A Csang’e-program – 1. rész

A Kínai Űrügynökég (CNSA) jelenleg is gőzerővel haladó Csang’e-programját fogjuk bemutatni mai cikkünkben.

A Csang’e-program hivatalosan angolul Chinese Lunar Exploration Program – CLEP (Kínai Holdkutatási Program), illetve szokták még Chang’e-programként is emlegetni. Magyarul Csang’o-programként is találkoztahtunk vele. A Hold kínai istennőjéről, Csang’e-ről lett elnevezve a projekt. Ouyang Ziyuan kínai geológus és kozmológus az elsők közt hangoztatta, hogy a Holdon nemcsak az ismert, talajban található fémeket lesz érdemes kinyerni (pl. titánium), hanem az ún. hélium-3 nevezetű stabil izotópot is – ez egy tökéletes fűtőanyag a jövőbeli esetleges fúziós reaktoroknak a Hold felszínén. Ziyuan jelenleg a CLEP-program vezető tudósa. Már 1991-ben is voltak ötletek egy esetleg holdprogramra, de hivatalosan csak 2004-ben indult el a projekt. A kutatóprogram négy fázisból áll.

• I. fázis: orbitális küldetések keringőegységekkel
  Az orbitális missziók célja a Hold feltérképezése volt – így előkészítették a terepet a jövőbeli leszállóegységeknek, illetve a majdani robotikus kutatóállomásnak. Ezt a fázist a Csang’e-1 és Csang’e-2 szondákkal sikeresen elvégezték, így zöld utat kapott a második fázis.
• II. fázis: leszállóegységek és roverek
  A CLEP program jelenleg ebben a fázisban van – a Csang’e-3 és Csang’e-4 landerek sikeres leszállásával és a két darab Jütu (Yutu, avagy Jáde Nyúl) rover sikeres működésével jelenleg is felszíni kutatásokat végeznek a Holdon.
• III. fázis: minta-visszahozatali (sample return) küldetések
  Az első két fázis bebizonyította, hogy Kína képes űrszondát pályára állítani a Hold köré, és akár sima leszállást is végre tud hajtani. A következő, harmadik fázis célja bizonyos mennyiségű minták épségben való visszahozása a Földre. A Csang’e-5 lesz az első ilyen küldetés a Luna-24 1976-os minta-visszahozatala óta.
• IV. fázis: holdi robotikus kutatóállomások
  Sikeres visszahozatalok után állandó robotikus kutatóállomásokat terveznek a Holdra indítani, ahonnan roverek és egyéb kutatószondák segítségével végeznének tudományos kutatást, illetve előkészítenék a terepet kínai emberes holdmisszióknak.

A szondákkal a kínai Telemetry, Tracking and Command – TTC rendszer tartja a kapcsolatot, ami négy helyen elhelyezett hatalmas rádióantennákból tevődik össze: 50-méteres antennák Pekingben, illetve 40-méteres antennák Kunmingban, Sanghajban és Ürümcsiben (Urumqi). Így egy 3000-kilométeres VLBI (Very-long-baseline interferometry – nagyon hosszú bázisvonalú interferometria, rádiócsillagászati technológia) rádióteleszkópot alkotva kommunikálnak a szondákkal.

Az eddigi összes Csang’e-programbeli küldetést a Hszicsang Műholdindító Központból (Xichang Satellite Launch Center) indították Long March (Hosszú Menetelés) rakéták használatával. A központ a közép-kínai Szecsuan tartomány déli részén található, 60 kilométerre Hszicsang városától. 1984 óta üzemel az űrközpont – katonai, tudományos és nemzetközi kereskedelmi indításoknak is helyet ad. Innen indították a híres kínai-európai Double Star magnetoszférakutató holdakat – ami az európai-kínai űrkapcsolatok fontos szimbóluma a mai napig. 1996-ban történt egy jelentős baleset, amikor egy Long March-3B hordozórakéta másodpercekkel az indítás után letért a kijelölt pályáról és egy közeli faluba becsapódott az Intelsat 708 műholddal a fedélzetén.

A Csang’e-5 küldetéstől a megnövekedett tömeg miatt már Long March-5 típusú hordozóval fogják a Hold felé elindítani a szondákat a Vencsang Űrközpontból. Ez Kína legújabb űrkikötője – 2014-ben nyitotta meg kapuit. Hajnan szigetére, egy szuborbitális teszttelep helyére építették. Elhelyezkedése két okból is nagyon kedvező – csak 19°-ra van az Egyenlítőtől, így jobban ki tudja használni a Föld tengelyforgási sebességét. Második előny, hogy a többi kínai indítóközponttal ellentétben ezt a Dél-kínai-tenger partjára építették, így az elhasznált rakétafokozatok az Csendes-óceánba zuhannak, nem pedig sűrűn lakott területre. De vajon miért építették a kínaiak az összes űrközpontjukat az ország mélyére? Az 1960-as szovjet-kínai kapcsolatok elhidegülése után már a Szovjetunió is egy potenciális ellenség volt az USA mellett, ezért védelmi célokból építették ezeket a központokat ennyire távol a sebezhető partoktól, illetve az északi határoktól.

Csang’e-1

A Csang’e-1 keringő szonda volt az első kínai küldetés égi kísérőnkhöz. A küldetés műszaki céljai közé tartozott az első holdi tartózkodásra alkalmas keringőegység kifejlesztése, megépítése és pályára állítása, a holdi repülésre kifejlesztett technológia letesztelése, egy holdi kutatómunka elvégzésére alkalmas műszaki egység kifejlesztése és végül a következő holdmissziókhoz pedig tapasztalatgyűjtés. Az elsődleges tudományos célok közé pedig a következők tartoztak: háromdimenziós sztereóképek készítése a Hold felszínéről, bizonyos kémiai elemek mennyiségének és eloszlásának a vizsgálata a felszínen, holdi talajvastagság megmérése és a hélium-3 izotóp előfordulás helyeinek a felkutatása.

Az orbitert a DFH-3 Comsat műholdplatformra építették, 2350 kg-ot nyomott indításkor – ennek körülbelül fele üzemanyag és 130 kilogrammnyi tudományos eszköz. Méretei: 2.0 x 1.7 x 2.2 méter, két kihajtható napelemtábla töltötte a szonda akkumulátorait. Nyolc fő tudományos eszközt helyeztek el a szondán:

• Sztereó kamerarendszer a holdi felszín feltérképezéséhez az elektromágneses spektrum látható tartományában
• Interferometrikus spektrométer multispektrális képalkotáshoz
• Lézer alapú távérzékelő-eszköz a Hold topográfiai térképének elkészítéséhez
• Gamma és röntgen hullámhosszokon működő spektrométer a Holdon található radioaktív elemek felkutatására
• Mikrohullámú radiométer a holdi talaj (regolit) vastagságának megméréshez
• Nagy energiájú részecske- és napszéldetektorok a holdközeli tér űridőjárási viszonyainak a méréséhez

Az űrszonda 2007. október 24-én indult egy CZ-3B rakétával Hszicsangból. A hordozórakéta végfokozata egy 205 x 21 000 kilométeres elnyújtott pályára állította az űreszközt. Október 31-én egy 13 perces hajtóműindítással a szonda transzlunáris átviteli pályára állt (TLI), 10,9 km/s sebességre való gyorsítás után. November 5-én 22 percnyi lassítás után egy 200 x 8600 km-es ellipszispályára állt a Hold köré. Egy második, négyperces fékezőmanőverrel 213 x 1700 km-es pályát ért el, ezután ismét, egy tízperces manőver 1.59 km/s sebességre lassította a szondát így elérve a 127 perces keringési idővel rendelkező, 200 kilométer magas közel-körpályát a Hold körül. A szonda az egy éves tervezett működési idejét négy hónappal túlteljesítette. A küldetés végén egy végső lassító manőver segítéségel belevezették a Csang’e-1-et a Hold felszínébe, Mare Fecunditatis közelében csapódott be a szonda 2009. március 9-én. Működése során több mint 175 GB-nyi adatot szolgáltatott a tudósoknak, és a történelemben először készített pontos negyfelbontású 3D-s topográfiai képet az egész Holdról, illetve először végezteg passzív mikrohullámú távérzékelési méréseket égi kísérkőnk felszínén.

Következő részünkben a Csang’e-program következő küldetéseivel és azok érdekességeivel fogunk foglalkozni.