Die fünf Raumsonden hinter Chinas Mondgestein-Probenahmemission

China startete heute eine Raumsonde, die voraussichtlich der erste Akt einer komplexen, mehrstufigen Kampagne sein wird, die darauf abzielt, eine beispiellose Leistung zu vollbringen: Proben von der anderen Seite des Mondes zu sammeln und die wertvolle Fracht zur Erde zu bringen.

Queqiao-2 („Magpie Bridge-2“), ein Kommunikations-Relaissatellit, wurde um 8:31 Uhr Ortszeit an Bord einer Langer-Marsch-8-Rakete vom Weltraumstartplatz Wenchang in der Provinz Hainan gestartet. Wenn alles gut geht, wird Queqiao-2 auf seiner stabilen, stark elliptischen Mondumlaufbahn einen Großteil seiner 24-Stunden-Umlaufbahn außerhalb des Mondes verbringen und sowohl die andere Seite des Mondes als auch die Erde sehen können. Von dort aus wird es eine Reihe von Lande-, Probenahme- und Mondaufstiegsmanövern ermöglichen, die notwendig sind, um die andere Seite des Mondes zu beproben, die nie der Erde zugewandt ist, dank der Schwerkraft unseres Planeten, die sich in die Rotation des Mondes einfügt, während er die Erde einmal umkreist alle 27,3 Tage.

„Die Landung ist immer am schwierigsten, weil alles so zeitkritisch ist, dass man nicht einfach auf halbem Weg eine Pause machen und es später noch einmal versuchen kann.“ –Jonathan McDowell, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Mit Queqiao-2 ist der Start der Chang’e-6-Mission, eines Stapels aus vier Raumfahrzeugen, für Mai geplant. Ziel ist eine Landung im Apollo-Krater auf der anderen Seite des Mondes, um bis zu 2.000 Gramm Gesteinsproben zu bergen.

Chang’e-6 wird mit einer größeren Rakete vom Typ „Langer Marsch 5“ gestartet und am 15. März am Weltraumbahnhof Wenchang eintreffen. Nach dem Start und der Trennung der Rakete wird das Servicemodul der Mission laut einem Papier von Ingenieuren des Beijing Institute of Control Engineering aus dem Jahr 2021 den Fortschritt ihrer fünftägigen Reise zum Mond steuern und dann ihre Triebwerke präzise zünden, um in eine zu gelangen polare Mondumlaufbahn. Der Lander trennt sich und bereitet sich auf seinen Landeversuch vor.

(Der obige Artikel aus dem Jahr 2021 handelt von Chinas früherer Mondprobenmission Chang’e-5 im Jahr 2020. Allerdings ist die Raumsonde Chang’e-6 identisch mit Chang’e-5 und der oft undurchschaubaren chinesischen Nationalen Raumfahrtbehörde, CNSA hat sowohl in öffentlichen Präsentationen als auch in öffentlichen Äußerungen prominenter Ingenieure auf erhebliche Ähnlichkeiten zwischen den beiden Missionen hingewiesen. Da es an definitiverer Autorität mangelt, wird der Missionsplan Chang’e-5 als ausreichender Leitfaden für den Fortschritt der bevorstehenden Chang angesehen ‘e-6-Mission.)

„Die Landung ist immer am schwierigsten, weil alles so zeitkritisch ist, dass man nicht einfach auf halbem Weg eine Pause einlegen und es später noch einmal versuchen kann“, sagt der Harvard-Smithsonian-Astronom Jonathan McDowell, Tracker und Weltraumaktivitätsanalyst.

Wie kürzlich bei den japanischen (SLIM) Landern zu sehen war, die auf ihrer Nase landeten, und dem IM-1 von Intuitive Machines, der auf die Seite rollte, können selbst scheinbar erfolgreiche Landungen schwierig sein.

Die Chang’e-4 landete am 3. Januar 2019 sanft auf der anderen Seite des Mondes und wurde später auf diesem Foto festgehalten, das am 11. Januar 2019 vom Rover Yutu-2 (Jade Rabbit-2) aufgenommen wurde. Xinhua/Getty Images

China landete jedoch mit Chang’e-4 auf der anderen Seite und führte 2020 mit Chang’e-5 Mondgesteinsproben auf der nahen Seite durch. Das Chang’e-6-Lande- und Aufstiegsmodul war ursprünglich als Backup für den Fall gedacht Chang’e-4 Die e-5 scheiterte – wird laut dem oben erwähnten Missionsdokument ebenfalls phasenweise an die Oberfläche sinken. Nach einer anfänglichen Verzögerung in 15 Kilometern Höhe richtet sich der Lander wieder in eine vertikale Position in zwei Kilometern Höhe aus. Der Lander wird dann mithilfe von Lidar (Lichterkennung und Entfernungsmessung) und optischen Kameras durch eine grobe Gefahrenvermeidungsphase geführt und ab einer Höhe von etwa 100 Metern durch eine Vermeidungsphase schwebend von Gefahren zu einem sicheren Landepunkt.

Der Start in die Umlaufbahn von einem anderen Planetenkörper aus ist ein seltenes und schwieriges Ereignis, das nur dem Luna-Programm der Sowjetunion sowie den Apollo- und Chang’e-5-Missionen jemals gelungen ist.

Der Lander ist außerdem mit einem Laser-Höhenmesser und -Geschwindigkeitsmesser sowie einem drosselbaren Motor ausgestattet, um einen einstellbaren Schub für den angetriebenen Abstieg bereitzustellen. Es verwendet außerdem ein rekonfigurierbares Lagekontrollsystem, das auf der Quaternion-Partitionskontrolle basiert, um Störungen abzuschätzen und zu kompensieren, die durch die Bewegung des Triebwerks des Raumfahrzeugs verursacht werden.

An der Oberfläche wird der Lander wie Chang’e-5 schnell mit dem Sammeln von Proben beginnen, wobei die Aktivitäten laut den Designern der vorherigen Mission voraussichtlich innerhalb weniger Tage abgeschlossen sein werden. Diese werden in das Aufstiegsfahrzeug geladen, das sich oben auf dem Lander befindet. Das Aufstiegsfahrzeug wird etwa einige Tage nach der Landung abheben.

„Der nächste schwierigste Schritt ist das Rendezvous“, sagt McDowell und betont, dass der Prozess dem von Chang’e-5 ähneln sollte, diesmal jedoch von Queqiao-2 unterstützt.

Der Start in die Umlaufbahn von einem anderen Planetenkörper aus ist ein seltenes und schwieriges Ereignis, das nur dem Luna-Programm der Sowjetunion, den Apollo- und Chang’e-5-Missionen gelungen ist und nur die beiden letztgenannten auch ein Rendezvous hatten. Sie in der Mondumlaufbahn . Laut Missionsdokument 2021 wird das Aufstiegsfahrzeug von einer zentralen Steuereinheit, einem Sonnensensor und einem Sterntracker gesteuert. Es wird erwartet, dass es in eine sorgfältig geplante kreisförmige Mondumlaufbahn eintreten wird. Das Aufstiegsfahrzeug und das Warteservicemodul beginnen mit den progressiven Manövern, die für das Rendezvous und Andocken erforderlich sind und durch Trägheitsmesseinheiten, Radar und optische Navigation, Andockhäfen, Erfassungsmechanismen und Softwarealgorithmen ermöglicht werden, wobei wiederum das Chang’e-5-Missionsprofil als Grundlage dient Führung. .

Die Proben werden zu einem Wiedereintrittsmodul an Bord des Servicemoduls übertragen, das sich dann auf den Rückflug zur Erde vorbereitet. Das Wiedereintrittsmodul wird kurz vor Erreichen der Erde freigegeben. Die durch eine ablative Abschirmung geschützte Kapsel wird einen ballistischen Wiedereintritt durchführen, wie bei Chang’e-5, wobei sie zunächst von der Atmosphäre abprallt, um einen Teil der zusätzlichen Geschwindigkeit zu reduzieren, die bei Mondmissionen entsteht, bevor sie einen feurigen letzten Sturzflug durchführt.

Die Mission wird 53 Tage dauern, vom Start bis zur Landung in der Inneren Mongolei. Yuqi Qian, ein Postdoktorand an der Universität Hongkong, sagt, dass die Proben Material enthalten könnten, das aus dem Mondmantel ausgestoßen wurde, was den Grund für die Orchestrierung dieser komplexen himmlischen Leistung angeht, was beispiellose Erkenntnisse darüber liefert, warum die nahen und fernen Seiten des Mondes sich unterscheiden ganz anders. anders und die Geschichte des Erde-Mond-Systems selbst.

„Sie könnten das derzeitige Verständnis der Menschheit über die frühe Entwicklung des Mondes von einem Ort aus, der noch nie zuvor beprobt wurde, weitgehend verändern“, sagt Qian.