У грудні Китай зробить спробу першої в історії м’якої посадки космічного апарата на зворотному боці Місяця. Офіційні дати початку місії ще не були озвучені, але згідно з останніми чутками, запуск повинен відбутися 8 грудня, а посадка на супутник – в кінці місяця, повідомляє журнал IEEE Spectrum.
За словами команди місії, можливість точної висадки в певній точці супутника, а також наукова робота в автономному режимі можуть закласти основу для майбутніх програм з дослідження дальнього космосу, а також наділити вчених досвідом, який знадобиться в рамках майбутніх місій з вивчення полюсів Місяця, запланованих на початок 2020-х років.
Водночас перша висадка космічного апарату на зворотній стороні супутника обіцяє стати суворою перевіркою нових комунікаційних і навігаційних технологій, а також технологій посадки.
Апарат «Чан’є-4», що складається зі стаціонарної місячної станції і місяцеходу, які висадяться на зворотному боці Місяця, спочатку розроблявся в якості дублера «Чан’є-3» — першого китайського апарата, що висадився на місячну поверхню в 2013 році. Але після того, як апарат успішно здійснив посадку в місці під назвою Море Дощів, вчені вирішили використовувати «Чан’є-4» в рамках окремої місії, метою якої є вивчення зворотного боку Місяця.
Що цікаво, місяцехід «Юйту», який «Чан’є-3» висадив на поверхню в 2013 році, зміг за два місячних днів з моменту посадки (за земними мірками близько місяця) просунутися лише на 114 метрів, після чого вийшов з ладу. Лі Мін, віце-президент Китайської академії космічних технологій на зборах Міжнародного конгресу астронавтики, що проходив у жовтні цього року в Німеччині, без технічних подробиць розповів, що основною причиною поломки стали «дрібні компоненти машини». Новий 140-кілограмовий місяцехід «Чан’є-4», додав Мін, повинен виявитися більш надійним і зможе функціонувати набагато довше спочатку конструктивно підготовленого для 3-х місячної роботи ровера «Юйту».
В якості ретранслятора для передачі даних на Землю з нового ровера «Чан’є-4» буде виступати китайський штучний супутник «Цюецяо» (відзначений оранжевим), чия орбіта (відзначена зеленим) буде знаходитися за Місяцем
Одним з найскладніших випробувань для команди, яка займається підготовкою місії «Чан’є-4», є той факт, що зворотний бік Місяця неможливо побачити зі Землі. З часом гравітаційні сили нашої планети забарилися з її обертання, тому супутник тепер знаходиться в постійному приливному захопленні. Іншими словами, Місяць завжди повернений до нас тільки однією стороною. На жаль, неможливість бачити зворотний бік супутника ускладнює завдання з комунікації з ровером і посадковим модулем.
Для розв’язання проблеми Китай відправить в травні майбутнього року до зворотної сторони Місяця штучний супутник-ретранслятор «Цюецяо», який займе так звану орбіту Ліссажу. Перебуваючи на цій орбіті, зонд буде обертатися приблизно 60-80 тисяч кілометрів за Місяцем в так званій точці Лангранжа L2. З цього положення він зможе бачити і зворотну сторону Місяця, і Землю, куди будуть ретранслюватися сигнали з ровера і посадкового модуля.
Для спілкування з ровером і посадковим модулем супутник «Цюецяо» буде використовувати трисантиметровий діапазон частоти 5200-11000 Мгц. У свою чергу апарати на поверхні будуть передавати повідомлення між собою за допомогою надвисокочастотних радіохвиль. Для передачі повідомлень між «Цюецяо» і наземними станціями буде використовуватися діапазон S (частоти 1550-5200 Мгц). Китай нещодавно збільшив число своїх наземних станцій, додавши до тих, що вже встановлені в Цзямуси і Каші, нові установки в Аргентині та Намібії – їх збираються використовувати для передачі телеметрії з апаратів, стеження, а також передачі команд для нових наукових завдань.
При посадці комбінованого космічного апарату вагою 3780 кілограмів необхідно враховувати топографію зворотної сторони Місяця, яка суттєво відрізняється від тієї, що знаходиться на ближній до нас стороні. Поверхня на звороті дуже нерівна, лише з кількома щодо плоских областей – темними базальтовими рівнинами, яких на ближній стороні набагато більше. Крім того, на зворотному боці спостерігається дуже велика різниця висот і більш рясне покриття кратерами. Все це ускладнює пошук досить просторого і плоского майданчика для посадки. Для того ж посадкового модуля «Чан’є-3» вибір посадкового місця здійснювався на площі в сотні квадратних кілометрів. Місце для «Чан’є-4» доведеться вибирати виходячи із декількох десятків квадратних кілометрів підходящої площі.
З-за цих обмежень було вирішено проводити висадку апаратів «Чан’є-4» в області кратера Карман діаметром 180 кілометрів, що поруч з басейном Південний полюс — Ейткен. Це місце являє собою найстаріший і найбільший ударний кратер в Сонячній системі (діаметр 2500 кілометрів) і користується дуже великим інтересом з боку науковців, оскільки в ньому можуть міститися відкриті ділянки місячної мантії, яка може відкрити нові деталі про еволюційні процеси в системі Земля-Місяць. За словами Пінга Цзиньсуна, що відповідає за роботу низькочастотного спектрометра нового місяцеходу, кратер Карман був обраний не тільки з цієї причини. Насправді, це єдине місце в басейні Південний полюс— Ейткен, що має хоч якусь плоску поверхню, придатну для посадки.
Дана фотографія посадкового модуля «Чан’є-3» була зроблена місяцеходом тієї ж місії в 2013 році
Алгоритми, що використовуються підсистемами навігації і управління апаратами «Чан’є-4», які відповідають за рух посадкового модуля, його орієнтацію в просторі і прокладання курсу, були істотно доопрацьовані і підлаштовані під особливості рельєфу зворотного боку Місяця.
Спуск апарату на поверхню буде здійснюватися в шість кроків. Перші три – уповільнення, швидке коригування курсу і орієнтації, а також зближення з поверхнею – будуть контролюватися центром управління з Землі. Решта три – зависання, перевірка безпеки спуску і, власне, повільний приземлення – будуть виконуватися посадковим модулем в автономному режимі. Радіус області зниження апарату становитиме близько 450 кілометрів, однак у порівнянні з «Чан’є-3» новий посадковий модуль і місяцехід будуть сідати під прямим кутом.
Слід також зазначити, що новий посадковий модуль і місяцехід більш адаптовані для роботи на місячній поверхні, у порівнянні з попередніми апаратами. Обидва оснащені джерелами живлення на базі радіоізотопних термоелектричних генераторів, які дозволять їм проводити температурні виміри поверхні. Наприклад, під час місячної ночі температура навколишнього середовища може опускатися тут майже до -180 градусів Цельсія. Китайське космічне агентство розраховує, що завдяки більш ретельній підготовці нова місячна місія виявиться більш тривалою та успішною.