Kína (is) a Holdon: a Csang'e-3

1976. augusztus 19-én a Luna-24 mintahozó egysége elhagyta a Hold felszínét, majd három nappal később földet ért a Szovjetunió területén, Szurgut városka térségében (ma Oroszország). Ettől kezdve hosszú ideig nem érintette ember alkotta tárgy kísérőnket – nem számítva persze azokat a holdszondákat, melyeket szándékosan, fékezés nélkül irányítottak az égitestnek. Ezt a 37 éves „csendet” törte meg Kína a Csang’e-3 küldetéssel, melynek elsődleges célja egy hazai űreszköz sima leszállásának végrehajtása a Holdon, valamint egy önjáró szerkezet (rover) felszínre juttatása. A művelet sikerrel járt, ugyanakkor a kísérlet eredményessége már most megkérdőjelezhető.

A misszió a Csang’e szondás holdprogram része, mely nevét a kínai mondavilág holdistennőjéről kapta. A sorozat első két tagja a Hold globális, egyben részletes topográfiai és geokémiai feltérképezését végezte az égitest körüli (orbitális) pályáról. A mostani küldetés leszállóhelyét a Csang’e-2 nagyfelbontású felvételei alapján választották ki, mely a - holdészlelők által is minden bizonnyal jól ismert - Szivárvány-öböl (Sinus Iridum) területére esett. A Csang’e-3 egy rover és egy leszállóegység (lander) együttese. Ebből a szempontból a hajdani szovjet Luna-17/Lunohod-1 és a Luna-21/Lunohod-2 űreszköz-párosokra emlékeztet (1.kép). Valóban: a dizájn és az alkalmazott technológiák szempontjából is sok hasonlóság mutatkozik, bár a kínai rendszer sokkal modernebb és letisztultabb. Ugyanakkor fontos különbség, hogy a leszállóegység elődjeitől eltérően nemcsak a szállítást végzi, hanem a rover lebocsátását követően autonóm tudományos tevékenységet is végez. Emellett a későbbi leszálló szondák szállító platformját is itt próbálták ki. A fedélzetén található berendezések közül talán a legérdekesebb a 150 mm átmérőjű, Ritchey-Chrétien rendszerű teleszkóp (LUT), mely közeli ultraibolya tartományban (245-340 nanométer között) egzotikus mély-ég objektumokat – pl. aktív galaxismagok, kvazárok, blazárok, stb. – észlel 13 magnitúdóig. A LUT az első hosszabb élettartamú holdi telepítésű csillagászati műszer, noha már Lunohodokat is ellátták röntgenteleszkópokkal. Egy másik eszköz Földünk plazmaszféráját és annak naptevékenységgel összefüggő változásait tanulmányozza extrém ultraibolya hullámhosszon (30,4 nanométeren, 8. kép). Végül egy talajvizsgáló berendezés is helyet kapott a műszerparkban. A leszállóegység tervezett élettartama egy év, vagyis számos holdi éjszakát kell átvészelnie. Ezt segíti a belsejében elhelyezett plutónium-238 izotópból készült radioizotópos hőforrás (RHU). Méretei vetekednek az Apollo-holdkomp leszálló moduljáéval, valószínűleg némi átalakítást követően a későbbi emberes leszállásokhoz is felhasználják (10. kép).

A rover megjelenésben az amerikai Mars-járó páros (MER-ek) tagjaira hajaz, de azoktól kisebb: hossza 1,5, szélessége 1,1 méter, tömege 120-140 kilogramm. A hasonlóság leginkább a futóművek számában (6 darab) és felfüggesztésében, valamint a napelemek és a kamerák elhelyezésében mutatkozik meg, de működését illetően inkább a Lunohodokat idézi. Ez talán érthető is, hiszen a járművet alkalmassá kellett tenni a szélsőséges holdi viszonyok elviselésére, az erre alkalmas technológiákat pedig eddig csak a szovjet holdjárókon próbálták ki. Ezért a napelemek és a kameraárbóc becsukhatók a kéthetes holdi éjszaka idejére, továbbá a fűtést itt is egy RHU végzi. Tervezésének korai szakaszában a napelemek még nem oldalt lettek volna, hanem hátul egy négyzet alakú „fedél” alsó részén. Ami végül megmaradt a Lunohod-dizájnból, az a becsukható napelemtábla, a radioizotópos fűtés, a kerekek és a leszállás koncepciója. Tudományos berendezései közül talán a leginkább megemlítendő a radar (GPR), mely két csatornán működik: egyiken részletesebben, 30 méteres mélységig, másikon kevésbé részletesen, de 100 méterig tanulmányozható a regolit és a holdkéreg struktúrája. Két spektrométert is vitt magával: egyik infravörös sávban működik, másik pedig az ún. alfa-röntgen spektrométer (APXS, hasonló berendezések vannak 1997 óta az összes Mars-roveren). Mindkettő a kőzetek és a talaj kémiai összetételének meghatározását szolgálja. Végül az árbócon találjuk a két panorámakamerát, melyekkel sztereoszkópikus felvételek készíthetők (ugyanitt helyeztek el szintén két navigációs kamerát is). A jármű a Jütu (angolos átírással Yutu, magyarul Jáde nyúl) névre keresztelték a holdistennő hűséges kísérője után, egy internetes szavazás eredményeként. A rovert hordozóegységével együtt számos vizsgálatnak vetették alá, hogy megbizonyosodjanak: kibírják a világűr és még inkább a Hold felszínének szélsőséges viszonyait (2.kép).

A Csang’e-3 együttes 2013. december 1-én indult útnak 17:30 UTC-kor a dél-kínai Hszicsiang-űrközpont 2. számú startkomplexumáról (5. kép).  A felbocsátás egy CZ-3B Y-23 hordozórakétával történt.  Először közöltek látványos felvételeket egy kínai űreszköz utazásáról (a 6. képen azt látjuk, amit a szondaegyüttes még Föld körüli pályán leválik a hordozórakéta végfokozatáról, a 9. képen pedig bolygónk látható 2000 másodperccel a start után). Nagyjából 5 nap elteltével, december 6-án a páros 100 km magasságú pályára állt a Hold körül, melyet később egy 100-15 km magas elnyúlt ellipszissé módosítottak (vö. Apollo-leszállások és a 4. kép). Innen kezdődött meg a leszállási folyamat, melyet a leszállóegység fedélzeti kamerája segítségével lehetett végigkövetni (7. kép). A 11. képen a holdfelszínt láthatjuk 7,9 méteres magasságból. Az irányítók elégedettséggel nyugtázhatták, amikor 2013. december 14-én 13:12 UTC-kor a Csang’e-3 sikerrel talajt ért a Holdon. Ezzel Kína lett a harmadik űrhatalom, melynek sikerült fékezett módon („simán”) űreszközt juttatni kísérőnk felszínére a néhai Szovjetunió és az Egyesült Államok után. Később azonban az LRO-szonda képei (13. kép jobb felső sarkában) alapján is bizonyítást nyert: a leszállás nem a tervezett térségben, hanem a Mare Imbrium területén történt meg, kb. 40 km-re délre a nagyjából 6 km átmérőjű Laplace F krátertől (koordináták: 44º,12 É, 19º,51 K). A műveletet követően 7 óra 24 perccel a Jütu is végre legördült a lander rámpáján a Hold porába (a 12. képen ennek a műveletnek láthatjuk egy mozzanatát). Ám hamarosan jöttek a problémák: december 16-án műszaki hibák miatt a rover meg sem mozdult, részlegesen ki is kapcsolt.  Ez az állapot december 20-ig tartott. Két nappal később a holdjáró félkörívben körüljárta a leszállóegységet, miközben kölcsönösen fotózták egymást – ekkor készültek az első videók is a rover mozgásáról (13. kép). Ezután mindkét egység megkezdte tudományos tevékenységét. December 23-án megkezdődött az első holdi éjszakára való felkészülés - a Jütu ekkor kb. 40 méterre volt déli irányban a leszállási helytől. Másnap ugyanezt tették a landerrel is, majd december 25-én ez az egység, majd 26-án a rover is „alvó üzemmódba” került a holdi éjszaka túléléséhez. 2014. január 11-én újra „felébredtek”, és öt nappal később a járművel elvégezték az első talajvizsgálatot is. Azonban január 25-én, a második holdi nappal vége felé a kínai állami média közölte: az önjáró robotnál „mechanikus vezérlési rendellenességek” léptek fel, amit a „komplikált holdfelszíni környezet” okozott (érdemes megjegyezni, hogy mint a teljes kínai űrprogram esetében, az illetékesek most sem árasztják el a nagyközönséget információkkal). A Planetary Society (Bolygótudományi Társaság) közlése szerint a rover nem válaszol megfelelően a földi parancsokra. A vezérlőegység egyik áramkörének hibája gátolta a napelemek és a kameraárbóc lecsukását. Február 12-én, a harmadik holdi nappal kezdetén várták a Jütu jeleit, de nem válaszolt. Ezért hivatalosan is bejelentették a jármű működésképtelenségét – később a kínai űrügynökség (nyugati neve alapján CNSA) szóvivője azt nyilatkozta: bár a rover képes volt kommunikálni, de még szenved a „mechanikus rendellenességektől”. A radar, a kamerák és az infravörös berendezések működtek. Április 18-án a Kínai Űrkutatási Társaság helyettes főtitkára elismerte: a hibák nem mechanikus, hanem elektromos jellegűek. Ugyanakkor a holdi hőmérsékleti minimum jóval alacsonyabb, mint korábban becsülték. Május 28-án, a 6. holdi napon bejelentik, a Jütu működőképes, de már csak gyengén. Június 14-től ezt rádióamatőrök is több ízben megerősítik. A Jütu jelenleg is működik, de a vele történő munka meglehetősen korlátozott mértékű. Egyelőre azonban nem kapcsolják ki berendezéseit, mert értékes technikai és technológiai adatokkal szolgálhat, melyek a későbbi projekteknél is hasznosak lehetnek (azonban itt fontos megemlíteni: a Jütut eredetileg három hónapos működésre tervezték).
Érdekesség, hogy bár a projekt pusztán Kína kezében van, nemzetközi partnerek is is részt vesznek benne - két esetben nem hivatalosan: az Európai Űrügynökség két követőállomásával segíti a küldetés sikerét a már meglévők mellett. Ugyanakkor a NASA is tervbe vette, hogy LADEE nevű orbitális holdszondájukkal követik a leszállás folyamatát. Miért? A leszálláskor felverődő por és az esetleges fagyott vízjég a talajból a viszonylag gyenge gravitációnak köszönhetően megszökik a felszínről és feljut a Hold ritka exoszférájába. A felszabaduló részecskék megfigyelésével ezek körforgását valamint utóbbi burok dinamikáját kívánták tanulmányozni (hogy a kísérlet sikerrel járt-e, arról sajnos nincs információm). Emellett ide sorolható az űreszközök leképezése az LRO által a leszállás tényét bizonyítandó, valamint szó volt róla, hogy szintén e szondával megkísérlik a leszálláskor felverődött por nyomait is lefényképezni - tudniillik a felső és az alsóbb porréteg(ek) színe a kozmikus sugárzás miatt némileg eltér. 

A sikeres leszállás megvalósításával Kína holdprogramja nem ér véget. Már eldőlt, a Csang’e-4 küldetés során a Csang’e-3 eszközeinek tartalékait fogják a Holdra küldeni, ugyanakkor felszerelik egy kapszulával is, mellyel a Hold térségéből való hazatérést kívánják demonstrálni. A küldetést 2015-re tervezik. Majd ezt követi a Csang’e-5 2017-ben, mely 2 kilogramm holdi talajmintát juttatna a Földre. Végül az emberes leszállást 2025-2030 táján szeretnék kivitelezni. Nemrég a CNSA és az orosz űrügynökség (RKA vagy Roszkozmosz) együttműködési szerződést írt alá, mely a holdprogramra is kiterjed, azonban ennek részletei ma még nem ismertek. 

Igyekeztem összeszedni minden információt, mely jelenleg e küldetésről rendelkezésünkre áll. Bevallom, kissé nehéz feladat volt főleg annak fényében, hogy számos ellentmondásos és hiányos adattal kellett találkoznom. De azt gondolom, megérte, bár még a nagy odafigyelésem ellenére is előfordulhat (bár elég valószínűtlen), hogy tévedtem egy-két számértékkel vagy ténnyel kapcsolatban. Ezért az érdeklődőknek ajánlanék további  érdekes és hasznos forrásanyagokat a témával kapcsolatban. Közülük külön felhívnám a figyelmet a Meteor csillagászati folyóirat novemberi lapszámára, melyben olvasható lesz e cikk módosított változata (is). Érdemes lesz azt is elolvasni, hiszen kiegészítő információkat is tartalmaz!


Lásd még:

- Hírek  a Holdról és a kínai holdszondáról: http://www.csillagaszat.hu/category/hirek/nr-egyeb-naprendszer/nr-fold-es-hold/

- Beszámolók a kínai űrtevékenységről: http://www.urvilag.hu/kina_a_vilagurben
- Sok érdekes videó a Csang'e-3 küldetésről: https://www.youtube.com/results?search_query=chang%27e+3

- Beszámoló és érdekes képek a küldetésről (angol nyelven): http://www.universetoday.com/107972/chinas-yutu-moon-rover-and-change-3-lander-gallery-of-new-images-1st-earth-portrait/

- A Planetary Society képes beszámoló a sikeres leszállásról: http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2013/12140619-change-3-has-successfully-landed.html

- A misszióról a Wikipédián: http://hu.wikipedia.org/wiki/Chang%E2%80%99e%E2%80%933

- Ugyanerről az angol oldalon: http://en.wikipedia.org/wiki/Chang'e_3

- Rádiójelek a rovertől: http://www.eb3frn.net/?p=184,

továbbá a Meteor folyóirat novemberi száma