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Chang'E-4

Einleitung

Chang'E-4 hat als Backupexemplar von Chang'E-3 denselben Aufbau inklusive des Rovers Jutu 2. Wäre deren Landung gescheitert, so wäre es zum selben Landeort aufgebrochen. Der neue Landeort machte eine nicht näher spezifizierte Anpassung an neue wissenschaftliche Ziele nötig. Geplant war die Landung schon für 2015, doch erfolgte der Start nicht vor Ende 2018. Mögliche Ursachen können die Anpassung an den neuen Landeort und seien Herausforderungen (z. B. Kein direkter Kontakt zur Erde, auch bei der kritischen Phase der Landung) sein, aber auch Verzögerungen bei der Nachfolgegeneration die Bodenproben bergen soll. Diese benötigt zwingend die neue Trägerrakete Langer Marsch 4 mit einer höheren Nutzlast. Deren Einführung verzögerte sich aber und ein Fehlstart warf das Programm weiter zurück. So würde ein späterer Start die Lücke zwischen beiden Missionsphasen kleiner ausfallen lassen. Leider gibt es über Chang'E-4 noch weniger Informationen als über ihren Vorgänger. In diesem Artikel habe ich nur Informationen über Chang'E-4 aufgenommen. Man kann davon ausgehen, das nicht erwähnte Elemente identisch zu Chang'E-3 sind.

Die Landesonde, aufgenommen von Jutu 2Die Landesonde

Die Landesonde hat einen Durchmesser von 5,5 m und wiegt ohne Rover 1.200 kg. Der Rover 140 kg bei 1 x 1 x 1,5 m Abmessungen. Er rollte über eine ausfahrbare Fahrspur von der Landesonde herab. Das Gespann wiegt mit Treibstoff beim Start 3.640 kg. Die Designlebensdauer beträgt 12 Monate für die Landesonde und 3 Monate für den Rover.

Der Bordcomputer der Landesonden, setzt zwei Busse ein. Eigene Hardware wie die Experimente sind über einen RS-422 Bus angebunden. Der Rover über einen MI-STD 1553B Bus. Der Hauptcomputer basiert auf dem Atmel AT697F Prozessor, dieser strahlengehärtete Chip basiert auf dem LEON2 Kern, den die ESA entwickelt hat. Die ESA setzt ihn auch in eigenen Projekten ein. Er ist seit 2011 verfügbar, basiert auf der SPARC V8 Architektur und kann mit maximal 100 MHz getaktet werden, dann liefert er 85 MIPS (Dhrystone 2,1), 76 DMIPS. Die Fließkommaleistung beträgt 7 MFlops bei doppelter und 10,6 MFlops bei einfacher Genauigkeit. Das ist in etwa die Geschwindigkeit eines Pentium mit 75 MHz und entspricht der Technologie von Personalcomputern um 1995/96.

Der Computer verfügt über 256 MByte SD-RAM für das Ablegen der wissenschaftlichen Daten. Das ROM ist nur 512 KByte groß. Ein FPGA vom Typ XQR2V3000-4CCG717 dient zur Unterstützung der Hardware. Das FPGA ist vor allem mit der Kommunikation mit den Experimenten und der seriellen Schnittstelle zuständig. Es ist deutlich jünger. Es ist eine strahlengehärtete Version des Xllinx Qpro Virtex II FPGA, das 2014 erschien und 3 Millionen Gates hat. Der Bordcomputer belegt sechs Platinen. Ebenfalls sechs Platinen umfasst der Bordcomputer des Rovers, der jedoch einen viel einfacheren Prozessor einsetzt, den Intel 80C32, ein 8 Bit Mikrokontroller. Er gehört zur MCS-51 Familie die 1976 erschien. Der Bordcomputer der Landesonde wird durch einen Timer überwacht, der nach 5 s Inaktivität des Prozessors automatisch das System neu startet. Zusätzlich ist der Bordcomputer abgeschirmt, wobei die Abschirmung mindestens einer Wandstärke von 3,8 mm Aluminium entspricht.

Der Lander kommuniziert mit dem Rover im UHF-Band, mit der Erde im X-Band (senden von wissenschaftlichen Daten) und S-Band (Senden von Telemetrie/Empfangen von Kommandos). Bis zum Einleiten der Landung meist direkt, danach ausschließlich über den Relaysatelliten Queqiao.

Jutu-2Experimente

An Bord der Landesonde befinden sich drei Experimente: die Bodenkamera LCAM, die Kartierungskamera TCAM und der Radioempfänger LFS. An Bord des Rovers befinden sich die Panoramakamera PCAM, das Bodenradar LPR und das abbildende Spektrometer VNIS. Alle Experimente bis auf LFS sind Nachbauten von Experimenten auf Chang'E-3. Drei Experimente die Chang'e-3 mitführte, ein Alphateilchen Spektrometer auf dem Lander und ein optisches Teleskop und eine Extrem-UV Kamera entfielen. Dafür wurden drei weitere internationale Experimente und LFS mitgeführt. Dies sind das Lunar Lander Neutrons and Dosimetry (LND) der Universität Kiel auf der Landesonde. Dazu kommt das Advanced Small Analyzer for Neutrals (ASAN) auf dem Rover und der Netherlands-China Low-Frequency Explorer(NCLE) auf dem Relaysatelliten. Das ist neu und gab es bei Chang'E-3 nicht. Allerdings stellte der gepolante rasche Start nach Chang'E-3 die beteiligten ausländischen Partner, die üblicherweise mehrere Jahre (typisch 3 bis 5) an einem Experiment arbeiteten vor Herausforderungen.

LCAM

Die Landung Camera ist im Boden der Landesonde angebracht. Sie macht Aufnahmen, sobald die Sonde eine Distanz von 12 km zur Mondoberfläche unterschreitet mit einer Framerate von 10 fps. Bedingt durch die Bewegung der Sonde gibt eine Unschärfe in dem Bild.

LCAM

Sensor:

1024 x 1024 Pixel

Framerate:

10 fps

Gesichtsfeld:

45 x 45 Grad

Schärfebereich:

4m bis unendlich

Spektrale Empfindlichkeit:

419 - 777 nm

Signal-Rauschverhältnis (db):

30 bei Sonnenstand 30 Grad, Albedo 0,09

40 maximal

Abmessungen:

110 x 116 x 70 mm

Gewicht:

0,5 kg

TCAM

Die Terrainkamera TVAM ist für Aufnahmen des Landeplatzes zuständig. Sie sitzt auf einem kleinen Mast, mit dem sie um 360 Grad in der Horizontalen gedreht werden kann. Die Kamera selbst kann um 120 Grad in der Horizontalen gekippt werden. Sie wird genutzt um eine Karte des Landeplatzes anzufertigen, auf der die Wissenschaftler nach interessanten Plätzen und Felsen für die Untersuchung durch Jutu-2 suchen können. TCAM hat eine Auflösung die etwa der 1,7-faches des menschlichen Auges (bei 100 % Sehschärfe) entspricht.

TCAM

Sensor:

2.352 x 1.728 Pixel

Farbe:

RGB-Bayes Maske

Gesichtsfeld:

22,9 x 16,9 Grad

Schärfebereich:

5 m bis unendlich

Spektrale Empfindlichkeit:

420 - 700 nm

Signal-Rauschverhältnis (db):

30 bei Sonnenstand 30 Grad, Albedo 0,09

40 maximal

Abmessungen:

92 x 105 x 118 mm

Gewicht:

0,64 kg

LFS

Das Low Frequency Spectrometer ist ein Radioempfänger, der das elektrische Feld, erzeugt durch solar Bursts untersucht. Verändert sich ein elektrisches Feld, so erzeugt das elektromagnetische Wellen niedriger Frequenz, die man mit einer Antenne empfangen kann. Manch einer kennt das noch von Radios, wenn diese nahe an einem nicht gut abgeschirmten elektrischen Gerät standen. Der Radioempfänger misste die Stärke des Signals in zwei Bandbereichen. Sie korreliert mit Veränderungen des elektrischen solaren Feldes. Dabei geht er wie ein Sendersuchlauf durch den Bereich uns misst jeweils die Stärke des Signals. Die Auflösung hängt von der Frequenz ab und ist bei niedrigen Frequenzen naturgemäß besser als bei hohen. Der Empfänger ist eine triaxiale Antenne.

LFS

Bandbreite:

0,1 - 40 MHz

Sensitivität Empfänger

< 10 nV/Wurzel Hz

Dynamischer Bereich

> 75 db

Kanäle:

0,1 bis 1 MHz (1 - 10 kHz Auflösung)
1 bis 40 MHz (100 - 200 kHz Auflösung)

PCAM

Das Gegenstück zur TCAM auf dem Lander ist die PCAM. Sie verwendet denselben Chip, hat aber eine andere Optik. Daneben kann zwischen monochromem und farbigem Modus gewechselt werden. Die Auflösung ist in etwa doppelt so hoch wie die des menschlichen Auges.

PCAM

Sensor:

2.352 x 1.728 Pixel

Farbe:

Bayes Maske, RGB oder Monochrom-Modus

Gesichtsfeld:

19,7 x 14,5 Grad

Schärfebereich:

3 m bis unendlich

Spektrale Empfindlichkeit:

420 - 700 nm

Signal-Rauschverhältnis (db):

30 bei Sonnenstand 30 Grad, Albedo 0,09

40 maximal

Abmessungen:

90 x 110 x 120 mm

Gewicht:

0,69 kg

LPR

Niederfrequente Radarwellen können Bodenschichten durchdringen. Sie werden von Gestein reflektiert, dadurch kann man die Schichtung des Mondbodens nachweisen. Die Eindringtiefe und die Auflösung in der Tiefe hängen mit der Wellenlänge zusammen. Je höher sie ist, desto genauer kann man den Untergrund erkunden, dringt dafür aber nicht so tief ein. Das Lunar Penetrating Radar LPR verwendet daher zwei Frequenzbereiche, das niedrigfrequente dringt über 100 m tief in den Boden ein, liefert Informationen über die Dicke und Position aber nur im Meterbereich. Das höher frequente Radar dringt nur 30 m tief ein, dafür sinkt die Auflösung auf 30 cm. Ähnliche Experimente setzen auch der Marsrover Perseverance und der Rover der chinesischen Marsmission Tianwen-1 ein. Das Radar liefert ein Bodenprofil über die gefahrene Strecke.

LPR

Band:

Kanal 1

Kanal 2

Pulsamplitude:

1000 V

409 V

Pulsfrequenz:

0,5 oder 1,2 kHz

5,10, 20 kHz

Pulsanstiegszeit:

< 5 ns

< 1 ns

Empfängerbandbreite:

10 - 175 MHz

10 - 1.000 MHz

Bandbreite:

40 MHz

450 MHz

Zentralfrequenz:

60 MHz

500 MHz

Signal-Rauschverhältnis:

> 90 db

> 90 db

Penentrationstiefe:

> 100 m

> 30 m

Tiefenauflösung:

~ 1 m

30 cm

VNIS

Das abbildende Infrarotspektrometer VNIS (Visual and Near Infrared Spectrometer) ähnelt anderen Systemen auf US-Mars Rovern wie Mini-TES. Ein AOTF (acoustic-optic tunable filter) spaltet das Licht in sein Spektrum auf. Dabei wird ein Kristall, der das Licht aufbricht, durch einen piezoelektrischen Kristall in Schwingungen versetzt welche die Aufspaltung beeinflussen und damit das Spektrum. AOTF Spektrometer haben keine beweglichen Teile und sind vergleichsweise leicht. Beides Vorteile für eine Landemission. Das VNIS arbeitet mit zwei Spektralkanälen und unterschiedlichen Detektoren. Im visuellen Kanal wird das Licht auf einen 256 x 256 Pixel großen CCD-Detektor geworden. Die räumliche Auflösung ist damit nur 1/256 des Gesichtsfelds. Beim Infraroten Detektor ist es ein einzelner InGaAs-Detektor. Mittels VNIS soll die mineralogische Zusammensetzung von Felsen berührungslos ermittelt werden. Es gibt leichte Änderungen gegenüber dem Instrument von Chang'e-3. So haben die Instrumente unterschiedlich große Gesichtsfelder.

VNIS

Band:

Visuell

Nahes IR

Spektralbereich:

450 - 950 nm

900 - 2400 nm

Spektrale Auflösung:

2 - 10 nm

3 - 12 nm

Detektor:

256 x 256 Pixel HgCdTe Sensor

1 InGaAs Thermoelement

Anzahl der Bänder:

100

300

Gesichtsfeld:

8,5 x 8,5 Grad3

3,58 Grad

Quantisierungsbits:

10

16

Signal-Rauschverhältnis (db):

33 bei Sonnenstand 45 Grad, Albedo 0,09

43 maximal

31 bei Sonnenstand 15 Grad, Albedo 0,09

46 maximal

Integrationszeit:

18,2 - 256 ms


Abstand zum Ziel

0,7 - 1,3 m

Zeitdauer um ein vollständiges Spektrum zu Gewinnen

2 min

Gewicht:

4,69 kg

Abmessungen:

255 x 172 x 169 mm

LND

Das Lunar Lander Neutron & Dosimetry Experiment der deutschen Kieler Christian Albrecht Universität misst die Strahlung, die ein Astronaut auf dem Mond ausgesetzt wäre. Das Experiment wurde in nur 13 Monaten auf Basis des IRAS Sensors für Exomars entwickelt. Es besteht aus 10 Silizium Detektoren, die übereinander geschichtet sind. Je nachdem wie viele Schichten ein Teilchen durchschlagen kann, wird es einer Energie zugeordnet. Daneben wird der Stromfluss (die Teilchen schlagen Elektronen im Halbleiter aus ihren Atomen) genutzt, um die Energie zu bestimmen. Energiereiche Partikel (bis 20 MeV Energie) passieren den Stapel. Es kann nicht nur die Teilchen zählen, sondern auch über längere Zeiträume ein Energiespektrum erstellen, also wie sich die Teilchen über den Energiebereich verteilen. Es gibt zwei Detektoren mit unterschiedlicher Fläche, die im Mittel 3 bzw. 35 einfallenden Teilchen pro Sekunde entsprechen. LND hat in etwa die Größe eines Taschenbuchs und ist auf dem Lander untergebracht.

LND

Schnelle thermale Neutronen

2-20 MeV, 32 Kanäle

Fluss thermaler Neutronen

10 - 104/Min

Spektrum von Protonen

7 - 30 MeV, 32 Kanäle

Elektronenspektrum

60 - 500 keV, 32 Kanäle

Spektrum von Alphateilchen

7 - 20 MeV, 32 Kanäle

Spektrum von schweren Atomkernen

20 - 30 MeV, 32 x 32 Matrix

LET-Spektralrate

0,1 - 430 keV / µm, 64 Kanäle

Zeitauflösung

Dosis: 1 min, Protonen und Elektronen: 5 Minuten, schwere Atomkerne: 30 Minuten

ASAN

Der schwedische Advanced Small Analyzer for Neutrals (ASAN) weist Ionen und neutrale Atome nach. ENA (Energetic Neutral Atoms) entstehen, indem Teilchen des Sonnenwindes auf neutrale Teilchen prallen und dabei Energie übertragen. Anders als die Ionen oder Elektronen können neutrale Atome nicht durch Magnetfelder und andere elektrische Felder beeinflusst werden. Der Nachweis von ENA wird genutzt, um so Veränderungen der Magnetosphäre und Exosphäre von Himmelskörpern nachzuweisen. Beim Mond wurde dies durch Chandrayaan 1 untersucht. ASAN hat die Aufgabe dies auf der Mondoberfläche im Meterbereich durchzuführen, da beim Mond ohne Atmosphäre der Sonnenwind bis zur Oberfläche vordringen.

ASAN besteht aus einem Deflektor der das Eindringen von Ionen in das Instrument verhindern kann, aber für die Erfassung von Ionen deaktiviert werden kann. Teilchen prallen auf eine Konversionsplatte, die neutrale Teilchen ionisiert. Sie werden dann durch ein elektrisches Feld beschleunigt und im Halbkreis zum Detektor, ein Time of Flight Massenspektrometer gelenkt. Durch Variieren des Feldes können nur Teilchen einer bestimmten Energie/Ladung zum Detektor gelangen. Alle anderen prallen vorher auf die Wände. So erfasst der Detektor nacheinander Teilchen unterschiedlicher Ladung. Gesteuert wird das Experiment durch einen Prozessor der ARM7 Architektur. ASAN ist das einzige ausländische Experiment auf dem Rover. Es ersetzt das Alphateilchenspektrometer von Jutu 1.

ASAN

Misst:

ENA, positiv geladene Ionen

Energiebereich:

10 eV - 10 keV

Massenauflösung:

ENA Gruppen von Masse/Ladung von 1,2,4,8,16,32
Ionen: H+ und schwere Ionen.

Energieauflösung:

7 % Ionen, < 30 % ENA

Geometrischer Faktor

~10-5 cm2 sr eV/eV

Zeitauflösung:

10 s für ein kombiniertes Ionen/ENA Spektrum

Gewicht:

650 g + 70 g Anbringung an den Rover

Abmessungen:

108 x 151 x 100 mm

Datenrate

1000 bps

NLCE

Das niederländische Netherlands-China Low-Frequency Explorer (NCLE) Experiment ist eine Radioastronomieantenne auf dem Relaysatelliten. Sie hat zwei Aufgaben. Zum einen soll sie die Radioumgebung des Mondes untersuchen. Zum Zweiten betreibt sie radioastronomische Grundlagenforschung. NCLE ist im wesentlichen ein Empfänger für Radiowellen zwischen 80 kHz und 80 MHz. Der Empfänger ist verbunden mit drei Antennen von je 5 m Länge. Alleine kann er in dem Bereich messen, welche Intensität die Radioemissionen haben. Der Hauptbereich liegt zwischen 1 und 30 MHz, das Experiment erkennt aber noch höher- und niederfrequente Wellen.

Interessant wird aber das Experiment wenn ein Nachfolge Experiment (CLE) als "hosted Payload" an Bord eines US-Mondorbiters dazu kommt. Dann hat man zwei Empfänger auf unterschiedlichen Satelliten, die auf unterschiedlichen Bahnen sich befinden. Dadurch kann man durch die Distanz viel genauer den Ort einer Radioemission bestimmen. Ziel der Niederlande ist es bis 2030 zwischen 50 und 250 Empfänger auf verschiedenen Satelliten und Raumsonden in Betrieb zu haben und damit ein gigantisches Radioteleskop im Weltraum verfügbar zu haben. Damit dies geht, wird der Zeitpunkt jedes Ereignisses mit einer "Uhr" aufgezeichnet.

NCLE

Arbeitsbereiche

100 kHz - 1 MHz, 1 kHz Auflösung

1 - 10 MHz, 10 kHz Auflösung

10 - 80 MHz, 100 kHz Auflösung

Zeitliche Stabilität des Kristalls:

< 5 x10 -11

Sensibilität des Empfängers:

< -160 dBm/Hz bei 10 MHz

Dynamischer Bereich:

> 84 dB

Basislinie für Interferometrie:

> 400.000 km

QueqiaoQueqiao

Der für die Mission benötigte Relaysatellit wurde am 20.5.2018 als Queqiao gestartet, benannt nach einer Sagengestalt "Elsterbrücke" aus der chinesischen Mythologie. Er nutzte die bei Chang'e-5 T1 getestete Vorbeiflugstechnik am Mond um Treibstoff zu sparen. Er benötigte 24 Tage (drei weniger als geplant) um seinen endgültigen Orbit zu erreichen. Dies ist ein Haloorbit um den L2-Librationspunkt des Erde-Mond-Systems. Bahnen um zwei Himmelskörper sind inhärent instabil wenn der Körper sich in einem Bereich befindet, in dem die Gravitationskraft beider Körper in etwa gleich stark ist. Stabil sind nur Umlaufbahnen, die so nahe an einem Körper liegen, dass dessen Gravitationskraft überwiegt. Beim Erde-Mondsystem sind dies kreisförmige erdnahe Umlaufbahnen. Es gibt aber fünf stabile Zonen, genannt Librationspunkte. Drei liegen auf der Umlaufbahn des kleineren Körpers im Winkel -60, +60 und +180 Grad von diesem entfernt. Zwei andere auf der Verbindungslinie Punkt-Körper1-Körper 2. Ein Punkt zwischen Körper1 und Körper2, der zweite jenseits des kleineren Körpers. In diesem letzten Librationspunkt, L2 genannt, wurde Chang'e-4 gestartet. Dieser Punkt liegt jenseits der Mondumlaufbahn, etwa 65.000 km von der Mondrückseite entfernt. Der eingeschlagene Orbit ist ein Haloorbit, das sind längegestreckte Ellipsen um den Punkt. Zeichnet man die Bewegung auf, so erhält man ein sich wiederholendes Muster von Lissajous-Kurven. Queqiao empfängt Daten von Chang'e-4 im X-Band und sendet diese im X-Band zur Empfangsstation in China. Kommandos und Softwareupdates empfängt er von der Erde im S-Band und überträgt sie auch im S-Band zu Chang'e-3, was dafür spricht, dass man deren Empfangssystem unverändert übernommen hat.

KommunikationsdiagrammQueqiao basiert auf dem Bus der ersten Mondsonde Chang'E-1 und wiegt ohne Treibstoff nur 425 kg. Damit war ein Start mit der Langen Marsch 4C möglich, einer kleineren Rakete als die Langer Marsch 3, die für die Hauptsonde genutzt wird. Entwickelt ursprünglich für Missionen in sonnensynchrone Orbits. Der Start von Queqiao war der erste in einen anderen Orbit. Bis dahin waren 24 Starts dieses Typs erfolgt, von denen einer fehlschlug. Allerdings scheiterte direkt nach dem Start von Queqiao der nächste Flug. Eine Besonderheit war das Startzentrum. Es war der erste Start einer Langer Marsch 4C von Xichang aus. Bisher erfolgten alle Starts von Tayiuan (sonnensynchrone Umlaufbahnen) oder Jiuquan (65 Grad geneigte Umlaufbahnen) aus.

Die erste Umlaufbahn war eine 394 x 383.107 x 27,5 Grad Umlaufbahn. Mitgeführt wurden zwei Mikrosatelliten Longjiang 1+2. Sie sollten in den Mondorbit eintreten. Das einzige Experiment an Bord von Queqiao war der Radioempfänger NCLE aus den Niederlanden. Queqiao hat eine Design-Lebensdauer von 5 Jahren, erheblich länger als die Missionsdauer von Chang'e-4. Daher gibt es inzwischen auch ein Abkommen mit der NASA, nachdem diese Queqiao als Relaysatellit für ihre zukünftigen Mondmissionen nutzen kann. Ob die NASA diese Option auch nutzt, ist offen, so gibt es ähnliche Abkommen mit der ESA für den Datentransfer von Landesonden über den ESA-Marsorbiter Mars Express, die nie genutzt wurden. Für den Empfang und das Senden von Daten hat er eine 4,2 m große Parabolantenne an Bord, das entspricht wegen der geringeren Distanz zu Chang'e-4 in etwa einer sechsmal größeren Antenne auf der Erde.

Longjiang

Mitgeführt wurden zwei Mikrosatelliten als Sekundärnutzlasten, genannt Longjiang oder mehr technisch Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder (DSLW A und B). Ihr Ziel war technologischer Natur: Validierung von Technologien für die niederfrequente Radioastronomie. Im Einzelnen sollte hierbei die Kommunikation zwischen den beiden Satelliten, die Messung der Entfernung, die sie voneinander hatten sowie die Synchronisierung ihrer Borduhren erprobt werden, also Dinge, die für die von den Satelliten zu betreibende Very Long Baseline Interferometry von essenzieller Bedeutung sind, dazu noch das Halten einer Flugformation in der ständig wechselnden Schwerkraft, die im Erde-Mond-System abhängig von der Position auf der Umlaufbahn herrscht.

Hauptnutzlast der von der chinesischen Harbin Universität entwickelten Satelliten war ein Langwellenempfänger mit zwei tripoligen Antennen. Dazu kam ein UKW Sender mit dem Amateurfunker die Satelliten verfolgen konnten mit zwei Antennen, die in und gegen die Flugrichtung orientiert war. Er hatte eine Leistung von 33 dbm bei 2 Watt Sendeleistung. Von der saudi-arabsichen König-Abdulaziz-Stadt für Wissenschaft und Technologie stammt eine kleine Kamera.

Die Sendefrequenzen sind:

Die beiden Satelliten wiegen zwar je nur 47 kg und haben Abmessungen von 50 x 50 x 40 cm. Sie sind aber dreiachsenstabilisiert und haben einen Antrieb mit dem sie in die Mondumlaufbahn einschwenken können und auch den Abstand zueinanderhalten können. Die Lageregelungsdüsen haben einen Schub von 0,2 N. Strom liefert ein 0,33 m² großes Solarzellenmodul. Treibstoff ist Hydrazin, das katalytisch zersetzt wird. Eine kleine Parabolantenne dient zum Senden der Daten zur Erde.

Bild der Kamera Mission

Am 20.5.2018 startete der Relaysatellit. Er erreichte den Haloorbit am 14.6.2018. Nach Durchchecken des Relaysatelliten und Inbetriebnahme konnte dann am 7.12.2020 Chang'E-4 selbst starten. Sie erreichte den Mondorbit am 12. Dezember. Nach verschiedenen Bahnmanövern wurde schließlich die Landung am 3. Januar 2019 im Von Kármán Krater auf der Mondrückseite, nahe des Südpols im Aitken-Becken.

Die beiden Mikrosatelliten DSLW A und B trennten sich nach Chang'e-4 von der Langer Marsch 4C und schlugen eigene Bahnen ein. Am 25.5.2018 erreichte DSWL-B nach Zünden seines eigenen Antriebs eine elliptische Mondumlaufbahn von 390 x 13.700 km x 21 Grad. Bei DSLW-A scheiterte das Bremsmanöver und er gelangte auf eine Sonnenumlaufbahn. Er sollte eine 200 x 9.000 km Mondbahn erreichen. DSLW-B wurde von 42 Funkamateuren bis zum 20.7.2018 empfangen, wurde aber auch noch ein Jahr später kontaktiert. Die Mondumlaufbahn ist nicht langzeitstabill. Zusammen mit Manövern zum Entsättigen der Drallräder führte dies zum Verbrauch des Treibstoffs. Am 31.7.2019 schlug Longjiang-2 auf der Mondrückseite auf und hinterlies einen 4 x 5 m großen Krater. Die Mission von Longjiang-2 war ein Teilerfolg, da ohne den Schwestersatelliten die Interferometrie nicht möglich war. Doch die UKW-Signale wurden von zahlreichen Amateurfunkern empfangen und die saudi-arabsiche Kamera machte 30 Aufnahmen, die in den arabischen Medien gefeiert wurden. Es war somit ein Erfolg in Sachen Öffentlichkeitsarbeit. (Bild rechts)

Nach der Landung von Chang'e-4 gibt es jeweils eine aktive Periode von typisch 12 bis 14 Tagen, in denen die Sonne hoch genug über dem Horizont steht, um über die Solarpaneele genügend Strom zu liefern. Es gibt Indizien, das Chang'e-4 erheblich langlebiger als ihre Vorgängerin ist. Bei Chang'e-3 fiel Jutus Bewegungsmechanismus bald aus, er bald darauf auch. Jutu 2 hat nach chinesischen Angaben bis zum Juli 2020 insgesamt 491 m zurückgelegt.

Am 12.9.2020 wurde Chang'e-4 und Jutu-2 zum 22-sten Mal wieder aktiviert. Sie waren bisher 618 Tage auf dem Mond aktiv. Im März 2020 veröffentlichte China das erste Paket von Daten der ersten beiden Perioden. Es sind 12.642 Dateien mit 14,97 GB Größe. Bis zum Schreiben des Artikels (September 2020) sind sechs Pakete veröffentlicht worden.

Ereignis

Datum

Start Queqiao:

20.5.2018

Einschwenken Longjiang-2 in den Mondorbit

25.5.2018

Queqiao erreicht Haloorbit:

14.6.2018

Start Chang'e-4:

7.12.2018

Eintritt in den Mondorbit:

12.12.2018

Landung

3.1.2019

Aufschlag Longjiang-2 auf der Mondoberfläche

31.7.2019


Links

https://epizodyspace.ru/bibl/inostr-yazyki/planetary-and-space-science/2018/Jia_et_al_The_Chang-E-4_Mission_Planetary_and_Space_Science_in_press_(2017).pdf

The_Scientific_Information_Model_of_Change-4_Visi.pdf

https://link.springer.com/epdf/10.1007/s11214-020-00725-3?sharing_token=yM0G6YRGkeahID9_CL-LV_e4RwlQNchNByi7wbcMAY4KW2Ew4jw801Oflt5mNq37bh9zawC-7RQo2hqPn4gELrSWmoHiMETDQYVkdzno21dJkw4BY4ZYsMtodj7Wd3bvfoTEGYVJ1wYUOP6VLT6jZcCph1NK9Dq3i8hrt8Lrcsg%3D

https://elib.dlr.de/119468/1/ME-SBA-2018-Wimmer-Hellweg-Berger-lpsc-change4.pdf

https://china.xilinx.com/support/documentation/data_sheets/ds124.pdf

http://impact.colorado.edu/dap/talks/martin_wieser_dap-2017.pdf

Artikel erstellt am 21.9.2020, zuletzt aktualisiert am 21.9.2020



© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.

Bücher vom Autor über Raumsonden

Lang Zeit gab es von mir nur ein Buch über Raumsonden: die beiden Mars-Raumsonden des Jahres 2011, Phobos Grunt und dem Mars Science Laboratory. Während die russische Raumsonde mittlerweile auf dem Grund des Pazifiks ruht, hat für Curiosity die Mission erst bekommen. Das Buch informiert über die Projektgeschichte, den technischen Aufbau der Sonden und ihrer Experimente, die geplante Mission und Zielsetzungen. Die Mission von Curiosity ist bis nach der Landung (Sol 10) dokumentiert. Einsteiger profitieren von Kapiteln, welche die bisherige Marsforschung skizzieren, die Funktionsweise der Instrumente erklären aber auch die Frage erläutern wie wahrscheinlich Leben auf dem Mars ist.

2018 wurde dies durch zwei Lexika, im Stille der schon existierenden Bücher über Trägerraketen ergänzt. Jedes Raumsonden Programm wird auf durchschnittlich sechs bis acht Seiten vorgestellt, ergänzt durch eine Tabelle mit den wichtigsten zeitlichen und technischen Daten und Fotos der Raumsonde, bzw., Fotos die sie aufgenommen hat. Ich habe weil es in einen band nicht rein geht eine Trennung im Jahr 1990 gemacht. Alle Programme vorher gibt es in Band 1. Die folgenden ab 1990 gestarteten dann in Band 2. In Band 2 ist ein Raumsonden Programm meist eine Einzelsonde (Ausnahme MER). In Band 1 dagegen ein Vorhaben das damals zumeist aus Doppelstarts bestand, oft auch mehr wie z.B. neun Ranger oder sieben Surveyor. Beide Bänder sind etwa 400 Seiten stark. In Band 1 gibt es noch eine gemeinsame Einführung für beide Bände über Himmelsmechanik und Technik der Instrumente. Beide Bände haben einen Anhang mit Startlisten, Kosten von Raumsonden und Erfolgsstatistiken. Band 2 hatte Redaktionsschluss im Januar 2018 und enthält die für 2018 geplanten Missionen über die es genügend Daten gab.

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