Eine chinesische Mission – Chang’e 6 – wird ein französisches Instrument auf die andere Seite des Mondes bringen. China hofft, Proben zurückbringen zu können, was auf dieser Seite des Satelliten ein Novum wäre.
Chinas Mondprogramm ist besonders ehrgeizig, wenn man bedenkt, dass dieses Land vor Beginn des 21. Jahrhunderts im Bereich des Weltraums (außerhalb der Erdumlaufbahn) nichts erreicht hat.e Jahrhundert. Es heißt Chang’e, benannt nach der Göttin des Mondes in der chinesischen Mythologie, und ist in acht Missionen unterteilt: die Orbiter Chang’e 1 und 2 in den Jahren 2007 und 2010, gefolgt von zwei mit Rovern ausgestatteten Landern mit Chang’e 3 und 4 in den Jahren 2013 und 2018 sowie durch zwei Mondproben-Rückgabemissionen, Chang’e 5 und 6, in den Jahren 2020 und Mai 2024. Die Zukunftspläne Chang’e 7 im Jahr 2026 und Chang’e 8 im Jahr 2028 umfassen zwei Sonden mit mehreren schweren Fahrzeugen Fahrzeuge.
Chang’e 6 wurde als Nachbildung von Chang’e 5 gebaut und hätte als Backup für den Fall eines Ausfalls von Chang’e 5 dienen können. Aber Chang’e 5 war, wie alle seine Vorgänger, ein voller Erfolg und brachte 1.731 g Mondproben, die derzeit analysiert werden, zur Erde zurück. China spendete 1,5 g Proben dieser Mission während des Besuchs von Präsident Macron in Peking im April 2023.
Nach dem 1ähm Aufgrund der historischen Mondlandung von Chang’e 4 auf der anderen Seite des Mondes und dem Erfolg von Chang’e 5 will China noch weiter gehen und plant mit Chang’e 6 on 1ähm Rückgabe von Proben von derselben verborgenen Seite.
Tatsächlich liegt der ausgewählte Standort innerhalb des großen Aitken-Beckens, auch SPA (South Pole Aitken Basin) genannt. Der Begriff Becken (statt Krater) ist wichtig, weil er bedeutet, dass der Asteroid, der diesen gigantischen 2.500 km großen Krater, einen der größten im Sonnensystem, geschaffen hat, die Kruste durchbohrt und den Mondmantel erreicht hat.
Daher zielt Chang’e 6 darauf ab, zum ersten Mal Proben zu sammeln, möglicherweise aus dem Erdmantel, aber auch Auswurfmaterial aus den Mondplateaus (Krustenmaterial) und Basalte aus dem Vulkanismus, der vor 2,4 bis 3,4 Milliarden Jahren stattfand Dies sollte es ermöglichen, die Gesamtzusammensetzung des Mondes besser zu verstehen, die Dichotomie zwischen seiner sichtbaren und seiner verborgenen Seite besser zu verstehen und die Methode zur Datierung von Planetenoberflächen zu verbessern. Genauer gesagt wird Chang’e 6 südlich des Apollo-Kraters mit einem Durchmesser von 490 km auf 43° Süd und 154° West landen.
Wie wird die Mondlandung der Chang’e-6-Mission ablaufen?
Um das Szenario dieser Mission zu beschreiben, gehe ich davon aus, dass es dem bekannten von Chang’e 5 ähnelt. Die 8,2 Tonnen schwere Sonde inklusive 5,45 Tonnen Treibstoff, um die zahlreichen Manöver durchzuführen, die für einen Hin- und Rückflug erforderlich sind Die Mission muss am 3. Mai von einer chinesischen Rakete vom Stützpunkt Wenchang auf der Insel Hainan im Süden Chinas gestartet werden.
Die Sonde wird auf einer direkten Flugbahn in Richtung Mond injiziert. Nach viereinhalb Tagen Reise gelangt es in eine elliptische Umlaufbahn, die durch die Zündung seines Haupttriebwerks 200 km vom Mond entfernt verläuft, während es so nah wie möglich am Mond vorbeifliegt. In den folgenden 1 bis 3 Wochen wird Chang’e 6 seine Umlaufbahn schrittweise kreisrunden, bis er in etwa 200 km Höhe kreisförmig wird und um 43° geneigt ist, um über dem gewählten Landeplatz auf dem Mond vorbeizufliegen.
Das Mondlandedatum wird anhand verschiedener Parameter ausgewählt, unter anderem anhand der lokalen Sonnenzeit, zu der die Sonde auf der Erde landen wird. Tatsächlich ist auf dem Mond, wie auch bei den Apollo-Missionen, die bevorzugte lokale Sonnenzeit etwa 10-11 Uhr, um die nötigen Schatten zu haben, um Hindernisse während der Mondlandung zu erkennen.
Ende Mai oder Anfang Juni wird sich die Sonde in zwei Fahrzeuge trennen: den Orbiter und den Lander. Letzterer senkt sein Perilun (Punkt der Umlaufbahn, der der Oberfläche am nächsten liegt) auf 15 km, etwas höher als die höchsten Mondberge (dieses Manöver hat die russische Sonde Luna 25 letzten August verpasst, weil das Perilun nach zu starkem Bremsen gefunden wurde). sich selbst auf einer negativen Höhe und die Sonde stürzte ab, bevor sie überhaupt mit dem Abstieg begann). Von dieser „steinfreien“ Umlaufbahn aus wird die Sonde ihr Triebwerk am Apolum erneut zünden und ihren ballistischen Abstieg (also den freien Fall) beginnen, der etwa eine Viertelstunde dauern wird. Der Vorgang erfolgt völlig automatisch.
Der Computer der Sonde vergleicht die Flugparameter mit den theoretischen im Speicher und passt auf dieser Grundlage seine Flugbahn an. Chang’e 6 verfügt wahrscheinlich nicht über ein ultrapräzises Mondlandesystem wie die japanische SLIM-Sonde, die am 18. Januar landete. SLIM machte Bilder von der Oberfläche, verglich sie mit Bildern im Speicher und korrigierte seine Flugbahn entsprechend. Andererseits verfügt Chang’e 6 über ein Hindernisvermeidungsverfahren an Bord. Nachdem sie einige Dutzend Meter von der Oberfläche entfernt angekommen ist, stabilisiert sich die Sonde und macht Bilder vom Boden, um gefährliche Hindernisse oder übermäßige Gefälle zu identifizieren. Der Computer bestimmt dann den Landepunkt und führt die Manöver aus, um ihn zu erreichen. Die Schwierigkeit bei diesem Verfahren besteht darin, dass es mit seinen Triebwerken eine potenziell gefährliche horizontale Reisegeschwindigkeit erzeugt und bei der Landung ein Abbruch erforderlich ist. Wie wir kürzlich gesehen haben, landeten zwei Sonden (SLIM und Odysseus) auf der Seite, wahrscheinlich aufgrund einer zu hohen horizontalen Geschwindigkeit.
Welches Ziel verfolgt die chinesische Mondmission Chang’e 6?
Auf dem Boden platziert, muss Chang’e 6 seine Mission in 48 Stunden abschließen, der für die Operation erforderlichen Zeit. Es wird einerseits Proben mit seinem mechanischen Arm sammeln (~1.500 g) und andererseits Bohrungen von bis zu 2 Metern durchführen, um Proben in der Tiefe zu gewinnen (~500 g). Da der Mond keine Atmosphäre hat, wird er ständig von verschiedenen kosmischen Strahlungen solaren Ursprungs (Sonnenwind, Eruption) und galaktischer Strahlung bombardiert, die am energiereichsten ist. Letztere dringen bis zu einem Meter in den Boden ein, daher besteht das Interesse, Proben zu sammeln, die von dieser Strahlung nicht verändert werden. Dieser Vorgang wird von der Erde aus durchgeführt.
Chang’e 6 trägt außerdem vier nicht-chinesische Instrumente: einen italienischen INRRI-Laser-Retroreflektor (zur genauen Bestimmung der Umlaufbahn zukünftiger Mondorbiter), ein schwedisches NILS-Instrument zur Messung negativer Ionen, die von der Oberfläche reflektiert werden, und einen pakistanischen 6U-Cubesat iCUBE Q zum Nachweis von Wasserspuren und das französische DORN-Instrument.
DORN (Detection of Outgassing Radon) ist ein Alpha- (oder Heliumkern-)Spektrometer aus Siliziumdetektoren, das den radioaktiven Zerfall von Radon misst. Es steht unter der wissenschaftlichen Verantwortung von Pierre-Yves Meslin vom Institut für Forschung in Astrophysik und Planetologie in Toulouse, der als Projektmanager unter der Projektleitung des CNES fungiert. Radon ist ein inertes Edelgas, das beim radioaktiven Zerfall von Uran durch Radium entsteht. Radon ist der ideale Indikator für die Entgasung des Mondes. Es speist die Exosphäre des Mondes, eine äußerst dünne dynamische Atmosphäre, die aus dieser Entgasung, aber auch aus dem Sonnenwind und dem Bombardement von Mikrometeoriten resultiert. Radon wurde bereits aus der Umlaufbahn um den Mond herum nachgewiesen (Apollo 15 und 16, Lunar Prospector und Kaguya), jedoch nie von der Oberfläche und mit geringerer Empfindlichkeit als DORN.
Radon kann aus dem Monduntergrund freigesetzt werden und durch andere Gase an die Oberfläche diffundieren (möglicherweise nach seismischen Ereignissen), wo es zerfällt und seine radioaktiven Nachkommen, Polonium, auf der Oberfläche ablagert, die ebenfalls gemessen werden.
Sein Zerfall und der seiner Nachkommen gehen mit der Emission sehr energiereicher Teilchen (Alphateilchen mit einigen Millionen Elektronenvolt oder MeV) einher, die vom DORN-Instrument nachgewiesen werden. Zusammenfassend wird DORN die Entgasung des Mondes und den Transport von Gasen im Regolith untersuchen (und damit die thermophysikalischen Eigenschaften des Regoliths, die sie kontrollieren), ihren Transport in der Exosphäre, den Transport von Regolithstaub und zurück zum Urangehalt im Regolith untersuchen die Erde.
Die von Chang’e 6 gesammelten Proben können auch im Labor analysiert und diese Analysen mit dem verglichen werden, was DORN direkt in der Mondumgebung messen wird. Nach einem halben Jahrhundert markiert DORN die Rückkehr Frankreichs auf die Mondoberfläche.
Chang’e 6s Rückkehr zur Erde
Nach 48 Stunden auf dem Mond hebt das Aufstiegsmodul mit seinen wertvollen Proben ab und trifft sich im Mondorbit mit dem Orbiter, anschließend werden die Proben in eine Rückkehrkapsel überführt. Das Modul wird dann freigegeben und der Orbiter beginnt mit Manövern, um seine Umlaufbahn bis zur Injektion auf seiner Rückkehrflugbahn zu verlängern. Drei Tage später wird die Kapsel in Richtung Erde freigesetzt. Dieser tritt mit mehr als 11 km/s wieder ein und prallt in die Atmosphäre ab, sinkt auf 60 km ab und steigt dann auf etwa 100–140 km an. Die Landung erfolgt unter dem Fallschirm im Siziwang-Banner in der Inneren Mongolei.
Beachten Sie, dass China am 20. März 2024 den Relaissatelliten Queqiao 2 in die Mondumlaufbahn geschickt hat. Dieser (1,2 Tonnen) ist eine effizientere Version des vorherigen Queqiao. Dieser wird in einer optimierten Umlaufbahn platziert, um die Relaisfunktion von der anderen Seite und dem Südpol aus sicherzustellen.
Nach Chang’e 6 wird China mit den großen Mondlandern Chang’e 7 und 8 den Südpol anvisieren. Darüber hinaus kündigt China an, eine automatisierte Forschungsstation am Südpol (ILRS) entwickeln zu wollen, die für internationale Zusammenarbeit offen ist die letztendlich für Taikonauten besuchbar wäre. Dieses Programm ist sehr ehrgeizig und wird bisher mit unbestreitbaren technologischen Erfolgen durchgeführt. Gleichzeitig plant das chinesische bemannte Programm, im nächsten Jahrzehnt Taikonauten zum Mond zu schicken.
Francis Rocard, Planetologe, Leiter der Erkundungsprogramme des Sonnensystems, Nationales Zentrum für Weltraumstudien (CNES)
Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.
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