Chang'e 5

Chang'e 5 ( Cháng'é wǔhào) ir Ķīnas kosmiskais aparāts, kas paredzēts Mēness grunts paraugu nogādāšanai uz Zemi. Zonde tika palaista 2020. gada 23. novembrī, uz Mēness virsmas tā nosēdās 1. decembrī. Atgriešanās kapsula par iežiem uz Zemes nolaidās 16. decembrī.
Šī bija pirmā Mēness iežu paraugu atgādāšana kopš Luna-24 1976. gadā, un Ķīna kļuva par trešo valsti pēc ASV un PSRS, kas ieguvusi paraugus no Mēness.

Pēc atgriešanās kapsulas atdalīšanas Chang'e 5 orbitālais aparāts tika pārvietots uz Zemes — Mēness Lagranža punktu L1, bet 2021. gada augustā to atstāja.

Mēness izpētes programma 
Ķīnas Mēness izpētes programma Chang'e tika izstrādāta, lai veiktu četrus pakāpeniskus tehnoloģisko sasniegumu posmus. Pirmā bija vienkārši sasniegt Mēness orbītu, ko 2007. gadā veica Chang'e 1 un 2010. gadā – Chang'e 2. Otrais bija nolaišanās uz Mēness un pārvietošanās pa to, ko Chang'e 3 veica 2013. gadā, un Chang'e 4 2019. gadā (startēja 2018. gada decembrī, piezemējās Mēness pretējā pusē 2019. gada janvārī). Trešais posms ir savākt grunts paraugus un nosūtīt tos uz Zemi, kas jāpaveic Chang'e 5 un topošajai Chang'e 6. Ceturtais posms ietver automātiskas pētniecības stacijas izveidi netālu no Mēness dienvidu pola. Programmas mērķis ir veicināt cilvēka nosēšanos 2030. gadā un, iespējams, uzbūvēt staciju netālu no Mēness dienvidu pola.

Lai izmēģinātu Chang'e 5 paredzēto grunts paraugu atgriešanas nolaižamo aparātu, 2014. gada 23. oktobrī tika palaists kosmiskais aparāts Chang'e 5 T1 (neoficiāls nosaukums). Tā aplidoja Mēnesi, un kapsula uz Zemes nolaidās . Pēc nolaižamā aparāta atdalīšanās zonde tika pārvietota uz Lisažū orbītu ap Zemes — Mēness Lagranža punktu L2. Pēc tam tā 2015. gada janvārī atgriezās pie Mēness, ieejot orbītā ap to.

2014. gadā Chang'e 5 starts tika plānots 2017. gada novembrī ar smago raķeti Chang Zheng 5. Pēc šīs raķetes avārijas otrajā lidojumā 2017. gada jūlijā Mēness zondes palaišana tika pārcelta uz 2020. gadu.

Konstrukcija un lidojuma plāns 

Kosmiskais aparāts sastāv no četriem atdalāmiem moduļiem: orbitālais aparāts (OA, Guidao Qi), Zemes nolaižamais aparāts (ZNA) jeb atgriešanās aparāts (Fanhui Qi), Mēness nolaižamais aparāts (MNA, Zhuolu Qi), pacelšanās pakāpe (PP, Shangsheng Qi). Kopējā masa starta brīdī bija 8200 kg.

Orbitālais aparāts nodrošina ieiešanu Mēness orbītā, manevrus Mēness orbītā un ieiešanu trajektorijā atpakaļ uz Zemi. Tam ir piestiprināts Zemes nolaižamais aparāts, ar kuru OA atgriežas uz Zemi.

Zemes nolaižamais aparāts ir kapsula, kas veic nolaišanos lielā ātrumā caur Zemes atmosfēru. Tā tika izmēģināta Chang'e 5 T1 lidojumā. 

Mēness nolaižamais aparāts nodrošina nosēšanos uz Mēness virsmas un grunts paraugu iegūšanu. Tas ir veidots uz Chang'e 3 bāzes. MNA masa ir 1200 kg. Nolaižamais aparāts izveidots astoņstūra formā ar četrām atbalsta kājām. Tam ir ierīce (urbšanas caurule) paraugu iegūšanai no grunts līdz pat 2 metru dziļumā. Iegūtie paraugi tiek pārnesti uz pacelšanās pakāpes augšpusi. MNA ir nosēšanās kameras, optiskās kameras, minerālu spektrometrs, grunts gāzu analīzes instruments, grunts sastāva analīzes instruments, paraugu ņemšanas sekciju termodetektors.
Plānots iegūt aptuveni 2 kg grunts paraugus

Chang'e 5 plānotā nosēšanās vieta ir Rimkera kalns (Mons Rümker) Vētru okeānā. Šajā teritorijā ir aptuveni 1,21 miljardu gadu vecas ģeoloģiskās vienības, salīdzinot ar Apollo paraugiem, kas bija no 3,1 līdz 4,4 miljardu gadu veci. Nosēšanās vieta ir liels, pacelts vulkānisks paugurs 70 km diametrā, kam ir bazalta Mēness jūru materiāla spēcīgas spektroskopiskas iezīmes.

Pacelšanās pakāpe ar paraugiem paceļas no MNA, sasniedz orbītu un saslēdzas ar OA. Tās masa ir aptuveni 120 kg. Zemes nolaižamā aparāta augšdaļā ir adapters, kam ir mehānisms, ar kuru paraugi tiek pārvietoti uz ZNA. Pēc tam Mēness orbītā adapters ar pacelšanās pakāpi tiek atdalīts.

Orbitālais aparāts ar Zemes nolaižamo aparātu ieiet trajektorijā uz Zemi. Pirms ieiešanas atmosfērā kapsula atdalās un nolaižas uz zemes.

Lidojuma gaita 
Chang'e 5 tika palaists  20:30 UTC ar nesējraķeti Chang Zheng 5 / YZ-2 no Veņčanas kosmisko aparātu palaišanas vietas.
24. un 25. novembrī zonde veica divus trajektorijas korekcijas manevrus. Trešais plānotais manevrs nebija vajadzīgs, jo kosmiskā aparāta trajektorija bija paredzētajās robežās.

27. novembrī 18:40 UTC Chang'e 5 iekļuva Mēness gravitācijas ietekmes sfērā.
28. novembrī 12:58 UTC tika iedarbināts dzinējs uz 17 minūtēm, un zonde tika ievadīta eliptiskā orbītā ar parametriem 216 x 5585 km, slīpums 42,4°, periods 8 stundas. 29. novembrī 12:23 UTC tika veikts manevrs, un orbītas aposelēnijs samazinājās līdz 217 km.
29. novembrī 20:40 UTC Mēness nolaižamais aparāts ar pacelšanās pakāpi atdalījās no orbitālā aparāta.

Nolaišanās uz Mēness virsmas notika 1. decembrī 15:11 UTC Rimkera kalnā, punktā ar koordinātēm 51,9° rietumu garuma un 43,1° ziemeļu platuma.
20:53 UTC tika sākti grunts paraugu iegūšanas darbi.
3. decembrī tika pabeigta paraugu konteineru ievietošana pacelšanās pakāpē. 15:10 UTC pacelšanās pakāpe startēja, un 15:27 UTC tā iegāja Mēness orbītā.

5. decembrī 21:42 UTC pacelšanās pakāpe saslēdzās ar orbitālajam aparātam pievienoto atgriešanās aparātu. 22:12 UTC tika veikta grunts paraugu pārvietošana uz Zemes nolaižamo aparātu.
6. decembrī pacelšanās pakāpe ar saslēgšanās adapteru tika atvienota no orbitālā aparāta un atgriešanās aparāta, un 7. decembrī tika novadīta no orbītas un ietriecās Mēness virsmā.
13. decembrī 01:51 UTC uz 22 minūtēm tika iedarbināti orbitālā aparāta dzinēji, un tas ar atgriešanās aparātu iegāja trajektorijā uz Zemi.
14. un 16. decembrī tika veikti trajektorijas korekcijas manevri.

16. decembrī aptuveni 17:12 UTC 5000 km attālumā no Zemes nolaižamais aparāts atdalījās no orbitālā aparāta, un pēc trīs minūtēm orbitālā aparāts veica manevru, lai ...
17:33 UTC kapsula pirmo reizi iegāja Zemes atmosfērā, veicot aerobremzēšana. Otrreiz tā iegāja atmosfērā 17:49 UTC un sāka nolaišanos. 17:59 UTC nolaižamais aparāts nosēdās Iekšējā Mongolijā.

21. decembrī tika paziņots, ka Chang'e 5 orbitālajam aparātam ir pietiekami daudz degvielas (aptuveni 200 kg), lai to novirzītu uz Zemes — Mēness Lagranža punktu L1. 2021. gada 19. martā tas sasniedza L1 punktu.
2021. gada 30. augustā neatkarīgi kosmisko objektu novērotāji pamanīja, ka Chang'e 5 ir mainījis orbītu un atstājis Lagranža punktu. 12. septembrī tas  attālumā palidoja garām Mēnesim.

Atsauces

Ārējās saites 
 Chang’e 5 Spacecraft Overview spaceflight101.com
 Chang'e 5, 6 (CE 5, 6) Gunter Dirk Krebs
 Chang’e 5 spaceflightnow.com

Ķīnas kosmiskie aparāti
Mēness zondes