Kina je preduzela ogroman korak u svom programu istraživanja Meseca lansiranjem sonde 'Chang'e 5' s ciljem prikupljanja uzoraka s Meseca i njihovog donošenja na Zemlju. 23. novembra 2020. u 18:30 po našem, raketa 'Dugi Marš' CZ-5 Y5 poletela je s rampe LP-101 u kosmičkom centru Wenchang na ostrvu Hainan sa sondom 'Chang'e 5'na vrhu. Raketa je smestila sondu na trajektoriju ka Mesecu nakon dva paljenja II stepena (početna parkirna orbita je bila 263×276 km i nagiba 22,3°, dok je krajnja orbita razdvajanja sonde iznosila 201× 392 km i 21,3°). 'Chang'e 5' je prva misija koja će sakupiti uzorke s Meseca u 44 godine. Poslednja je bila sovjetska sonda 'Луна 24', koja je u avgustu 1976. donela 170 grama Mesečevog regolita. Ovo je šesto lansiranje rakete CZ-5 i peta varijanta CZ-5 - prethodno poznata kao CZ-5A, s tri stepena. Ako sve bude teklo prema planu, 'Chang'e 5' će ući u lunarnu orbitu 28. novembra i sletiće u zonu Mons Rümker, u Oceanus Procellarumu, 29. novembra. Povratak kapsule s uzorcima očekuje se 15. ili 16. decembra.
Kineska sonda za prikupljanje uzoraka sa Meseca.
'Chang'e 5 '(嫦娥 五号) prva je sonda treće faze kineskog programa za istraživanje Meseca CLEP (Chinese Lunar Exploration Program). Prva faza se sastojala od orbitera 'Chang'e 1 i 2', lansiranih 2007, odn. 2010. godine, dok su drugu fazu činile sonde za sletanje 'Chang'e 3' i 'Chang'e 4', lansirane 2013. i 2018., zajedno s roverima 'Yutu' i 'Yutu 2'. Kina je 2018. takođe lansirala satelit 'Queqiao' Lagrangeovu tačku L2sistema Zemlja-Mesec za komunikaciju s 'Chang'eom 4', koji je 2019. godine postao prvi ljudski artefakt koji je sleteo na drugu stranu. Treća faza sadržavaće veće sonde koje će lansirati raketa 'Dugi marš' CZ-5, trenutno najsnažnija kineska raketa u službi (prethodne kineske lunarne misije koristile su rakete 'Dugi marš' CZ-3 i CZ-4, mnogo manje).
Lansiranje 'Chang'ea 5'.
Raketa sa sondom na putu ka rampi.
'Chang'e 5' je sonda za prikupljanje uzoraka teška 8,2 tone, koja se sastoji od četiri modula grupisana u dva elementa: orbitalni segment i površinski segment. Površinski segment težine 3,8 tona sastoji se od sletnog stepena sličnog sondama 'Chang'e 3' i 'Chang'e 4' na kojem se nalazi uzletni stepen. Orbitalni segment uključuje orbiter od 3,2 tone i povratnu kapsulu od 1 tone. Arhitektura misije najsloženija je ikad izvedena automatskom sondom (zapravo šema misije LOR tipa slična je šemi misija 'Apollo'). Po dolasku u blizinu Meseca, orbitalni modul će upotrebiti svoj glavni marševski motor od 3 kilonjutna da smesti sklop u privremenu Mesečevu orbitu pre postizanja kružne orbite. Površinski segment će se odvojiti od orbitalnog segmenta i ući u orbitu 15×180 km. Silazni modul izvešće automatsko sletanje na Mesec koristeći svoje motore i autonomni navigacioni sistem koji koristi LIDAR i optičku navigaciju. Sletanje će biti vrlo slično onome što su ga provele sonde 'Chang'e 3' i 'Chang'e 4', iako će se morati uzeti u obzir veća masa i veća visina težišta segmenta.
Sonda 'Chang'e 5'.
Elementi sonde.
Orbitni segment 'Chang'ea 5'. Levo je uzletni modul nakon završetka prenišenja uzoraka. S desne sttrane je orbitni modul s kapsulom.
Kapsula sa termičkim pokrivačem.
Čim stigne na površinu, aktiviraće se bušilica smeštena na sletnom stepenu koja može doseći dva metra u dubinu. Bušilica će moći da izvodi rotacijske i udarne ('hilti') pokrete, i preneće uzorke pravo u uzletni stepen. Sonda takođe ima vidljivu i infracrvenu kameru i radar za analizu područja sletanja i određivanje karakteristika terena sa kojeg će se uzimati uzorci. Iz tog razloga sonda ima robotsku ruku koja će sakupljati regolit iz najzanimljivijih područja i odlagati ih u uzletni stepen (krak takođe služi kao 'plan B' u slučaju da bušilica ne proradi). Nakon uzimanja uzoraka, otprilike oko 2 kg, uzletni stepen će poleteti – procjenjuje se da će to učiniti 30. novembra – i biće postavljen u Mesečevu orbitu (prozor za lansiranje uzletnog stepena da bi se sreo sa orbitalnim segmentom iznosi 3,5 sata). Zatim će se spojiti s orbitalnim segmentom, koristeći novi sistem za spajanje sa kleštima, i preneti uzorke u kapsulu, u možda najsloženijem delu misije.
Mehanizam za uzimanje uzoraka.
Faze uzimanja uzoraka.
Detalji bušilice.
Nakon završetka ovog manevra, uzletni stepen će se odvojiti od orbitalnog segmenta (i verovatno će se vremenom srušiti na površinu Meseca). Otprilike šest dana kasnije, orbitalni modul će uključiti motore motore kako bi napustio Mesečevu orbitu i krenuo prema Zemlji (manevar će se zapravo sastojati od dva paljenja: jednog za postavljanje letjelice u eliptičnu orbitu, a drugog TEI za slanje sonde na putanju ka Zemlji). Kapsula s uzorcima odvojiće se od modula u blizini naše planete i izvesti dvostruki atmosferski reentry – skip reentry – kako bi sletela u kinesku regiju Mongolije 15. ili 16. decembra. Kapsula je zapravo umanjena verzija kapsule putničkog broda 'Shenzhou'. Kina je 2014. već testirala tehniku dvostrukog reentrija i ispravan dizajn ove male kapsule, tada delom eksperimentalne letilice 'Chang'e 5 T1', koja je produžila slobodan let ka Mesecu.
Spojni sistem uzletnog stepena sa orbitnim modulom.
Faze kineske misije.
Različiti stepeni misije.
Za razliku od sovjetskih sondi za prikupljanje uzoraka E-8-5 ('Luna 16, 20 i 24'), koje su mogle da slete samo u vrlo ograničenom segmenti istočnih dužina, arhitektura 'Chang'e 5' omogućuje mu spuštanje gotovo bilo gde na Mesečevoj površini, uključujući i dalju stranu i polove. Uz to, verzija ove arhitekture nesumnjivo će da se koristi u dizajniranju misije za prikupljanje uzoraka sa Marsa, planiranoj za 2031. a koristiće dve sletne sonde 2028. Nakon 'Chang'ea 5', Kina planira da lansira 'Chang'e 7' 2023. – da, 'Chang'e 7' mora da poleti prije 'Chang'e 6' – a sonda bazirana na 'Chang'eu 5', ali ona neće biti namenjena donošenju uzoraka. Umesto uzletnog stepena i kapsule za uzorke, 'Chang'e 7' će sadržavati satelit za prenos signala s područja sletanja u blizini južnog pola, rover i 'jumper' (malu subsondu koja će skakutati po površini). 2024. godine 'Chang'e 6', sonda identična 'Chang'eu 5', moraće da poleti kako bi pokupila uzorke iz zone južnog pola. Zapravo, ako misija 'Chang'e 5' pretrpi bilo kakvu havariju, 'Chang'e 6' će biti lansirana kao zamena što je pre moguće (nije baš jasno hoće li se u ovom slučaju izgraditi druga sonda za izvršavanje izvorne misije 'Chang'e 6', ili će svoju misiju izvršiti kako je planirano). 2028. poleteće 'Chang'e 8', još jedna teška polarna sonda slična 'Chang'eu 7' koja će služiti kao element buduće automatske lunarne baze.
Sonda 'Chang'e 5-T1' iz 2014. koja je uspešno testirala dupli reentry.
Kapsula sonde 'Chang'e 5-T1' posle ateriranja nakon leta oko Meseca 2014.
Dupli reentri manevar koji će izvesti kapsula s uzorcima.
Prvobitno je misija 'Chang'e 5' trebala da poleti pre 'Chang'ea 4', no problemi tokom drugog lansiranja CZ-5 uzrokovali su kašnjenje ove i drugih misija povezanih s ovim lanserom. Prikupljanje uzoraka s Meseca jedan je od prioriteta naučne zajednice. Kao u slučaju Marsa ili asteroida, Zemljine laboratorije mogu da analiziraju Mesečeve uzorke na puno precizniji i detaljniji način od bilo kojeg naučnog instrumenta koji se može poslati tim raketama. Uz to, uzorci će se u budućnosti analizirati tehnikama koje danas ne postoje, kao što je bio slučaj s uzorcima prikupljenim u misijama 'Apollo' i 'Luna'. A kad smo već kod 'Apolla', premda su Nasini astronauti doneli stotine kilograma regolitnih i Mesečevih stena, naučna zajednica zahjeva uzorke s određenih područja čija važnost nije bila poznata u vreme 'Apolla'.
'Chang'e 5' (levo) u poređenju sa 'Chang'eom 5' za donošenje uzoraka.
Površine na sondi rezervisane za međunarodni teret na 'Chang'eu 6' (10 kg na orbiteru i 10 kg na sletnom modulu).
Evropska svemirska agencija (ESA) surađivaće s Kinom u praćenju ove misije putem svoje mreže zemaljskih stanica, uključujući stanicu Maspalomas na Gran Canarima. Područje Mons Rümkera na koje će sleteti 'Chang'e 5' posebno je zanimljivo jer je to relativno mlada regija, stara samo 'samo' 1,3 milijardi godina. Većina uzoraka sondi 'Apollo' i 'Luna' dolazi iz regija starijih od 3,5 milijardi godina, dok su novija područja i krateri lako datirani po svojim karakteristikama. Ali u lunarnoj povesti postoji jaz od recimo 2 milijarde godina za koji nemamo uzorke koje bi smo mogli direktno da datiramo. To znači da možemo sa značajnom pogreškom da procenimo u kojem je trenutku nastala većina Mesečevih područja.
Mesto sletanja lendera.
CZ-5 sa sondom u hangaru Wenshang.
Lansiranje! Raketa je trenutno treća na svetu po snazi
U praćenju misije Kinezima asistiraju Evropljani.
Snimak Zemlje sa II stepena rakete.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
