Pred petdesetimi leti tega meseca je Nasina misija Apollo 8 omogočila človeškim očem, da prvič vidijo daljno stran Lune. Dežela, zakrčena z kraterjem, ki jo je videla posadka okoli Lune, je bila popolnoma skrita do leta 1959, ko je sovjetska misija Luna 3 na milijarde let prenašala črno-bele slike sive pokrajine, prazne in skoraj nespremenjene. Toda prihodnje poglavje raziskovanja na tem neurejenem terenu naj bi pognalo delček dolgoletnega lunarnega prahu.
Danes je kitajska raketa Long March 3B postavila vesoljsko plovilo, ki bo poskusilo prvi mehki pristanek na daleč na luni: Chang'e-4. Plovilo naj bi pristalo nekje med 1. in 3. januarjem po petdnevnem križarjenju na Luno, vstavitvi lunarne orbite in nekaj popravkih tečajev v pripravah na sončni vzhod nad predvidenim pristankom v kraterju Von Kármán konec decembra.
Od začetka svojega lunarnega projekta v začetku 2000-ih je Kitajska hitro napredovala in postala edina država, ki je od Sovjetske Lune 24 vzorčne vrnitve leta 1976. na Luni mehko pristala (v nasprotju s namerno trčenimi) karkoli na Luni. decembra 2013 na robotskem pristajalcu in roverju Chang'e-3 na Mare Imbrium je Kitajska postala le tretja država, ki je dosegla lunarni pristanek. Uspeh je državi omogočil ponovno postavitev rezervnega vesoljskega plovila, izdelanega hkrati za še bolj ambiciozno misijo.
Leta 2015 je Kitajska sporočila, da bo rezervno vesoljsko plovilo Chang'e-4, tovornjak in majhen rover, uporabljeno za pionirsko misijo pri pristajanju na skrajni strani Lune - podvig, ki ga zaradi svoje zapletenosti nikoli niso poskusili.
Slika pristanišča Chang'e-3 na površini Lune, ki ga je posnel majhen rover Yutu, ki ga je lander postavil po touchdownu. (Kitajska akademija znanosti / Kitajska nacionalna vesoljska uprava / Znanstveno-aplikativni center za raziskovanje lune in globinskih prostorov) Vesoljsko plovilo s skupno maso skoraj štiri metrske tone bo prenašalo osem instrumentov in znanost. Ta orodja bodo uporabljena pri nizkofrekvenčnih radijskih poskusih, pri čemer bodo izkoristili edinstveno radijsko tiho daljno stran, ki jo je Luna ščitila pred kakofonijo zemeljskih radijskih signalov. Znanstveni eksperimenti na Chang'e-4 bodo raziskovali tudi medsebojne vplive delcev sončnega vetra z lunino površino, izvajali geološke analize s tal in izvajali mineraloške študije regolita in kamnine.
Vožnja se bo pridružila prvemu luninemu poskusu biosfere, ki so ga zasnovali študenti na univerzah na Kitajskem, ki ga sestavljajo kanister, ki vsebuje jajca svilenih črvov, krompirjevo seme in Arabidopsis - cvetočo rastlino, ki se pogosto uporablja v vesoljskih raziskavah. Znanstveniki bodo z vodo, zrakom in hranilnimi snovmi za organizme preučevali dihanje in fotosintezo prvega življenja, ki se je podala na površje oddaljene strani.
***
Pristanek in upravljanje vesoljskega plovila na skrajni strani Lune je še posebej zahteven zaradi pojava zaklepanja plimovanja. Zemljin gravitacijski vpliv je sčasoma upočasnil obdobje vrtenja Lune na izenačenje časa, potrebnega za dokončanje orbite okoli Zemlje. Kot rezultat, se ista stran Lune vedno sooča s tistimi od nas na tleh. Za pošiljanje ukazov drugi strani zahteva misija, kot je Chang'e-4, nekaj inovativnih komunikacijskih rešitev.
Kitajska je za stik z vesoljskim plovilom med pristankom in po njem izstrelila relejni satelit z imenom Queqiao maja z veliko parabolično anteno. Satelit je nameščen v halo orbiti na stabilni točki približno 65.000 do 85.000 kilometrov onkraj Lune, ki je znana kot druga točka Lagrange Zemlja in Luna. Queqiao uživa v nenehnem opazovanju s kopenskimi kopenskimi postajami in pristajalnim mestom Chang'e-4.
Prva slika, ki je bila kdaj koli oddaljena od Lune, razkriva površinske značilnosti, ki so se bistveno razlikovale od bližnje strani. Podobo je 7. oktobra 1959 posnelo sovjetsko vesoljsko plovilo Luna 3 (Public Domain) Toda dodatni napori, da bi prišli tja, bi se morali splačati. Ne samo da bo misija omogočala opazovanje vesolja brez elektromagnetnih motenj z Zemlje, ampak tudi lunarna daljna stran obljublja vpogled v zgodovino in razvoj Lune in Zemlje. Že desetletja so znanstveniki željni raziskovanja velikega območja, imenovanega porečje Južni pol-Aitken (SPA), ki se razteza od Južnega pola do kraterja Aitken.
Bazen SPA je premera približno 2500 kilometrov in globok 12 kilometrov, zaradi česar je eden največjih in najstarejših kraterjev osončja. Tla na tem območju bi lahko vsebovala izpostavljeni material iz globljega luninega plašča, ki se je med velikimi udarci pred več milijardami let potisnil na površje. Glede na to, da mnogi astronomi verjamejo, da je Luna sestavljena iz istega materiala kot Zemlja, bi lahko bazena SPA zagotovila informacije o tem, kako je izgledala proto-zemlja, takoj po teoretiziranem trčenju, ki je tvoril Luno. Nekaj po tem trčenju se je življenje ukoreninilo in daleč stran Lune lahko tej sestavljanki doda nekaj kosov.
Čeprav pristajalno mesto ni uradno potrjeno, je južno nadstropje kraterja Von Kármán. Bradley Jolliff, profesor znanosti o Zemlji in planetih na Univerzi v Washingtonu v St. Louisu, ugotavlja, da je izbrano mesto v Von Kármánu razmeroma gladko zaradi starodavnega pretoka lave in ponuja varnejši pristanek.
Meng Zhiguo, profesor na Visoki znanstveni in tehnološki fakulteti na Univerzi Jilin in soavtor prispevkov o pristajalnih mestih Chang'e-4, je še posebej zainteresiran za možne vpoglede, ki bi jih misija lahko ponudila v sestavo Luna daleč omogočata dva spektrometra, ki letita na vesoljskem plovilu, vidni in bližnje infrardeči spektrometer za slikanje (VNIS) in nizkofrekvenčni spektrometer (LFS).
"Sestave dna kraterja s kobilami bazaltov bodo neposreden dokaz o kobi vulkanu lunarne skrajne strani, kar je koristno za nadaljnje razumevanje razlike vulkanske kobile med bližnjo in skrajno stranjo, " pravi Meng.
Majhni rover Yutu (v kitajščini pomeni Jade Rabbit ), potem ko je bil razporejen iz pristanišča Chang'e-3. (Kitajska akademija znanosti / Kitajska nacionalna vesoljska uprava / Znanstveno-aplikativni center za raziskovanje lune in globinskih prostorov) Na bližnji strani lunarne površine je veliko prostranih bazaltskih ravnic, znanih kot maria. Vsako kobilo so v daljni preteklosti ustvarili vulkanski izbruhi in s prostim očesom jih je mogoče videti kot temna ravna območja. Skrajna stran pa ima razmeroma malo marij. Edinstvena pokrajina Chang'e-4 bo naletela na dodatne izzive pri izbiri lokacij in izvedbi pristanka.
Poslanstvo bi lahko nadaljevalo tudi naše razumevanje nastanka skalnih teles in razvoja plasti, kot so skorja, plašč in jedro. "Sestavine so morda [izvirale] iz različne globine plitvega sloja Lune, " pravi Meng, "kar je pomembno za razumevanje postopka zgodovine luninega magmanskega oceana in hipoteze globalne diferenciacije" (kar je hipoteza, da je proto-Zemlja trčila v truplo velikosti Marsa, znano kot Theia, zaradi česar je sistem Zemlja-Luna oblikoval iz naplavin).
***
Žal, pravi Jolliff, eden glavnih razlogov za obisk tega območja Lune ne bo rešen. "Ključni dolgoletni znanstveni cilj misije v bazenu SPA je določiti njegovo starost in [sestavo] prvotnih vplivnih materialov, ki potencialno vsebujejo kamnine, izkopane zelo globoko znotraj Lune, po možnosti v njenem plašču, " pravi . "Na žalost misija CE-4 ni opremljena za reševanje teh vprašanj, prav tako ne gre na posebej dobri lokaciji znotraj SPA za reševanje teh vprašanj."
Za vrsto misije, ki bi lahko resnično predstavila, kaj sestavlja daleč, bi bil potreben vzorec. Jolliff je predlagal takšno misijo za vračanje vzorcev bazena v okviru programa NASA New Frontiers, vendar doslej taka misija ni bila odobrena za financiranje.
Kitajska pripravlja povratek vzorca lune na bližnji strani s Chang'e-5, ki naj bi se začela pred Chang'e-4 novembra 2017. Vendar pa je bil neuspeli začetek julija istega leta Dolgega 5. marca - a raketa težkega dvigala, ki je potrebna za večjo nosilnost, je odlašala z misijo do konca leta 2019.
Če gre vse dobro z letom Chang'e-5 v regijo Mons Rümker v Oceanus Procellarum, bi lahko njegova varnostna kopija Chang'e-6 poskusila vrniti vzorec na lunarno skrajno stran ali morda na Lunov južni pol, na zgodnjih 2020-ih. Širitev kitajskih robotskih načrtov lunarnega raziskovanja vodi k ciljem, ki jih Jolliff in drugi podpirajo, toda za današnjo misijo je vsekakor treba zapeti pristanek.
"Poudaril bi pomen pristajanja na daljni strani, česar nobena od drugih držav, ki se ukvarjajo s vesoljem, še ni storila. Izvajanje ukazovanja in nadzora misije z Zemlje na daljavo preko komunikacijskega satelita je vsekakor odskočna deska za kitajski vesoljski program, «pravi Jolliff in ugotavlja, da bo Chang'e-5 hitro sledil. "Te misije se odvijajo hitro in to tudi dokazuje odločenost tega programa, da se premakne v smeri končnega cilja, da se na lunarno površino postavijo kitajski astronavti."
Del daleč na luni, ki ga je posnela posadka Apolla 8 24. decembra 1968. (NASA) Ko se bo Kitajska v naslednjih pol desetletja pripravljala na tri misije na površino Lune, bo država verjetno postala pomemben svetovni vodja na področju raziskovanja lune. Meng pravi, da bodo podatki iz misije Chang'e-4 na voljo znanstvenikom zunaj Kitajske, vesoljsko plovilo pa nosi instrumente iz Nemčije in Švedske v okviru mednarodnega partnerstva, ki vključuje Nizozemsko in Saudovo Arabijo.
"Uspešen zaključek te misije bo Kitajsko uveljavil kot vodilno v mednarodnem raziskovanju Lune, " pravi James Head, profesor geoloških znanosti na univerzi Brown. "[Oni] so že ponudili uporabo svoje relacijske satelitske infrastrukture mednarodni vesoljski skupnosti."
Kitajske lunarne misije so pred valom novega zanimanja za našega nebesnega soseda, z NASA, Evropsko vesoljsko agencijo, Rusijo in Indijo pa se v prihodnjih letih trudijo za različne robotske in posadke. Kitajski načrti pa so dokončno oblikovani z uvedbo že prej, načrtujejo pa že za Chang'e-7, tehnološki demonstrator, ki bo preizkusil izvedljivost dolgoročnih ciljev, kot je uporaba in situ virov vodnega ledu ali kovine.
"Vsaka nova misija na Luno zagotavlja presenečenja, pravi Head. "Chang'e 4 ne bo le monumentalni tehnični dosežek, ampak bo nedvomno prinesel nova odkritja in presenečenja."
Andrew Jones je novinar, ki poroča o vesoljskem programu na Kitajskem, piše za SpaceNews, Gbtimes in prispeva gostujoče bloge pri Planetarni družbi. Sedež ima na Finskem.
