پس از سال‌ها مأموریت نمونه‌برداری از ماه این بار توسط چین آغاز شد

چین بامداد امروز با پرتاب موشک لانگ مارچ ۵ مأموریتی مهم را به ماه آغاز کرد تا برای نخستین بار پس از سال‌ها، با نمونه‌برداری از سطح تنها قمر زمین آن‌ها را با خود به خانه بیاورد.

مأموریت «چانگ‌ای ۵» (Chang’e 5) چین که شامل یک مدارگرد، سطح‌نشین و ابزار نمونه‌برداری از ماه با وزن مجموع ۸ هزار و ۲۰۰ کیلوگرم است، در ساعت ۱۵:۳۰ منطقه‌ی زمانی شرقی (۰۰:۰۰ امروز به وقت تهران) از مرکز پرتاب فضایی ونچانگ (Wenchang) در استان هاینان چین سفر خود را به ماه آغاز کرد.

پرتاب امروز در یک پنجره‌ی پرتاب ۵۰ دقیقه‌ای و توسط موشک سنگین لانگ مارچ ۵ صورت گرفت تا محموله‌ی خود را راهی سفری ۶ روزه به نزدیک‌ترین همسایه‌ی زمین کند. این مأموریت که به نام الهه‌ی چینی ماه نامگذاری شده است، نخستین مأموریت بازگردانی نمونه‌ی چین به‌شمار می‌آید و در سطح جهان هم نخستین مأموریتی است که از زمان پرواز لونا ۲۴ شوروی در سال ۱۹۷۶ میلادی (۱۳۵۳ خورشیدی) انجام می‌شود. در صورت موفقیت چانگ‌ای ۵، چین پس از آمریکا و شوروی به سومین کشوری تبدیل می‌شود که نمونه‌هایی از ماه را به زمین می‌آورد.

فرآیند پرتاب

موشک «لانگ مارچ ۵» (Long March 5) قدرتمندترین موشک چینی فعال و سومین پرتابگر قدرتمند جهان پس از وسایل نقلیه‌ی سنگین فالکون هوی (Falcon Heavy) و و دلتا ۴ هوی (Delta IV Heavy) است که پیش از این فضاپیمای «تیان‌ون-۱» را راهی مریخ کرده بود. فاز نخست پرواز توسط هیدروژن مایع و اکسیژن مایع در مرحله‌ی اول آتش، با دو موتور YF-77 و همچنین چهار تقویت‌کننده‌ی سوخت نفتی RP-1 و اکسیژن مایع با دو موتور YF-100 تأمین می‌شد. بوسترها کمتر از سه دقیقه پس از پرتاب جدا شدند اما مرحله‌ی اول موشک به مدت هشت دقیقه به سوختن ادامه داد.

در مرحله‌ی دوم هیدروژن مایع و اکسیژن مایع پیشرانش را توسط یک جفت موتور YF-75D برعهده داشتند. این مرحله وظیفه‌ی رساندن فضاپیمای چانگ‌ای ۵ را به مدار پارک اولیه برعهده داشت. پس از رسیدن به مدار پارکینگ و پیش از اجرای دوباره‌ی آتش موتور برای تزریق به مسیر ماه (TLI) این فضاپیما، مانور دیگری را انجام می‌دهد تا بتواند در مسیر مناسب برای رسیدن به ماه قرار بگیرد.

فاز بین TLI و قرارگیری در مدار ماه (LOI) مدت زمان ۱۱۲ ساعت طول خواهد کشید، و فضاپیمای چانگ‌ای ۵ در تاریخ ۲۸ نوامبر (۸ آذر) به مدار ماه وارد می‌شود. در همین حال، در ۲۷ نوامبر (۷ آذر)، خورشید بر فراز منطقه‌ی «مانز رامکر» (Mons Rümker) طلوع می‌کند که منطقه‌ای با قطر ۷۰ کیلومتر و ارتفاع ۱٫۱ کیلومتر روی سمتی از ماه است که به سمت زمین قرار دارد، و به‌عنوان محل فرود مأموریت انتخاب شده است.

منطقه‌ی فرود مانز رامکر در مأموریت چانگ‌ای ۵ چین به ماه
Credit: NASA

• ماهواره‌ی زمین‌شناسی گائوفن ۱۳ چین با موفقیت پرتاب شد

محل فرود

مانز رامکر، منطقه‌ای واقع در «اقیانوس طوفان‌ها» (Oceanus Procellarum) است که به‌تازگی آتشفشانی بسیار بیشتری نسبت به دیگر مناطق ماه داشته است. از این نظر نمونه‌های جمع‌آوری شده از آن می‌تواند شامل جوان‌ترین مواد ماه باشد که برای مطالعه مطلوب‌تر خواهد بود. بررسی این مواد نه‌تنها درک ساختار زمین‌شناختی ماه، بلکه دیگر اجرام سیاره‌ای را هم بهبود می‌بخشد.

محل فرود «چانگ‌ای ۵» همچنین دارای درصد بالایی از عناصر تولیدکننده‌ی گرمای رادیوژنیک، مانند توریم، اورانیوم و پتاسیم است. مجموعه‌ی این عوامل سایت فرود را به یک نقطه‌ی جذاب علمی تبدیل کرده است.

تا کنون چهار مأموریت رباتیک «لونا ۹» و «لونا ۱۳» شوروی، «سرویر ۱» (Surveyor 1) و «سرویر ۳» (Surveyor 1) ناسا و همچنین ماموریت سرنشین‌دار «آپولو ۱۲» (Apollo 12) بخش‌هایی از اقیانوس طوفان‌ها را در ماه کاوش کرده‌اند اما چانگ‌ای ۵ نخستین مأموریت به منطقه‌ی مانز رامکر است.

روند فرود بر ماه

این فضاپیما هنگامی که در مدار ماه قرار گرفت، به دو وسیله‌ی نقلیه شامل یک مدارگرد (با حفظ کپسول بازگشت زمین) و یک فرودگر مجهز به وسیله‌ی نقلیه‌ی صعود تقسیم می‌شود. انتظار می‌رود که فرود در منطقه‌ی مانز رامکر، روز ۲۹ نوامبر ساعت ۱۵:۳۰ منطقه‌ی زمانی شرقی (۹ آذر ساعت ۰۰:۰۰ به وقت تهران) انجام شود و در صورت موفقیت‌آمیز بودن، این سومین فرود نرم چین بر سطح ماه خواهد بود.

سطح‌نشین چانگ‌ای ۵ شامل یک ماه‌نورد نیست بلکه در سطح ماه ثابت خواهد بود و حداکثر ۲ کیلوگرم نمونه را از عمق تا ۲ متر جمع‌آوری می‌کند. این دستگاه به یک مته و نمونه‌بردار برای جمع‌آوری نمونه‌ها مجهز شده و یک طیف‌سنج مواد معدنی ماه و یک رادار نفوذ به سنگ‌پوشه در عملیات نمونه‌برداری چین از ماه کمک خواهند کرد.

در فرودگر چانگ‌ای ۵ همچنین یک دوربین سراسرنما (پانوراما) قرار داده شده که برای عکس‌برداری از سطح ماه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سطح‌نشین برای مأموریت خود به انرژی خورشیدی متکی است که باعث می‌شود اندکی پس از طلوع آفتاب بتواند در سطح ماه فرود آید.

فرآیند پرتاب و بازگشت مأموریت چانگ‌ای ۵ چین به ماه
Credit: ESA

بازگردانی نمونه

نمونه‌ها پس از جمع آوری در وسیله‌ی نقلیه برخاست ذخیره می‌شوند و این وسیله در تاریخ ۲ دسامبر (۱۲ آذر) از سطح ماه به فضا پرتاب خواهد شد در تاریخ ۴ دسامبر (۱۴ آذر) تا یک ملاقات خودکار با مدارگرد چانگ‌ای ۵ انجام دهد. سپس نمونه‌ها از وسیله‌ی نقلیه‌ی برخاست به کپسول بازگشت منتقل می‌شوند و مدارگرد در تاریخ ۱۰ دسامبر (۲۰ آذر) برای سفر ۱۱۲ ساعته‌ی انتقال به زمین از مدار ماه حرکت می‌کند.

کپسول بازگشت برای ورود مجدد و فرود در ۱۵ دسامبر (۲۵ آذر) از مدار جدا می‌شود و توسط چتر نجات در سیزیوانگ بنر مغولستان در چین فرود خواهد آمد. در نهایت نمونه‌های بسته‌بندی شده برای مطالعه و تجزیه‌وتحلیل حمل می‌شوند.  انتظار می‌رود که دانشمندان اروپایی هم به این نمونه‌ها دسترسی پیدا کنند و در پژوهش‌های بعدی با تیم‌های چینی همکاری داشته باشند، اما دانشمندان آمریکا احتمالا نقشی در این مطالعات نخواهند داشت زیرا قانون این کشور استفاده از بودجه‌ی فدرال را برای همکاری با دانشمندان چینی ممنوع کرده است.

آژانس فضایی اروپا (ESA) یک شریک فعال در مأموریت چانگ‌ای ۵ (Chang’e 5) است که در ردیابی فضاپیما در دو مرحله‌ی حیاتی به روند پرتاب کمک می‌کند. اندکی پس از پرتاب، یک ایستگاه زمینی این آژانس در کورو، گویان فرانسه که محل استقرار پرتابگر اروپایی آریان‌اسپیس هم هست ارتباط برقرار و سلامت فضاپیما را تأیید کرد.

در نزدیک پایان مأموریت هم، یک ایستگاه زمینی در ماسپالوماس اسپانیا، فضاپیما را هنگام بازگشت به زمین ردیابی خواهد کرد و دیگر ایستگاه‌های زمینی آژانس فضایی اروپا هم به‌عنوان پشتیبان ایستگاه‌های ردیابی چینی در طول مأموریت، در حالت آماده‌باش خواهند بود.

پرتاب چانگ‌ای ۵ احتمالا مقدمه‌ای برای استفاده از موشک لانگ مارچ ۵ برای ساخت یک ایستگاه فضایی جدید چینی در مدار پایین زمین است که از سال ۲۰۲۱ آغاز می‌شود. علاوه بر این به منظور پشتیبانی از مأموریت چانگ‌ای ۵ و درنظر گرفتن احتمال عدم موفقیت آن، مأموریت چانگ‌ای ۶ هم در برنامه‌ی اکتشاف ماه اداره‌ی ملی فضایی چین، در حال توسعه است. چانگ‌ای ۵ چین در صورت موفقیت می‌تواند راه را برای انجام یک مأموریت نمونه‌برداری دیگر از مکانی متفاوت در سطح ماه هموار کند.

برنامه های بعدی اکتشاف چینی شامل اعزام فضانوردان به سطح ماه، هدفی است که با ناسا و دیگر آژانس‌های فضایی بین‌المللی به صورت مشترک دنبال می‌شود. مأموریت نمونه‌برداری چین از ماه در حالی آغاز می‌شود که ناسا به دنبال طرحی برای بازگردانی نمونه از مریخ است و چندی پیش هم با موفقیت از سطح سیارک بنو نمونه‌برداری کرد.

عکس کاور: پرتاب موشک لانگ مارچ ۵ حامل فضاپیمای نمونه‌برداری «چانگ‌ای ۵» چین از سطح ماه

Credit: China National Space Administration

منبع: NASA Space Flight