Chang'e 4 () foi uma missão chinesa de exploração lunar organizada por Administração Espacial Nacional da China, onde um sistema de pouso e um rover fizeram o primeiro pouso suave da humanidade no outro lado da Lua em 3 de janeiro de 2019. Foi a segunda sonda espacial chinesa a pousar na Lua, construída como gêmea e suplente da Chang'e 3 (como a Chang'e 2 foi da Chang'e 1).
A missão foi lançada em 7 de dezembro de 2018, como parte da segunda fase do Programa Chinês de Exploração Lunar. e entrou em órbita lunar no dia 12 de dezembro de 2018. A sonda aterrissou no lado oculto da Lua em 3 de janeiro de 2019 às 02h26 UTC.
Após o sucesso da missão da Chang'e 3 e da Chang'e 4, a configuração foi ajustada para equipamento de teste da Chang'e 5, que recolheu amostras da superfície lunar e retornar com elas para a Terra.
Visão Geral
O Programa Chinês de Exploração Lunar foi projetado para ser conduzido em quatro Chang'e 4 press conference . CNSA, broadcast on 14 January 2019. fases de avanço tecnológico incremental: A primeira é simplesmente atingir a órbita lunar, uma tarefa concluída pela Chang'e 1 em 2007 e pela Chang'e 2 em 2010. A segunda é o pouso na Lua, como Chang'e 3 fez em 2013 e Chang'e 4 fez em 2019. A terceira é coletar amostras lunares do lado próximo e enviá-las para a Terra, uma tarefa que Chang'e 5 concluiu em 2020. A quarta fase consiste no desenvolvimento de uma estação de pesquisa robótica próxima ao polo sul da Lua.China's Planning for Deep Space Exploration and Lunar Exploration before 2030 . (PDF) XU Lin, ZOU Yongliao, JIA Yingzhuo. Space Sci., 2018, 38(5): 591-592. A Tentative Plan of China to Establish a Lunar Research Station in the Next Ten Years . Zou, Yongliao; Xu, Lin; Jia, Yingzhuo. 42nd COSPAR Scientific Assembly. Held 14–22 July 2018, in Pasadena, California, USA, Abstract id. B3.1-34-18.
A missão Chang'e 4 teve o objetivo de determinar a idade e composição de uma região inexplorada da Lua, bem como desenvolver tecnologias necessárias para as fases posteriores do programa.China's Moon Missions Are Anything But Pointless . Paul D. Spudis, Air & Space Smithsonian. 3 January 2017.
Lançamento A missão Chang'e 4 foi programada para ser lançada em 2015, mas ajustes de design da missão impuseram atrasos e o lançamento foi adiado para 7 de dezembro de 2018, às 18h23 UTC.China launches historic mission to land on far side of the moon Stephen Clark, Spaceflight Now. 7 December 2018.
Transferência Terra-Lua A espaçonave entrou na órbita lunar em 12 de dezembro de 2018, 08h45 UTC. O periélio da órbita foi reduzido para 15 km (9,3 mi) em 30 de dezembro de 2018, 00h55 UTC.
Pouso na Lua A nave pousou às 02h26 UTC de 3 de janeiro de 2019, logo após o nascer do sol lunar sobre a cratera Von Kármán na grande bacia do Polo Sul-Aitken. Chang'e 4 tornando-se a primeira espaçonave a pousar no lado oculto da Lua. O rover Yutu-2 foi liberado cerca de 12 horas após o pouso.
Objetivos O principal objetivo da Chang'e 4 era encontrar e estudar materiais da Bacia de Aitken. Um antigo evento de colisão na Lua deixou para trás uma cratera muito grande, chamada Bacia de Aitken, que agora tem cerca de 13 km de profundidade, e acredita-se que o impacto maciço provavelmente tenha exposto a crosta lunar e provavelmente materiais do manto. Um potencial estudo desse material obteria uma visão sem precedentes da estrutura interna e das origens da Lua.
Os objetivos científicos específicos eram:
Medir as composições químicas de rochas e solos lunares;
Medir a temperatura da superfície lunar ao longo da duração da missão;
Realizar observação e pesquisa radioastronômica de baixa frequência usando um radiotelescópio;
Estudar os raios cósmicos;
Observar a coroa solar, investigar suas características e mecanismo de radiação e explore a evolução e o transporte de ejeção de massa coronal (CME) entre o Sol e a Terra.
Componentes da Missão
Satélite de retransmissão Queqiao
Comunicação direta da Terra com o lado oculto da Lua é impossível, pois as transmissões são bloqueadas pela Lua. As comunicações devem passar por um satélite retransmissor de comunicações, colocado em um local que tenha uma visão clara do local de pouso e da Terra. Como parte do Programa de Exploração Lunar, a Administração Espacial Nacional da China (CNSA) lançou o satélite retransmissor Queqiao () em 20 de maio de 2018 para uma órbita de halo ao redor do Ponto Lagrange L2 da Terra-Lua. O satélite retransmissor é baseado no projeto Chang'e 2,Future Chinese Lunar Missions: Chang'e 4 - Farside Lander and Rover . David R. Williams, NASA Goddard Space Flight Center. 7 December 2018. tem uma massa de 425 kg (937 lb) e usa uma antena de 4,2 m (14 pés) para receber sinais de banda X do módulo de pouso e do rover, e retransmitir para o controle da Terra na banda S.Chang'e 4 relay satellite, Queqiao: A bridge between Earth and the mysterious lunar farside . Xu, Luyan, The Planetary Society. 19 May 2018. Retrieved on 20 May 2018
A espaçonave levou 24 dias para chegar a L2, usando uma passagem lunar para economizar combustível. Em 14 de junho de 2018, Queqiao concluiu sua queima de ajuste final e entrou na órbita da missão halo L2, que fica a cerca de 65 mil quilômetros (40 mil milhas) da Lua. Este é o primeiro satélite retransmissor lunar neste local.
O nome Queqiao ("Ponte das Pegas") foi inspirado e veio do conto chinês O Vaqueiro e a Tecelã.
Microssatélites Longjiang Como parte da missão Chang'e 4, dois microssatélites (45 kg cada) chamados Longjiang-1 e Longjiang-2 (Radio Experiment Launches With China's Moon Orbiter . David Dickinson, Sky & Telescope. 21 May 2018.China Moon Mission: Lunar Microsatellite Problem? . Leonard David, Inside Outer Space. 27 May 2018.), foram lançados junto com Queqiao em maio de 2018. Ambos os satélites foram desenvolvidos pelo Instituto de Tecnologia de Harbin, na China. Longjiang-1 não conseguiu entrar na órbita lunar, mas Longjiang-2 teve sucesso e operou na órbita lunar até 31 de julho 2019, quando foi deliberadamente direcionado para colidir com a Lua.
O local de impacto de Longjiang 2 está localizado em dentro da cratera Van Gent, onde o impacto causou uma cratera de 4 por 5 metros.
Esses microssatélites foram encarregados de observar o céu em frequências muito baixas (1–30 megahertz), correspondendo a comprimento de ondas de 300m a 10m, com o objetivo de estudar fenômenos energéticos de fontes celestes.The scientific objectives and payloads of Chang'E−4 mission . (PDF) Yingzhuo Jia, Yongliao Zou, Jinsong Ping, Changbin Xue, Jun Yan, Yuanming Ning. Planetary and Space Science. 21 February 2018. Devido à ionosfera da Terra, nenhuma observação nesta faixa de frequência foi feita anteriormente na órbita da Terra, oferecendo um potencial avanço científico.
Aterrissador e o rover Yutu-2
O design do módulo de pouso e rover Chang'e 4 foi construído como um backup do Chang'e 3, e com base na experiência e nos resultados dessa missão, o Chang'e 4 foi adaptado às especificidades da nova missão.Pioneering Chang'e-4 lunar far side landing mission to launch in December. Andrew Jones, Space News. 15 August 2018. O módulo de pouso e o rover foram lançados pelo foguete Longa Marcha 3B em 7 de dezembro de 2018, 18h23 UTC, seis meses após o lançamento do satélite retransmissor Queqiao.
A massa total de pouso é de 1 200 kg. Tanto o módulo de pouso estacionário quanto o rover Yutu-2 estão equipados com uma unidade de aquecimento de radioisótopos (RHU) para aquecer seus subsistemas durante as longas noites lunares,China Shoots for the Moon's Far Side . (PDF) IEEE.org. 2018. enquanto a energia elétrica é gerada por painéis solares.
Após o pouso, o aterrissador estendeu uma rampa para liberar o rover Yutu-2 na superfície lunar, que mede 1,5 × 1,0 × 1,0 m (4,9 × 3,3 × 3,3 pés) e tem uma massa de 140 kg (310 lb). O rover Yutu-2 foi fabricado pela Academia Chinesa de Tecnologia Espacial; é movido a energia solar, aquecido por RHU e é movido por seis rodas. O tempo nominal de operação do rover é de três meses, mas após a experiência com o rover Yutu em 2013, o design do rover foi melhorado.China's Chang'e 4 spacecraft to try historic landing on far side of Moon 'between January 1 and 3' . South China Morning Post. 31 December 2018. Em 21 de novembro de 2019, Yutu 2 quebrou o recorde de longevidade lunar, de 322 dias terrestres, anteriormente detido pelo rover Lunokhod 1 da União Soviética (17 de novembro de 1970 a 4 de outubro de 1971).China's Farside Moon Rover Breaks Lunar Longevity Record. Leonard David, Space.com. 12 December 2019.
Carga Científica O satélite de retransmissão, o microssatélite, o lander e o rover carregaram cargas científicas. Chang'e 4 Relay . Gunter Drunk Krebs, Gunter's Space Page.China's Journey to the Lunar Far Side: A Missed Opportunity? Paul D. Spudis, Air & Space Smithsonian. 14 June 2017.Plans for China's farside Chang'e 4 lander science mission taking shape . Emily Lakdawalla, The Planetary Society, 22 June 2016. As cargas científicas são, em parte, fornecidas por institutos de pesquisa chineses e por parceiros internacionais na Suécia, Alemanha, Países Baixos e Arábia Saudita.
O satélite de retransmissão Queqiao que está em uma órbita de halo em torno do pronto L2 Terra-Lua tem como objetivo fornecer comunicações de retransmissão contínuas entre a Terra e o módulo de pouso no lado oculto da Lua. Além disso, este satélite hospeda um Explorador de Baixa Frequência (NCLE), um instrumento que realiza estudos astrofísicos no regime de rádio de 80 quilohertz a 80 megahertz, que foi desenvolvido pela Radboud University na Holanda e pela Academia Chinesa de Ciências. O NCLE no orbitador e o LFS no módulo de pouso trabalham em sinergia, realizando observações radioastronômicas de baixa frequência (0,1–80 MHz).
O módulo de pouso e o rover carregam cargas científicas para estudar a geofísica da zona de pouso, com capacidade de realizar experimentos biológicos e químicos. O módulo de pouso está equipado com as seguintes cargas: Câmera de pouso (LCAM), montada na parte inferior da espaçonave, a câmera começou a produzir um fluxo de vídeo a uma altura de acima da superfície lunar. A Câmera de terreno (TCAM), montada no topo do módulo de pouso e capaz de girar 360°, usada para obter imagens da superfície lunar e do rover em alta definição. Espectrômetro de baixa frequência (LFS) para observar explosões de rádio solares em frequências entre 0,1 e 40 MHz e para estudar a ionosfera lunar. Lunar Lander Neutrons and Dosimetry (LND), um dosímetro (de nêutrons) desenvolvido pela Universidade de Kiel na Alemanha que coleta informações sobre dosimetria de radiação para futura exploração humana do Lua, e contribuirá para estudos de vento solar.The Lunar Lander Neutron & Dosimetry (LND) Experiment on Chang'E4 . (PDF) Robert F. Wimmer-Schweingruber, S. Zhang, C. E. Hellweg, Jia Yu, etal. Institut für Experimentelle und Angewandte Physik. Germany. O equipamento mostrou que a dose de radiação na superfície da Lua é 2 a 3 vezes maior do que a experimentada pelos astronautas na ISS.