalje instrukcije raketnim motorima kako da odnesu lender do mesta sletanja. Nema podataka da li će lender moći da snimi pejzaž mesta na koje će da sleti. Pretpostavlja se da hoće, ali se ne zna kako bi.
Kada sleti, lender će aktivirati svoj naučni paket:
- Instrument for Lunar Seismic Activity (ILSA) beležiće Mesečeve zemljotrese. Dovoljno snažni potresi bu omogućili proučavanje Mesečeve dubine, i to iz pozicije polova koja nije bila dostupna 'Apollovim' seizmometrima, što može da bude vrlo interesantno. Eksperiment bi bio još interesantniji ako bi lender uspeo da preživi nekoliko uzastopnih lunarnih dana.
- Chandra’s Surface Thermophysical Experiment (ChaSTE) meriće termička svojstva lunarne površine.
- Radio Anatomy of Moon Bound Hypersensitive ionosphere and Atmosphere (RAMBHA-Langmuir Probe) meriće gustinu plazme u blizini površine i kako se vrednost menja u toku dana. Prema nedavnim istraživanjima, veruje se da lunarna plazma utiče na pojavu lebdenja ('vevitacije') lunarne prašine, što je problem za neke buduće lunarne misije da ljuskim posadama.
I naravno, lender će nositi i rover. Taj traktorčić će biti mali, veličine slavnog 'Sojournera', težak oko 20 kg. Poput Nasinig Marsovih rovera, 'Chandrayaanov-2' rover će koristiti 'bugi-sistem' vešanja koje će nositi šest nezavisnih motorizovanih točkova, ali za raliku od Nasinih rovera, ugaoni točkovi neće moći da se koriste za upravljanje. Skretanje rovera će se vršiti okretanjem točkova u suprotnom smeru, kao kod tenkova. To je odličan metod za lagani rover dokle god ne dođe do upadanja u neku rastresitu zamku od tla.
Da bi isprobali i bili sigurni da će rover moći da se kreće i izbegava prepreke, ISRO je napravio veliki poligon ispunjen zdrobljenim anortositom radi testiranja mobilnosti rovera. Kada je Nasa radila na Marsovim roverima, pravili su makete u prirodnoj veličini sa točkovima i opratećom opremom ali sa laganom šasijom koja na Zemlji teži onoliko koliko će rover da teži na Marsu, gde je gravitacija trećinu one na Zemlji. Ali to je nemoguće uraditi sa već ionako malim roverom, jer bi trebalo simulirati lunarnu gravitaciju koja iznosi šestinu Zemljine. Zato je ISRO razvio različitu tehniku koja mi se baš dopada: kačili su divovski helijumski balona za probni rover koji je smanjio njegovu težinu na samo 1/6. Takvi testovi su očigledno bili produktivni.
Testiranje rovera 'Chandrayaan-2' uz pomoć balona koji treba da skine 5/6 težine i simulira njegovu težinu na Mesecu.
Zbog male veličine, instrumentizacija rovera će biti vrlo limitirana, slično kao i kod 'Sojournera'. Posedovaće dve navigacione kamere za stereo planiranje putanje, i inklinometar za sigurnu vožnju (vožnja se zaustavlja ako roverov inkinometar ili naprezanje motora pređu zacrtanu vrednost). Neće postojati kamera za snimanje od pozadi. Imače malu radio-antenu za komunikaciju sa lenderom, koji će slati podatke dalje na Zemlju. Radio-antena će se nalaziti na vrhu vertikalno montiranog solarnog panela. Panel će biti postavljen vertikalno zbog skoro polarnog mesta sletanja, što znači da će rover morati da se u nekom trenutku okrene u mestu da bi u povratku panel imao dobru orijentaciju ka Sunvu.
Rover će biti opremljen sa dva instrumenta za istraživanje elemenata tla, oba okrenuta na dole, i oba montirana na rover odozdo: Laser-Induced Breakdown Spectroscope (LIBS) laboratorije LEOS iz Bangalora i Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS) iz laboratorije PRL iz Ahmedabada. Uprošćeno, LIBS će istraživati elemente niže mase a APXS one sa većom masom, sa određenim preklapanjem. LIBS je brži a APXS je osetljiviji u potrazi za elementima. Verovatno će LIBS biti korišćen tokom vožnje a APXS kada se zaustavi.
Interesantno je da u papirima o LIBS-u piše da je instrument konstruisan za jednogodišnju upotrebu. Zvanično, očekuje se da će primarna misija lendera trajati 14 naših dana, ali moguće je da se Inusi nadaju da će njihov aparat preživeti lunarnu noć i da će nauka da se nastavi drugog lunarnog dana. To bi bilo stvarno izuzetno dobro. Ali čak i uspešno sletanje bi bilo neverovarno dostignuće za Indiju i ne treba sada biti alav i očekivati senzacije.
Indijski rover će nositi samo dva instrumenta.
Model roverovih točkova. sa suspenzijom.
Na testiranja je prošlo 7 godina.
Za potrebe isprobavanja robera Indusi su napravili desetak ovakvih poligona u Challakereu! Obzirom na i inače malu težinu rovera, umanjeni jošza malu gravitaciju na Mesecu, trenje o tlo je vrlo malo.
Da se ne radi samo o mahutima nego i o ozbiljnoj sili, vidi se i iz ovog dizajna 'nekog budućeg' indijskog rovera.
Misija 'Chandrayaan-2'. Tačno je da je lender manji od kineskog 'Chang'e 3', ali zato Indijci imaju orbiter, dodatni elemenat koji će čitavu misiju učiniti vrlo složenom i ambicioznom
Sletni stepen i Lunohod iz neostvarenog projekta 'Luna-Grunt 1'.
ŠTA DALJE
Od kolabiracije u kosmosu sa Ruskom kosmičkom agencijom iz financijskih ali i političkih razloga nema ništa, te očigledno Indija trči solo trku. Ako 'Chandrayaan-2' uspe, njihov sledeći korak će biti uzimanje uzoraka sa površine i donošenje na Zemlju. Vidljivo je da Indija prati kineske korake na Mesecu, prelazeći brzo sa uspešnog orbitera, lender/rovera, na autonomno prikupljanje uzoraka. Ali za razliku od Kine, Indija će koristiti međunarodnu saradnju da bi povećali šanse na uspeh; indijski premijer Narendra Modi i njegov japanski kolega Shinzo Abe su prošlog meseca potpisali dogovor o zajedničkom učešću u budućoj lunarnoj misiji za uzimanje uzoraka!
[1] Tačke na orbiti u kojoj je orbiter najbliži telu oko kojeg se okreće.
[2] Sve češći izraz koji znači da se nešto isplati obema stranama (prim. prev.)
[3] Hazard avoidance (AHALT, Autonomous Landing Hazard Avoidance Technology) je ključna tehnologija za sigurno sletanje na nepoznate lokacije. Tokom HA, senzori i algoritni na lenderu će analizirati opasne zone i samostalno odlučivati najsigurnije zone za sletanje i proračunavati trajektoriju za dovođenje lendera na tu lokaciju.
[4] Indijskoj istraživačkoj laboratoriji u Ahmedabadu, radionuklid kirijum (Cm-244), koji emituje alfa čestice, isporučila je ruska kompanija 'Rosatom' kao vid naučne pomoći prijateljima. Teško ćeš naći čak i na sajtovima da je isti produkt Rusija slala u Nasi: za rovere 'Spirit' i 'Opportunity' (2004), 'Curiosity' (2012) i 'Mars Pathfinder' (1997).
Četiri razloga zbog kojih Indija postaje \'big in space\'
