Китайская программа исследования Луны - Chinese Lunar Exploration Program

Китайская программа исследования Луны
CLEP.png
Знак отличия программы: полумесяц с двумя следами в центре. Символ напоминает 月 [ж ], китайский иероглиф «Луна».
СтранаКитай
ОрганизацияКитайское национальное космическое управление (CNSA)
Цельробот Лунные миссии
Статустекущий
История программы
Продолжительность2003-настоящее время
Первый полетЧанъэ 1, 24 октября 2007 г., 10: 05: 04.602 (2007-10-24UTC10: 05: 04Z) универсальное глобальное время
Запустить сайт (ы)
Информация об автомобиле
Тип машинылунный орбитальные аппараты, посадочные места, вездеходы и космический аппарат возврата образца
Ракета-носитель (и)

В Китайская программа исследования Луны (CLEP; Китайский : 中国 探 月; пиньинь : Чжонгуо Таньюэ), также известный как Проект Чанъэ (Китайский : 嫦娥 工程; пиньинь : Чанге Гунчэн) после китайской богини луны Изменить, представляет собой непрерывную серию робот Лунные миссии посредством Китайское национальное космическое управление (CNSA). Программа включает лунный орбитальные аппараты, посадочные места, вездеходы и космический аппарат возврата образца, запущен с использованием Ракеты Long March. Запуск и полеты контролируются системой телеметрии, слежения и управления (TT&C), которая использует 50-метровые (160-футовые) радиоантенны в Пекин и 40-метровые (130 футов) антенны в Куньмин, Шанхай, и Урумчи чтобы сформировать 3000-километровый (1900-мильный) РСДБ антенна.[1][2] За прием данных по нисходящей линии связи отвечает собственная наземная прикладная система.

Оуян Цзыюань, геолог и химик-космолог, был одним из первых, кто выступал за разработку не только известных лунных запасов металлов, таких как титан, но и гелий-3, идеальное топливо для будущего термоядерная реакция электростанции. В настоящее время он является главным научным сотрудником Китайской программы исследования Луны. Другой ученый, Сунь Цзядон, был назначен генеральным конструктором, а ученый Сунь Цзэчжоу - заместителем генерального конструктора. Ведущий менеджер программы - Луан Энджи.

Первый космический аппарат программы Чанъэ 1 лунный орбитальный аппарат, был запущен с Центр запуска спутников Сичан 24 октября 2007 г.,[3] был отложен с первоначально запланированной даты 17–19 апреля 2007 г.[4] Второй орбитальный аппарат, Чанъэ 2, был запущен 1 октября 2010 года.[5][6] Чанъэ 3, который включает посадочный модуль и марсоход, был запущен 1 декабря 2013 года и успешно совершил мягкую посадку на Луну 14 декабря 2013 года. Чанъэ 4, который включает посадочный модуль и марсоход, был запущен 7 декабря 2018 г. и приземлился 3 января 2019 г. Южный полюс - бассейн Эйткена, на обратной стороне Луны. Образец миссии по возвращению, Чанъэ 5, запланировано на конец 2020 года.

Как указывает официальный знак отличия, форма каллиграфический зарождающийся лунный серп с двумя человеческими следами в центре, напоминающий китайский символ 月, китайский иероглиф «Луна», конечная цель программы - проложить путь к миссия с экипажем на Луну. Глава Национального космического управления Китая Чжан Кэцзянь объявил, что Китай планирует высадить экипаж на южный полюс Луны «в течение следующих 10 лет» (2029–2030).[7]

Структура программы

Китайская программа исследования Луны разделена на четыре основных операционных этапа, каждая из которых служит демонстратором технологий при подготовке к будущим миссиям. Китай приглашает к международному сотрудничеству в виде различных грузов и роботизированной станции.[8]

Фаза I: орбитальные миссии

На первом этапе было запущено два лунные орбитальные аппараты, и теперь фактически завершено.

  • Чанъэ 1, спущен на воду 24 октября 2007 г. на борту Длинный марш 3А ракета, просканировала всю Луну с беспрецедентной детализацией, создав 3D-карту высокого разрешения, которая послужит ориентиром для будущих мягких посадок. Зонд также нанес на карту содержание и распределение различных химических элементов на поверхности Луны в рамках оценки потенциально полезных ресурсов.
  • Чанъэ 2, спущенный на воду 1 октября 2010 г. на борту Длинный марш 3C ракета достигла Луны менее чем за 5 дней, по сравнению с 12 днями для Чанъэ 1, и нанесла на карту Луну еще более детально. Затем он покинул лунную орбиту и направился к Земле-Солнцу. L2 Точка лагранжиана для тестирования сети TT&C. Сделав это, он завершил облет астероида. 4179 Toutatis 13 декабря 2012 года, прежде чем отправиться в дальний космос для дальнейшего тестирования сети TT&C.

Фаза II: мягкие посадочные аппараты / роверы

Вторая фаза продолжается и включает космические аппараты, способные мягкая посадка на Луне и развертывание луноходы.

  • Чанъэ 3, спущен на воду 2 декабря 2013 г. на борту Длинный марш 3B ракета, приземлилась на Луну 14 декабря 2013 года. Она несла с собой 140-килограммовый (310 фунтов) луноход под названием Юту, который был разработан для исследования площади в 3 квадратных километра (1,2 квадратных мили) в течение трехмесячной миссии. Также предполагалось проводить ультрафиолетовые наблюдения галактик, активных ядер галактик, переменных звезд, двойных звезд, новых, квазаров и блазаров, а также структуры и динамики Земли. плазмосфера.
  • Чанъэ 4 был запущен 7 декабря 2018 года. Первоначально запланированный на 2015 год был резервной копией для Chang'e 3. Однако в результате успеха этой миссии конфигурация Chang'e 4 была скорректирована для следующей миссии.[9] Он приземлился 3 января 2019 г. Южный полюс - бассейн Эйткена, на обратная сторона луны, и развернул Юту-2 марсоход.[10]

Этап III: образец-возврат

Третья фаза повлечет за собой лунный миссия по возврату образцов.

  • Чанъэ 5-Т1 был запущен 23 октября 2014 года. Он был разработан для испытаний космического корабля, возвращающегося к Луне.
  • Чанъэ 5, запущен 23 ноября 2020 г.[11] на борту Длинный марш 5 ракета[12][13] и попытается развить успех предыдущих миссий с посадочным модулем, способным собирать до 2 кг (4,4 фунта) лунных образцов и возвращать их на Землю.

Фаза IV: Лунная исследовательская станция

Разработка роботизированной исследовательской станции у южного полюса Луны.[8][14][15]

  • Чанъэ 6, запуск которого ожидается в 2023 или 2024 году,[16][17] исследует топографию, состав и подповерхностную структуру места посадки и вернет на Землю образцы с южного полюса.[17][18]
  • Чанъэ 7 спускаемый аппарат, запуск которого ожидается в 2024 году, будет исследовать южный полюс в поисках ресурсов.[19][17][18] Миссия будет включать в себя орбитальный аппарат, посадочный модуль, марсоход и мини-летающий зонд.[19][14]
  • Чанъэ 8, запуск которого ожидается в 2027 году, будет проверять использование и разработку природных ресурсов.[17][18] Он может включать посадочный модуль, марсоход и летающий детектор,[14] а также эксперимент по 3D-печати с использованием использование ресурсов на месте (ISRU) для тестирования конструкции,[8] Он также будет переносить небольшой эксперимент с закрытой экосистемой.[14] Он испытает технологии, необходимые для строительства лунной научной базы.[20]

Миссия с экипажем

Смотрите также: Китайский пилотируемый космический корабль нового поколения

По состоянию на 2019 год, Китай рассматривал предварительные исследования для полета на Луну с экипажем в 2030-х годах,[21][22] и, возможно, построят форпост возле южного полюса Луны при международном сотрудничестве.[8][21]

Список миссий

Миссия
Дата запуска
Ракета-носитель
Заметки
Статус
Фаза 1
Чанъэ 124 октября 2007 г.Длинный марш 3АЛунный орбитальный аппарат; первая китайская лунная миссия.Успех
Чанъэ 21 октября 2010 г.Длинный марш 3CЛунный орбитальный аппарат; после полета на лунную орбиту вылетел расширенный полет на 4179 Toutatis.Успех
Фаза 2
Чанъэ 31 декабря 2013 г.Длинный марш 3BПосадочный модуль и луноход; первая китайская лунная посадка, приземлилась в Mare Imbrium с участием Юту 1.Успех
Queqiao 120 мая 2018Длинный марш 4CСпутник-ретранслятор, расположенный на Земле-Луне L2 точка для связи с Чанъэ 4.На постоянной основе
Чанъэ 47 декабря 2018Длинный марш 3BПосадочный модуль и луноход; первая мягкая посадка на Обратная сторона Луны, приземлился в Кратер фон Кармана с участием Юту 2.На постоянной основе
Фаза 3
Чанъэ 5-Т123 октября 2014 г.Длинный марш 3CТехнологии экспериментальных летных испытаний перед возвращением первого лунного образца; апробированы методы автономного сближения с возвращением капсулы и лунной орбиты и другие маневры.Успех
Чанъэ 523 ноя 2020Длинный марш 5Лунный орбитальный аппарат, спускаемый аппарат и возврат образцов; планируется приземлиться рядом Монс Рюмкер и вернуть образец на Землю впервые с советских времен. Луна 24 миссия в 1976 г.
Фаза 4
Чанъэ 62023Длинный марш 5Лунный орбитальный аппарат, спускаемый аппарат и возврат образцов; Планируется приземлиться на нераскрытом участке рядом с южный полюс Луны, что, скорее всего, будет зависеть от исхода Chang'e 5.Запланировано
Чанъэ 72024Длинный марш 5Лунный орбитальный аппарат, спускаемый аппарат, марсоход и мини-летающий зонд; ожидается выполнение углубленного изучения южный полюс Луны искать ресурсы.[19]Запланировано
Чанъэ 82027Длинный марш 5Полная информация о миссии в настоящее время неизвестна; может тестировать новые технологии, включая ISRU система, перед будущим пилотируемым исследованием Луны.Запланировано


Ключевые технологии

TT&C дальнего действия

Самой большой проблемой в Фазе I программы была работа системы TT&C, потому что ее способность передачи требовала достаточного диапазона для связи с зондами на лунной орбите.[23] Стандартная спутниковая телеметрия Китая имеет дальность действия 80 000 километров (50 000 миль), но расстояние между Луной и Землей может превышать 400 000 километров (250 000 миль), когда Луна находится на апогей. Кроме того, зондам Chang'e приходилось выполнять множество маневров во время полетов на Луну и во время операций на лунной орбите. Расстояние через Китай с востока на запад составляет 5000 километров (3100 миль),[24] это еще одна проблема для непрерывности TT&C. В настоящее время комбинация системы TT&C и китайской сети астрономических наблюдений удовлетворила потребности программы Chang'e,[25] но только с небольшим отрывом.

Экологическая адаптивность

Сложность космическая среда Встречающиеся во время миссий Чанъэ предъявляли строгие требования к экологической адаптации и надежности зондов и их инструментов. Высокая радиационная среда в космосе Земля-Луна требовала закаленный электроника для предотвращения электромагнитного повреждения приборов космического корабля. Чрезвычайный температурный диапазон, от 130 градусов по Цельсию (266 градусов по Фаренгейту) на стороне космического корабля, обращенной к Солнцу, до -170 градусов Цельсия (-274 градусов по Фаренгейту) на стороне, обращенной от Солнца, предъявлял строгие требования к контролю температуры в конструкция детекторов.

Расчет орбиты и управление последовательностью полета

Учитывая условия системы трех тел Земли, Луны и Космический зонд, орбитальная конструкция лунных орбитальных аппаратов более сложна, чем у орбитальных спутников Земли, которые имеют дело только с системой из двух тел. Зонды Chang'e 1 и Chang'e 2 были впервые отправлены на высокоэллиптические орбиты Земли. После отделения от своих ракет-носителей они вышли на переходную орбиту Земля-Луна через три ускорения на фазомодулированной орбите. Эти ускорения проводились через 16, 24 и 48 часов полета, во время которых было выполнено несколько корректировок орбиты и маневров ориентации, чтобы обеспечить захват зондов под действием лунной гравитации. После работы на орбите Земля-Луна в течение 4–5 дней каждый зонд вышел на лунную орбиту наблюдения. Выйдя на целевую орбиту, выполнив три маневра торможения и испытав три разных фазы орбиты, Чанъэ 1 и Чанъэ 2 выполнили свои миссии.

Контроль отношения

Лунные орбитальные аппараты должны оставаться правильно ориентированными по отношению к Земле, Луне и Солнцу. Все бортовые детекторы должны быть обращены к поверхности Луны для выполнения своих научных задач, антенны связи должны быть обращены к Земле для приема команд и передачи научных данных, а также солнечные панели должен быть ориентирован на Солнце, чтобы обрести власть. Во время лунной орбиты Земля, Луна и Солнце также движутся, поэтому контроль отношения представляет собой сложный трехвекторный процесс управления. Спутникам Chang'e необходимо очень тщательно отрегулировать свое положение, чтобы поддерживать оптимальный угол по отношению ко всем трем телам.

Предотвращение опасности

На втором этапе программы, когда космический корабль должен был мягкая земля На поверхности Луны необходимо было разработать систему автоматического предотвращения опасностей, чтобы десантные аппараты не пытались приземлиться на неподходящей местности. Chang'e 3 использовал компьютерное зрение Система, в которой данные с обращенной вниз камеры, а также двух дальномерных устройств обрабатывались с помощью специализированного программного обеспечения. Программное обеспечение контролировало заключительные этапы спуска, регулируя положение космического корабля и дроссель его главного двигателя. Космический корабль завис на высоте 100 метров (330 футов), затем 30 метров (98 футов), пока искал подходящее место для посадки. В Юту вездеход также оснащен фронтальными стереокамерами и технологией предотвращения опасности.

Сотрудничество с россией

В ноябре 2017 года Китай и Россия подписали соглашение о совместном исследовании Луны и дальнего космоса.[26] Соглашение включает шесть секторов, охватывающих лунный и дальний космос, совместную разработку космических аппаратов, космическую электронику, данные дистанционного зондирования Земли и мониторинг космического мусора.[26][27][28] Россия также может стремиться к развитию более тесных связей с Китаем в области пилотируемых космических полетов.[26] и даже перенести сотрудничество в области пилотируемых космических полетов с США на Китай и построить лунный посадочный модуль с экипажем.[29]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ (на китайском) «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 В архиве 2007-10-27 на Wayback Machine
  2. ^ 巨型 望远镜 送 «嫦娥» 飞 月 - 望远镜, 嫦娥 - 北方网 - 科技 无限
  3. ^ ""嫦娥 一号 "发射 时间 确定 但 未到 公布 时机". Информационное агентство Синьхуа. 7 июля 2007 г. Архивировано с оригинал 15 марта 2012 г.. Получено 12 июля 2007.
  4. ^ (на китайском) 阅读 文章
  5. ^ Стивен Кларк (1 октября 2010 г.). "Второй лунный зонд Китая отправлен с Земли". Космический полет сейчас. Получено 1 октября 2010.
  6. ^ "Второй китайский лунный зонд" Чанъэ-2 стартует ". Синьхуа. 1 октября 2010 г.. Получено 1 октября 2010.
  7. ^ «Китай построит лунную станцию ​​примерно через 10 лет»'".
  8. ^ а б c d Пресс-конференция Chang'e 4. CNSA, трансляция 14 января 2019 г.
  9. ^ Остин Рамзи (16 декабря 2013 г.). «Китай празднует лунный зонд и объявляет о планах возвращения». Нью-Йорк Таймс. Получено 16 декабря 2013.
  10. ^ Риверс, Мэтт; Риган, Хелен; Цзян, Стивен (3 января 2019 г.). "Китайский луноход успешно приземлился на обратной стороне Луны, сообщают государственные СМИ". CNN. Получено 3 января 2019.
  11. ^ «Китай запустит лунную станцию ​​Chang'e-5 в 2020 году». en.people.cn. Синьхуа. 28 октября 2019.
  12. ^ «Китай планирует запустить Chang'e 5 в 2017 году». Синьхуа. Архивировано из оригинал 30 декабря 2013 г.
  13. ^ Новаковски, Томаш (9 августа 2017 г.). "Пилотируемая высадка на Луну к 2036 году".. Получено 17 августа 2017.
  14. ^ а б c d Планы Китая по исследованию глубокого космоса и Луны до 2030 года. (PDF) Сюй Линь, Цзоу Юнляо, Цзя Инчжуо. Космические науки., 2018, 38(5): 591-592. Дои:10.11728 / cjss2018.05.591
  15. ^ Предварительный план Китая по созданию лунной исследовательской станции в ближайшие десять лет. Цзоу, Юнляо; Сюй, Линь; Цзя, Инчжуо. 42-я научная ассамблея КОСПАР. Состоялось 14–22 июля 2018 г. в Пасадене, Калифорния, США, Abstract id. B3.1-34-18.
  16. ^ "中法 将 开展 探 月 合作 ： 嫦娥 六号 搭载 法 方 设备". guancha.cn. 26 марта 2019.
  17. ^ а б c d «Лунные планы на IV фазу». Архивировано из оригинал 15 апреля 2019 г.. Получено 13 января 2019.
  18. ^ а б c Следующий план лунной программы
  19. ^ а б c Джонс, Эндрю (5 августа 2020 г.). «Китай продвигается вперед с миссиями к Южному полюсу Луны и околоземным астероидам». SpaceNews. Получено 5 августа 2020.
  20. ^ Будущие китайские лунные миссии. Дэвид Р. Уильямс, НАСА. Доступ 7 ноября 2019 г.
  21. ^ а б Китай заявляет о своих амбициях по колонизации Луны и постройке «лунного дворца». Эхо Хуанг, Кварцевый. 26 апреля 2018.
  22. ^ Китай готовит первую пилотируемую миссию на Луну. Бен Бланшар, Независимый. 7 июня 2017.
  23. ^ Шен, Ронгджун; Цянь, Вэйпин (29 сентября 2012 г.). Материалы 26-й конференции по технологиям TT&C космических аппаратов в Китае. ISBN  9783642336621.
  24. ^ «Местоположение, размер, сухопутные границы Китая, протяженность береговой линии и морские претензии».
  25. ^ «Китай создает передовую сеть слежения за космическими кораблями и управления ими».
  26. ^ а б c Китай и Россия договариваются о сотрудничестве в области исследования Луны и дальнего космоса, других сферах. В архиве 27 августа 2019 в Wayback Machine GB Times. 2 ноября 2017.
  27. ^ Россия и Китай добавят лунные проекты в совместную программу космического сотрудничества. ТАСС, Россия. 11 июля 2018.
  28. ^ Китай и Россия договорились о сотрудничестве по Луне и дальнему космосу. Джанет Р. Агилар, Тунис Суар. 3 марта 2018.
  29. ^ Космическое агентство России может расстаться с США ради отношений с Китаем. Анатолий Зак, Популярная механика. 7 марта 2018.

внешние ссылки