Chang'e 3

Chang'e 3 er fyrsta geimfarið sem lendir mjúklega á tunglinu síðan sovéska geimfarið Luna 24 lenti þar árið 1976.

Leiðangurinn á að standa yfir í að minnsta kosti þrjá mánuði.

1. Bakgrunnur

Chang'e 3 er þriðji tunglkanni Kínverja og kemur í kjölfar Chang'e 1 og Chang'e 2 sem bæði voru brautarför.

Chang'e 1 fór á braut um tunglið þann 5. október 2007, fyrst kínverskra geimfara, og hringsólaði um mánann fram til 1. mars 2009, þegar farinu var brotlent á yfirborð tunglsins. Gögnin sem Chang'e 1 aflaði voru notuð til að útbúa nákvæmt þrívítt kort í hárri upplausn af yfirborði tunglsins en þessi kort voru notuð til að velja lendingarstað Chang'e 3.

Þann 1. október 2010 skutu Kínverjar Chang'e 2, arftaka Chang'e 1, á loft. Farið gerði rannsóknir á tunglinu úr 100 km hæð og var útbúið mun betri mælitæki með meiri upplausn en Chang'e 1. Árið 2012 var Chang'e 2 stefnt frá tunglinu og flaug framhjá smástirninu 4179 Toutatis úr aðeins 3,2 km fjarlægð þann 12. desember 2012.

Chang'e 3 er undanfari frekari tunglleiðangra Kínverja. Árið 2017 hyggjast þeir sækja sýni til tunglsins og koma með til jarðar. Í kjölfar ómönnuðu leiðangranna gæti mönnuð tunglferð orðið að veruleika upp úr árinu 2025.

Kínversku tunglkannarnir eru nefndir eftir tunglgyðjunni Chang'e sem búið hefur á tunglinu í meira en 4.000 ár. Þangað komst hún eftir að hafa stolið ódauðleikapillu frá manni sínum. Þar býr hún reyndar ekki ein heldur nýtur hún félagsskapar kanínunnar í tunglinu, Yutu en jeppinn um borð í Chang'e 3 er nefndur eftir þessari kanínu.

2. Geimskot og ferðalagið til tunglsins

Chang'e 3 var skotið á loft klukkan 17:30 að íslenskum tíma þann 1. desember 2013 með Long March IIIB eldflaug Kínverja frá Xichang geimferðamiðstöðinni í Sichuan í Kína.

Geimfarið fór á braut um tunglið kl. 09:53 að íslenskum tíma föstudaginn 6. desember.

Geimfarið lenti heilu og höldnu á tunglinu klukkan 13:11 að íslenskum tíma laugardaginn 14. desember.

Jeppinn ók af lendingarfarinu um klukkan 21:00 laugardagskvöldið 14. desember..

3. Lendingarstaður

Hæðarkort af Regnbogaflóa sem gengur úr Regnhafinu á tunglinu. Mynd: NASA/GSFC/Arizona State University

Fyrirhugað var að lenda Chang'e 3 í Sinus Iridum (Regnbogaflói), basaltfylltum gígur sem gengur út úr norðvesturhluta Regnhafsins (Mare Imbrium) á norðurhveli tunglsins.

Chang'e 3 lenti hins vegar austan við fyrirhugaðan lendingarstað, rétt fyrir utan Regnbogaflóa (Sinus Iridum), á norðurhluta Regnhafsins (Mare Imbrium). Chang'e 3 lenti á hraungerð sem aldrei hefur verið rannsökuð áður á tunglinu.

Chang'e 3 lenti ásamt Yutu jeppanum við austurbrún gríðarmikils hraunfláka sem er dekkra en eldra og ljósara hraun í Regnhafinu. Litrófsgreiningar hafa sýnt að hraunið sem Chang'e 3 er á er óvenju títanríkt, á meðan ljósari hraunin eru títansnauð.

Hraunið sem Chang'e 3 er á kom úr gosstöðvum sem eru 700 km fyrir sunnan lendingarstaðinn. Það að hraunið hafi runnið svo langt bendir til þess að það hafi verið mjög þunnfljótandi, mun meira en dæmigerð þunnfljótandi basalthraun á Jörðinni.

Hraunin í Regnhafinu virðast líka mun yngri en sambærilegar hraunsléttur sem kannaðar hafa verið á tunglinu.

Chang'e 3 lenti á títanríku hrauni á Regnhafinu (örin bendir á lendingarstaðinn). Mynd: LPOD/Chuck Wood

Aldur yfirborða í sólkerfinu er fundinn út frá fjölda loftsteinagíga. Því fleiri gígar, því eldra er yfirborðið. Á tunglinu er aldur svæðis áætlaður út frá fjölda gíga og hann síðann borinn saman við svæðin sem sýni eru til frá eftir heimsóknir Apollo leiðangranna og sovésku Luna geimfaranna, en þau hafa verið aldursgreind.

Út frá þessum upplýsingum hefur verið áætlað að hraunin í Regnhafinu séu með yngstu hraunum tunglsins eða milli 1 og 2,5 milljarða ára. Til samanburðar eru flest þau svæði sem menn heimsóttu í Apollo leiðöngrunum milli 3,1 og 3,8 milljarða ára. Þar sem veðrun er mjög hæg á tunglinu hafa upplýsingar um myndun hraunanna varðveist vel.

Fyrst hraunin í Regnhafinu eru ung er berghulan („jarðvegur“ tunglsins) þynnri en á mörgum öðrum stöðum. Fyrir vikið hafa litlir gígar grafist niður á berggrunninn undir berghulunni.

Á lendingarstað Chang'e 3, um tíu metra frá, er 10-12 metra breiður gígur og grjót á börmum hans. Grjótið er úr berggrunninum fyrir neðan huluna, svo líklega er þykkt hennar aðeins 2-3 metrar. Á lendingarstað Apollo 11, sem lenti á einu elsta tunglhafinu, var þykkt hulunnar um og yfir 6 metrar. Ratsjáin á Yutu verður notuð til að mæla þykkt hulunnar og hraunlaganna fyrir neðan.

3.1 Mynd LRO af lendingarstaðnum

Lendingarstaður Chang'e 3 á Regnhafinu. Mynd: NASA/GSFC/Arizona State University

Á Jólanótt 2013 flaug Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) geimfar NASA yfir lendingarstaðinn. Geimfarið var í um 150 km hæð þegar það tók þessa mynd af Chang'e 3 og Yutu.

Chang'e 3 lenti um 60 metrum austan við barm 450 metra breiðs og 40 metra djúps árekstragígs. Í gegnum lendingarsvæðið liggur líka 100 km langur og 10 km breiður hryggur.

Myndin frá LRO er ekki í jafn mikilli upplausn og myndir geimfarsins af lendingarsvæðum Apollo leiðangranna. Ástæðan er sú að eftir að meginleiðangri geimfarsins lauk var brautin hækkuð upp í 150 km til að lengja líftíma þess um tunglið.

Í þessari hæð verður geimfarið fyrir minni áhrifum frá „þéttingum“, staði þar sem þyngdartog tunglsins er óvenju sterkt. Í þessari hæð nær geimfarið ekki hálfs metra upplausn líkt og áður. Myndin sem hér sést er með um eins og hálfs metra upplausn. Jeppinn svo stór en kemur vel fram á myndinni vegna sólarrafhlaða hans sem gera hann bjartari.

4. Lendingarfar

Chang'e 3 á yfirborði tunglsins. Mynd: Chinese Academy of Science

Chang'e 3 samanstendur af lendingarfari og jeppa. Lendingarfarið, sem vegur 1200 kg, verður kyrrstætt og kjarnorkuknúið. Á því verða sjö rannsóknartæki, þar á meðal fjórar myndavélar og sýnasöfnunararmur.

Lendingarfarið mun gera fyrstu stjörnuathuganirnar frá tunglinu. Á því verður lítill stjörnusjónauki með myndavél sem nemur útfjólublátt ljós. Sjónaukinn mun rannsaka orkurík fyrirbæri eins og þétt tvístirni, virka vetrarbrautakjarna og sveiflustjörnur svo fátt eitt sé nefnt.

Önnur útfjólublá myndavél á lendingarfarinu mun ennfremur fylgjast með áhrifum sólar og geimveðurs á segulsvið jarðar og rafhlaðinna agna á jónahvolfið.

5. Tungljeppinn Yutu

Tungljeppinn Yutu á yfirborði tunglsins. Mynd: Chinese Academy of Science

Fljótlega eftir lendingu mun jeppi, sem kallast Yutu, aka af lendingarfarinu. Sólarknúinn jeppinn hefur sex hjól, er einn og hálfur metri á hæð og vegur 120 kg, þar af vega mælitæki um 20 kg. Þetta er fyrsti jeppinn sem ekur um tunglið síðan sovéski jeppinn Lunokhod 2 ók þar um árið 1973.

Jeppinn getur sent myndir í beinni útsendingu frá tunglinu, grafið ofan í berghuluna (jarðveginn) og gert einfalda efnagreindu á henni. Hann getur ekið upp halla og er útbúinn sjálfvirkum nemum sem koma í veg fyrir að hann rekist á grjót sem á vegi hans verða.

Jeppinn mun sennilega mest aka um 10 km vegalengd. Undir skrokknum er ratsjárbúnaður sem notaður verður fyrir fyrstu beinu mælingarnar á uppbyggingu og þykkt berghulunnar niður á 100 metra dýpi, en einnig til að rannsaka skorpu tunglsins niður á nokkur hundruð metra dýpi. Um borð verður einnig röntgenlitrófsriti og innrauður litrófsriti.

6. Myndasafn

7. Heimildir

1. The Chang'e 3 lunar lander and rover, expected to launch late this year. Emily Lakdawalla á vef Planetary Society.

2. Chang'e 3 has arrived in lunar orbit. Emily Lakdawalla á vef Planetary Society.

3. Chang'e 3 á Wikipedia.org

Höf. Sævar Helgi Bragason