În urmă cu cincizeci de ani, luna aceasta, misiunea Apollo 8 a NASA a permis ochilor umani să privească direct partea îndepărtată a Lunii pentru prima dată. Terenul plin de cratere pe care echipajul l-a văzut în timp ce se desfășura în jurul Lunii a fost complet ascuns până în 1959, când misiunea Sovietică Luna 3 a transmis imagini alb-negru ale peisajului gri, inactiv și practic neschimbat timp de miliarde de ani. Dar următorul capitol de explorare pe acest teren nestatornic este de așteptat să ridice puțin din praful lunar de multă vreme.
Astăzi, o rachetă chineză de lunga 3B a lansat o navă spațială care va încerca prima aterizare mai moale pe latura îndepărtată lunară: Chang'e-4. Se preconizează că ambarcațiunea își va ateriza cândva între 1 și 3 ianuarie, după o croazieră de cinci zile pe Lună, introducerea orbitei lunare și câteva corecții ale cursului în pregătirea răsăritului de soare peste situl de aterizare presupus la craterul Von Kármán la sfârșitul lunii decembrie.
De la inițierea proiectului său lunar la începutul anilor 2000, China a avansat rapid pentru a deveni singura națiune care a debarcat moale (spre deosebire de impactul intenționat) orice pe Lună de la misiunea de întoarcere a probei sovietice Luna 24, în 1976. După ce a stabilit robotul Chang'e-3 debarcat și rover pe Mare Imbrium în decembrie 2013, China a devenit doar a treia țară care a realizat o aterizare lunară. Succesul a permis țării să-și recondiționeze o navă spațială de rezervă fabricată în același timp pentru o misiune și mai ambițioasă.
În 2015, China a anunțat că nava spațială Chang'e-4 de rezervă, un lander și un mic rover, va fi folosită pentru o misiune de pionierat pentru a ateriza pe partea îndepărtată a Lunii - un obiect care nu a fost încercat niciodată din cauza complexității sale.
O imagine a lander-ului Chang’e-3 de pe suprafața Lunii, făcută de micul rover, Yutu, pe care lander-ul l-a implementat după atingere. (Academia Chineză de Științe / Administrația Spațială Națională a Chinei / Centrul de Științe și Aplicații pentru Explorarea Lunii și a Spațiului Deeps) Nava spațială, cu o masă combinată de aproape patru tone metrice, va purta opt instrumente și sarcini utile științei. Aceste instrumente vor fi folosite în experimente radio cu frecvență joasă, profitând de partea unică radio-liniștită, protejată de Lună de cacofonia semnalelor radio terestre. Experimentele științifice efectuate pe Chang'e-4 vor cerceta, de asemenea, interacțiunile particulelor solare ale vântului cu suprafața lunară, vor realiza analize geologice de la sol și vor realiza studii mineralogice ale regulitului și ale rocii.
Alăturarea călătoriei va fi primul experiment lunar al biosferei, conceput de studenții din universitățile din China, care constă dintr-un recipient care conține ouă de vierme de mătase, semințe de cartofi și Arabidopsis - o plantă cu flori utilizate pe scară largă în cercetarea spațială. Cu apă, aer și nutrienți pentru organisme, oamenii de știință vor studia respirația și fotosinteza primei vieți care a călătorit pe suprafața îndepărtată.
***
Aterizarea și exploatarea unei nave spațiale în partea îndepărtată a Lunii este deosebit de dificilă datorită fenomenului de blocare a mareei. Influența gravitațională a Pământului a încetinit, în timp, perioada de rotație a Lunii pentru a egala cu timpul necesar pentru a completa o orbită în jurul Pământului. Drept urmare, aceeași latură a Lunii este întotdeauna cu fața celor de pe pământ. Pentru a trimite comenzi în cealaltă parte, o misiune precum Chang'e-4 necesită câteva soluții inovatoare de comunicare.
Pentru a contacta nava spațială în timpul și după aterizare, China a lansat în mai un satelit releu numit Queqiao cu o antenă parabolică mare. Satelitul este poziționat într-o orbită halo într-un punct stabil la aproximativ 65.000 până la 85.000 de kilometri dincolo de Lună, cunoscut sub numele de al doilea Pământ-Lagrange Pământ-Lună. Din această perisă, Queqiao se bucură de o vizibilitate constantă atât cu stațiile terestre terestre, cât și cu locul de aterizare al lui Chang'e-4.
Prima imagine realizată vreodată din partea îndepărtată a Lunii, dezvăluind caracteristici ale suprafeței care diferă semnificativ de partea apropiată. Imaginea a fost realizată de nava spațială Sovietică Luna 3 pe 7 octombrie 1959. (Public Domain) Dar efortul suplimentar pentru a ajunge acolo ar trebui să merite. Nu numai că misiunea va permite observații spațiale fără interferențe electromagnetice de pe Pământ, dar și partea lunară lunară promite și perspective asupra istoriei și evoluției Lunii și a Pământului. Timp de zeci de ani, oamenii de știință au fost dornici să investigheze marea zonă cunoscută sub numele de Bazinul Polului Sud-Aitken (SPA), care se întinde de la Polul Sud până la craterul Aitken.
Bazinul SPA are în jur de 2.500 de kilometri în diametru și 12 km adâncime, ceea ce îl face unul dintre cele mai mari și mai vechi cratere de impact ale sistemului solar. Terenul din această zonă ar putea conține material expus din mantaua lunară mai profundă, aruncat la suprafață în timpul impactului mare de miliarde de ani în urmă. Și având în vedere că mulți astronomi cred că Luna este formată din același material ca Pământul, bazinul SPA ar putea furniza informații despre cum arăta proto-Pământul, imediat după coliziunea teoretizată care a format Luna. Cândva după această coliziune, viața a luat rădăcină, iar partea îndepărtată a Lunii poate adăuga câteva piese acel puzzle.
Locul de aterizare, deși nu este confirmat oficial, este înțeles a fi etajul sudic al craterului Von Kármán. Bradley Jolliff, profesor de Pământ și științe planetare la Universitatea Washington din St. Louis, remarcă faptul că situl selectat din Von Kármán este relativ neted datorită fluxului de lavă antic, oferind o aterizare mai sigură.
Meng Zhiguo, profesor la College of Geoexploration Science and Technology, Jilin University, și coautor al lucrărilor pe locurile de aterizare a candidatului Chang'e-4, este deosebit de interesat de posibilele perspective pe care misiunea le-ar putea oferi în componența Latura îndepărtată lunară, posibilă prin două spectrometre care zboară pe navele spațiale, spectrometrul de imagistică vizibilă și aproape infraroșu (VNIS) și spectrometrul cu frecvență joasă (LFS).
„Compozițiile podelei craterelor cu bazaltele de iapă vor oferi o dovadă directă despre vulcanismul iazului din partea lunară, ceea ce este util pentru a înțelege în continuare diferența vulcanismului de mare între latura apropiată și cea îndepărtată”, spune Meng.
Micul rover, Yutu (însemnând Jade Rabbit în chineză), după ce a fost dislocat de pe lander-ul Chang'e-3. (Academia Chineză de Științe / Administrația Spațială Națională a Chinei / Centrul de Științe și Aplicații pentru Explorarea Lunii și a Spațiului Deeps) Partea apropiată a suprafeței lunare are multe vaste câmpii bazaltice cunoscute sub numele de maria. Fiecare iapă a fost creată de erupții vulcanice în trecutul îndepărtat și ele pot fi văzute ca zone plate întunecate cu ochiul liber. Partea îndepărtată, însă, are relativ puține maria. Peisajul unic Chang'e-4 se va confrunta cu provocări suplimentare atât în selectarea site-urilor cât și în executarea aterizării.
Misiunea ar putea, de asemenea, să înțeleagă înțelegerea formării de corpuri stâncoase și dezvoltarea unor straturi precum crusta, mantaua și miezul. „Compozițiile [ar fi putut avea] originea din adâncimea diferită a stratului superficial al Lunii”, spune Meng, „ceea ce este important pentru a înțelege procedura istoriei oceanului de magă lunară și a ipotezei de diferențiere globală” (care este ipoteza conform căreia proto-Pământul s-a ciocnit cu un corp de mărimea lui Marte cunoscut sub numele de Theia, lăsând sistemul Pământ-Lună să se formeze din resturi).
***
Din păcate, spune Jolliff, unul dintre motivele principale pentru vizitarea acestei zone a Lunii nu va fi abordat. „Un obiectiv științific de lungă durată al unei misiuni în bazinul SPA este de a determina vârsta și [compoziția] materialelor impactate inițial, care pot conține roci săpate foarte adânc în interiorul Lunii, eventual mantaua sa”, spune el. . „Din păcate, misiunea CE-4 nu este echipată pentru a rezolva aceste probleme și nici nu va merge într-o locație deosebit de bună din cadrul SPA pentru a rezolva aceste probleme.”
Tipul de misiune care ar putea oferi cu adevărat o imagine despre ce este făcut latura îndepărtată ar necesita o revenire a eșantionului. Jolliff a propus o astfel de misiune de returnare a eșantionului bazinului SPA prin programul NASA New Frontiers, dar deocamdată nu a fost aprobată nicio astfel de misiune pentru finanțare.
China pregătește un retur de probă lunară pe partea apropiată cu Chang'e-5, care era planificat să fie lansat înainte de Chang'e-4 în noiembrie 2017. Cu toate acestea, o lansare eșuată în iulie din acel an a lunii 5 martie - Racheta cu putere ridicată necesară pentru sarcina utilă mai mare - a întârziat misiunea la sfârșitul anului 2019 cel mai devreme.
Dacă totul merge bine cu zborul lui Chang’e-5 în regiunea Mons Rümker din Oceanus Procellarum, backup-ul său, Chang’e-6, ar putea încerca o revenire a mostrei pe latura îndepărtată lunară sau, eventual, la polul sud al Lunii, în începutul anilor 2020. Extinderea planurilor lunare de explorare robotică chineză duce la obiectivele pe care Jolliff și altele le sponesc, dar pentru misiunea de astăzi, totul este să rămânem pe aterizare.
„Aș sublinia importanța debarcării de la distanță, lucru pe care nu l-a făcut niciuna din celelalte țări extremașe. Exercitarea comenzii și controlului misiunii de pe Pământ, de la distanță printr-un satelit de comunicații, este cu siguranță un pas important pentru programul spațial chinez ”, spune Jolliff, menționând că Chang'e-5 va urma rapid după aceea. „Aceste misiuni se desfășoară într-o succesiune rapidă și asta demonstrează, de asemenea, rezolvarea acestui program de a merge mai departe spre obiectivul eventual de a pune astronauții chinezi pe suprafața lunară.”
O parte din latura îndepărtată lunară, imaginată de echipajul Apollo 8 pe 24 decembrie 1968. (NASA) Pe măsură ce China se pregătește pentru trei misiuni pe suprafața Lunii în următoarea jumătate de deceniu, națiunea este probabil să devină un lider global semnificativ în explorarea lunară. Meng spune că datele din misiunea Chang'e-4 vor fi puse la dispoziția oamenilor de știință din afara Chinei, iar nava spațială poartă instrumente din Germania și Suedia ca parte a unui parteneriat internațional care include Olanda și Arabia Saudită.
„Finalizarea cu succes a acestei misiuni va stabili China ca lider în explorarea internațională a Lunii”, spune James Head, profesor de științe geologice la Universitatea Brown. „[Ei] au oferit deja comunității spațiale internaționale utilizarea infrastructurii lor de satelit cu releu.
Misiunile lunare ale Chinei se află în fața unui val de interes reînnoit pentru vecinul nostru celest, NASA, Agenția Spațială Europeană, Rusia și India lucrează toate pentru diverse misiuni robotizate și echipate în următorii ani. Cu toate acestea, planurile Chinei iau formă definitivă, cu o lansare mai devreme astăzi, și planifică deja lucrările pentru Chang'e-7, un demonstrator de tehnologie pentru a testa fezabilitatea obiectivelor pe termen lung, cum ar fi utilizarea resurselor in situ a gheții de apă sau metale.
„Fiecare nouă misiune pe Lună oferă surprize, spune Head. „Chang'e 4 nu va fi doar o realizare tehnică monumentală, dar va aduce, fără îndoială, noi descoperiri și surprize.”
Andrew Jones este un jurnalist care raportează despre programul spațial din China, scriind pentru SpaceNews, Gbtimes și contribuind la bloguri invitate la Societatea Planetară. El are sediul în Finlanda.
