Yutu

El robot chino ‘Yutu’ se despide desde la Luna

El vehículo iba a funcionar tres meses, pero ha sufrido un grave fallo técnico

Alicia Rivera Madrid 27 ENE 2014 – 14:37 CET156

Yutu (en chino 玉兔, en español: Conejo de Jade) es un vehículo lunar de 1,5 m de largo, con un peso de 120 kg diseñados para explorar la superficie de la Luna durante unos tres meses, como parte de la misión Chang’e 3.¹

Yutu (chino: 玉兔; pinyin: Yutu; literalmente: “Conejo de Jade”) es un no tripulado vehículo lunar que formó parte de la china Chang’e 3 misión a la Luna. Fue lanzado a las 17:30 UTC del 1 de diciembre de 2013, y llegó a la superficie de la Luna el 14 de diciembre de 2013. ^[6] La misión marca el primer aterrizaje suave en la Luna desde 1976 y el primer rover para operar allí desde el soviético Lunokhod 2 operaciones cesaron el 11 de mayo de 1973. ^[7]

El rover encontró dificultades operativas después de la primera noche lunar de 14 días (después de un mes en la Luna), y era incapaz de moverse después del final de la segunda noche lunar, aunque continuó para reunir información útil para algunos meses después. ^[8] En octubre de 2015, Yutu estableció el récord para el periodo operativo más largo para un rover en la Luna. ^[9]

El rover lunar Yutu fue desarrollado por el Instituto de Shanghai Aeroespacial Ingeniería de Sistemas (SASEI) y el Instituto de Beijing de la nave espacial de Ingeniería de Sistemas (Bisse). El desarrollo del rover de seis ruedas se inició en 2002 y se terminó en mayo de 2010. ^{[10] [11] [12]} El rover desplegado desde el módulo de aterrizaje y exploraron la superficie lunar en forma independiente. El nombre del rover fue seleccionado en una encuesta en línea, y es una referencia al conejo mascota de Chang’e, la diosa de la Luna en la mitología china. ^[12]

El objetivo oficial de la misión era lograr primero aterrizaje suave de China y la exploración itinerante en la Luna, así como para demostrar y desarrollar tecnologías clave para futuras misiones. ^[13]

Los objetivos científicos de Chang’e-3 incluyen principalmente la topografía lunar superficial y estudio geológico, la composición material de la superficie lunar y encuesta de recursos, detección entorno espacial Sol-Tierra-Luna, y la observación astronómica a base lunar. ^[13] Chang’e 3 realizaron la primera medición directa de la estructura y la profundidad del suelo lunar hasta una profundidad de 30 m (98 pies), y se investigó la estructura de la corteza lunar hasta varios cientos de metros de profundidad. ^[14]

A diferencia de la NASA y la ESA, la Administración Espacial Nacional de China revela poco sobre sus misiones a la información pública, por lo detallada sobre Chang’e 3 es limitada. Aspectos de diseño de Yutu y varios de sus experimentos pueden haber sido sobre la base de la NASA Mars Exploration Rovers. ^{[15] [16]} Se cree que su diseño de la rueda de haber sido influenciado considerablemente por lo que se utilizó en el ruso Lunokhod 1 rover. ^[16]

El rover Yutu tiene una masa de 140 kg (310 libras), con una capacidad de carga de 20 kg (44 lb). ^{[1] [2] [17]} Es más pequeño que los Mars Exploration Rovers, Spirit y Opportunity, y lleva instrumentos similares: cámaras panorámicas, un espectrómetro infrarrojo y un espectrómetro de rayos X de partículas alfa. (APXS) ^{[7] [18]} Yutu también está equipado con un brazo robótico para colocar sus APXS cerca de una muestra diana. Además, el vehículo puede transmitir video en vivo, y tiene sensores automáticos para evitar que chocar con otros objetos.

Yutu fue diseñado para explorar un área de 3 kilómetros cuadrados (1,2 millas cuadradas) durante su misión de tres meses, con una distancia máxima de desplazamiento de 10 km (6,2 millas). La energía es proporcionada por dos paneles solares, permitiendo que el vehículo funcione a través de días lunares. Durante las noches lunares de 14 días, el rover entra en modo de reposo, ^[19] en el que la calefacción es proporcionada por los calefactores de radioisótopos (RHU) utilizando plutonio-238 ^[20] circuitos de fluido y dos de fase. ^[13]

Chang’e 3 aterrizó el 14 de diciembre de 2013 y desplegó el rover Yutu 7 horas 24 minutos más tarde. ^[24]

El lugar de aterrizaje previsto se anunció que Sinus Iridum. ^[25] Sin embargo, el módulo de aterrizaje descendió en Mare Imbrium, a unos 40 km (25 millas) al sur de los 6 km (3,7 millas) de diámetro Laplace F cráter, ^{[26] [27]} en 44.1214 ° N, 19.5116 ° W (2.640 m de altitud) ^[28]

Mientras los observadores aficionados fueron incapaces de detectar las transmisiones desde el módulo de aterrizaje, las autoridades chinas informaron que la nave todavía estaba operando su cámara UV y del telescopio, ya que entró en su décimo cuarta noche lunar el 14 de enero de 2015. ^{[51] [52]} El 18 de abril de 2014, Wang Jianyu, subsecretario general de la Sociedad China de Investigación Espacial afirmó que el fracaso no era mecánico, pero si eléctrico, y que estaban buscando para prescindir de ella. Además, explicó, “La temperatura en la Luna es considerablemente inferior a nuestra estimación anterior, y agregó que” algunos componentes pueden estar sufriendo de “congelación”. ^[53] Durante 15 de abril de la misión Chang’e 3, incluyendo su rover Yutu, testigos de un eclipse total de Sol por la Tierra desde la superficie de la Luna. ^[54]

Yutu era incapaz de mover sus paneles solares de vuelta a la posición de aislamiento durante las noches lunares, dejando al descubierto las interioridades al frío nocturno. Con cada noche, alguna capacidad se perdió, ^[55] pero superó su vida útil de tres meses. ^[56] Los instrumentos científicos pueden haber funcionado, pero los datos científicos posteriores quedó muy limitado como el espectrómetro NIR y el radar de penetración terrestre eran limita a hacer siempre la misma observación. Control de la Misión previsto seguir utilizando la Yutu hasta que se detuvo por completo de trabajo, ya que proporcionaría datos valiosos sobre la resistencia de sus componentes. ^[56]

El rover sigue intermitente transmitiendo a partir de octubre 2015 ^{[52] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64]} A finales de octubre de 2015, Yutu había establecido el récord de el más largo período operacional de un rover en la Luna, aunque la mayor parte de su tiempo lo pasó inmóvil. ^[65]

Imagen del vehículo rodante ‘Yutu’ en el suelo lunar tomada por el módulo descenso de la misión Chang 3E el 17 de diciembre. / CASC/ Ministerio de Defensa chino

El robot rodante chino Yutu, que llegó al suelo lunar hace un  mes y medio, parece que ha terminado su misión debido a una avería. Estaba previsto que funcionase tres meses. “Los jefes están trabajando contra reloj. Pese a ello, sé que puedo no superar esta noche lunar”. Con este mensaje, simulando que es el propio Yutu el que se despide desde la Luna, presentó la situación la agencia oficial china Xinhua. “Si esta misión se suspende antes de lo previsto, no tengo miedo; no importa si pueden arreglarme o no, creo que he proporcionado a los jefes mucha información valiosa y experiencia”, continúa, supuestamente, el mensaje final del robot que recogió ayer el South China Morning Post. “No estoy tan mal… como otros héroes en otras historias, he tenido algunos problemas en mi aventura”. Xinhua recuerda que la mitad de las misiones lunares han fallado de alguna manera.

Lo que no han explicado los responsables de la misión ni las autoridades chinas es qué le ha pasado exactamente al Yutu, aludiendo a un vago “problema por las complicadas condiciones en la superficie lunar”. El Diario del Pueblo, periódico oficial del Gobierno chino, informó ayer del fallo del robot indicando que no podría despertarse más, según recogió Europa Press. El robot entró a finales de la semana pasada en su segundo período de hibernación para soportar las bajas temperaturas y la oscuridad de la prolongada noche lunar, que dura dos semanas terrestres.

El Yutu, el vehículo rodante de la misión Chang 3E, llegó a la luna el pasado 14 de diciembre en el módulo de descenso que convirtió a China en la tercera potencia en lograr un aterrizaje controlado en el satélite natural terrestre, tras la antigua Unión Soviética y EE UU. La misión se inscribe el plan de exploración que China puso en marcha con dos sondas orbitales en la Luna (en 2007 y 2011) y que debe continuar ahora con una nave que traiga muestran lunares a la Tierra. Será hacia 2017. El plan es que tres años después, hacia 2020, los taikonautas chinos repitan la hazaña de los astronautas de la NASA que pisaron la Luna.

De momento la atención está centrada en el Yutu. El problema se detectó en el vehículo justo antes de que entrar en la segunda hibernación al producirse un problema mecánico, según informó el South China Morning Post, citando también la opinión de un experto europeo acerca del fallo: puede que un problema de los motores eléctricos haya impedido el plegado de los paneles solares, y entonces los componentes electrónicos internos del vehículo no estarían protegidos contra el frío extremo de la noche lunar y se estropearían. Tal vez el polvo ha bloqueado el mecanismo de cerrado.

Un día lunar dura unos 28 días terrestres: dos semanas de luz diurna y dos semanas de noche con 173 grados centígrados bajo cero, frente a los 100 grados sobre cero de día. Para el suministro de energía, tanto el Yutu como el módulo de descenso llevan paneles solares y un generador de radioisótopos. El módulo se puso en hibernación para pasar su segunda noche lunar el pasado viernes, y el Yutu lo hizo el sábado, cuando surgieron los problemas técnicos.

En el mes y medio que lleva en la Luna, la Chang 3E se ha apuntado triunfos muy notables, incluido el mismo aterrizaje controlado, el despliegue del Yutu, sus 100 metros recorridos por el suelo allí, la toma de muestras con el brazo robótico y los primeros análisis de minerales, así como las imágenes tomadas del entorno lunar y de la Tierra vista desde allí, ha informado Space.com.

LRO primer plano la imagen tomada el 25 de diciembre de 2013. El módulo de aterrizaje (flecha grande) y el rover (flecha pequeña) se puede ver.

Estado de la misión:

• 7 de marzo de 2014: cámara LROC / NAC (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera / Narrow Angle Camera) a bordo de la misión de la NASA (Lunar Reconnaissance Orbiter) que capturó espectaculares nuevas imágenes que detallan la travesía del Yutu Moon Rover de China alrededor del lugar de aterrizaje durante sus primeros dos meses. Explorando el terreno gris pockmarked de la Luna. ⁵⁾

Las imágenes LRO de alta resolución recién lanzadas incluso muestran las huellas de Yutu cortando la superficie lunar mientras el famoso robot chino conducía en sentido horario alrededor del módulo de aterrizaje Chang’e-3 que lo entregó al suelo a mediados de diciembre de 2013.

Figura 7: Yutu rover conduce alrededor del módulo de aterrizaje Chang’e-3 – desde arriba y desde abajo (imagen de crédito: CNSA, NASA, Ken Kremer, Marco Di Lorenzo, Mark Robinson)

Leyenda de la Figura 7 : La imagen es una vista compuesta del Yutu rover de China y las pistas se mueven en sentido horario alrededor del vertedero Chang’e-3 desde arriba y abajo (órbita y superficie). El panorama del color del dispositivo de aterrizaje Chang’e-3 (parte inferior) y la vista orbital (parte superior) del orbitador LRO de la NASA muestra al Yutu rover después de que bajó por la rampa hacia la superficie de la luna y comenzó a conducir por el lado derecho hacia el sur en Lunar Día 1. Luego se movió hacia el noroeste durante el Día Lunar 2. Las flechas muestran las posiciones de Yutu a lo largo del tiempo.

• 3 de marzo. 2014: Yutu sufrió una falla en el circuito de control en su unidad de conducción que impidió que Yutu ingresara a la segunda latencia según lo previsto. Se requiere un circuito de control que funcione para bajar el mástil de los rovers y proteger los delicados componentes e instrumentos montados en el mástil para que no sufran el frío extremadamente intenso de los periodos nocturnos recurrentes de la Luna. La antena de comunicaciones de alta ganancia y las cámaras de imagen están conectadas al mástil. Deben ser plegados en una caja electrónica calentada para protegerlos de los efectos dañinos de la caída de la noche de la Luna cuando las temperaturas caen dramáticamente por debajo de -180ºC. ⁶⁾
• El 22 de febrero de 2014, el Yutu lunar rover entró en su tercer período de hibernación nocturna lunar, pero persisten graves problemas técnicos confirmados por los administradores del espacio chinos. Xinhua, la agencia de noticias oficial del gobierno de China informó que los problemas de control mecánico no se han resuelto, lo que podría paralizar el vehículo. ⁷⁾
• 13 de febrero de 2014: el problemático vehículo lunar Yutu de China ha sobrevivido a una noche lunar de 14 días, muy fría, lo que genera esperanzas de que pueda ser reparada luego de un mal funcionamiento el mes pasado. ^{8) 9)}
• 26 de enero de 2014: Yutu acaba de sufrir un importante contratiempo mecánico al comienzo de su segunda noche lunar, según un anuncio oficial de los funcionarios espaciales chinos hecho público este fin de semana. Yutu ha “experimentado una anormalidad en el control mecánico” en un nuevo informe del periódico oficial del gobierno de China, The People’s Daily. ¹⁰⁾

– Yutu estaba avanzando hacia el sur desde el lugar de aterrizaje, ya que el incidente ocurrió hace unos días, aproximadamente seis semanas después de su planeada expedición de luna de miel de 3 meses. Sin embargo, muy pocos detalles han surgido o han sido revelados por el gobierno chino sobre la condición o el destino de Yutu.

• 13 de enero. 2014: con el día lunar comenzando de nuevo en el lugar de aterrizaje de Chang’e-3, Yutu se despertó el 11 de enero, mientras que el aterrizador se despertó el 12 de enero de 2014 según BACC. Ambos vehículos dependen de su vida, lo que permite que los paneles solares produzcan energía para funcionar y realizar sus tareas científicas. ¹¹⁾

– Durante la pausa nocturna, fueron mantenidos con vida por una fuente de calor radioisotópica que mantuvo sus delicados subsistemas electrónicos y de computadoras dentro de una caja debajo de la cubierta. Se mantuvo a una temperatura de menos 40 grados Celsius para evitar daños debilitantes. Durante la noche lunar, el módulo de aterrizaje y el rover estaban en condición de apagado y la comunicación con la Tierra también se cortó.

– Ahora, con el amanecer de la luz del día, los paneles solares se desplegaron y los instrumentos se activaron en ambos robots. Yutu ya ha vuelto a vagar hacia un terreno lunar inexplorado e inexplorado que rodea la zona de aterrizaje en Mare Imbrium, cerca de la Bahía de Rainbows o la región del Sinus Iridum.

• 26 de diciembre de 2013: el vehículo lunar y el módulo de aterrizaje de la misión de la sonda lunar Chang’e-3 de China se “dormirán” durante la noche lunar, soportando temperaturas extremadamente bajas en la superficie lunar. Se espera que la noche lunar comience el 26 de diciembre y dure aproximadamente dos semanas. Durante su “reposo”, tanto el módulo de aterrizaje como el móvil deberán tolerar temperaturas de -180ºC. ¹²⁾
• El 25 de diciembre de 2013, el LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) de la NASA estaba en posición de adquirir la imagen (Figura 8 ), mostrando el módulo de aterrizaje y el rover “Jade Rabbit” de 120 kg en su ubicación cerca de la región Sinus Iridum de la Luna. El ancho de barrido de la imagen NAC (cámara de ángulo estrecho) es de 576 m; el norte esta arriba LRO estaba a unos 150 km del sitio de Chang’e-3 cuando se adquirió la imagen. ¹³⁾

• 22 de diciembre de 2013: el módulo de aterrizaje lunar Chang’e-3 de China obtuvo la primera vista panorámica de la misión del lugar de toma de contacto en Mare Imbrium. Los funcionarios espaciales chinos ahora han publicado las imágenes de superficie capturadas por la nave nodriza Chang’e-3 el 15 de diciembre, a través de un video de noticias sobre CCTV. ¹⁴⁾

Figura 9: Parte del primer panorama alrededor del sitio de aterrizaje de Chang’e-3 después de que el Yutu Rover de China llegó a la superficie de la Luna el 15 de diciembre de 2013 (crédito de la imagen: CNSA, CCTV)

• 20 de diciembre de 2013: las coordenadas de aterrizaje exactas de Chang’e-3 fueron 44.1260ºN y 19.5014ºW, ubicadas debajo de la cordillera de Montes Recti y aproximadamente 40 km al sur del cráter de 6 km de diámetro conocido como Laplace F. ¹⁵⁾

Figura 10: La infografía muestra el proceso del aterrizaje suave en la luna de la sonda lunar china Chang’e-3 el 14 de diciembre de 2013 (crédito de imagen: SASTIND, Xinhua, Zheng Yue)

• El 14 de diciembre de 2013 (20:35 UTC), el primer vehículo lunar de China, Yutu (Conejo de Jade), rodó sobre el suelo de la luna, aproximadamente 7 horas después de que la nave nodriza Chang’e-3 aterrizara sobre las llanuras llenas de lava. de la bahía de arco iris. ^{16) 17) 18) 19)}

Figura 11: foto del rover Yutu tomada por el módulo de aterrizaje Chang’e-3 en la Luna el 15 de diciembre de 2013 (crédito de imagen: BACC, CAS)

Leyenda de la figura 11: las ruedas del rover dejaron huellas notables de neumáticos mientras avanzaba por el suelo lunar suelto. El módulo de aterrizaje lunar Chang’e-3 y el rover devolvieron retratos de la otra parte de la superficie de la luna, que también mostraba con orgullo la brillante bandera nacional china de color rojo que brillaba sobre el Conejo de Jade cuando se encuentra en la superficie de la Luna. Las imágenes en color se transmitieron en vivo al BACC (Centro de Control Aeroespacial de Beijing), donde el presidente chino Xi Jinping y el primer ministro Li Keqiang vieron la transmisión.

El rover pasará unos tres meses explorando la superficie de la luna y buscando recursos naturales. Puede subir pendientes de hasta 30 º y viajar a 200 m / hora, según el Instituto de Investigación de Ingeniería de Sistemas Aeroespaciales de Shanghai.

– A pesar de los anuncios previos a la misión sobre un aterrizaje planeado en la “Bahía de Arco Iris” (Sinus Iridum en la nomenclatura latina aprobada de la Luna), la nave espacial se estableció en la región norte del “Mar de las Lluvias” (Mare Imbrium) , el extremo oriental de su caja de aterrizaje designada. Ya sea por diseño o por accidente fortuito, este sitio es en realidad más interesante geológicamente que el destino original de la nave espacial. ²⁰⁾

La NASA hará un seguimiento del vehículo chino Yutu y del vehículo de aterrizaje cuando LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) orbite sobre el oeste de Mare Imbrium el 24 y 25 de diciembre.

Figura 12: Foto de la sonda Chang’e-3 tomada por el rover Yutu en la luna el 15 de diciembre de 2013 (crédito de imagen: BACC, CAS)

• Chang’e-3 aterrizó en la luna el sábado 14 de diciembre de 2013 (13:11:18 UTC), transmitiendo fotogramas de video todo el camino hacia abajo. Esto convierte a China en la tercera nación del mundo en lograr un aterrizaje suave lunar. El aterrizaje, casi dos semanas después del despegue, fue el primero de su tipo desde la misión de la antigua Unión Soviética en 1976. El último aterrizaje lunar suave de la NASA se produjo en 1972, en la misión Apollo 17. ^{21) 22)}

Figura 13: Foto de la superficie lunar adquirida el 14 de diciembre de 2013 durante el descenso del módulo de aterrizaje; la fotografía fue tomada por la cámara de a bordo de la sonda lunar y se mostró en la pantalla del BACC en Beijing (crédito de imagen: Xinhua) ²³⁾

– La sonda aterrizó en una llanura de 400 km de ancho conocida como “Sinus Iridum”, o Bahía de los Arcoiris. Antes de aterrizar en la superficie lunar, la sonda se desaceleró de la periapsis (15 km sobre la superficie lunar), de una velocidad de 1,700 m / sy luego se mantuvo durante aproximadamente 20 segundos, utilizando sensores e imágenes 3D para identificar un área plana. Durante el descenso, la actitud de la sonda se controló mediante 28 pequeños propulsores.

– Los impulsores se desplegaron a unos 100 m por encima de la superficie lunar para guiar suavemente a la nave hacia su posición. El proceso de aterrizaje duró unos 12 minutos.

– Cuatro minutos después de aterrizar, el Chang’e-3 desplegó sus paneles solares para proporcionar energía al aterrizador y al rover.

– Chang’e-3 se basó en el autocontrol para las mediciones de descenso, rango y velocidad, encontrando el punto de aterrizaje adecuado y la caída libre.

• El 10 de diciembre de 2013, Chang’e-3 entró en una órbita más cercana a la luna. Siguiendo los comandos enviados desde BACC, la sonda descendió desde la órbita lunar circular de 100 km a una órbita elíptica con su punto más cercano (periapsis) a unos 15 km de la superficie lunar y la apoapsis a 100 km. ²⁴⁾
• El 6 de diciembre de 2013, la sonda lunar Chang’-3 entró en la órbita lunar. Un ingeniero en el BACC (Centro de Control Aeroespacial de Beijing) ordenó a la sonda lunar Chang’e-3 que dispara sus propulsores de frenado durante 361 segundos, según la agencia de noticias Xinhua de China. La quema crítica del motor colocó a Chang’e-3 en su órbita circular deseada de 100 km de altura sobre la superficie de la luna. ^{25) 26)}
• La misión Chang’e-3 experimentó un vuelo sin problemas hacia la luna, con la nave espacial entrando en una órbita lunar reportada a 210.3 km x 389109.2 km con una inclinación de 28.5º. Se requirieron tres correcciones orbitales: la primera tuvo lugar a las 07:50 UTC del 2 de diciembre, seguida de una segunda a las 08:20 UTC del 3 de diciembre. ²⁷⁾

Complemento de sensor del módulo de aterrizaje: (MastCam, cámara de descenso, LUT, EUV)

Los sistemas de control de la carga útil en ambos, el módulo de aterrizaje Chang’e-3 y el Yutu rover, están construidos por el Centro de Tecnología e Ingeniería para la Utilización del Espacio de CAS. ^{28) 29)}

MastCam:

La MastCam fue desarrollada por la IOE (Instituto de Óptica y Electrónica) de CAS (Academia China de Ciencias). Ubicada en la parte superior del mástil del módulo de aterrizaje, la MastCam se utilizará para la adquisición de fotografías ópticas del área de aterrizaje, para estudiar el terreno y las características geológicas de la zona de aterrizaje. La cámara también monitoreará el movimiento del móvil en la superficie lunar con una capacidad de imágenes de múltiples colores. Puede tomar fotografías y videos, ajustar el enfoque automáticamente y tiene la capacidad de minimizar las luces dispersas y la compresión de la imagen. Sus principales sistemas son un sistema óptico y un sistema mecánico.

Cámara de descenso:

La cámara de descenso fue desarrollada por BISME (Instituto de Maquinaria y Electricidad Espacial de Beijing) de CAST (Academia China de Tecnología Espacial). Situada en la parte inferior del módulo de aterrizaje, la cámara de descenso realizará la adquisición de las fotografías ópticas del área de aterrizaje para estudiar el terreno y las características geológicas de la zona de aterrizaje en altitudes entre 4 y 2 km. Tiene un diseño altamente miniaturizado; Peso ligero, pequeño volumen, bajo consumo de energía y alto rendimiento. Puede soportar altos niveles de radiación, diferencia de temperatura y vibraciones violentas en el lanzamiento. La cámara utiliza un detector CMOS (1280 x 1024 píxeles) y también una compresión de imagen a escala de grises estática de alta velocidad. Tiene un enfoque automático. Sus principales sistemas son un sistema óptico y una caja eléctrica de recepción y procesamiento de imágenes.

Figura 14: Foto de la cámara de descenso (Crédito de la imagen: CLEP, Ref. 2)

LUT (telescopio ultravioleta de base lunar):

LUT fue desarrollado por NAOC / CAS (Observatorio Nacional de Astronomía de China / Academia China de Ciencias). La LUT hará uso de la ausencia de una atmósfera y la rotación lenta de la luna para observar objetos celestes y áreas del cielo seleccionados en la región ultravioleta cercana. El telescopio se coloca en el lado -Y del módulo de aterrizaje. Sus principales subsistemas son el cuerpo y el bastidor del telescopio, la lente reflectora y el soporte del telescopio, y los sistemas de control y montaje del cable eléctrico. Esta será la primera observación astronómica realizada desde la superficie de otros objetos planetarios durante períodos prolongados. La LUT está altamente automatizada y puede apuntar y apuntar a varios objetivos con el montaje del telescopio automáticamente. Su baja masa ligera se logró utilizando materiales compuestos y optimización de la estructura, y la LUT es altamente adaptable al entorno de la superficie lunar. Puede funcionar entre -20 y + 40ºC.

Figura 15: Foto de los subsistemas LUT: cuerpo del telescopio (izquierda) y plataforma de montaje con cardán de dos ejes (crédito de la imagen: CLEP, Ref. 2)

EUV (Extreme Ultraviolet Imager):

El Instituto de Óptica de Changchun, llamado CIOMP (Mecánica y Física Finas) de CAS, desarrolló el generador de imágenes EUV. Ubicada en la parte superior del módulo de aterrizaje, la EUV proporcionará imágenes de la ionosfera de la Tierra en la región ultravioleta extrema y realizará investigaciones sobre el pronóstico del clima espacial y los estudios de la ionosfera. Puede rastrear la Tierra automáticamente, realizando un monitoreo de imágenes a largo plazo de la radiación ultravioleta extrema dispersa de la ionosfera de la Tierra. La longitud de onda operativa es de 30.4 nm (aproximadamente 1/20 de luz visible) y el FOV (Campo de visión) es de 15º (la región cubre aproximadamente 7.5 diámetros de la Tierra). La EUV puede operar entre -25 y + 75º C y tiene la capacidad de sobrevivir y operar en el entorno térmico altamente variable de la superficie lunar. Esta es la primera cámara ultravioleta extrema que opera desde la superficie lunar. Sus subsistemas principales son el sistema de imágenes ópticas de ultra membrana ultravioleta extrema, el sensor de contador de fotones ultravioleta extremo, una unidad de procesamiento de señales, el sistema de control de apuntamiento y la unidad de control principal.

El objetivo de la cámara EUV es observar la plasmasfera de la Tierra. La plasmasfera se encuentra dentro de la magnetosfera de la Tierra y consiste en plasma de baja energía (baja temperatura) ubicado sobre la ionosfera. El límite exterior de la plasmasfera, la plasmapause, se caracteriza por una caída repentina en la densidad del plasma en el orden de una magnitud.

La plasmasfera se conoce por un movimiento de partículas relativamente bien organizado debido al campo geomagnético que hace que la plasmasfera co-gire con la Tierra. Sin embargo, las observaciones recientes de la plasmasfera apuntan a irregularidades de densidad causadas por varios procesos. Además, las observaciones recientes han demostrado que la plasmasfera no siempre co-gira.

Las observaciones de la plasmasfera son posibles mediante la detección de radiación solar dispersada por resonancia a 30.4 nm causada por iones plasmasféricos He ⁺ . He ⁺ es el segundo ión más abundante en la plasmasfera que alcanza hasta el 15% de la densidad plasmática total, de modo que las mediciones de los iones He ⁺ se pueden usar para medir las propiedades plasmasféricas generales, como la densidad y la temperatura.

Figura 16: Foto de la cámara de imágenes EUV (crédito de imagen: CLEP, Ref. 2)

El cabezal de la cámara se instala en la cubierta superior del Chang’e-3 mediante un mecanismo de orientación de inclinación y giro. El instrumento utiliza un sistema óptico de membrana múltiple y un detector de fotones EUV como detector. El estudio de la radiación de 30,4 nm de la luna le permite a Chang’e-3 observar la plasmasfera completa, incluida la plasmopausia y las plumas a escala global para examinar su estructura y dinámica. Las imágenes proporcionadas por el generador de imágenes EUV se someten a un algoritmo para crear modelos tridimensionales de la plasmasfera de la Tierra.

Complemento de sensor del móvil (Yutu): (PanCam, GPR, VNIS, APXS)

PanCam:

PanCam fue desarrollado por el Instituto Xian de Óptica y Mecánica de Precisión (OPT) de CAS. Ubicado en el mástil superior de Yutu, el objetivo de las PanCams es adquirir imágenes en 3D de la superficie lunar para estudiar el terreno, las características y estructuras geológicas y los cráteres dentro de la región objetivo. También controlará el estado operativo del módulo de aterrizaje.

Las PanCams utilizan un sistema óptico simplificado y un diseño altamente miniaturizado, lo que hace que la cámara sea de poca masa, tenga poco volumen, consuma poca energía y sea altamente confiable. Puede operar entre -25 y + 55ºC y puede sobrevivir entre -40 y + 75ºC. El enfoque de su sistema óptico es operativo entre 3m e infinito y tiene enfoque automático y manual, pudiendo ajustar automáticamente el brillo del campo. Sus subsistemas principales son los PanCams gemelos (A y B), cada uno con un sistema óptico, sistema mecánico, electrónica y partes de control térmico.

Figura 17: Foto de una PanCam (crédito de imagen: CLEP, Ref. 2)

GPR (Radar de penetración del suelo):

GPR fue desarrollado por el Instituto de Electrónica de CAS. El instrumento está montado en la parte inferior de Yutu. El objetivo del GPR es medir la profundidad del suelo lunar y la distribución estructural del suelo, el magma, los tubos de lava y las capas de roca debajo de la superficie. El GPR presenta dos canales: el canal I funciona a 60 MHz: para explorar las características geológicas de la sub-superficie hasta una resolución de nivel de metro con una profundidad máxima> 100 m; El canal II funciona a 500 MHz: para sondear la profundidad del suelo lunar con una resolución de más de 30 cm hasta una profundidad máxima de> 30 m. Las antenas pueden sobrevivir temperaturas de -200 a + 120ºC. GPR tiene un diseño miniaturizado, bajo consumo de energía, alto rendimiento. Sus principales subsistemas se componen de un controlador de radar, antenas y transmisores de canal I / II, cables eléctricos.

La determinación de la estructura de la sub-superficie a estas profundidades permite estudios de la historia geológica y térmica de la luna y evaluaciones de la cantidad de recursos potenciales para la futura exploración lunar.

Figura 18: Componentes GPR (de izquierda a derecha): transmisor de Canal I y Canal II, y antena de radar (crédito de la imagen: CLEP, Ref. 2)

VNIS (espectrómetro de imágenes VIS / NIR):

VNIS fue desarrollado por SITP / CAS (Instituto de Física Técnica de Shanghai). El objetivo de VNIS es realizar mediciones in situ de la composición y los recursos de la superficie lunar mediante imágenes y espectrometría en las longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas (rango espectral: 0,45-2,4 µm). Ubicada debajo de la plataforma superior del rover, emplea el concepto de espectrometría de luz y ultrasonido sintonizable impulsada por RF, utilizando generadores de ultrasonido de nuevo diseño. Este espectrómetro tiene una acumulación de antipolvo y funciones de calibración en órbita. Cuenta con un diseño miniaturizado con baja masa y alto rendimiento. Los subsistemas principales son el sistema óptico de espectrómetro de luz y ultrasonido sintonizable, guiado de objetivo por ultrasonido, repelente de polvo y componentes de control térmico, caja exterior compuesta, sistema de control principal y módulo de procesamiento de datos.

Figura 19: Vista esquemática del diseño del filtro VNIS AOTF (crédito de la imagen: Analytic Journal, Brimrose)

VNIS es un FOV de 6º x 6º para el espectro visible y un FOV de 3º x 3º para la banda NIR. El instrumento alcanza una resolución espectral inferior a 8 nm para la banda de 450-950 nm, y inferior a 12 nm para la banda de 900-2400 nm, utilizando una frecuencia de RF de 40 a 180 MHz sintonizable continuamente.

Figura 20: Foto del conjunto VNIS (crédito de la imagen: CLEP, Ref. 2)

APXS (espectrómetro de rayos X de partículas alfa):

APXS fue desarrollado por IHEP (Instituto de Física de Altas Energías) de CAS. El objetivo es medir la composición y distribución de varios elementos en la superficie lunar mediante la observación de los rayos X dispersos del bombardeo de partículas alfa en las rocas. Ubicado en el brazo robótico del rover, APXS es ​​capaz de dispersar partículas activas, determinación in situ de elementos de la superficie lunar, calibración en órbita y funciones de medición de distancia. El sensor puede recalibrarse a sí mismo mediante el uso de objetivos de calibración estándar, y la supervivencia lunar nocturna del rover contiene una RHU (Unidad de Calentador de Radioisótopos) para mantener el sensor caliente. Se utilizan sensores semiconductores de bajo consumo de energía, baja masa, alta resolución y alta sensibilidad.

Figura 21: Componentes APXS (de izquierda a derecha): cabezal del sensor, RHU y objetivo de calibración (crédito de la imagen: CLEP, Ref. 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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