Misión China a la Luna

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Misión China a la Luna

Chang’e 3

Chang’e 3

Información general

Estado: Misión concluida

Aplicación: Sonda lunar

Organismo(s) responsable(s): Agencia Espacial China

Fecha de lanzamiento: 1 de diciembre de 2013, 17:30 UTC¹​

Especificaciones técnicas

Elementos orbitales

Tipo de órbita: Lunar

Chang’e 3 (Chino simplificado: 嫦娥三号; chino tradicional: 嫦娥三號) es una misión de exploración lunar china, que incorpora un aterrizador y un rover lunar.¹​ El 14 de diciembre de 2013, a las 13:12 UTC, logró un alunizaje controlado, siendo la primera misión china en lograrlo, y el tercer país después de U.R.S.S. y EE.UU. El último alunizaje controlado había ocurrido 37 años atrás: el Luna 24, de la Unión Soviética.²​ La nave toma su nombre de Chang’e, la diosa china de la luna, y es continuación de los orbitadores lunares Chang’e 1 y Chang’e 2, dentro del Programa Chino de Exploración Lunar.

Introducción

El primer orbitador lunar chino, Chang’e 1, fue lanzado desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang el 24 de octubre de 2007³​ y entró en órbita lunar el 5 de noviembre.⁴​

La sonda operó hasta el 1 de marzo de 2009, cuando se impactó intencionadamente en la superficie lunar.⁵​ Los datos recopilados por Chang’e 1 fueron usados para crear un mapa de alta resolución en 3D de toda la superficie lunar, ayudando a la elección del lugar de aterrizaje de Chang’e 3.⁶​⁷​

La sucesora de Chang’e 1, Chang’e 2, fue lanzada el 1 de octubre de 2010 para llevar a cabo investigación desde una órbita lunar a 100 km de altitud, en preparación para el aterrizaje suave de Chang’e 3 en 2013.⁸​ Chang’e 2, aun siendo similar en diseño a Chang’e 1, estaba equipada con instrumentos mejorados con lo que se pudieron tomar imágenes de mayor resolución de la superficie lunar en preparación de la misión Chang’e 3.

Como sus predecesoras, la misión Chang’e 3 se planea como precursora de misiones de exploración robótica de la superficie lunar posteriores, incluyendo una misión de retorno de muestras en 2017.⁹​ Siguiendo estas misiones automáticas, las autoridades chinas prevén realizar un aterrizaje tripulado en torno a 2025.¹⁰​

Desarrollo de la misión

Rover

Artículo principal: Yutu (ver …

La misión Chang’e 3 incorpora un rover lunar, llamado Yutu (Conejo de Jade), diseñado para descolgarse del aterrizador y explorar la superficie lunar de manera independiente. El desarrollo del rover de seis ruedas comenzó en 2002 en el Shanghai Aerospace System Egineering Institute, donde un laboratorio especializado se ha preparado para replicar la superficie lunar.¹¹​¹²​ El ensamblaje del rover, con sus 1,5 metros de alto y sus 120 kg de peso se completó en mayo de 2012. Con una capacidad de carga de aproximadamente 20 kg, el rover está diseñado para transmitir video en tiempo real, excavar y analizar muestras de polvo. Puede navegar por pendientes y tiene sensores automáticos para evitar que colisione con rocas. La energía le viene suministrada por un generador termoeléctrico de radioisótopos, que permite al rover operar durante las noches lunares.¹³​ La duración nominal de la misión es de tres meses.¹⁴​ La parte inferior del rover lleva un radar para medir la profundidad y composición del polvo lunar a lo largo de su ruta.¹⁵​

El rover tuvo problemas en el repliegue de sus paneles solares en su preparación para la hibernación durante la noche lunar que dificultaron la reactivación posterior. Los medios de comunicación chinos, después de varios intentos fracasados de reactivación, dieron por concluida la misión de Yutu,¹⁶​ aunque posteriormente se comunicó la posibilidad de ser recuperado para la misión cuando se tuvieron indicios de que volvía a tener actividad pese a la avería.¹⁷​

Lander

Lugar de alunizaje en el Mare Imbrium.

En marzo de 2012 se dio a conocer que China había comenzado la fabricación del cuerpo y la carga del aterrizador del Chang’e 3, que llevará a cabo estudios de la superficie lunar y del espacio de manera independiente del rover.¹​ El aterrizador pesa 100 kilogramos y tiene siete instrumentos y cámaras. Además de sus tareas científicas, las cámaras también están tomando fotos de la tierra y otros cuerpos celestes. El aterrizador tiene capacidad para operar ininterrumpidamente durante tres meses.⁹​

El aterrizador está equipado con un telescopio astronómico y una cámara de ultravioleta extremo. Es el primer observatorio astronómico basado en la Luna de la historia, y llevará a cabo observaciones continuas de importantes cuerpos celestes para estudiar sus variaciones. La cámara de ultravioleta extremo llevará a cabo un estudio de la capa iónica cercana a la Tierra, para investigar cómo afecta la actividad solar a dicha capa.⁹​

Sitio de alunizaje

Lugar de los diferentes alunizajes.

Los datos de Chang’e 1 y 2 se usaron para seleccionar el lugar de alunizaje de Chang’e 3. El aterrizador tenía previsto alunizar en el Sinus Iridum (bahía de los arco iris), a una latitud de 44º norte.¹⁸​ El Sinus Iridium es una llanura de lava basáltica que forma una extensión al noroeste del Mare Imbrium. Pero por motivos no aclarados alunizó unos kilómetros más al este, en el Mare Imbrium (44.12, -19.51).¹⁹​

Con el alunizaje suave de Chang’e 3, finalizó un periodo de 37 años sin exploración de la superficie lunar, desde la llegada de la sonda Luna 24 de la Unión Soviética en 1976.²​

Toponimia relacionada

Para conmemorar este hecho, la Unión Astronómica Internacional aprobó oficialmente el 5 de octubre de 2015 la inclusión de cuatro nuevos topónimos en la cartografía lunar:

• El lugar de aterrizaje de la sonda, denominado Guang Han Gong.²⁰​
• Tres pequeños cráteres situados junto al lugar de alunizaje de la Chang’e 3: Tai Wei, Tian Shi y Zi Wei.

Información buena, extensa y detallada en:

https://danielmarin.naukas.com/2016/02/01/disponibles-todas-las-imagenes-de-la-sonda-lunar-china-change-3/

http://spaceflight101.com/change/change-3-mission-gallery/

El aterrizador de la misión Chang’e 3 aún transmite desde la Luna

Por @Wicho — 25 de Junio de 2018

Aunque la Administración Espacial Nacional China (CNSA) ya no le hace mucho caso porque está centrada en sus sucesoras el aterrizador de la misión Chang’e-3 aún sigue transmitiendo desde la Luna, cuatro años y medio después de haber aterrizado allí. De hecho le hace tan poco caso que la noticia de que sigue transmitiendo la han dado radioaficionados que han detectado de nuevo su señal.

A las 13:11 UTC del 14 de diciembre de 2013 Chang’e 3 se convertía en la primera misión en llegar a la superficie de nuestro satélite desde que la Luna 24 se posara allí el 19 de agosto de 1976. Chang’e 3 consistía en un aterrizador y en un rover bautizado como Yutu.

Yutu dejó de responder a mediados de 2016 tras haber recorrido tan sólo 114 metros sobre la superficie de la Luna, pues una avería lo dejó parado a principios de 2014. Pero aún sin moverse descubrió un nuevo tipo de roca y capas en la superficie de la Luna. Y nos envió las primeras fotos «frescas» desde la superficie de la Luna desde 1976.

El aterrizador obtiene su energía de un generador térmico de radioisótopos y de paneles solares, así que es posible que siga despertándose durante años después de cada noche lunar –esta que acaba de pasar es la número 57–. Pero de todos modos el único instrumento que quedaba en funcionamiento en 2017 era el telescopio de rayos ultravioleta.

En cualquier caso que el aterrizador siga aún vivo es una muy buena noticia para la CNSA, ya que la misión Chang’e 4, que tiene como objetivo aterrizar en el lado oculto de la Luna, usará el hardware de reserva que se había ensamblado para la misión Chang’e 3. Será la primera misión que aterrice allí.

La misión está encabezada por SASTIND (Administración Estatal de Ciencia, Tecnología e Industria para la Defensa Nacional); el contratista principal de la sonda es CAST (Academia China de Tecnología Espacial) de la Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China (CASC). A su vez, CAST contrató al Instituto de Ingeniería del Sistema Aeroespacial de Shanghai para diseñar y desarrollar la nave espacial. ^{1) 2)}

Chang’e-3 es parte de la segunda fase del programa lunar de China, que incluye orbitar, aterrizar y regresar a la Tierra. Sigue el éxito de las misiones Chang’e-1 y Chang’e-2 en 2007 y 2010, respectivamente.

Figura 1: Representación artística de la nave espacial Chang’e-3 en la luna (crédito de la imagen: CNSA / CLEP)

Nave espacial de Lander:

La sonda lunar Chang’e 3 consta de dos módulos: el LLV (Lunar Soft-Landing Vehicle), simplemente llamado “Lander”, y el Lunar Surface Exploration Vehicle (Rover). La masa total de lanzamiento del módulo de aterrizaje y el rover es de aproximadamente 3800 kg. En general, el módulo de aterrizaje tiene una masa seca de 1200 kg y sus patas de aterrizaje crean un tramo de vehículo de 4,76 m. Cuando se encuentra en la superficie, el cuerpo del módulo de aterrizaje descansa a 0,83 m sobre el suelo. El módulo de aterrizaje incluye todo el equipo necesario para volar desde la Tierra a la Luna y realizar un aterrizaje suave en su superficie. Viajando a la luna como pasajero está el pequeño rover con una masa de ~ 120 kg. Tanto el lander como el rover están equipados con una carga útil científica.

Tanto el vehículo de aterrizaje Chang’e-3 como el vehículo de exploración transportan cargas útiles científicas que se utilizarán para estudiar la luna, otras galaxias y estrellas, así como el entorno espacial cercano a la Tierra. Se espera que el módulo de aterrizaje realice una misión científica de al menos un año, mientras que se espera que el rover esté operativo durante tres meses o más para explorar la superficie lunar.

Estos instrumentos son:

RTG (Generador termoeléctrico de radioisótopos): El LLV (Lunar Landing Vehicle) está equipado con un conjunto RTG para suministrar su energía durante el período de operación de un año. El módulo de aterrizaje Chang’e-3 utiliza una combinación de paneles solares y un GPHS-RTG (Fuente de calor de uso general-Generador termoeléctrico de radioisótopos) para cumplir con sus requisitos de energía. Dos paneles solares están instalados en el vehículo para desplegarse en vuelo y después del aterrizaje.

TCS (Subsistema de control térmico): el entorno de la superficie lunar es relativamente duro: los días y las noches tienen una duración de 14 días terrestres y las temperaturas de la superficie varían de –175 ° C durante la noche a más de 100 ° C en el sol. Chang’e 3 utiliza una combinación de sistemas de control térmico activo y pasivo. Las mantas de aislamiento multicapa cubren grandes porciones del vehículo para protegerlo del calentamiento solar excesivo y del enfriamiento cuando se exponen al vacío del espacio durante la noche (Ref. 2). El sistema de control térmico activo consiste en calentadores eléctricos resistivos que se accionan utilizando datos de termostato. La energía del calentador es suministrada por los paneles solares y las baterías durante el día lunar.

Subsistema de propulsión: Se han identificado varios requisitos para el sistema de propulsión del módulo de aterrizaje Chang’e-3. El sistema debe ser operado varias veces en la misión en diferentes entornos, incluida la órbita lunar y la mayor quema de aterrizaje. Para realizar un aterrizaje suave, el sistema de propulsión principal del vehículo debe tener capacidad de aceleración. Además, Chang’e-3 necesita un sistema de propulsión secundario junto con un sistema de control de actitud para pequeñas correcciones de trayectoria y control de actitud del vehículo. Para la maniobra de aterrizaje dinámico, el sistema de control de actitud debe ser de un diseño que permita una respuesta rápida a los comandos de actuación de actitud.

Sistema de aterrizaje: en la secuencia de aterrizaje, el módulo de aterrizaje Chang’e-3 se deja caer desde una altitud de 4 m sobre la superficie lunar, lo que requiere un sistema de aterrizaje amortiguador en el módulo de aterrizaje para crear un aterrizaje bastante suave. El sistema también tiene que soportar la versión móvil que se realiza después del aterrizaje. Se ha seleccionado un diseño de tipo “voladizo” para Chang’e-3. El sistema de aterrizaje utiliza cuatro patas de aterrizaje principales que están equipadas con almohadillas para evitar que se hundan en la superficie.

Sistema de navegación: Chang’e 3 realiza un aterrizaje totalmente autónomo en la superficie lunar sin recibir datos de navegación de la Tierra. Para encontrar con precisión su lugar de aterrizaje y realizar un aterrizaje suave en la superficie, el aterrizador está equipado con varios sistemas de navegación. El vehículo utiliza múltiples fuentes de información de navegación provistas a su computadora principal para deducir datos precisos de altitud y velocidad. Para el descenso final, el módulo de aterrizaje utiliza un GRA (Gamma-Ray Altimeter) que proporciona datos precisos de altitud al vehículo. Este sensor se utiliza para detectar el punto de corte del motor de 4 m sobre la superficie lunar.

Comunicaciones RF: Uso de la transmisión de datos en banda X. Se demostró un transpondedor de espacio profundo de banda X en miniatura en la misión Chang’e-2. El sistema también se utiliza para la misión Chang’e-3.

Foto del rover lunar en una prueba de campo (Ref. 1)

Alojamiento de rover: El rover Chang’e-3 está firmemente sujeto a la cubierta superior del módulo de aterrizaje. Uno de los desafíos del diseño del módulo de aterrizaje fue encontrar una manera de llevar el vehículo a la superficie desde la cubierta superior del módulo de aterrizaje, minimizando la masa total de la nave espacial.

Luego de aterrizar en la Luna, la conexión entre el módulo de aterrizaje y el vehículo de exploración se corta utilizando métodos no especificados. Dos rampas, colocadas en posición vertical en el panel lateral del módulo de aterrizaje, se despliegan en una posición horizontal para que el rover pueda rodar sobre ellas desde la cubierta superior.

Luego, la rampa se baja cuidadosamente con un sistema electromecánico para tocar la superficie y mantener un ángulo dentro de las especificaciones del sistema de movilidad del móvil, de modo que el vehículo pueda rodar la rampa y comenzar su propia misión de exploración de forma segura.

Figura: concepto de los artistas del chino Chang’e 3 lander y rover en la superficie lunar (crédito de la imagen: Instituto de Beijing de Ingeniería de Sistemas de Naves Espaciales)

Lanzamiento: La nave espacial Chang’e-3 se lanzó el 1 de diciembre de 2013 (17:30 UTC) en un vehículo Long March 3B (CZ-3B) desde XSLC (Centro de lanzamiento de satélites Xichang) en la provincia de Sichuan en China. ^{3) 4)}

Figura: Perfil de crucero de la misión Chang’e-3 (crédito de imagen: Instituto de Ingeniería de Sistemas de Naves Espaciales de Beijing, Ref. 18)

Órbita: después de su trayectoria translunar, la nave espacial se colocará en una órbita lunar de 100 km x 100 km.

Después de separarse del módulo de servicio, el vehículo de aterrizaje lunar descenderá a una órbita elíptica de 100 km x 15 km inclinada a 45º. Al alcanzar los 15 km de perigeo, el vehículo encenderá sus propulsores variables para reducir su velocidad, de modo que descienda lentamente a 100 m por encima de la superficie de la luna. El vehículo flotará a esta altitud, moviéndose horizontalmente bajo su propia guía para evitar obstáculos, y luego descenderá lentamente a 4 m sobre el suelo, momento en el que su motor se apagará para caer libremente sobre la superficie lunar. El lugar de aterrizaje será en Sinus Iridum, a una latitud de 44º.

La ESA (Agencia Espacial Europea) ayudó con el rastreo adicional desde antes del aterrizaje hasta varias horas después del aterrizaje usando las estaciones New Norcia y Cebreros en Australia y España.

Estado de la misión:

• 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⁾

Figura 8: Posiciones del vehículo de aterrizaje Chang’e-3 y Yutu rover detectados por el LROC de la LRO de la NASA el 25 de diciembre de 2013 (crédito de imagen: Universe Today, ASU, NASA)

• 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: 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: 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: 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.

– 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⁾

Figura: 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: 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.

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.

Figura: 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. Puede funcionar entre -20 y + 40ºC.

Figura: 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.

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.

Figura: 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.

Figura: 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. 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: 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.

Figura: 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: 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.

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

Mapa de la ruta de Yutu