Chang'e 5

 

Chang’e 5 - chińska bezzałogowa misja księżycowa, której celem będzie pobranie próbek regolitu z niezbadanego do tej pory obszaru na widocznej z Ziemi stronie Księżyca. Będzie to pierwsza misja z powrotem księżycowych próbek od czasu misji Łuna 24 w 1976 roku.

 

img

Profil misji. Źródło: Loren Roberts

 

Wstęp

 

Misja Chang’e 5 to już 5. misja bezzałogowego programu eksploracji Księżyca prowadzonego przez Chiny. W inaugurującej program misji Chang’e 1 Chiny w 2007 r. po raz pierwszy umieściły statek na orbicie wokół naszego naturalnego satelity. Druga misja orbitera Chang’e 2 odbyła się w 2010 r. Pierwsza misja z lądowaniem na powierzchni (Chang’e 3) została przeprowadzona w 2013 r., a w 2019 r. lądownik misji Chang’e 4 dokonał historycznego osiągnięcia pierwszego miękkiego lądowania na niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca.

 

Misja Chang’e 5 zostanie wyniesiona w listopadzie 2020 r. przez największą chińską rakietę nośną Długi Marsz 5. Misja składa się z trzech elementów: orbitera księżycowego i lądownika ze statkiem wznoszenia. Lądownik ustawi się na powierzchni Księżyca i pobierze do 2 kg próbek do statku wznoszenia. Statek wznoszenia odleci od lądownika i zadokuje z orbiterem księżycowym. Statek wznoszenia przetransportuje zebrany materiał do kapsuły powrotnej na orbiterze, a potem kapsuła powrotna zostanie skierowana na trajektorię powrotną do Ziemi.

 

Celem lądowania misji jest północna część Oceanu Burz (Oceanus Procellarum), a dokładnie Mons Rümker - formacja wulkaniczna na wysokości 1300 m, której nie odwiedzała jeszcze żadna z robotycznych misji ani załogowych misji Apollo.

 

Region ten charakteryzuje się wysoką zawartością w skorupie promieniotwórczych pierwiastków: toru, uranu i potasu. Podejrzewa się, że było to miejsce ostatniej aktywności wulkanicznej Księżyca, mniej niż 3 miliardy lat temu.

 


Historia misji

 

Misja Chang'e 5 wpisywała się w cele Chińskiego Programu Księżycowego (Chinese Lunar Exploration Program). Po orbiterach i misjach z lądownikami nadszedł czas na powrót próbek na Ziemię. Plan misji Chang'e 5 został oficjalnie zatwierdzony w 2011 roku.

 

Początkowo chińska misja miała wzorować się na serii radzieckich sond Łuna 16, 20 i 24, które wykonały misje powrotu próbek w latach 70. ubiegłego wieku. W tamtych misjach lądownik, który pobierał próbki wykonywał manewr wznoszenia z powierzchni Księżyca od razu ustalając trajektorię powrotu na Ziemię. Dzięki temu nie była wymagana korekcja trajektorii w drodze powrotnej na Ziemię. To rozwiązanie oszczędzało znacznie masę całego systemu, ale ograniczało możliwości wyboru miejsc lądowania.

 

Dlatego Chiny postanowiły rozwinąć o wiele bardziej złożony system, który wymagać będzie powrotu próbek najpierw na orbitę wokółksiężycową, potem spotkanie i dokowanie statku z próbkami z orbiterem powrotnym, transfer próbek i dopiero potem ich powrót na Ziemię. (Więcej w rozdziale Profilu Misji).

 

Początkowy koszt misji szacowany był na 2,5 mld Euro. W 2013 roku wykonano pierwszy test silnika stopnia wznoszącego i orbitera (oba statki mają taki sam silnik główny). Serie testów silników lądownika, statku wznoszenia i orbitera wykonywane były do 2015 roku. W 2015 roku wykonano testy silników kontroli orientacji w komorze próżniowej oraz testy separacji od rakiety Długi Marsz 5.

 

W 2014 roku do misji dostarczono system pobierania próbek, który następnie przeszedł testy symulujące prace na Księżycu.

 

Pod koniec 2015 roku pomyślnie zakończono testy systemów zbliżenia i dokowania. Na potrzeby misji wykonane zostały zminiaturyzowane urządzenia wykorzystywane do tej pory w załogowych statkach Shenzhou.

 

W czerwcu 2017 r. ogłoszono miejsce lądowania sondy - wzniesienia Mons Rümker w Oceanie Burz.

 


Profil misji

 

Misja Chang'e 5 zostanie wyniesiona przez rakietę Długi Marsz 5, startującą z kosmodromu Wenchang w Chinach. Rakieta skieruje statek na trajektorię w kierunku Księżyca (Trans-lunar injection). Orbiter misji będzie miał za zadanie wykonywać stosowne korekty trajektorii i po pięciu dniach lotu wykonać manewr wejścia na orbitę wokół Księżyca.

 

Statek ma się znaleźć na kołowej orbicie o wysokości 200 km. Następnie zestaw lądownik-statek wznoszenia oddzielą się od orbitera i następnie obniżą perycentrum swojej orbity do wysokości 15 km.

 

Na początku dnia księżycowego (nad miejscem lądowania) lądownik po raz kolejny odpali swoje silniki, by skierować się w miejsce lądowania. Po wylądowaniu rozpocznie się operacja pobrania próbek.

 

Po pobraniu próbek i przeniesieniu ich do statku wznoszenia, ten oddzieli się od lądownika i wejdzie na wstępną orbitę o wymiarach 15 km na 180 km. Następnie zostanie przeprowadzona operacja zbliżenia i dokowania z orbiterem.

 

Na orbicie księżycowej zostanie przeprowadzony transfer pobranego materiału ze statku wznoszenia do kapsuły powrotnej ulokowanej w orbiterze. Następnie po 10 dniach statek wznoszenia oddzieli się od orbitera, a orbiter wykona manewr kierunkujący go w stronę Ziemi. Podróż do naszej planety potrwa 5 dni.

 

Na wysokości 5000 km kapsuła powrotna oddzieli się od orbitera. Wejście w atmosferę ziemską odbędzie się po trajektorii Skip Re-Entry. Czyli kapsuła nie wyląduje za pierwszym razem. Najpierw wejdzie w atmosferę do wysokości 60 km, po czym niejako "odbije" się od niej osiągając wysokość 140 km i potem już lotem balistycznym wróci na Ziemię. Taki manewr ma na celu zmniejszenie przeciążeń i stresu termicznego poprzez wydłużenie powrotu w czasie i zmniejszenie prędkości przed wejściem w gęste warstwy atmosfery.

 

 

 

 

Opracował: Rafał Grabiański

 

Więcej informacji: