Gerade jetzt rannte Chang’e 5 zum Mond! China macht einen weiteren großen Schritt in Richtung bemannter Mondlandung

Heute um 4:30 Uhr Pekinger Zeit wurde die Chang'e-5-Mondsonde am Wenchang Space Launch Site in Hainan von der Yaowu-Trägerrakete vom 5. März, der stärksten Rakete in China, gestartet.

Dies ist die sechste Mission von Chinas Monderkundungsprojekt und die komplizierteste Mission in der chinesischen Luft- und Raumfahrtgeschichte. Zum ersten Mal wird China die Erde auf dem Mond "graben" und sie wieder auf die Erde bringen .

Chang'e 5 hat derzeit fast alle Spitzentechnologien der chinesischen Luft- und Raumfahrt zusammengetragen. Dieser Start wird auch eine Vorschau auf Chinas bemannte Mondlandung sein und zehn Jahre später eine technische Überprüfung für die bemannte Mondlandung darstellen.

Die vor vier Monaten gestartete Mars-Sonde "Tianwen-1" ist 300 Millionen Kilometer im Weltraum geflogen, und das Raumschiff Chang'e-5 hat erneut ein neues Kapitel in der chinesischen Raumfahrt aufgeschlagen.

Die komplizierteste Mission in der Weltraumgeschichte Chinas

Mit dem erfolgreichen Start von Chang'e 5 ist die erste Phase des chinesischen Monderkundungsprojekts zu Ende gegangen. Gemäß Chinas 2004 erstelltem Monderkundungsprojektplan ist das Chang'e-Projekt in drei Phasen unterteilt: "unbemannte Monderkundung", "bemannte Mondlandung" und "Errichtung einer Mondbasis" .

Die unbemannte Monderkundung ist weiter in drei Schritte unterteilt: "Umkreisen, Fallen und Zurückkehren", dh um den Mond fliegen, zur Erkundung landen sowie Probenahme und Rückkehr. Unter diesen haben Chang'e 1 bis Chang'e 4 die ersten beiden Schritte abgeschlossen, und Chang'e 5 wird dies tun Das endgültige "Zurück" zu vollenden ist auch die komplexeste und technisch schwierigste Mission in der Chang'e-Serie, die es bisher gab.

Aus diesem Grund ist auch die Struktur der Chang'e-5-Mondsonde am kompliziertesten. Sie besteht aus vier Hauptkomponenten – Orbiter, Lander, Ascender und Returner -, während die vorherigen vier Chang'e-Sonden nur 1-3 Komponenten aufweisen. Komposition.

Chang'e-5 wird vier "Premieren" in der chinesischen Weltraumgeschichte erzielen:

• Erstmals automatische Probenahme auf der Mondoberfläche;
• Zum ersten Mal vom Mond abheben;
• Zum ersten Mal unbemanntes Rendezvous und Andocken auf der Mondumlaufbahn über 380.000 Kilometer hinaus;
• Zum ersten Mal kehrte der Mondboden mit einer Geschwindigkeit nahe dem zweiten Universum zur Erde zurück.

Warum soll Chang'e-5 die komplizierteste Mission in der chinesischen Weltraumgeschichte sein? Dies spiegelt sich im Wesentlichen in diesen vier "Ersten" wider.

Erstmals automatische Probenahme auf der Mondoberfläche

Das letzte Mal, als Menschen auf dem Mond Proben nahmen und sie 1976 in die Sowjetunion zurückbrachten, waren am 24. Mond 44 Jahre vergangen.

Es ist nicht schwierig, die Sonde sanft auf dem Mond landen zu lassen und eine Handvoll Erde zu graben. Die Chang'e-Serie hat dies bereits geschafft. Was wirklich schwierig ist, ist die richtige Einkapselung des Mondbodens.

Nachdem die Chang'e-5-Sonde durch Bohren und Roboterarme Mondbodenproben gesammelt hat, werden diese zum Aufsteiger geschickt und müssen zum ersten Mal verpackt werden, um zu verhindern, dass die Proben beim Verlassen des Mondes verloren gehen und kontaminiert werden.

Als das Raumschiff "Apollo" den Mond bemannte, um Proben zu sammeln, gab es ein Problem mit der Versiegelung der Proben, das dazu führte, dass der Mondboden kontaminiert wurde.

Laut Yu Dengyun , stellvertretender Chefdesigner des Monderkundungsprojekts , werden die Anforderungen an die Probenahme- und Verpackungstechnologie höher sein, um sicherzustellen, dass die entnommenen Proben gültig sind, da die Schwerkraft des Mondes nur ein Sechstel der Erdschwerkraft beträgt. Dies wurde noch nie zuvor versucht. von.

Zum ersten Mal vom Mond abheben

In den letzten Monderkundungsmissionen war nur ein Start erforderlich. Chang'e-5 wird nicht nur auf der Mondoberfläche gestartet, sondern muss sich auch über die Erde erheben, was mehrere Schwierigkeitsgrade gleichzeitig erhöht hat.

Leser, die auf Raketenstarts geachtet haben, sollten auch wissen, dass Startmissionen auf der Erde ein vollständiges Garantiesystem am Startort erfordern. Neben der Befestigung des Startturms gibt es auch eine große Anzahl von Ingenieuren, die Echtzeitwartungen und -anpassungen durchführen, um einen reibungslosen Start zu gewährleisten.

Auf dem Mond sind diese Sicherheitsvorkehrungen jedoch fast unmöglich und unkontrollierbare Faktoren haben stark zugenommen. Ob die Startplattform stabil und der Winkel genau ist, können Ingenieure auf der Erde nicht in Echtzeit überwachen.

All dies muss von Chang'e 5 selbst erledigt werden. Daher verwendet Chang'e 5 ein fortschrittlicheres System der künstlichen Intelligenz . Von der Auswahl des Landeplatzes bis zur Anpassung von Breite und Länge, Neigung und Höhe des Startplatzes wird alles von Chang'e 5 durchgeführt. Lassen Sie das KI-Gehirn nach dem Sammeln der Daten diese autonom vervollständigen.

Das erste Mal ein unbemanntes Rendezvous und Andocken in der Mondumlaufbahn über 380.000 km

Nach dem Plan wird Chang'e 5 diesmal mit mindestens 2 kg Mondbodenprobe zur Erde zurückkehren. Die Sowjetunion hat in den letzten drei Mondprobeneinsätzen etwa 330 g Bodenproben zurückgebracht.

Warum kann Chang'e-5 so viele Proben gleichzeitig zurückbringen? Dies ist hauptsächlich auf die unbemannte Rendezvous- und Docking-Technologie der Mondumlaufbahn zurückzuführen, die in dieser Mission verwendet wird.

Vor mehr als 40 Jahren starteten die sowjetischen Mondsonden direkt von der Mondoberfläche und kehrten nach der Probenahme zur Erde zurück. Natürlich benötigte der Aufsteiger mehr Energie, sodass mehr Kraftstoff geladen werden musste und Platz für Mondbodenproben blieb. Wird stark komprimiert.

Um mehr Kraftstoff zu laden, erhöht sich nicht nur das Gewicht des Steigrohrs entsprechend, was auch den Druck auf die Trägerrakete während des Bodenstarts erhöht, sodass die "Fat Five", Chinas stärkste Trägerrakete, möglicherweise nicht einmal unterstützt wird.

Die unbemannte Rendezvous- und Docking-Technologie der Mondumlaufbahn löst dieses Problem. Die Sonde fliegt nach der Probenahme nicht direkt zur Erde zurück. Stattdessen überträgt der Aufsteiger die Bodenproben an den auf der Mondumlaufbahn fliegenden Rückkehrer und bringt sie dann zur Erde zurück. .

Auf diese Weise wird die Entfernung, die der Aufsteiger zum Fliegen benötigt, erheblich verkürzt, und es wird nur eine geringe Menge Kraftstoff benötigt, wodurch Bodenproben mehr Platz erhalten können.

Dieser Prozess wird jedoch auch mit zwei großen technischen Herausforderungen konfrontiert sein: Zum einen, wie der Aufsteiger und Rückkehrer sich autonom treffen und andocken kann, und zum anderen, um die Verpackung während des Probentransferprozesses fertigzustellen.

Tatsächlich wurden in Chinas früheren Shenzhou-Serien ähnliche weltraumautonome Kreuzungen und Dockings verwendet, die jedoch alle im Erdorbit durchgeführt werden. Bodenstationen und künstliche Satelliten können genaue Entfernungs-, Positionierungs- und Navigationsdienste bereitstellen, aber diese Ressourcen sind im Mondorbit knapp. Viel.

Die Verpackung von Proben ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, da die Frage, ob die Proben intakt zurückgebracht werden können, das Kriterium für die Beurteilung des Erfolgs oder Misserfolgs der Chang'e-5-Mission ist. Wenn es nicht dicht verschlossen ist, kann die Probe bei der Rückkehr in die Atmosphäre verbrannt werden.

Genau wie beim Start auf dem Mond wird das künstliche Intelligenzsystem von Chang'e 5 bei diesen Prozessen eine wichtige Rolle spielen.

Zum ersten Mal kehrte der Mondboden mit einer Geschwindigkeit nahe dem zweiten Universum zur Erde zurück.

Wenn der Rückkehrer mit der Probe zur Erde zurückkehrt, erreicht die Geschwindigkeit die zweite kosmische Geschwindigkeit nahe 11,2 km / s, was viel schneller ist als die erste kosmische Geschwindigkeit, wenn das Raumschiff der Shenzhou-Serie zur Erde zurückkehrt. Wenn es direkt in die Atmosphäre stürzt, wird es mehr produzieren Große Hitze.

Um die Rückgabevorrichtung zu schützen, muss ein dickerer Hitzeschild installiert werden. Dadurch erhöht sich das Gewicht des Detektors und es können weniger Proben zurückgebracht werden.

Daher tritt Chang'e-5 auf ähnliche Weise wie "Driften" in die Atmosphäre ein, tritt zuerst durch das Anheben der Atmosphäre aus und tritt dann nach Verlangsamung wieder in die Atmosphäre ein.

Tatsächlich testete der Chang'e 5 T1-Tester bereits 2014 zuerst das "Driften" und trat wieder in die Umlaufbahn ein und machte ein Foto von der Erde und dem Mond.

Chinas stärkste Rakete "Fat Five"

Erwähnenswert ist auch, dass diesmal die Trägerrakete "Fat Five" die Chang'e-5 in den Himmel trug. Vor vier Monaten schickte "Fat Five" Tianwen 1 ins All .

Es wird "Fat Five" genannt, weil es die größte Rakete in China mit einem Kerndurchmesser von 5 Metern ist. Außerdem ist es mit 4 Boostern von 3,35 Metern gebündelt. Es ist ein "großer dicker Mann" mit einem Gewicht von 869 Tonnen.

Gerade weil sie zu fett sind, können die "Fat Five" in der Vergangenheit nicht mehr wie Raketen auf der Schiene transportiert werden, da sie den Durchmesser des Eisenbahnbrückenlochs überschritten haben und nur zwei Transportschiffe den Startplatz auf dem Seeweg erreichen können.

"Fat Five" ist nicht nur in der Größe verbessert, 8 Flüssig-Sauerstoff-Kerosin-Motoren und 4 Wasserstoff-Sauerstoff-Motoren, was ihm die stärkste Leistung von Haushaltsraketen verleiht. Der Schub kann beim Start mehr als 1.000 Tonnen erreichen.

Außerdem müssen die beiden Treibmittel für flüssigen Sauerstoff und flüssigen Wasserstoff bei minus 183 ° C bzw. minus 253 ° C gelagert werden. Diese Rakete wird auch als "Eispfeil" bezeichnet.

Diese Kraft und Größe gaben den "Fat Five" die stärkste Tragfähigkeit in der Geschichte Chinas. Ihre Tragfähigkeit im erdnahen Orbit beträgt 25 Tonnen, was auf Basis aktiver heimischer Raketen direkt um mehr als das 2,5-fache erhöht wird.

Obwohl dies nicht so gut ist wie die Falcon Heavy, die derzeit stärkste Transportrakete, ist sie bereits in die internationalen Reihen eingestiegen. Gegenwärtig verfügen die Hauptraketen der Vereinigten Staaten und Russlands über Transportkapazitäten, die hauptsächlich zwischen 20 und 30 Tonnen liegen.

Ohne eine Rakete dieser Größenordnung wäre Chang'e-5 nicht nur nicht in der Lage, reibungslos zu starten, und die nachfolgenden Pläne für bemannte Mondlandungen und Raumstationen müssten überhaupt nicht berücksichtigt werden.

Warum zum Mond gehen, um "Erde zu graben"

Wenn alles gut geht, wird Chang'e 5 in einer Weile in der Nähe des Rumke-Gebirges im nördlichen Teil des Mondmeersturm-Ozeans landen, dem größten auf der Vorderseite des Mondes, einer Region des Mondes, die Menschen noch nie zuvor besucht haben.

Warum reisen wir den ganzen Weg zur Mondoberfläche, um "Erde zu graben"? Da wir damit nicht nur die Entwicklung des Mondes verstehen können, ist dies auch für die Untersuchung der 4,5-Milliarden-Jahre-Veränderungen des Sonnensystems von großer Bedeutung.

In dem Gebiet, in dem Chang'e 5 gelandet ist, gibt es beispielsweise Basalte vor etwa 1,3 bis 2 Milliarden Jahren. Der Mondboden, der sich nach Meteoriteneinschlag, Sonnenwindbombardierung, kosmischer Strahlung und anderen Weltraumverwitterungseffekten auf das Mondgestein gebildet hat, enthält viele Informationen über die Sonnenaktivität.

Eine Studie, die vor kurzem von einem Team chinesischer Planetenwissenschaftler in der Zeitschrift „Nature · Astronomy“ veröffentlicht wurde, ergab, dass sich die Auswirkungen des Erd-Mond-Systems vor etwa 3,5 Milliarden Jahren aufgrund der Entwicklung des Mondbodens geändert hatten. Sie enthüllte auch, dass sich die Riesenplaneten im frühen Sonnensystem befanden Die turbulente Geschichte liefert neue Ideen und Hinweise.

Wie Xiao Long , Professor am Institut für Planetenwissenschaften der chinesischen Universität für Geowissenschaften (Wuhan), sagte :

Der Mondboden ist der Boden des Mondes. Obwohl er auf dem Mond leicht verfügbar ist, enthält er einen großen wissenschaftlichen Wert für die Menschen auf der Erde.

Da jedoch in der Vergangenheit nur die Vereinigten Staaten und die Sowjetunion Proben vom Mond nehmen konnten, ist es für China nicht einfach, zu studieren. Gegenwärtig wurde China von den Vereinigten Staaten nach der Aufnahme diplomatischer Beziehungen zwischen China und den Vereinigten Staaten in den 1970er Jahren die einzige 1 g Mondbodenprobe in China gegeben.

Darüber hinaus konzentrierten sich die meisten von Apollo zurückgebrachten Mondproben auf das Mondmeergebiet in den mittleren und niedrigen Breiten auf der Vorderseite des Mondes. Das Alter wurde vor 4,2 bis 3,2 Milliarden Jahren konzentriert, was für die Mondforschung nicht umfassend genug ist. Nachdem Chang'e-5 Mondproben zurückgebracht hat, kann China weitere Untersuchungen zum Mond durchführen.

Darüber hinaus erwähnte Ouyang Ziyuan, Chefwissenschaftler des Monderkundungsprojekts, in einem Interview, warum der Mond erforscht werden sollte . Zusätzlich zur Untersuchung der Mondentwicklung verfügt der Mond über reichlich Energie.

Ouyang Ziyuan glaubt, dass der Mondboden auch einen sehr wichtigen Rohstoff für die ultimative Energie enthält, der von unseren derzeitigen chemischen Energie- und Kernkraftwerken benötigt wird und der eine wichtige Unterstützung für die nachhaltige Entwicklung der menschlichen Gesellschaft bieten wird.

In den nächsten zehn Jahren werden die Chinesen zum Mond gehen

Nach dem erfolgreichen Abschluss der Chang'e-5-Mission ist die nächste Stufe die bemannte Mondlandung .

Wu Weiren, Chefdesigner des chinesischen Monderkundungsprojekts und Akademiker der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften, gab einmal bekannt, dass Chinas bemannte Mondlandung um 2030 realisiert und eine internationale Mondforschungsstation am Mond-Südpol eingerichtet wird. Davor werden Chang'e 6 und 7 zum Südpol gehen. Erkundung durchführen.

Tatsächlich kann diese Chang'e-5-Mission auch als Vorschau auf Chinas bemannte Mondlandung zehn Jahre später angesehen werden . Die Mondumlaufbahn von Chang'e 5 wurde viele Male getrennt und angedockt. Tatsächlich ähnelt sie der Technologie des amerikanischen Apollo-Plans für die bemannte Landung auf dem Mond. Die Vereinigten Staaten führten vor der bemannten Mondlandung auch einen Mond-Orbital-Rendezvous- und Docking-Test durch.

Wie der Luft- und Raumfahrt-Blogger "Space Craft" sagte , ist der einzige Unterschied zwischen dem Apollo-Raumschiff und Chang'e 5 bemannt und unbemannt. Wenn mehrere Hauptkomponenten von Chang'e-5 zu "Kapseln" aufgerüstet und mit bemannten Raumfahrtsystemen und Mondlandegeräten ausgestattet werden, können bemannte Mondlandungen realisiert werden.

Yu Dengyun, stellvertretender Chefdesigner des chinesischen Monderkundungsprojekts, erklärte auch, dass die Mission Chang'e-5 darin besteht, technische Reserven für zukünftige bemannte Mondlandungen zu schaffen.

Neben China hat die NASA in den USA auch einen Plan zur Rückkehr zum Mond auf den Weg gebracht und wird bereits 2024 eine weitere bemannte Mondlandung durchführen. Nach zehn Jahren sind die Vereinigten Staaten jedoch möglicherweise nicht das einzige Land, das eine bemannte Mondlandung erreicht.

Ob in China oder in den USA – die bemannte Mondlandung wird nicht das Ende der Weltraumforschung bedeuten. Musk hofft, den Mond als Transitpunkt für die Einwanderung der Marsmenschen nutzen zu können, und Ouyang Ziyuan glaubt auch, dass der Mond nur ein Sprungbrett für Menschen ist und Menschen möglicherweise zum Mars gehen .

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