좌표: 45°26'38 ″S 177°35'56 ″E / 45.444°S 177.599°E / -45.444; 177.599

창어4

Chang'e 4
창어4
상단: 달 표면의 창어 4 착륙선
아래: 달 표면에 있는 유투-2 탐사선.
미션유형착륙선, 달 탐사선
교환입니다.CNSA
코스파리드2018-103A Edit this at Wikidata
SATCAT no.43845
임무지속시간착륙자 : 12개월(예정)
4년 11개월 17일(진행중)
로버: 3개월(예정)
4년 11개월 17일(진행중)
우주선 속성
발사질량총 : 3,780kg
Lander: 3,640 kg [2]
로버: 140kg[2]
착지질량총: ~1,200kg; 로버: 140kg
치수Rover: 1.5 × 1.0 × 1.0 m [3]
미션시작
출시일자착륙선 및 탐사선: 2018년 12월 7일 18:23 UTC[4]
케차오 중계 위성: 2018년 5월 20일
로켓대장정 3B[5]
발사장소시창위성발사센터, LA-2
지구-달 L점2 궤도선
궤도 삽입2018년 6월 14일
달 착륙선
착지일자착륙선 및 탐사선: 2019년 1월 3일 02:26 UTC
착륙지남극-에이트켄 분지의[9] 폰 카르만 분화구[8]
45°26'38 ″S 177°35'56 ″E / 45.444°S 177.599°E / -45.444; 177.599
달 탐사선
주행거리1.455 km (0.904 mi)
2023년 1월 3일 현재[10][11]

창어 4 (/t ʃɑːŋˈə/; 중국어: 嫦娥四号; pinyin: 창어 4호(, Chang'é S ì하오, '창어 4호')는 중국 달 탐사 계획의 로봇 우주선 임무입니다. 중국은 2019년 1월 3일 달의 터치다운으로 인류 최초의 달 저편 연착륙을 달성했습니다.[12][13]

통신 중계 위성인 케차오는 2018년 5월 지구-달2 L 지점 근처의 후광 궤도로 처음 발사되었습니다. 로봇 착륙선과 유투-2(중국어: 玉兔二号; pinyin: 이 ù트 ù 에르하오; '옥토끼 2호') 탐사선은 2018년 12월 7일 발사돼 12월 12일 달 궤도에 진입한 뒤 달 저편에 착륙했습니다. 1월 15일, 달 착륙선의 생물학적 실험에서 씨앗이 싹을 틔웠다고 발표되었는데, 이는 달에서 싹을 틔운 최초의 식물입니다. 이번 임무는 중국 최초의 달 착륙선 창어 3호의 후속 임무입니다.

이 우주선은 원래 창어 3호의 백업용으로 만들어졌으며 2013년 창어 3호가 성공적으로 착륙한 후 사용할 수 있게 되었습니다. 창어 4의 구성은 새로운 과학 및 성능 목표에 맞게 조정되었습니다.[15] 그 이전의 임무들처럼, 그 임무는 중국의 달의 여신인 창어의 이름을 따서 지어졌습니다.

2019년 11월, 창어 4 미션 팀은 영국항공학회로부터 금상을 수상했습니다.[16] 2020년 10월, 이 임무는 국제 우주 연맹에 의해 세계 우주 상을 수상했습니다.[17] 둘 다 중국 선교사들이 그런 상을 받은 것은 처음이었습니다.

개요

조석으로 인해 지구에서 볼 수 없는 달 저편에 있는 창어 4호 착륙대 위치.

중국 달 탐사 프로그램은 점진적인 기술 발전의[18] 4단계로 진행됩니다. 첫 번째는 단순히 달 궤도에 도달하는 것으로, 2007년 창어 1호와 2010년 창어 2호가 완료한 임무입니다. 두 번째는 2013년 창어 3호, 2019년 창어 4호처럼 달 착륙과 선회입니다. 세 번째는 근거리에서 달 샘플을 채취하여 지구로 보내는 것으로 2020년에 완성된 창어 5호 과제이며 앞으로 창어 6호가 시도될 예정입니다. 네 번째 단계는 달의 남극 근처에 있는 로봇 연구소의 개발로 구성됩니다.[18][19][20]

이 프로그램은 2030년대에 달 착륙을 촉진하고 남극 근처에 전초기지를 건설하는 것을 목표로 합니다.[21][22] 중국의 달 탐사 프로그램은 처음으로 개인과 기업의 민간 투자를 포함하기 시작했는데, 이는 항공 우주 혁신을 가속화하고 생산 비용을 절감하며 군과 민간 관계를 촉진하기 위한 조치입니다.[23]

이 임무는 달의 탐험되지 않은 지역의 나이와 구성을 결정하고 프로그램의 후기 단계에 필요한 기술을 개발하는 것을 시도할 것입니다.[24]

착륙선은 2019년 1월 3일 UTC 02:26에 착륙하여 달 반대편에 착륙한 최초의 우주선이 되었습니다. Yutu-2 로버는 착륙 후 약 12시간 후에 배치되었습니다.

시작하다

창어 4호는 2015년 중국 달 탐사 계획 2단계의 일환으로 처음 발사될 예정이었습니다.[25][26] 그러나 임무의 조정된 목표와 설계는 지연을 초래했고, 마침내 2018년 12월 7일 18:23 UTC에 발사되었습니다.[4][27]

셀레노센트릭상

우주선은 2018년 12월 12일 08:45 UTC에 달 궤도에 진입했습니다.[28] 2018년 12월 30일 UTC 00:55에 궤도의 위험은 15km(9.3마일)로 낮아졌습니다.[29]

착륙은 2019년 1월 3일 UTC 2시 26분에 남극-에이트켄 분지에 있는 폰 카르만 분화구 위로 달이 뜬 직후에 일어났습니다.[13][30]

목적

달에서의 고대 충돌 사건은 Aitken Basin이라고 불리는 매우 큰 분화구를 남겼는데, 그것은 현재 약 13 km (8.1 mi) 깊이에 있으며, 거대한 충돌체가 깊은 달 지각과 아마도 맨틀 물질을 노출시켰을 것으로 생각됩니다. 창어 4호가 이 물질의 일부를 발견하고 연구할 수 있다면 달의 내부 구조와 기원에 대한 전례 없는 견해를 얻을 수 있을 것입니다.[1] 구체적인 과학적 목표는 다음과 같습니다.[31]

  • 달 암석 및 토양의 화학적 조성 측정
  • 임무 기간 동안 달 표면 온도를 측정합니다.
  • 전파망원경을 이용한 저주파 전파천문 관측 및 연구 수행
  • 우주선 연구
  • 태양 코로나를 관찰하고, 태양 코로나의 방사선 특성과 메커니즘을 조사하며, 태양과 지구 사이의 코로나 질량 방출(CME)의 진화와 수송을 탐구합니다.

구성 요소들

케차오 중계 위성

주 기사: 케차오 중계 위성
달 저편 창어 4호와의 교신
지구-달 라그랑지안 점: 달 뒤에 있는 L2 주변의 후광 궤도에 있는 위성은 지구와 달의 먼 쪽을 모두 볼 수 있을 것입니다.

달의 반대편에서는 전송이 달에 의해 차단되기 때문에 지구와의 직접적인 통신이 불가능합니다. 통신은 착륙 지점과 지구를 모두 볼 수 있는 위치에 배치된 통신 중계 위성을 통과해야 합니다. 중국 국가우주국(CNSA)은 달 탐사 프로그램의 일환으로 퀘차오(중국어: 鹊桥, pinyin: 2018년 5월 20일, '까치 다리'(Quéqiao) 중계 위성으로 지구-달-달-L2 지점 주위를 도는 후광 궤도에 진입했습니다.[32][33][34] 이 릴레이 위성은 창어 2 디자인에 기반을 [35]두고 있으며 질량은 425kg(937lb)이며 4.2m(14ft) 안테나를 사용하여 착륙선과 로버로부터 X 대역의 신호를 수신하고 S 대역을 통해 지구 제어로 중계합니다.[36]

이 우주선은 연료를 절약하기 위해 달 스윙바이를 사용하여 L에2 도달하는 데 24일이 걸렸습니다.[6] 2018년 6월 14일, 케차오는 마지막 적응을 마치고 달에서2 약 65,000 킬로미터(40,000 마일) 떨어진 L 헤일로 궤도에 진입했습니다. 이 지점에서는 최초의 달 중계 위성입니다.[6]

퀘차오("까치 다리")라는 이름은 중국 이야기 소떼와 직조 소녀에서 영감을 받아 만들어졌습니다.[32]

룽장성 미세위성

2018년 5월, 창어 4호 탐사의 일환으로 룽장-1과 룽장-2(중국어: 龙江, 핀인: 룽장; '용강', 최장파장 경로파인더 또는 DSLWP)라는 이름의 두 개의 마이크로 위성이 퀘차오와 함께 발사되었습니다. 두 위성 모두 중국 하얼빈 공업대학이 개발했습니다.[39] 룽장 1호는 달 궤도에 진입하지 못했지만,[6] 룽장 2호는 달 궤도에 진입하여 2019년 7월 31일까지 달 궤도에 의도적으로 충돌하도록 지시받았을 때까지 달 궤도에서 성공적으로 작동했습니다.[40]

룽장 2호 추락 지점은 16°41'44 ″N 159°3에 위치해 있습니다.1'01 ″E / 16.6956°N 159.5170°E / 16.6956; 159.5170 (룽장-2 충돌 지점) 반젠트 분화구 내부에 충돌 시 4 x 5 m 크기의 분화구를 만들었습니다. 이 마이크로위성들은 천체에서 나오는 에너지 현상을 연구하기 위해 300~10미터(984~33피트)의 파장에 해당하는 매우 낮은 주파수(1~30메가헤르츠)로 하늘을 관측하는 임무를 맡았습니다.[34][42][43] 지구의 전리층 때문에 지구 궤도에서 이 주파수 범위의 관측은 이루어지지 않았으며,[43] 이는 잠재적인 획기적인 과학을 제공합니다.[24]

창어랜더와 유투-2 탐사선

주 기사: 유투-2
Yutu-2 로버 전개를 위해 설계된 Chang'e 4 착륙선과 경사로.

Chang'e 4 랜더 및 로버 디자인은 Chang'e-3 및 Yutu 로버를 모델로 하여 만들어졌습니다. 실제로 창어 4호는 창어 3호의 백업용으로 제작되었으며,[44] 그 경험과 결과를 바탕으로 창어 4호는 새로운 임무의 구체적인 내용에 맞게 제작되었습니다.[45] 착륙선과 탐사선은 2018년 12월 7일 UTC 18:23에 장거리 3B 로켓에 의해 발사되었습니다.[4]

총 착륙 중량은 1,200kg(2,600lb)입니다.[2] 고정식 착륙선과 Yutu-2 로버는 모두 태양 전지판을 통해 전력을 생산하는 [46]반면, 긴 달 밤 동안 하부 시스템을 가열하기 위해 방사성 동위원소 히터 유닛(RHU)을 갖추고 있습니다.

÷착륙 후 착륙선은 경사로를 확장하여 Yutu-2 로버(문자 그대로 "Jade Rabbit")를 달 표면에 배치했습니다. 로버의 크기는 1.5 × 1.0 × 1.0m(4.9 × 3.3 × 3.3ft)이며 질량은 140kg(310lb)입니다.[2][3] Yutu-2 로버는 광둥성 둥관에서 제작되었으며 태양열로 구동되고 RHU 가열되며 [46]6개의 바퀴로 구동됩니다. 이 로버의 명목 작동 시간은 3개월이지만,[1] 2013년 Yutu 로버를 사용한 경험 이후, 로버 디자인이 개선되었고 중국 엔지니어들은 "몇 년" 동안 작동할 것으로 기대하고 있습니다.[47] 2019년 11월 21일, 유투 2호는 소련의 루노코드 1호 탐사선(1970년 11월 17일~1971년 10월 4일)이 이전에 보유했던 322 지구일의 달 수명 기록을 깼습니다.[48]

과학 탑재체

통신 중계 위성, 궤도를 도는 마이크로위성, 착륙선, 로버는 각각 과학적 탑재물을 운반합니다. 릴레이 위성은 전파천문학을 [49]수행하고 착륙선과 Yutu-2 탐사선은 착륙대의 지구물리학을 연구할 것입니다.[8][50] 과학 탑재체는 부분적으로 스웨덴, 독일, 네덜란드 및 사우디아라비아의 국제 파트너에 의해 공급됩니다.[51]

중계위성

지구-달 L2 지점 주변의 후광 궤도에 배치된 퀘차오 중계 위성의 주요 기능은 지구와 달 저편 착륙선 사이에 지속적인 중계 통신을 제공하는 것입니다.[34][49]

2018년 5월 21일에 취차오가 발사되었습니다. 그것은 달에 도달하기 위해 달 스윙 바이 전이 궤도를 사용했습니다. 첫 번째 궤도 수정 기동(TCM) 후 우주선은 제자리에 있습니다. 5월 25일, 케차오는 L 근처에2 접근했습니다. 몇 번의 작은 조정 끝에 케차오는 6월2 14일 L 후광 궤도에 도착했습니다.[52][53]

또한 이 위성은 네덜란드-중국 저주파 탐색기(NCLE)를 보유하고 있으며, 이는 80킬로헤르츠에서 80메가헤르츠의 미탐사 전파 영역에서 천체물리학 연구를 수행하는 장비입니다.[54][55] 그것은 네덜란드의 라드보드 대학과 중국 과학 아카데미에 의해 개발되었습니다. 궤도선의 NCLE와 착륙선의 LFS는 저주파(0.1~80MHz) 전파천문 관측을 수행하는 시너지 효과를 발휘합니다.[42]

달 착륙선

착륙선과 로버는 생명과학과 적당한 화학 분석 능력으로 착륙 지대의 지구 물리학을 연구하기 위해 과학적 탑재물을 운반합니다.[8][50][42] 착륙선에는 다음과 같은 탑재물이 장착되어 있습니다.

  • 우주선 바닥에 장착된 랜딩 카메라(LCAM)는 달 표면 위 12km(7.5마일) 높이에서 비디오 스트림을 생성하기 시작했습니다.
  • 랜더 상단에 장착되어 360° 회전이 가능한 터레인 카메라(TCAM)는 달 표면과 로버를 고화질로 촬영하는 데 사용되고 있습니다.
  • LFS(Low Frequency Spectrometer)[42]는 0.1 MHz에서 40 MHz 사이의 주파수에서 태양 전파 폭발을 연구하고 달 전리층을 연구합니다.
  • 독일 킬 대학교에서 개발한 (중성자) 선량계인 달 착륙선 중성자와 선량계(LND).[56] 미래 인류의 달 탐사를 위해 방사선량 측정에 대한 정보를 수집하고 있으며, 태양풍 연구에 기여할 것입니다.[57][58] 달 표면의 방사선량이 우주인들이 ISS에서 경험하는 것보다 2~3배나 많은 것으로 나타났습니다.[59][60]
  • 루나 마이크로 [61]에코시스템은 식물과 곤충이 시너지 효과로 부화하고 함께 성장할 수 있는지 시험하기 위해 길이 18cm(7.1인치), 직경 16cm(6.3인치)의 밀폐된 생물권 실린더입니다.[54] 실험에는 면실, 감자, 유채, 애기장대([62][63]꽃이 피는 식물) 등 6종의 생물과 효모, 초파리[64] 알이 포함됩니다. 환경 시스템은 낮은 달 중력과 방사선을 제외하고 컨테이너를 수용할 수 있고 지구와 같은 상태로 유지합니다.[65] 파리 알이 부화하면 유충은 이산화탄소를 생산하고 발아된 식물은 광합성을 통해 산소를 방출합니다. 식물과 초파리가 함께 용기 내에서 간단한 시너지 효과를 낼 수 있기를 바랐습니다.[citation needed] 효모는 이산화탄소와 산소를 조절하는 역할을 할 뿐만 아니라 파리와 죽은 식물의 가공 폐기물을 분해하여 곤충을 위한 추가적인 식량원을 만드는 역할을 할 것입니다.[62] 이 생물학적 실험은 28개의 중국 대학들에 의해 설계되었습니다.[66] 이러한 폐쇄적인 생태 시스템에서의 연구는 우주 생물학과 궁극적인 우주 농업을 위해 우주 정거장 또는 우주 서식지에서 장기간 임무를 수행하기 위한 생물 생명 지원 시스템의 개발을 알려줍니다.[67][68][69]
결과: 2019년 1월 3일에 착륙한 후 몇 시간 안에 생물권의 온도를 24°C로 조정하고 씨앗에 물을 주었습니다. 2019년 1월 15일, 목화씨, 유채씨, 감자씨가 싹을 틔운 것으로 보고되었으나, 목화씨만을 촬영한 이미지가 공개되었습니다.[62] 그러나 지난 1월 16일 달밤이 되면서 외부 온도가 -52 °C(-62 °F)로 떨어지고 생물권을 24 °C 가까이 따뜻하게 데우지 못해 실험이 종료된 것으로 알려졌습니다.[70] 계획했던 100일이 아닌 9일 만에 실험을 종료했지만 귀중한 정보를 얻었습니다.[70][71]

달 탐사선

  • 파노라마 카메라(PCAM)는 로버의 마스트에 장착되어 360° 회전이 가능합니다. 420nm~700nm의 스펙트럼 범위를 가지며 양안 입체시로 3D 영상을 획득합니다.[42]
  • 달 침투 레이더(Lunar Petrent Radar, LPR)는 수직 해상도 30cm에 탐사 깊이가 약 30m, 수직 해상도 10m에 100m 이상인 지상 침투 레이더입니다.[42]
  • 가시광선 및 근적외선 영상 분광기(VNIS)는 영상 분광기용으로 표면 물질 및 대기 미량 가스를 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 스펙트럼 범위는 가시광선에서 근적외선 파장(450 nm - 950 nm)까지 커버합니다.
  • ASAN(Advanced Small Analyzer for Neutrals)은 스웨덴 우주 물리 연구소(IRF)에서 제공하는 에너지 중성 원자 분석기입니다. 태양풍이 달 표면과 어떻게 상호 작용하는지를 밝힐 것이며, 이는 달 물이 형성되는 과정을 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.[56]

비용.

정확한 금액을 인용하지 않은 부사업국장에 따르면, "(전체 임무의) 비용은 지하철 1킬로미터 건설에 가깝다"고 합니다.[72] 중국 지하철의 ㎞당 비용은 건설 난이도에 따라 5억 위안(약 7200만 달러)에서 12억 위안(약 1억 7200만 달러)까지 다양합니다.[72]

착륙지

착륙 지점은 달 반대편 남극-에이트켄 분지에 있는 폰 카르만(Von Kármán[8], 지름 180 km)이라고 불리는 분화구 안에 있는데, 이 분화구는 아직도 착륙자들에 의해 탐험되지 않았습니다.[9][73] 그 장소는 상징적일 뿐만 아니라 과학적 가치도 있습니다. 테오도르 폰 카르만([74]Theodore von Karrmann)은 중국 우주 프로그램의 창시자인 첸쉐센(Qian Shueen)의 박사 자문가였습니다.

착륙선은 2019년 1월 3일 UTC 02:26에 착륙하여 달 반대편에 착륙한 최초의 우주선이 되었습니다.[75]

유투-2 탐사선은 착륙 후 약 12시간 만에 실전 배치됐습니다.[76]

착륙 지점의 셀레노그래피 좌표는 -5935m 고도에서 177.5991°E, 45.4446°S입니다.[77][78] 착륙 지점은 나중에 (2019년 2월) 스타티오 톈허(Stationio Tianhe)라는 이름이 붙었습니다. 이 임무를 수행하는 동안 네 개의 다른 달 지형들도 이름이 지어졌습니다: 산(Mons Tai)과 세 개의 분화구(Zinyu, Hegu, Tianjin).[79]

창어 4호 착륙장 영상
  • A view of landing site, marked by two small arrows, taken by the Lunar Reconnaissance Orbiter on 30 January 2019[80]
    2019년[80] 1월 30일 달 정찰 궤도선이 찍은 착륙 지점의 모습
  • Chang'e 4 – Lander (left arrow) and Rover (right arrow) on the Moon surface (NASA photo, 8 February 2019).[81]
    Chang'e 4 – 달 표면의 착륙선(왼쪽 화살표) 및 로버(오른쪽 화살표) (NASA 사진, 2019년 2월 8일)[81]
  • Chang'e 4 lander (center) and rover (west-northwest of lander) 6 months after landing.
    착륙 후 6개월 후 창어 4 착륙선(가운데) 및 로버(착륙선의 북서쪽).

운영 및 결과

착륙 며칠 후, 유투-2는 첫 번째 달 밤을 위해 동면에 들어갔고 2019년 1월 29일 모든 기구가 정상적으로 작동하면서 활동을 재개했습니다. 2019년 2월 11일, 로버는 120m(390피트)를 주행하며 두 번째 달 밤을 위해 전원을 껐습니다.[82][83] 2019년 5월, 창어 4호는 표면의 맨틀 암석으로 보이는 것을 발견했다고 보고되었습니다.[84][85][86]

2020년 1월, 중국은 임무 착륙선과 탐사선으로부터 대량의 데이터와 고해상도 이미지를 공개했습니다.[87] 2020년 2월, 중국 천문학자들은 처음으로 달 분출 순서의 고해상도 이미지와 내부 구조에 대한 직접적인 분석을 보고했습니다. 이것들은 달의 먼 면을 연구하는 동안 달 탐사 레이더 (LPR)가 Yutu-2 로버에 탑승하여 관찰한 것을 기반으로 합니다.[88][89]

국제공조

창어 4호는 2011년 의회 금지령 이후 우주 탐사에서 미국과 중국이 협력한 첫 번째 주요 사례입니다. 착륙 전 양국 과학자들이 정기적으로 접촉했습니다.[90] 여기에는 착륙하는 동안 탐사선의 로켓 배기가스에 의해 달 표면에서 올라간 기둥과 입자를 관찰하여 그 결과를 이론적 예측과 비교하는 것이 포함되었지만, NASA의 달 정찰 궤도선(LRO)은 착륙하는 동안 이에 대한 올바른 위치에 있지 않았습니다.[91] 미국인들은 중국인 과학자들에게 달 주위의 궤도에 있는 위성들에 대해 알렸고, 중국인들은 미국인 과학자들과 창어 4호의 경도, 위도, 착륙 시기를 공유했습니다.[92]

중국은 창어 4호 탐사선과 퀘차오 중계 위성을 향후 미국 달 탐사에 사용해 달라는 나사의 요청에 동의했습니다.[93]

국제적인 반응

나사의 관리자 짐 브리든스틴은 중국을 축하하고 이번 임무의 성공을 "인상적인 성과"라고 환영했습니다.[94]

스웨덴 우주 물리 연구소의 마틴 위저(Martin Wieser)는 "우리는 궤도 영상과 위성으로부터 먼 면을 알고 있지만, 표면에서 그것을 알 수는 없습니다. 미지의 영역이고 그것은 매우 흥미로운 것입니다."[95]

갤러리

창어 4호 착륙선이 달 저편에서 바라본 최초의 전경, Yutu-2 로버 탑재

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b c 중국은 웨이백 머신에서 2018년 12월 9일 아카이브된 전례 없는 달 탐사 임무를 위해 12월에 2대의 로봇을 달 저편으로 발사할 것이라고 말합니다. 데이브 모셔, 비즈니스 인사이더 2018년 8월 16일
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