Астрономія
Астрономія

Більше не Піднебесна. Що Китай робить на Місяці?

Третій етап китайської програми з досліджень Місяця добігає кінця. Апарт «Чан'е-5» вже зібрав зразки поверхні нашого супутника та готується повертатися із ними на Землю. Востаннє таке здійснював СРСР у 1976 році. Але ця амбітна місія буде далеко не останньою: Китай збирається не тільки побудувати на Місяці дослідницьку станцію, але й відправити туди астронавтів. Схоже, NASA отримало серйозного конкурента. Nauka.ua розповідає про здійснені та майбутні кроки країни на шляху до супутника нашої планети.

NAUKA.UA

Від принцеси до космічного апарата

Тисячоліттями другим найбільш важливим святом після Китайського Нового року для багатьох азійських країн є Свято середини осені. У цей день згадують принцесу Чан'е, котра випила еліксир безсмертя, піднялася у небо та оселилася на Місяці. Саме її ім’я отримала китайська програма з дослідження нашого супутника.

На відміну від NASA та ESA, Китайське державне космічне управління розкриває набагато менше деталей щодо своїх місій. У 2004 році стало відомо, що Китай планує роботизоване вивчення Місяця до 2020 року.

Запуск «Чан'е-5». China National Space Administration

Запуск «Чан'е-5». China National Space Administration

Програма «Чан'е» спочатку складалася з трьох фаз: орбітальних досліджень, висадки апаратів та збирання і повернення зразків місячної поверхні на Землю. Наукові цілі програми були широкими: дослідження розрідженої атмосфери, іоносфери, поверхні та космічного середовища навколо Місяця; вивчення водяного льоду, порід та місячного ґрунту реголіту; аналіз внутрішньої структури супутника і, нарешті, його еволюції та походження. Але перш за все Китай мав на меті розвинути технології, які дозволять країні самостійно досліджувати космос. План програми був дуже гнучким, місії перепліталися, доповнювали одна одну та могли змінюватися відповідно до того, що вдасться чи не вдасться виконати. Окрім того, кожна з них давала нагоду протестувати технології, що будуть використовуватися під час наступних етапів. Це дозволило Китаю досягти значного прогресу в розвитку космічної техніки та навчитися проектувати орбіти, ефективно керувати польотами, проводити точні вимірювання, підтримувати зв’язок, здійснювати м'яку посадку на Місяць.

Після запуску та успішного виконання ранніх фаз проєкту Китайське державне космічне управління вирішило не зупинятися та запропонувало план подальших дій до 2030 року. Наступним кроком після перших трьох етапів стане підготовка до створення бази на Місяці та використання його ресурсів. У результаті на нашому супутнику планують збудувати прототип роботизованої науково-дослідної станції, але і це ще не все. У 2030-х роках цю станцію почнуть відвідувати астронавти та залишатися там на певний термін — спочатку короткий, потім довший. На цьому етапі програма вже буде здебільшого фокусуватися не на розвитку технологій, а на наукових дослідженнях.

П’ять сестер

Отже, першим етапом китайської програми стало орбітальне дослідження Місяця. Апарат «Чан'е-1» був запущений у жовтні 2007 року. Після 16 місяців роботи на орбіті він завершив свою місію контрольованим падінням на поверхню супутника. Основними завданнями «Чан'е-1» були аналіз розподілу хімічних елементів на місячній поверхні, вивчення особливостей ґрунту, дослідження космічного середовища між Землею та Місяцем, а також створення його тривимірних знімків. Зокрема, апарат зробив детальне зображення усієї поверхні Місяця з високою роздільною здатністю, що дозволило проаналізувати місця для майбутньої м’якої посадки.

China National Space Administration

China National Space Administration

Якщо «Чан'е-1» знадобилося 12 днів, щоб вийти на орбіту навколо Місяця, то «Чан'е-2» долетів до своєї цілі усього за 5 днів. Цей апарат був розроблений як резервний для початкової місії програми, але потім його модифікували. «Чан'е-2», як і його попередник, здійснив низку технічних перевірок, що лягли в основу наступних місій. Виконавши свої першочергові завдання, апарат не розбився, а попрямував далі. «Чан'е-2» покинув орбіту Місяця і полетів до астероїда Тоутатіс, який тоді знаходився на відстані близько 7 мільйонів кілометрів від Землі. Апарат наблизився до нього на відстань 3,2 кілометри та зробив знімки астероїда крупним планом. Це був перший випадок в історії, коли місячний орбітальний апарат вийшов на міжпланетну траєкторію. Така розширена місія дозволила протестувати китайську мережу відстежування та управління супутником на великих відстанях.

Астероїд Тоутатіс, знятий «Чан'е-2». China National Space Administration

Астероїд Тоутатіс, знятий «Чан'е-2». China National Space Administration

Нарешті Китайське державне космічне управління розпочало другий етап програми — висадку апаратів на Місяць. Перша місія цього етапу, «Чан'е-3», відбулася не зовсім так, як планувалося. У грудні 2013 року спускний апарат та ровер «Юйту» здійснили м’яку посадку в Морі Дощів. Китай став третьою країною в історії, якій вдавалося це зробити. Але «Юйту» проїхав місячною поверхнею лише трохи більше ста метрів, після чого припинив рухатися та продовжував свою роботу як стаціонарний зонд. Не дивлячись на це, спускний апарат та ровер здійснили важливі відкриття. Зокрема, виявили новий тип місячної базальтової породи, а також дослідили підповерхневу структуру Місяця у місці їхньої висадки та спостерігали затемнення Сонця Землею. Окрім того, за допомогою ультрафіолетового телескопа «Чан'е-3» вивчав змінні зірки, далекі галактики, а також зміни внутрішньої магнітосфери Землі. Ровер припинив свою роботу у 2016 році, а посадковий модуль станом на вересень 2020 року все ще працював після семи років перебування на Місяці.

Спускний апарат «Чан'е-3», знятий ровером «Юйту». China National Space Administration / CLEP

Спускний апарат «Чан'е-3», знятий ровером «Юйту». China National Space Administration / CLEP

Місія «Чан'е-4» здійснила те, що до цього часу не робив жодний апарат — висадилася на зворотньому боці Місяця. На початку січня 2019 року спускний модуль та ровер «Юйту-2» висадилися в ударному кратері Фон Карман, який знаходиться всередині найбільшого кратера на Місяці — в басейні Південний полюс – Ейткен. Оскільки віддалена сторона Місяця захищена від електромагнітних шумів Землі, це місце підходить для дослідження космічного середовища та сонячних спалахів. Окрім того, зібрані «Юйту-2» дані використали для того, щоб оцінити вік кратера Фінсен. Також «Чан'е-4» проводив ще один незвичний експеримент — перевіряв функціонування «місячної міні-біосфери». Апарат доставив на Місяць розроблений 28 китайськими навчальними закладами контейнер із насінням різних рослин, а також яйця дрозофіл та дріжджі. Передбачалося, що рослини вироблятимуть кисень, а дріжджі та мухи вуглекислий газ, щоб система функціонувала, проте апарат не зміг підтримувати необхідну температуру всередині контейнеру достатньо тривалий час. Вдалося виростити лише паросток бавовни, який загинув через кілька днів.

Chongqing University

Chongqing University

Нарешті, місія «Чан'е-5» закриває третій етап китайської програми з дослідження Місяця. Апарат успішно здійснив посадку і вже через 19 годин роботи зібрав зразки місячної поверхні, склав їх та помістив у підйомний модуль, який перемістився на орбіту. Наступним етапом буде стиковка із модулем повернення, після чого зразки прямуватимуть на Землю. Апарат скине їх над територією Внутрішньої Монголії в середині грудня. Проби були зібрані поблизу гори Рюмкера. Цю ділянку обрали, тому що вона містить одні з наймолодших базальтових порід Місяця та може бути свідченням останньої вулканічної активності тут. Вивчення зразків дозволить точніше встановити період закінчення місячного вулканізму, а також дізнатися більше про тепловий та внутрішній розвиток нашого супутника.

CNSA / CLEP

CNSA / CLEP

Далі буде

Після завершення роботи «Чан'е-5» Китай планує здійснити ще три міссії. Очікується, що «Чан'е-6» висадиться на Південному полюсі Місяця та збиратиме зразки породи і льоду, щоб повернути їх на Землю. Зонд «Чан'е-7» також відправиться на Південний полюс для вивчення форми рельєфу, складу матеріалу та космічного середовища в цій області. Нарешті, «Чан'е-8» проводитиме випробування на поверхні Місяця деяких ключових технологій, які можуть бути застосовані в майбутніх місіях для побудови науково-дослідної станції.

Для досягнення цих цілей Китаю необхідно розв’язати кілька ключових питань: навчитися здійснювати високоточну м’яку посадку з фіксованою точкою та посадку великих корисних вантажів, розвинути можливості дослідження у постійно затемнених зонах ударних кратерів, адаптувати апарати до суворих умов полярних областей, скоординувати роботу апаратів та вести всебічний оперативний контроль майбутньої станції.

Після 2030 року китайська програма з вивчення Місяця продовжуватиметься, причому, як очікується, не тільки за допомогою роботизованих пристроїв, але і зусиллями астронавтів. Запланована станція на Південному полюсі Місяця має стати міжнародною, Китай пропонує іншим державам долучитися до експериментів на ній. Таким чином, цей етап програми стане переходом від незалежних досліджень до міжнародної співпраці, яка до цього часу обмежувалась лише кількома корисними навантаженнями, що зробили партнери — головним чином для місії «Чан'е-4». Довготривала присутність людини на Південному полюсі Місяця є метою на період з 2036 по 2045 роки.

Втім, Китай не єдина держава, що планує розширювати свою присутність на Місяці. США, Європейське космічне агентство, Росія, Індія, Ізраїль, Об'єднані Арабські Емірати та Японія також спробують здійснити свої місії з дослідження нашого супутника впродовж найближчого десятиліття.