«Чанъэ-6»: грунт взят!

4 июня 2024 г. в 07:38 пекинского времени (3 июня в 23:38 UTC) взлетный аппарат комплекса «Чанъэ-6» с образцами лунного грунта в контейнере выполнил старт с Луны и спустя 6 минут вышел на окололунную орбиту. 6 июня в 14:48 он состыковался с орбитальным комплексом. Таким образом, выполнены все ключевые операции во второй китайской экспедиции за лунным грунтом, за исключением последней – старта к Земле.

Напомним, что задачей проекта «Чанъэ-6» (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/204311/) является доставка на Землю образцов лунного вещества из кратера Аполлон в северной части огромного бассейна «Южный полюс – Эйткен на обратной стороне Луны.

Комплекс «Чанъэ-6» общей массой 8350 кг был запущен носителем CZ-5 с космодрома Вэньчан 3 мая 2024 г. в 17:27:29 пекинского времени (09:27:29 UTC) и выведен на сильно вытянутую эллиптическую орбиту с перигеем 200 км и апогеем около 380000 км вблизи Луны. Информация о ходе перелета не была опубликована, известно лишь, что радиолюбители принимали сигналы комплекса на частотах 8471 и 8486 МГц, выявили одну коррекцию траектории, проведенную 5 мая около 02:00 пекинского времени, и очень неплохо спрогнозировали момент прибытия к Луне.

8 мая в 10:12 по пекинскому времени (02:12 UTC) с использованием маршевого двигателя YF-37 тягой 3000 Н, который проработал 895 секунд, «Чанъэ-6» успешно выполнил торможение у Луны и вышел на начальную эллиптическую орбиту ее спутника расчетной высотой 200×8600км с 12-часовым периодом обращения. Эти и последующие операции обеспечивал спутник-ретранслятор «Цюэцяо-2» (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/203837/), находящийся со 2 апреля на рабочей окололунной орбите наклонением 62.4° и высотой 300×16000 км с периодом 24 часа.

8 мая в 16:14:36 пекинского времени (08:14:36 UTC) попутный пакистанский спутник ICUBE-Q успешного отделился от «Чанъэ-6» и начал самостоятельный полет по селеноцентрической орбите.

9 мая в 10:56 пекинского времени (02:56 UTC) после двух витков по орбите захвата «Чанъэ-6» провел первый маневр, снизив высоту в апоселении до 2200 км, а период – до 4 часов.

21 мая в 22:27 пекинского времени (14:27 UTC) был выполнен второй маневр с выходом на околокруговую орбиту наклонением 137°, высотой около 200 км и периодом обращения 128 мин. Ретроградная орбита была выбрана по условиям посадки в расчетном районе южного полушария с заходом с востока. Этим «Чанъэ-6» отличался от «Чанъэ-5», который садился на видимой стороне и заходил на точку с запада.

27 мая в репортаже китайского телевидения был показан кадр с координатами расчетной точки посадки 42.1°ю.ш., 154.4°з.д., то есть на ровном и плоском донном участке в зоне F на предполетной схеме, к югу от кратера Чаффи, сидящем на внутреннем вале Аполлона. Чтобы выбрать ее, участники проекта использовали собственную картографическую информацию – глобальную карту Луны с 7-метровым разрешением от «Чанъэ-2» и цифровую модель рельефа с 20-метровым разрешением.

30 мая состоялась расстыковка двух основных компонентов «Чанъэ-6» — орбитального и посадочного.

31 мая посадочный комплекс провел коррекцию и снизил перицентр до 15 км, чтобы затем с этой отметки начать спуск на Луну.

 

2 июня в 06:09 пекинского времени под контролем Земли через посредство «Цюэцяо-2» на посадочном аппарате был включен на торможение двигатель YF-36A с регулируемой тягой в пределах от 7500 до 1500 Н. Спуск шел по отработанной «Чанъэ-5» схеме. Сначала аппарат гасил орбитальную скорость (около 1600 м/с), параллельно снижаясь примерно до 1.6 км. Его состояние контролировали два прибора Шанхайского института технической физики SITP  – лазерный измеритель дальности, а с высоты 3 км – еще и лазерный измеритель скорости. Ближе к концу участка «Чанъэ-6» начал разворот в вертикальное положение и осуществил с помощью оптических датчиков грубый поиск опасных предметов и участков в зоне посадки с целью уклонения от них, а затем выполнил спуск до 100-метровой высоты и зависание в режиме малой тяги. Участок непосредственно под лэндером подвергся трехмерному лазерному сканированию третьим прибором SITP, чтобы выбрать безопасную точку прилунения – в течение 0.25 сек лазерный датчик построил карту рельефа в пределах 30°x30° с погрешностью 5 см. После этого аппарат завершил спуск, выключил над самой поверхностью двигатель и встал на грунт на четыре посадочных опоры. Касание было зафиксировано в 06:23:15.861 пекинского времени (1 июня в 22:23:16 UTC).

 

 

Прямого репортажа о посадке не было, однако о ней сообщили официально всего с десятиминутной задержкой, а в 10:00 показали часовой специальный телевизионный выпуск. Видеозапись с посадочной камеры PCAM, включенная в него Китайской национальной космической администрацией CNSA, позволила опознать характерные кратеры на подходе с северной и южной стороны зоны L, причем направление полета соответствовало движению почти точно на запад вдоль широты 41.65°. Пользуясь точными картами с координатной привязкой, аналитики с сетевыми именами Hungy4info и SegerYu провели «Чанъэ-6» до точки касания и независимо определили ее координаты: 41.6384°с.ш., 153.9855°з.д.

Эта точка в восточной части зоны F находилась довольно далеко от заявленной 27 мая – в 16.7 км на северо-восток. Учитывая значительное боковое смещение, можно с уверенностью сказать, что причиной отклонения был не промах, а сознательное решение – скорее всего, выбор другого посадочного витка по сравнению с предварительным планом, в результате чего трасса полета сместилась к северу. Или же, как вариант, время прилунения не меняли, но обратное наклонение посадочной орбиты оказалось меньше заложенного в расчеты.

Кстати говоря, прилунение произошло в 707 км от места посадки «Чанъэ-4» в декабре 2018 г. в кратере фон Карман в пределах того же бассейна «Южный полюс – Эйткен». Никакие другие земные аппараты на обратную сторону Луны не садились.

Первым делом, через 7 мин после прилунения, посадочный аппарат развернул полностью солнечные батареи и направленные антенны, а затем «просканировал» подповерхностную структуру грунта радиолокатором LRPR. Началось бурение и взятие колонки лунного материала. Буровое устройство, закрепленное на южной стороне посадочного аппарата, представляло собой станок с пустотелым буром и устройством транспортировки грунта. К моменту окончания телерепортажа (11:00) бур уже углубился в грунт на 70 см, затем достиг метровой отметки, но вскоре после нее застрял. С учетом ограниченности ресурсов КА по питанию и дефицита времени на поверхностные операции бурение пришлось остановить; расчетной глубины 2.5 м достичь не удалось.

В итоге «колбаска» с колонкой грунта была вытянута наверх и намотана спиралью на цилиндрический барабан, а затем сброшена в находящийся под ним приемный контейнер взлетного аппарата. По окончании процесса весь блок транспортировки грунта отстрелился и отвалился набок, освобождая пространство для взлета.

В 13:26 аппарат включил панорамную камеру высокого разрешения PCAM и отснял зону работы манипулятора (она находилась с противоположной от бурового устройства северной стороны), а минеральный спектрометр LMS был задействован для поиска интересных образцов. Примерно через 280 минут после посадки на верхней части посадочного аппарата был развернут итальянский лазерный отражатель INRRI, включены анализатор отрицательно заряженных ионов NILS (в третий раз после работы на участке перелета и на окололунной орбите) и детектор радона DORN. И хотя NILS, например, проработал всего около полутора суток и был отключен 3 июня в 22:20, уже 5 июня постановщики эксперимента объявили об обнаружении отрицательных ионов, образующихся при взаимодействии солнечного ветра с лунной поверхностью.

Вторая часть операции по забору грунта выполнялась с помощью манипулятора длиной 3.7 м, закрепленного на верхней поверхности посадочного модуля и способного работать в пределах сектора 120°. Исполнительный орган манипулятора одним своим концом мог копать, зачерпывать грунт и захватывать отдельные камешки; впрочем, их в зоне посадки почти не было. На втором конце находилось миниатюрное буровое устройство для высверливания образцов твердых пород.

Вся серия из восьми черпков была сделана ковшом манипулятора в одной и той же области справа от северной опоры посадочного аппарата. Взятые образцы последовательно ссыпались в малый контейнер на посадочном модуле, пока операторы не определили, что он практически полон, и не остановили процесс. Удивительно, но после этого на грунте осталась отметина, поразительно напоминающая китайский иероглиф 中 («чжун»), с которого начинается наименование Срединное государство…

 

Утром 3 июня малый контейнер был закрыт крышкой, извлечен все тем же манипулятором и перегружен в большой приемный контейнер взлетного аппарата.

Уже после этой «обязательной программы» на посадочном аппарате был поднят в вертикальное положение красный флажок с пятью звездочками – главный государственный символ КНР.

Миниатюрный луноход массой 5 кг, известный как «мобильная камера» (摄影小车, шэин сяочэ), к этому времени опустился на грунт и отошел на несколько метров в северо-восточном направлении. Используя заложенные в бортовой компьютер алгоритмы автономной интеллектуальной работы, аппарат самостоятельно выбрал точку съемки и ракурс и 3 июня выполнил уникальный кадр посадочного и взлетного модулей с манипулятором и флагом на обратной стороне Луны.

 

4 июня в 07:38 пекинского времени (3 июня в 23:38 UTC) взлетный аппарат «Чанъэ-6» стартовал с Луны, используя посадочный аппарат в качестве пусковой установки. Начальный этап подъема на двигателе тягой 3000 Н был вертикальным, затем аппарат отработал разворот по тангажу. Система навигации и управления от CAST была специально доработана под условия взлета вне прямой видимости с Земли и использовала специальные датчики определения текущего положения и ориентации и средства расчета параметров полета. Примерно через 6 мин после старта взлетный аппарат вышел на расчетную окололунную орбиту высотой 15×180 км и развернул свои солнечные батареи.

Орбитальный аппарат за это время выполнил необходимое фазирование, и если 2 июня радиолюбители фиксировали его на орбите средней высотой 218.4 км, то 3 июня он снизился до 195.3 км (период 127.05 мин). Аналогичные маневры отмечались и в ходе полета «Чанъэ-5». Был сброшен опорный конус, внутри которого находился возвращаемый аппарат.

За двое суток после старта взлетный аппарат «Чанъэ-6» выполнил четыре коррекции орбиты и вышел в расчетную точку в 50 км впереди орбитального комплекса и на 10 км выше, передав ему активную роль. Орбитальный комплекс выполнил в автономном режиме сближение с целью и 6 июня в 14:48 пекинского времени (06:48 UTC) выполнил стыковку с захватом тремя крюками за три скобы взлетного аппарата.

Сразу после этого началась перегрузка контейнера с образцами, которая успешно завершилась в 15:24 пекинского времени. Люк возвращаемого аппарата был закрыт и герметизирован.

Отлет к Земле предварительно планируется на 20 июня, а посадка возвращаемого аппарата – на 25 июня.

Автор: Liss