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Chang'e 4

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Chang'e 4

Módulo de pouso da Chang'e 4 na superfície lunar
Descrição
Tipo Exploração lunar
Missão Exploração espacial
Operador(es) China AENC
Website CNSA
Duração da missão Aterrissador: 12 meses
Rover: 3 meses[1]
Propriedades
Fabricante China Administração Espacial Nacional da China
Massa Aterrissador: 1 200 kg[2]
Rover: 140 kg[2]
Altura Rover: 1.0 m [3]
Largura Rover: 1.0 [3]
Comprimento Rover: 1.5 [3]
Produção
Antecessor Chang'e 3
Sucessor Chang'e 5
Missão
Contratante(s) China Administração Espacial Nacional da China
Data de lançamento 7 de dezembro de 2018 (6 anos) às 18h23 UTC
Veículo de lançamento Longa Marcha-3B [4]
Local de lançamento Centro Espacial de Xichang
Destino Lua
Data de inserção orbital 12 de Dezembro de 2018 às 08:45 UTC[5][6]
Data de aterrissagem Aterrissador: 3 de janeiro de 2019 às 2h26 UTC
Rover: 3 de janeiro de 2019 às 14h22 UTCcapsule
Local de aterrissagem Cratera Von Kármán na Bacia do Polo Sul-Aitken
Portal Astronomia

Chang'e 4 (chinês simplificado: 嫦娥四号, pinyin: Cháng'é Sìhào) 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.[7][8] 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.[9] 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.[8]

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,[10] que recolheu amostras da superfície lunar e retornar com elas para a Terra.

Visão Geral

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Localização da zona de pouso da Chang'e 4 no lado oculto da Lua, que não é visível da Terra devido ao bloqueio de maré.

O Programa Chinês de Exploração Lunar foi projetado para ser conduzido em quatro [11] 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.[11][12][13]

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.[14]

Lançamento

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A missão Chang'e 4 foi programada para ser lançada em 2015,[15][16] mas ajustes de design da missão impuseram atrasos e o lançamento foi adiado para 7 de dezembro de 2018, às 18h23 UTC.[17][18]

Transferência Terra-Lua

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A espaçonave entrou na órbita lunar em 12 de dezembro de 2018, 08h45 UTC.[5] O periélio da órbita foi reduzido para 15 km (9,3 mi) em 30 de dezembro de 2018, 00h55 UTC.[19]

Pouso na Lua

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A nave pousou às 02h26 UTC de 3 de janeiro de 2019,[8] logo após o nascer do sol lunar sobre a cratera Von Kármán na grande bacia do Polo Sul-Aitken.[20] 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

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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,[21] que agora tem cerca de 13 km de profundidade,[22] e acredita-se que o impacto maciço provavelmente tenha exposto a crosta lunar e provavelmente materiais do manto.[23] Um potencial estudo desse material obteria uma visão sem precedentes da estrutura interna e das origens da Lua.[24]

Os objetivos científicos específicos eram: [25][26]

  • 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;

Componentes da Missão

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Satélite de retransmissão Queqiao

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Comunicação com Chang'e 4 no lado oculto da Lua

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 (chinês simplificado: 鹊桥, pinyin: Quèqiáo) em 20 de maio de 2018 para uma órbita de halo ao redor do Ponto Lagrange L2 da Terra-Lua.[27][28][29] O satélite retransmissor é baseado no projeto Chang'e 2,[30] 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.[31]

A espaçonave levou 24 dias para chegar a L2, usando uma passagem lunar para economizar combustível.[32] 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.[32]

O nome Queqiao ("Ponte das Pegas") foi inspirado e veio do conto chinês O Vaqueiro e a Tecelã.[27]

Microssatélites Longjiang

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Como parte da missão Chang'e 4, dois microssatélites (45 kg cada) chamados Longjiang-1 e Longjiang-2 (chinês simplificado: 龙江, pinyin: Lóng Jiāng, lit. ‘Rio Dragão’[33][34]), foram lançados junto com Queqiao em maio de 2018. Ambos os satélites foram desenvolvidos pelo Instituto de Tecnologia de Harbin, na China.[35] Longjiang-1 não conseguiu entrar na órbita lunar,[32] mas Longjiang-2 teve sucesso e operou na órbita lunar até 31 de julho 2019, quando foi deliberadamente direcionado para colidir com a Lua.[36]

O local de impacto de Longjiang 2 está localizado em 16,6956, 159,517 dentro da cratera Van Gent, onde o impacto causou uma cratera de 4 por 5 metros.[37]

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.[29][38][39] Devido à ionosfera da Terra, nenhuma observação nesta faixa de frequência foi feita anteriormente na órbita da Terra,[39] oferecendo um potencial avanço científico.[14]

Aterrissador e o rover Yutu-2

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O design do módulo de pouso e rover Chang'e 4 foi construído como um backup do Chang'e 3,[40] e com base na experiência e nos resultados dessa missão, o Chang'e 4 foi adaptado às especificidades da nova missão.[41] 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.[17]

A massa total de pouso é de 1 200 kg.[2] 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,[42] 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[32], 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).[2][3] 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,[1] mas após a experiência com o rover Yutu em 2013, o design do rover foi melhorado.[43] 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).[44]

Carga Científica

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O satélite de retransmissão, o microssatélite, o lander e o rover carregaram cargas científicas. [45][46][47] As cargas científicas são, em parte, fornecidas por institutos de pesquisa chineses e por parceiros internacionais na Suécia, Alemanha, Países Baixos e Arábia Saudita.[48]

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.[29][45] 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, [49][50] 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).[38]

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.[46][47][38] 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 12 km (7.5 mi) 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)[38] 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[51] que coleta informações sobre dosimetria de radiação para futura exploração humana do Lua, e contribuirá para estudos de vento solar.[52][53] 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.[54][55]
  • Microecossistema Lunar, um cilindro selado de 3 kg (6.6 lb) biosfera com 18 cm (7.1 in) de comprimento e 16 cm (6.3 in) de diâmetro com sementes e ovos de insetos para testar se plantas e insetos poderiam eclodir e crescer.[49][56] O experimento inclui seis tipos de organismos: semente de algodão, batata, colza, Arabidopsis thaliana (uma planta com flores), bem como levedura e mosca da fruta.[57] Os sistemas ambientais mantêm o contêiner hospitaleiro e semelhante ao da Terra, exceto pela baixa gravidade lunar e pela radiação.[58] Poucas horas após o pouso, em 3 de janeiro de 2019, a temperatura da biosfera foi ajustada para 24°C e as sementes foram regadas. Em 15 de janeiro de 2019, foi relatado que sementes de algodão, colza e batata haviam brotado, mas foram divulgadas imagens apenas de sementes de algodão.[59]No entanto, em 16 de janeiro, foi relatado que o experimento foi encerrado devido a uma queda na temperatura externa para -52°C com o início da noite lunar e a uma falha no aquecimento da biosfera.[60] O experimento foi encerrado após nove dias, em vez dos 100 dias planejados, mas informações valiosas foram obtidas.[60][61]

Os equipamentos científicos do rover Yutu-2 são os seguintes:

  • Uma Câmera Panorâmica (PCAM) instalada no mastro do rover e pode girar 360°. Possui uma faixa espectral de 420 nm a 700 nm e adquire imagens 3D por estereovisão binocular.[38]
  • Radar de penetração lunar (LPR) com profundidade de sondagem de aproximadamente 30m com resolução vertical de 30 cm e mais de 100 m com resolução vertical de 10 m.[38]
  • Espectrômetro de imagem visível e infravermelho próximo (VNIS). Usado para espectroscopia de imagem e identificar materiais de superfície e gases traços atmosféricos. A faixa espectral abrange comprimentos de onda do visível ao infravermelho próximo (450nm - 950 nm).[38]
  • Advanced Small Analyzer for Neutrals (ASAN), é um analisador energético de átomos neutros fornecido pelo Instituto Sueco de Física Espacial (IRF) e estudo como o vento solar interage com a superfície lunar, o que pode ajudar a determinar o processo por detrás da formação da água lunar.[51]

Conquistas

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A sonda chinesa Chang'e-4 pousou em 3 de janeiro de 2019.[62] Após o pouso, a sonda implantou imediatamente seu veículo espacial Yutu-2,[63] que usa o Radar de Penetração Lunar (LPR) para investigar o subterrâneo que ele percorre.[64]

Um ano após o pouso, a sonda Chang'E-4 revelou as observações feitas pela LPR a bordo do veículo espacial Yutu-2 durante os dois primeiros dias lunares. A subsuperfície no local de pouso CE-4 é muito mais transparente para as ondas de rádio, e essa observação qualitativa sugere um contexto geológico diferente para os locais de desembarque de Chang'E-3. Os cientistas combinaram a imagem do radar com dados tomográficos e análise quantitativa da subsuperfície. Eles deduziram que a subsuperfície é feita principalmente por materiais granulares altamente porosos que incorporam rochas de vários tamanhos. A substância provavelmente é o resultado de turbulentas galáxias precoces quando meteoros e outros detritos espaciais atingiam a Lua com freqüência.[65]

Custos

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Segundo o vice-diretor do projeto, que não quis citar um valor exato, "o custo (de toda a missão) está próximo da construção de um quilômetro de metrô". O custo por quilômetro do metrô na China varia de 500 milhões de yuans (cerca de US$ 72 milhões) a 1,2 bilhão de yuans (cerca de US$ 172 milhões), com base na dificuldade de construção.[66]

Colaboração internacional

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A Chang'e 4 marca a primeira grande colaboração entre Estados Unidos e China na exploração espacial desde a proibição do Congresso dos Estados Unidos em 2011. Cientistas dos dois países tiveram contato regular antes do pouso.[67] Isso incluiu conversas sobre a observação de plumas e partículas levantadas da superfície lunar pelo foguete da sonda durante o pouso para comparar os resultados com previsões teóricas, mas o Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) da NASA não estava na posição certa para isso durante o pouso.[68] Os americanos informaram os cientistas chineses sobre seus satélites em órbita ao redor da Lua, enquanto os chineses compartilharam com os cientistas americanos a longitude, latitude e momento do pouso da Chang'e 4.[69]

A China concordou com um pedido da NASA para usar a sonda Chang'e 4 e o satélite de retransmissão Queqiao em futuras missões lunares americanas.[70]

Reação Internacional

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O administrador da NASA, Jim Bridenstine, parabenizou a China e saudou o sucesso da missão como "uma conquista impressionante".[71]

Martin Wieser, do Instituto Sueco de Física Espacial e investigador principal de um dos instrumentos a bordo do Chang'e, disse: "Conhecemos o lado oculto por imagens orbitais e satélites, mas não o conhecemos pela superfície. É um território desconhecido. e isso torna tudo muito emocionante."[71]

Galeria

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O primeiro panorama do lado oculto da Lua

Ver também

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Referências

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