Chang'e 4

La misión Chang'e 4 estaba programada inicialmente para su lanzamiento en 2015 como parte de la segunda fase del Programa Chino de Exploración Lunar. ^{[ 25 ] [ 26 ]} Pero los objetivos y el diseño ajustados de la misión impusieron retrasos, y finalmente se lanzó el 7 de diciembre de 2018 a las 18:23 UTC . ^{[ 4 ] [ 27 ]}

La nave espacial entró en órbita lunar el 12 de diciembre de 2018 a las 08:45 UTC. ^{[ 28 ]} El perilunio de la órbita se redujo a 15 km (9,3 millas) el 30 de diciembre de 2018 a las 00:55 UTC. ^{[ 29 ]}  

El aterrizaje tuvo lugar el 3 de enero de 2019 a las 02:26 UTC, ^{[ 13 ]} poco después del amanecer lunar sobre el cráter Von Kármán en la gran cuenca del Polo Sur-Aitken . ^{[ 30 ]}

La comunicación directa con la Tierra es imposible en la cara oculta de la Luna , ya que las transmisiones son bloqueadas por la Luna. Las comunicaciones deben realizarse a través de un satélite repetidor de comunicaciones , que se coloca en un lugar con una vista clara tanto del sitio de aterrizaje como de la Tierra. Como parte del Programa de Exploración Lunar, la Administración Espacial Nacional de China (CNSA) lanzó el satélite repetidor Queqiao ( chino :鹊桥; pinyin : Quèqiáo ; lit. ' Puente de la Urraca ' ) el 20 de mayo de 2018 a una órbita de halo alrededor del punto L2 Tierra-Luna . ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]} El satélite repetidor se basa en el diseño de Chang'e 2 _, [ ^{35 ] tiene} una masa de 425 kg (937 lb) y utiliza una antena de 4,2 m (14 ft) para recibir señales de banda X del módulo de aterrizaje y el rover, y retransmitirlas al control terrestre en la banda S. ^{[ 36 ]}    

La nave espacial tardó 24 días en llegar a L2 _, utilizando una maniobra de sobrevuelo lunar para ahorrar combustible. ^{[ 37 ]} El 14 de junio de 2018, Queqiao finalizó su última maniobra de ajuste y entró en la órbita de la misión de halo L2 _, que se encuentra a unos 65 000 kilómetros (40 000 millas) de la Luna. Este es el primer satélite de retransmisión lunar en esta ubicación. ^{[ 37 ]} 

El nombre Queqiao ("Puente de la Urraca") se inspiró en el cuento chino El Pastor y la Tejedora y proviene de él . ^{[ 32 ]}

Como parte de la misión Chang'e 4, dos microsatélites ( de 45 kg o 99 lb cada uno), denominados Longjiang-1 y Longjiang-2 ( chino :龙江; pinyin : Lóng Jiāng ; lit. ' Río Dragón ' ; ^{[ 38 ]} también conocido como Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder o DSLWP ^{[ 39 ]} ), fueron lanzados junto con Queqiao en mayo de 2018. Ambos satélites fueron desarrollados por el Instituto Tecnológico de Harbin , China. ^{[ 40 ]} Longjiang-1 no logró entrar en órbita lunar, ^{[ 37 ]} pero Longjiang-2 sí lo consiguió y operó en órbita lunar hasta el 31 de julio de 2019, cuando fue dirigido deliberadamente para estrellarse contra la Luna. ^{[ 41 ]}  

El lugar del impacto de Longjiang 2 se encuentra en 16°41′44″N 159°31′01″E / 16.6956°N 159.5170°E / 16.6956; 159.5170 ( sitio de impacto de Longjiang-2 ) dentro del cráter Van Gent , donde hizo un cráter de 4 por 5 metros al impactar. ^{[ 42 ]} Estos microsatélites fueron encargados de observar el cielo en frecuencias muy bajas (1–30 megahercios ), correspondientes a longitudes de onda de 300 a 10 metros (984 a 33 pies) , con el objetivo de estudiar fenómenos energéticos de fuentes celestes. ^{[ 34 ] [ 43 ] [ 44 ]} Debido a la ionosfera de la Tierra , no se han realizado observaciones en este rango de frecuencia en órbita terrestre, ^{[ 44 ]} ofreciendo un potencial avance científico. ^{[ 24 ]} 

El diseño del módulo de aterrizaje y el rover Chang'e 4 se basó en Chang'e-3 y su rover Yutu . De hecho, Chang'e 4 se construyó como respaldo de Chang'e 3 , ^{[ 45 ]} y, basándose en la experiencia y los resultados de esa misión, Chang'e 4 se adaptó a las especificidades de la nueva misión. ^{[ 46 ]} El módulo de aterrizaje y el rover fueron lanzados por el cohete Larga Marcha 3B el 7 de diciembre de 2018 a las 18:23 UTC, seis meses después del lanzamiento del satélite de retransmisión Queqiao . ^{[ 4 ]}

La masa total de aterrizaje es de 1200 kg (2600 lb) . ^{[ 2 ]} Tanto el módulo de aterrizaje estacionario como el rover Yutu-2 están equipados con una unidad de calentamiento de radioisótopos (RHU) para calentar sus subsistemas durante las largas noches lunares, ^{[ 47 ]} mientras que la energía eléctrica se genera mediante paneles solares .  

Después del aterrizaje, el módulo de aterrizaje extendió una rampa para desplegar el rover Yutu-2 (literalmente: " Conejo de Jade ") a la superficie lunar. ^{[ 37 ]} El rover mide 1,5 × 1,0 × 1,0 m (4,9 × 3,3 × 3,3  pies) y tiene una masa de 140 kg (310 lb) . ^{[ 2 ] [ 3 ]} El rover Yutu-2 fue fabricado por la Academia China de Tecnología Espacial ; funciona con energía solar, se calienta con RHU, ^{[ 47 ]} y se propulsa mediante seis ruedas. El tiempo de operación nominal del rover es de tres meses, ^{[ 1 ]} pero después de la experiencia con el rover Yutu en 2013, el diseño del rover se mejoró y los ingenieros chinos tienen la esperanza de que funcione durante "algunos años". ^{[ 48 ]} El 21 de noviembre de 2019, Yutu 2 rompió el récord de longevidad lunar, de 322 días terrestres, que anteriormente ostentaba el rover Lunokhod 1 de la Unión Soviética (del 17 de noviembre de 1970 al 4 de octubre de 1971). ^{[ 49 ]}  

La función principal del satélite de retransmisión Queqiao , desplegado en una órbita de halo alrededor del punto _L2 Tierra-Luna, es proporcionar comunicaciones de retransmisión continuas entre la Tierra y el módulo de aterrizaje en la cara oculta de la Luna. ^{[ 34 ] [ 50 ]}

El Queqiao se lanzó el 21 de mayo de 2018. Utilizó una órbita de transferencia con giro lunar para alcanzar la Luna. Tras las primeras maniobras de corrección de trayectoria (TCM), la nave espacial se encuentra en su posición. El 25 de mayo, el Queqiao se aproximó a las proximidades del L2 _. Tras varios ajustes menores, el Queqiao llegó a la órbita de halo _L2 el 14 de junio. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

Además, este satélite alberga el Explorador de Baja Frecuencia Países Bajos-China ( NCLE ), un instrumento que realiza estudios astrofísicos en el régimen de radio inexplorado de 80 kilohercios a 80 megahercios. ^{[ 55 ] [ 56 ]} Fue desarrollado por la Universidad de Radboud en los Países Bajos y la Academia China de Ciencias  . El NCLE en el orbitador y el LFS en el módulo de aterrizaje trabajan en sinergia realizando observaciones radioastronómicas de baja frecuencia (0,1–80 MHz). ^{[ 43 ]}

El módulo de aterrizaje y el rover transportan cargas útiles científicas para estudiar la geofísica de la zona de aterrizaje, con capacidad para análisis químico y de ciencias biológicas . ^{[ 8 ] [ 51 ] [ 43 ]} El módulo de aterrizaje está equipado con las siguientes cargas útiles:

• La cámara de aterrizaje (LCAM), montada en la parte inferior de la nave espacial, comenzó a producir una transmisión de vídeo a una altura de 12 km (7,5 millas) sobre la superficie lunar.  
• La cámara de terreno (TCAM), montada en la parte superior del módulo de aterrizaje y capaz de girar 360°, se está utilizando para obtener imágenes de la superficie lunar y del rover en alta definición.
• Espectrómetro de baja frecuencia (LFS) ^{[ 43 ]} para investigar las ráfagas de radio solares en frecuencias entre 0,1 y 40  MHz y para estudiar la ionosfera lunar.
• El módulo lunar de aterrizaje para neutrones y dosimetría (LND) es un dosímetro (de neutrones) desarrollado por la Universidad de Kiel en Alemania. ^{[ 57 ]} Está recopilando información sobre dosimetría de radiación para la futura exploración humana de la Luna y contribuirá a los estudios del viento solar . ^{[ 58 ] [ 59 ]} Ha demostrado que la dosis de radiación en la superficie de la Luna es de 2 a 3 veces mayor que la que experimentan los astronautas en la ISS. ^{[ 60 ] [ 61 ]}
• El Micro Ecosistema Lunar, ^{[ 62 ]} es un cilindro de biosfera sellado de 3 kg (6,6 lb) de 18 cm (7,1 in) de largo y 16 cm (6,3 in) de diámetro con semillas y huevos de insectos para probar si las plantas y los insectos podrían eclosionar y crecer juntos en sinergia. ^{[ 55 ]} El experimento incluye seis tipos de organismos: ^{[ 63 ] [ 64 ]} semilla de algodón , patata , colza , Arabidopsis thaliana (una planta con flores), así como levadura y huevos de mosca de la fruta ^{[ 65 ]} . Los sistemas ambientales mantienen el contenedor hospitalario y similar a la Tierra, excepto por la baja gravedad lunar y la radiación. ^{[ 66 ]} Si los huevos de mosca eclosionan, las larvas producirían dióxido de carbono, mientras que las plantas germinadas liberarían oxígeno a través de la fotosíntesis . Se esperaba que, juntos, las plantas y las moscas de la fruta pudieran establecer una sinergia simple dentro del contenedor. La levadura desempeñaría un papel en la regulación del dióxido de carbono y el oxígeno, así como en la descomposición de los desechos procesados ​​de las moscas y las plantas muertas para crear una fuente de alimento adicional para los insectos. ^{[ 63 ]} El experimento biológico fue diseñado por 28 universidades chinas. ^{[ 67 ]} La investigación en tales sistemas ecológicos cerrados informa la astrobiología y el desarrollo de sistemas biológicos de soporte vital para misiones de larga duración en estaciones espaciales o hábitats espaciales para una eventual agricultura espacial . ^{[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]}      

Resultado : A las pocas horas del aterrizaje, el 3 de enero de 2019, la temperatura de la biosfera se ajustó a 24  °C y se regaron las semillas. El 15 de enero de 2019, se informó que las semillas de algodón, colza y patata habían germinado, pero solo se publicaron imágenes de semillas de algodón. ^{[ 63 ]} Sin embargo, el 16 de enero, se informó que el experimento se había interrumpido debido a un descenso de la temperatura externa a -52 °C (-62 °F) al comenzar la noche lunar, y a la imposibilidad de calentar la biosfera cerca de los 24 °C. ^{[ 71 ]} El experimento se interrumpió después de nueve días en lugar de los 100 previstos, pero se obtuvo información valiosa. ^{[ 71 ] [ 72 ]}   

• La cámara panorámica (PCAM) está instalada en el mástil del rover y puede girar 360°. Tiene un rango espectral de 420  nm a 700  nm y adquiere imágenes 3D mediante estereovisión binocular. ^{[ 43 ]}
• El radar de penetración lunar (LPR) es un radar de penetración terrestre con una profundidad de sondeo de aproximadamente 30 m con  una resolución vertical de 30 cm, y de más de 100 m con una resolución vertical de 10 m. ^{[ 43 ]}
• Espectrómetro de imágenes visible e infrarrojo cercano (VNIS), para espectroscopia de imágenes que posteriormente se puede utilizar para la identificación de materiales superficiales y gases traza atmosféricos. El rango espectral abarca longitudes de onda desde el visible hasta el infrarrojo cercano (450  nm - 950  nm).
• El Analizador Avanzado de Átomos Neutros (ASAN) es un analizador de átomos neutros energéticos proporcionado por el Instituto Sueco de Física Espacial (IRF). Revelará cómo interactúa el viento solar con la superficie lunar, lo que podría ayudar a determinar el proceso de formación del agua lunar . ^{[ 57 ]}