Миссия «Чанъэ-4» — результаты пятого лунного дня: проблемы с ровером «Юйту-2» и новое научное открытие



    Аппараты миссии «Чанъэ-4» (спускаемый модуль и ровер) успешно выполнили научные исследования во время своего пятого лунного дня на обратной стороне Луны, прислав на Землю уже более 6,6 GB научных данных, а анализ части из них, полученных с помощь спектрометра ровера «Юйту-2» о составе мантии Луны, стал новым научным открытием.

    А вот операторам ровера «Юйту-2» пришлось приложить некоторые усилия, чтобы компенсировать негативное влияние проблемы, возникшей в системе автономного вождения.

    Ранее опубликованные материалы про миссию «Чанъэ-4»:

    1. Космический аппарат «Чанъэ-4» совершил успешную посадку на обратной стороне Луны и прислал первое фото

    2. Бортовое видео процессов подготовки и совершения посадки, а так же панорама обратной стороны Луны от «Чанъэ-4»

    3. Видео процесса спуска ровера «Юйту-2», его первые метры по поверхности Луны. Двухнедельный сон на Луне закончен

    4. Гордость и страсть, история о превращении мечты в космический проект

    5. Лунный орбитальный зонд NASA сделал первые снимки Китайской станции «Чанъэ-4» — два пикселя света

    6. Модуль «Чанъэ-4» и ровер «Юйту-2» готовы ко второй ночи на обратной стороне Луны

    7. Лунный орбитальный зонд NASA сделал новые снимки Китайской станции «Чанъэ-4» — ближе и яснее

    8. Интересные факты об истории Китайской лунной программы и космической миссии «Чанъэ-4»

    9. Миссия «Чанъэ-4» — третий лунный день. Ровер «Юйту-2» в поисках… камней

    10. Миссия «Чанъэ-4» — научное оборудование на посадочном модуле и спутнике-ретрансляторе

    11. Миссия «Чанъэ-4» — четвертый лунный день для посадочного модуля и ровера «Юйту-2». Про камеры и контроллеры на аппаратах

    12. Миссия «Чанъэ-4» — пятый лунный день для посадочного модуля и ровера «Юйту-2»

    13. Связь с обратной стороной Луны — спутник-ретранслятор «Цэюцяо» (Сорочий мост)


    Данные по проекту и модулям лунной миссии «Чанъэ-4»:

    21 мая 2018 года: с Китайского космодрома Сичан запущен спутник-ретранслятор «Цэюцяо» (сорочий мост), он необходим для организации связи между Землей и обратной стороной Луны.

    14 июня 2018 года: Cпутник-ретранслятор «Цэюцяо» вышел на гало орбиту вокруг точки Лагранжа L2 системы «Земля-Луна», примерно в 65000 км от Луны, став первым в мире спутником связи, работающим на этой орбите.

    8 декабря 2018 года: Ракета-носитель «Чанчжэн-3B» со станцией «Чанъэ-4» успешно запущена с Китайского космодрома «Сичан».

    3 января 2019 года: спускаемый аппарат «Чанъэ-4» совершает посадку в кратере «Карман» на обратной стороне Луны. В составе посадочного аппарата «Чанъэ-4» находится второй Китайский лунный ровер «Юйту-2», модернизированный аналог ровера «Юйту». Аппараты миссии «Чанъэ-4» продолжают сейчас работать в штатном режиме и присылать данные на Землю уже пятый месяц.

    Видео посадки на поверхность и высадки ровера
    Видео процедуры посадки на обратную сторону Луны:


    После окончания всех этапов процедуры успешной посадки и установки независимых каналов связи с аппаратами «Чанъэ-4» (посадочным модулем и ровером), началась эра исследования обратной стороны Луны, которая уже продолжается пятый месяц.

    Видео спуска ровера «Юйту-2»:


    Видео первого путешествия ровера «Юйту-2»:



    Спускаемый модуль «Чанъэ-4»:

    • 4,4 метра между противоположными посадочными опорами, масса 1200 кг.;
    • продолжительность работы: один земной год.

    На спускаемом модуле «Чанъэ-4» установлены приборы:

    • LFS — Low Frequency Spectrometer (низкочастотный спектрометр);
    • LND — Lunar Lander Neutrons and Dosimetry (нейтронный дозиметр);
    • TCAM — Terrain Camera (ландшафтная камера);
    • LCAM — Landing Camera (посадочная камера).



    Ровер «Юйту-2»:

    • высота 1 метр, ширина 1 метр (без солнечных батарей), 1,5 метра в длину, две складные солнечные панели, шесть колес;
    • общая масса ровера составляет около 140 кг (310 фунтов);
    • грузоподъемность — около 20 кг (44 фунта);
    • может перемещаться по наклонам и имеет автоматические датчики, предотвращающие столкновение с другими объектами;
    • электроэнергией ровер обеспечивается с помощью двух солнечных батарей, позволяющих роверу работать в течение лунного дня;
    • максимальная скорость 200 метров в час (данную скорость на Луне все равно не достигнуть, так как элементы на поверхности не дадут разогнаться и выведут из строя ровер раньше);
    • максимальная площадь исследования – 3 кв. км;
    • расчетное время работы – 3 месяца (2160 часов), ровер уже превысил свой срок службы на два месяца;
    • максимальная расчетная дистанция – 10 км, сейчас пройдено 190.66 метра по лунной поверхности за пять месяцев (1 место среди роверов на обратной стороне Луны, шестое место среди всех лунных роверов), таблица расстояния роверов приведена тут;
    • режим управления: автоматический (объезд небольших препятствий), ручной (основной) — оператор управляет с Земли.

    На ровере «Юйту-2» установлены приборы:

    • LPR — Lunar Penetrating Radar (лунный георадар);
    • ASAN — Advanced Small Analyzer for Neutrals (малый анализатор нейтральных частиц);
    • VNIS — Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer (инфракрасный спектрометр);
    • PCAM — Panoramic Camera (двойная панорамная камера).



    Пятый лунный рабочий день завершился, вот какие новые фотографии с обратной стороны Луны прислали аппараты на Землю.

    Красивая тень от только что проснувшегося ровера «Юйту-2»:





    Интересная поверхность обратной стороны Луны:





    Следы ровера «Юйту-2» и небольшие камни, которые он объезжает:







    А вот какие камни остаются в стороне от маршрута ровера «Юйту-2»:



    Привязка панорамы со спускаемого модуля к реальному рельефу обратной стороны Луны в зоне посадки:



    Очень далекие горы, увеличение с камеры посадочного модуля:



    И самое одинокое фото – спускаемый аппарат «Чанъэ-4» теперь более чем в 100 метрах от ровера «Юйту-2» (и вероятность, что ровер обратно вернется к спускаемому аппарату очень маленькая):





    Вот как далеко (общая его дистанция за пять лунный дней — 190.66 метра) уехал ровер «Юйту-2» от места посадки и спускаемого аппарата «Чанъэ-4»:



    Кстати, на основании открытия, о котором пойдет речь ниже в публикации, операторам ровера «Юйту-2» была дана команда увести ровер от места посадки на расстояние не менее двух километров, чтобы была возможность проводить научные исследования и сравнивать результаты с данными, полученными около места посадки.

    Таким образом, ровер «Юйту-2» ждет большое и сложное путешествие к центру кратера Карман.



    Какие проблемы возникли с ровером «Юйту-2» в пятый лунный день его работы?

    На самом деле, расчетное время работы ровера «Юйту-2» — три земных месяца, а уже прошло почти в два раза больше, так что должны начаться поломки и проблемы с элементами ровера «Юйту-2».

    Почему он смог так превысить свое время работы? Потому что операторы на Земле максимально старались обезопасить его движения по обратной стороне Луны, минимизировав возможность возникновения повреждений.

    За первые два лунных дня ровер «Юйту-2» проехал 120 метров (это разведка места посадки и изучение поверхности обратной стороны Луны), в третий лунный день ровер проехал 43 метра (операторы приступили к научно-исследовательской фазе проекта, при которой роверу необходимо долгое время задерживаться на одном месте, так что в этот день были определены и изучены места для исследований), в четвертый лунный день ровер проехал 16 метров, в пятый лунный день уже 12 метров, отмерив на своем одометре расстояние, равное 190.66 метра, которое было пройдено им по обратной стороне Луны.

    Почему же в пятый лунный день совсем мало проехал ровер «Юйту-2»?

    Оказывается, у него произошла поломка в системе автоматического обхода препятствий.

    Используя эту систему, ровер «Юйту-2» может в автоматическом режиме выполнять объезд небольших препятствий, которые зафиксируют его бортовые камеры и сенсоры.

    Если перед ним будет большой камень или кратер, то он может самостоятельно остановиться и спланировать новый маршрут в обход этого места, в этом случае оператор в ЦУПе может зарегистрировать данную ситуацию и перестроить планируемый маршрут на новый уже после совершения маневра объезда ровером в автоматическом режиме и его остановки. 

    Так вот, в пятый лунный день у ровера «Юйту-2» начали нештатно работать сенсоры системы автоматического обхода препятствий, которые активируют сигналы тревоги при возникновении препятствий перед ровером. Из-за этого ровер «Юйту-2» несколько раз замирал, и в этот момент не передавалось управление операторам на Земле.

    Причина сбоя в работе системы обхода препятствий ровера была установлена достаточно оперативно – происходила засветка сенсоров системы из-за отражения солнечного света от элементов корпуса ровера.



    Операторы в ЦУП на Земле смогли компенсировать эту ситуацию с помощью корректировки программного обеспечения системы обхода препятствий и перезагрузки этой системы на ровере. Только после выполнения всех этих удаленных манипуляций с Земли, ровер «Юйту-2» смог продолжить свои исследования обратной стороны Луны в штатном режиме.

    Какое новое открытие сделал ровер «Юйту-2» с помощью своего научного инструмента VNIS — Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer (инфракрасный спектрометр)?

    Что это за научный прибор VNIS, который установлен на ровере «Юйту-2».

    Лунный инфракрасный спектрометр VNIS (The Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer) был разработан в Шанхайском институте технической физики Китайской академии наук.

    В спектрометре используются неколлинеарные акустооптические перестраиваемые фильтры, он состоит из видеоспектрометра VIS/NIR (0,45–0,95 мкм) и коротковолнового ИК-спектрометра (0,9–2,4 мкм), также в его составе есть калибровочный блок с защитой от пыли и загрязнений.

    Спектрометр установлен спереди на борту ровера «Юйту-2», имеет следующие ограничения по позиционированию и работе с лунным материалом (оператору на Земле нужно буквально ловить интересные участки поверхности в маленькое окошко перед ровером):





    Минералы, такие как пироксен, плагиоклаз, оливин и ильменит, которые составляют большую часть лунных поверхностных пород, имеют отличительные спектральные характеристики:



    Структурная схема работы спектрометра:



    Основные технические характеристики спектрометра:




    Внешний вид спектрометра:



    Геометрические размеры окна детекции:



    Данные, получаемые спектрометром:



    Самая сложная задача у ровера «Юйту-2» — заниматься получением научных данных с использованием бортового стационарного спектрометра VNIS (Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer), у которого ширина поля зрения датчика составляет всего несколько сантиметров, поэтому необходимо очень точно и аккуратно позиционировать ровер «Юйту-2», чтобы можно было выводить «глаз» спектрометра на нужный участок лунной поверхности получать корректные данные с оптимального расстояния.



    После своей небольшой прогулки по Луне, ровер «Юйту-2» достиг интересной каменной «полянки», в центре которой был обнаружен большой камень диаметром 20 сантиметров. Ученых сразу заинтересовала эта находка, ее происхождение (метеорит, лунное образование) и процесс образования.

    Общий вид панорамы поверхности во время поиска камней:



    Каменистая поверхность, до большого камня (его диаметр 20 сантиметров) расстояние 120 сантиметров:



    Увеличенное изображение большого камня:





    Работа со спектрометром:





    Далее, данные со спектрометра ровера «Юйту-2» передаются в аэрокосмический центр управления Китайской академия космических технологий, где они анализируются, хранятся и часть из них, наконец, стала открыта научному обществу и миру.

    Планетарной особенностью глубинной структуры Луны является ее разделение на мощную жесткую, холодную внешнюю сферу и разогретую, частично расплавленную и пластичную внутреннюю область.

    Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне.

    Под корой находится мантия и малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2% массы Луны).



    Однако, на обратной стороне Луны кора тоньше и проще исследовать мантию Луны.



    Ученые из Китайской академии наук представили в журнале Nature первичные результаты анализа с поверхности обратной стороны Луны с помощью спектрометра VNIS – были получены первые данные о составе мантии Луны, оказывается, что в ней содержатся богатые железом минералы.

    В составе элементов, находящихся на лунной поверхности в двух исследуемых районах ровером «Юйту-2» с помощью спектрометра VNIS было обнаружено присутствие пироксенов и оливинов — минералов с высоким содержанием железа.



    Эти породы изначально входили в состав верхней мантии и оказались на поверхности Луны из-за падений метеоритов и астероидов.

    При этом кора Луны состоит из более легких минералов класса плагиоклазов.

    Конечно, это открытие требует дополнительного подтверждения и детального изучения образцов. Но уже многие ученые заявляют, что в целом новые данные «получены в рамках корректного и аккуратного применения спектроскопических методов, и минеральный состав определен достаточно надежно».

    Место посадки аппаратов миссии «Чанъэ-4» находится в кратере Карман, в бассейне Южный полюс-Эйткен, глубина которого достигает 8 км.









    Топографическая фотография зоны посадки в кратере Карман обратной стороны Луны спускаемого модуля «Чанъэ-4» (сделано зондом LRO, NASA):



    Возраст бассейна Южный полюс-Эйткен составляет 4,2–4,3 млрд лет. Он образовался вследствие удара огромной силы.

    Моделирование удара по близкой к вертикальной траектории показывает, что немалое количество вещества Луны должно было быть выброшено на поверхность с глубин до 200 километров — из мантии (была пробита лунная кора до нижнего слоя).



    Таким образом, ровер «Юйту-2» с помощью спектрометра VNIS в кратере Карман обнаружил на поверхности обратной стороны Луны камни и породы, попавшие туда с большой глубины, предположительно из мантии.

    Как проводились исследования.

    После анализа фотографий и получения первичных спектрограмм разных мест лунной поверхности на маршруте ровера, операторы и ученые в ЦУП на Земле выбрали два места (между ними расстояние около 50 метров) для проведения там полного цикла научных исследований (на получение данных в течении одного такого цикла требуется несколько земных суток).

    Ровером «Юйту-2» с помощью спектрометра VNIS выполнялись обширные исследования поверхности Луны в двух точках маршрута (CE4_0015 и CE4_0016):



    Данные этих измерений, после анализа и обработки на Земле:











    Вот для сравнения тестовые калибровочные образцы на графике:





    Вот такое интересное научное открытие сделал ровер «Юйту-2» с помощью спектрометра VNIS — грунт в зоне прилунения аппаратов миссии «Чанъэ-4» содержит оливин и пироксен — высокоплотные минералы с низким содержанием кальция и высоким содержанием железа, которые попали на поверхность из верхней мантии Луны под бассейном Южный полюс–Эйткен после ударного события, создавшего близлежащий кратер Финсен.

    Лунные базальты и плагиоклазы, ставшие материалом для образования слоя реголита, покрывающего поверхность Луны были обнаружены ранее, и на Землю их привозили в большом количестве с Луны для исследований.

    А в этом открытии на поверхности Луны обнаружили элементы, которые содержатся в мантии Луны (очень глубоко), а не на поверхности. Но нашли научным способом — не проводили бурение на сотни километров вглубь, а исследовали участок на обратной стороне Луны, на который в результате удара метеорита\астероида в соседний кратер были выброшены из недр Луны частички верхнего слоя мантии.

    Первое открытие, которое было сделано еще в январе 2019 года: анализ данных с температурных датчиков аппаратов «Чанъэ-4» показал, что на поверхности во время лунной ночи на обратной стороне Луны температура опускается до -190°C.

    Кстати, в настоящее время продолжает работать специальный Китайский интернет-портал «Система публикаций и сбора научных данных и исследований лунного и глубокого космоса», где уже начали публиковаться и обрабатываться полученные данные и изображения от «Чанъэ-4» (и там уже есть гигабайты данных от более ранних миссий).

    Путь до портала



    Так что лунные исследования продолжаются, а нас ожидают новые открытия:



    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 17

      0
      содержит оливин и пироксен — высокоплотные минералы с низким содержанием кальция и высоким содержанием железа

      Простите, я не металлург — но в чём практическая ценность данного открытия? Долго не искал, но Википедия говорит, что данные минералы толком то ни где не используются. Так, зачем они?
      В смысле, в статье упор на «железосодержание» — а как добывать то с этого минерала это железо? Везти в Земли тонны химикатов для травления металлов (минералов), для последующей очистки от шлаков и т.д. и т.п.?
      В чём полезность для будущей потенциальной колонии?
        0
        Лунные базальты и плагиоклазы, ставшие материалом для образования слоя реголита, покрывающего поверхность Луны были обнаружены ранее, и на Землю их привозили в большом количестве с Луны для исследований.

        Тут же нашли элементы, которые содержатся в мантии Луны (очень глубоко), а не на поверхности. Но нашли хитро — не рыли ничего на сотни км вглубь, а исследовали участок на обратной стороне Луны, на который в результате удара метеорита\астероида в соседний кратер были частички мантии выброшены из недр Луны.
          +2
          Спасибо, за короткий пересказ статьи, но я её читал. Полностью. Сверху вниз. Не пропуская ни чего. Где, что и как нашли я уловил — чисто техническую сторону я понял (читай научную ценность открытия). Но какая ПРАКТИЧЕСКАЯ ценность?
            0
            для кого именно практическая ценность?
            Для планетологов-геологов? Для инженеров и эксплуатантов спектрометров? или для металлургов?
              +1
              В чём полезность для будущей потенциальной колонии?

              Мне кажется, или я в своём комментарии вопрос чётко поставил?
                0
                пока писал ответ, вот тут уже ответили.
              +1

              Даже если просто удовлетворенно чье-то любопытство, это уже имеет абсолютно реальную практическую ценность.

            +1
            А почему полезность = колония? Если нашли минералы — у них обязательна ценность для металлургии? Что за мышление уровня сериалов?

            Я вас разочарую, но наука — это происхождение, геология процессов формирования, строение, изменчивость, наличие и состав привнесенного извне вещества. Для фундаментальной науки по своей сути нет практических задач, но это не повод не заниматься ей.
            Да, кстати, а практического смысла в самой внеземной колонии ровно НОЛЬ. Кроме обкатки технологий для создания колонии создание колонии — просто трата ресурсов. Назовите мне смысл такой колонии, кроме тиражируемого «а… а если ядерная война, человечество останется живо в колонии! Вот!»?
              0
              На самом деле, мне кажется, что в жизни вообще мало смысла. Поэтому появление человеческой колонии на других планетах — ну почему бы и нет. Так же бессмыссленно, как и остальное.
                0
                Для фундаментальной науки по своей сути нет практических задач

                Фундаментальная наука — набор инструментов решения практических задач. Без практических задач не было бы фундаментальной науки.
                Да, кстати, а практического смысла в самой внеземной колонии ровно НОЛЬ.

                Решение одной задачи привносит другую. Цепочка таких решений называется 'развитие'. В этом и смысл.
                  0
                  Похоже вы путаете фундаментальную науку и прикладную науку. Ваше описание это прикладная науная деятельность. Фундаментальной науке до лампочки ваши практические задачи. Назовите практическую задачу для которой нужно найти бозон Хиггса, исследовать тёмную материю, ловить гравитационные волный и т.п.
                    0
                    практическую задачу для которой нужно найти бозон Хиггса

                    'найти бозон' — это уже практическая задача. Практическая в том смысле, что она требует проведения опыта, т.е. экспериментального решения, т.е. практики.
                    0
                    Фундаментальная наука — набор инструментов решения практических задач


                    Пфф. Нет. Вы абсолютно неправы в данном определении.
                    Фундаментальная наука — это теоретическая основа и систематизация знаний. Фундаментальные исследования призваны закрыть белые пятна в понимании мира, и только разная научная бюрократия заставляет в рамках гранта или публикации приплетать «практическое значение».
                    Большая часть антропологии, популяционной генетики и филогенетики не имеет никакой практической пользы. Литературоведение, культурология не имеют современных задач, которые решаются открытиями в этих областях. Синтез тяжелых ядер и изучение множества природных соединений не приведут ни к какому их использованию.

                    Но в эту самую минуту сотни и тысячи инженеров, химиков, математиков, программистов трудятся, чтобы получился более клейкий и не маркий клей для желтых записок, новые шины для автомобилей, отказоустойчивые датчики и компоненты для спутников, более эффективные лазеры для промышленности, яркие органические светодиоды и многое, многое другое. Если им сказать — разработайте модули для внеземной станции — они быстро разработают нужные конструкции, материалы и покрытия. Это — практическая задача. А вот практического смысла в ней все равно не будет.
                      0
                      Фундаментальные исследования призваны закрыть белые пятна в понимании мира

                      Вот именно, что понимание мира. А мир, вы ведь согласитесь, практическое явление? И любая теория строится на основе наблюдаемых практических явлений. Может быть и опосредованно, но тем не менее.
                      Большая часть антропологии, популяционной генетики и филогенетики не имеет никакой практической пользы. Литературоведение, культурология не имеют современных задач, которые решаются открытиями в этих областях.

                      Я вижу, вы крайне всесторонне образованный собеседник, чтобы я смог что-либо опровергнуть в данном случае.)
                      Синтез тяжелых ядер и изучение множества природных соединений не приведут ни к какому их использованию.

                      Ага. Так же, как ни к чему не привело изучение фотоэффекта. Надеюсь, практическую пользу истории вы не принижаете?
                  0

                  Если для колонии, то знания о строении лунной коры жизненно важны. Не попасть в сейсмичный район, на трещины, слабые и трещиноватые грунты. В плане ресурсов — выброс мантии может дать редкоземы, тяжелые металлы.

                    0
                    В чём полезность для будущей потенциальной колонии?
                    Лунная колония, в отличии от Марсианской, сама по себе смысла не имеет.Слишком близко к Земли, рожать и воспитывать детей поедут туда, а это принципиальный критерий отличия колонии от базы или станции.

                    Но для любой постоянной базы или станции важно не оказаться, например, в сейсмоопасной зоне, поэтому такое открытие может иметь практический смысл. Кроме того, возможно сама организация здесь станции, так как здесь проще добуриться для мантии, а это фундаментальные исследования, которые приносят пользу и на Земле, так как благодаря добытым здесь знаниям возможны новые результаты в геологоразведке.

                    И, кроме прочего, благодаря подключению к освоению космоса частников, стал возможен чисто экономический результат, в виде роста капитализации/рыночной цены задействованных предприятий.
                      0
                      На Земле само собой никто не будет перерабатывать оливины, если есть залежи выпавших из воды чистых оксидов железа.
                      А добывать — достаточно просто. Достаточно нагреть прямо в вакууме до где-то полутора тыщ градусов — и оно начнёт испарятся, разлагаясь на кислород, кремний и металлы. Которые можно ловить холодильником.
                      Ещё можно проводить электролиз расплава минералов.
                      Притом не только железо, но и остальные металлы могут быть использованы, даже щелочные — вакуум, окисляться им не обо что.

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое