Преди петдесет години този месец мисията на НАСА Аполон 8 позволи на човешките очи да гледат директно далечната страна на Луната. Земята, забита с кратер, която екипажът виждаше, докато се разминаха около Луната, беше напълно скрита до 1959 г., когато съветската мисия Луна 3 предаде черно-бели изображения на сивия пейзаж, празен и практически непроменен в продължение на милиарди години. Но следващата глава на изследване на тази невзета земя се очаква да изрита малко от дългогодишния лунен прах.
Днес китайска ракета с дълъг 3-ти март постави космически кораб, който ще опита първото меко кацане от далечната страна на луната: Chang'e-4. Очаква се корабът да направи кацането си някъде между 1 и 3 януари след петдневен круиз до Луната, вкарване на лунната орбита и няколко корекции на курса при подготовката за изгрев над предполагаемото място за кацане в кратера Von Karmán в края на декември.
От началото на лунния си проект в началото на 2000-те, Китай бързо напредна, за да се превърне в единствената нация, която има меко приземяващо (за разлика от умишлено засегнатото) нещо на Луната след съветската мисия за връщане на проба Луна 24 през 1976 г. След успешното пускане роботизираният кацач и мотор Chang'e-3 на Mare Imbrium през декември 2013 г., Китай стана само третата страна, постигнала лунно кацане. Успехът позволи на страната да възстанови резервен космически кораб, произведен в същото време за още по-амбициозна мисия.
През 2015 г. Китай обяви, че резервният космически кораб Chang'e-4, кацач и малък гребен, ще бъде използван за пионерска мисия за кацане на отсрещната страна на Луната - подвиг, който никога не е бил опитван поради своята сложност.
Изображение на кацателя Chang'e-3 на повърхността на Луната, направено от малкия роувър, Yutu, който землището разгърна след натискане. (Китайска академия на науките / Китайска национална космическа администрация / Център за наука и приложение за изследване на луната и дълбочинното пространство) Космическият кораб с комбинирана маса от близо четири метрични тона ще носи осем инструмента и полезни товари на науката. Тези инструменти ще бъдат използвани в радиочестотни експерименти с ниска честота, като се възползват от уникалната радио-тиха далечна страна, защитена от Луната от какофонията на наземните радиосигнали. Научните експерименти върху Chang'e-4 също ще изследват взаимодействията на частиците на слънчевия вятър с лунната повърхност, ще извършат геоложки анализи от земята и ще извършат минералогични изследвания на реголита и скалата.
Присъединяването към пътуването ще бъде първият лунен биосферен експеримент, проектиран от студенти в университети в Китай, който се състои от кутия, съдържаща яйца от копринен червей, картофени семена и арабидопсис - цъфтящо растение, използвано широко в космическите изследвания. С вода, въздух и хранителни вещества за организмите учените ще изучават дишането и фотосинтезата на първия живот, който пътуват до повърхността на далечната страна.
***
Кацането и експлоатацията на космически кораб от далечната страна на Луната е особено предизвикателно благодарение на явлението заключване на приливите и отливите. Гравитационното влияние на Земята с течение на времето забави въртящия се период на Луната, за да се изравни с времето, необходимо за завършване на орбита около Земята. В резултат на това една и съща страна на Луната винаги е обърната към тези от нас на земята. За да изпратите команди от другата страна, мисия като Chang'e-4 изисква някои иновативни комуникационни решения.
За да се свърже с космическия кораб по време и след кацането, Китай пусна релетен спътник на име Queqiao през май с голяма параболична антена. Сателитът е позициониран в ореолна орбита в стабилна точка на около 65 000 до 85 000 километра отвъд Луната, известна като втората точка на Лагранж Земя-Луна. От този костур Queqiao се радва на постоянна гледка както с наземните наземни станции, така и с мястото за кацане на Chang'e-4.
Първото изображение, правено някога от далечната страна на Луната, разкриващо повърхностни особености, които значително се различават от близката страна. Изображението е направено от съветския космически кораб Luna 3 на 7 октомври 1959 г. (Public Domain) Но допълнителните усилия да стигнете до там трябва да си заслужават. Мисията не само ще позволи космически наблюдения без електромагнитна намеса от Земята, но и лунната далечна страна обещава вникване в историята и еволюцията на Луната и Земята. Десетилетия наред учените нетърпеливо проучват огромната зона, известна като Южен полюс-Айткен басейн (СПА), простираща се от Южния полюс до кратера Айткен.
SPA басейна е с диаметър около 2500 километра и дълбочина 12 километра, което го прави един от най-големите и най-стари кратери на Слънчевата система. Почвата в тази зона може да съдържа открит материал от по-дълбоката лунна мантия, изтласквана към повърхността по време на голямото ударение преди милиарди години. И имайки предвид, че много астрономи смятат, че Луната е формирана от същия материал като Земята, басейна на SPA потенциално би могъл да предостави информация за това как е изглеждала прото-Земята, непосредствено след теоретичния сблъсък, който е образувал Луната. Някъде след този сблъсък животът се вкорени и далечната страна на Луната може да добави няколко парчета към този пъзел.
Мястото за кацане, въпреки че не е официално потвърдено, се разбира, че е южният етаж на кратера Von Kármán. Брадли Джолиф, професор по наука за Земята и планетата в Университета във Вашингтон в Сейнт Луис, отбелязва, че избраният обект в Фон Карман е сравнително гладък поради древния поток от лава, предлагайки по-безопасно кацане.
Менг Жигуо, професор в Колежа по геоексплоатация на науката и технологиите, Университет Джилин и съавтор на доклади за местата за кацане на Chang'e-4, е особено заинтересован от възможните прозрения, които мисията може да предложи в състава на далечната страна на луната, станала възможна от два спектрометра, летящи на космическия кораб, видимият и близко инфрачервеният спектрометър за изображения (VNIS) и нискочестотният спектрометър (LFS).
„Композициите на кратерния под с кобилни базалти ще предоставят пряко доказателство за кобилния вулканизъм на далечната страна на луната, което е полезно за по-нататъшно разбиране на разликата на вулканизма на кобилата между близката и далечната страна“, казва Менг.
Малкият роувър, Yutu (на китайски означава Jade Rabbit ), след като беше разгърнат от пристанището Chang'e-3. (Китайска академия на науките / Китайска национална космическа администрация / Център за наука и приложение за изследване на луната и дълбочинното пространство) В близката страна на лунната повърхност има много обширни базални равнини, известни като Мария. Всяка кобила е създадена от вулканични изригвания в далечното минало и те могат да се разглеждат като тъмни плоски области с просто око. В далечната страна обаче има сравнително малко марии. Уникалният пейзаж, който Chang'e-4 ще срещне, означава допълнителни предизвикателства както при избора на обекти, така и при изпълнението на кацането.
Мисията би могла да доразвие разбирането ни за образуването на скални тела и развитието на слоеве като кора, мантия и ядро. „Композициите може [са] да произлизат от различната дълбочина на плиткия слой на Луната, “ казва Мън, „което е важно за разбиране на процедурата на историята на лунния магменен океан и на хипотезата за глобалната диференциация“ (което е хипотезата, че прото-Земята се сблъска с тяло с размер на Марс, известно като Тея, оставяйки системата Земя-Луна да се образува от отломките).
***
За съжаление, казва Джолиф, една от основните причини за посещението на тази област на Луната няма да бъде адресирана. „Основна дългогодишна научна цел на мисията в басейна на СПА е да се определи неговата възраст и [съставът] на оригиналните засегнати материали, които потенциално съдържат скали, изкопани много дълбоко от Луната, вероятно и нейната мантия“, казва той, „За съжаление, мисията CE-4 не е подготвена за справяне с тези проблеми, нито ще отиде на особено добро място в рамките на SPA за справяне с тези проблеми.“
Видът на мисията, която наистина би могла да предостави картина на това, от какво се прави далечната страна, би изисквала примерно връщане. Джолиф е предложил такава мисия за връщане на проби за връщане на басейни чрез програмата на НАСА Нови граници, но досега такава мисия не е одобрена за финансиране.
Китай подготвя връщане на лунна проба от близката страна с Chang'e-5, която се планираше да стартира преди Chang'e-4 през ноември 2017 г. Въпреки това, неуспешното изстрелване през юли същата година на Дългия 5 март - a ракета с тежък асансьор, необходима за по-големия полезен товар - забави мисията най-рано до края на 2019 г.
Ако всичко върви добре с полета на Chang'e-5 до района на Монс Рюмкер в Oceanus Procellarum, неговото резервно копие, Chang'e-6, може да се опита да се върне на пробата от далечната страна на луната или евентуално на южния полюс на Луната, в началото на 2020-те. Разширяването на плановете за изследване на лунните роботи в Китай води към целите, които Джолиф и други подкрепят, но за днешната мисия всичко е свързано с придържането към кацането.
„Бих искал да подчертая значението на далечното приземяване, нещо, което никоя от другите страни, далечни от космоса, не е направила. Упражняването на командване и контрол на мисията от Земята, дистанционно чрез комуникационен спътник, определено е стъпка към китайската космическа програма “, казва Джолиф, отбелязвайки, че Chang'e-5 ще последва бързо след това. „Тези мисии се провеждат бързо и това също демонстрира решимостта на тази програма да продължи напред към евентуалната цел да постави китайските астронавти на лунната повърхност.“
Част от далечната страна на луната, изобразена от екипажа на Аполон 8 на 24 декември 1968 г. (НАСА) Тъй като Китай се подготвя за три мисии до повърхността на Луната през следващото половин десетилетие, нацията вероятно ще стане значителен световен лидер в изследването на луната. Менг казва, че данните от мисията Chang'e-4 ще бъдат предоставени на учените извън Китай, а космическият апарат носи инструменти от Германия и Швеция като част от международно партньорство, което включва Холандия и Саудитска Арабия.
„Успешното приключване на тази мисия ще установи Китай като лидер в международното проучване на Луната“, казва Джеймс Хед, професор по геологически науки в Браун университет. „[Те] вече са предложили използването на своята релейна сателитна инфраструктура на международната космическа общност“.
Лунните мисии на Китай са в началото на вълна от подновен интерес към нашата небесна съседка, като НАСА, Европейската космическа агенция, Русия и Индия работят в различни роботизирани и екипажни мисии през следващите години. Плановете на Китай придобиват окончателна форма с пускането си по-рано днес, а плановете вече са в процес на Chang'e-7, технологичен демонстратор за тестване на осъществимостта на дългосрочни цели, като използване на място на ресурсите на воден лед или метали.
„Всяка нова мисия до Луната осигурява изненади, казва Хед. „Chang'e 4 не само ще бъде монументално техническо постижение, но и без съмнение ще донесе нови открития и изненади.“
Андрю Джоунс е журналист, който съобщава за космическата програма на Китай, пише за SpaceNews, Gbtimes и участва в блогове на гости в Планетарното общество. Базиран е във Финландия.
