Chińskie plany sprowadzenia na Ziemię próbek z Księżyca i Marsa

W najbliższych latach Chińczycy planują przeprowadzenie kilku niezwykle ciekawych i skomplikowanych misji kosmicznych, których ostatecznym celem będzie sprowadzenie na Ziemię próbek z Marsa. Najpierw jednak konieczne będzie wysłanie podobnej misji na naszego naturalnego satelitę.

Łazik Yutu na powierzchni Księżyca / Chińska Narodowa Agencja Kosmiczna

Chiński program eksploracji Księżyca rozpoczął się 24 października 2007 roku, kiedy na orbitę Księżyca wysłano sondę Chang'e 1. Dzięki danym zebranym przez orbiter w okresie od listopada 2007 do lipca 2008 możliwe było stworzenie najdokładniejszej w historii mapy 3D powierzchni Księżyca. Podcza misji udało się też zmapować rozmieszczenie wielu pierwiastków w księżycowej glebie. Początkowo misja była planowana na rok, jednak została przedłużona o cztery miesiące. Ostatecznie sonda została rozbita na powierzchni Księżyca 1 marca 2009 roku.

Kolejnym etapem było wysłanie kolejnego orbitera Chang'e 2 w październiku 2010 roku. Tym razem statek został wyposażony w nieco lepszą kamerę niż poprzednik. Sonda dotarła na orbitę Księżyca w zaledwie 5 dni, dzięki użyciu mocniejszej wersji rakiety, co pozwoliło na bezpośredni lot w kierunku naszego naturalnego satelity, bez wchodzenia na orbitę Ziemi. W czasie misji udało się zejść na wysokość zaledwie 15 km nad powierzchnią, co pozwoliło na dokładne sfotografowanie przyszłego miejsca lądowania misji Chang'e 3. Po zbadaniu Księżyca, Chang'e 2 udał się w punkt libracyjny (punkt Lagrange'a) L2 w układzie Ziemia-Słońce. To pozwoliło na przetestowanie chińskiego systemu śledzenia i komunikacji. Po tym sonda została skierowana w stronę asteroidy (4179) Toutatis. Podczas przelotu obok niej w odległości zaledwie 3,2 km, udało się sfotografować powierzchnię asteroidy w rozdzielczości 10 m/px. Od tego czasu sonda podróżuje dalej, obecnie znajdując się ponad 200 milionów kilometrów od Ziemi. To pozwala na dalsze testowanie chińskiego systemu komunikacji i kontroli statku znajdującego się w głębokim kosmosie.

Miejsce lądowania misji Chang'e 3.

Następnie przyszedł czas na misję, której celem było wylądowanie na Księżycu. 1 grudnia 2013 wystrzelono rakietę Chang Zheng 3B (Long March 3B) z misją Chang'e 3. W jej skład wchodził lądownik oraz 140-kilogramowy łazik Yutu. Na lądowniku zainstalowano kilka urządzeń. Jednym z nich był Lunar-based ultraviolet telescope (LUT), czyli teleskop służący do obserwacji obiektów głębokiego nieba (Deep-sky objects) w paśmie bliskim ultrafioletu. Kolejnym elementem była kamera służąca do obserwacji plazmosfery w paśmie skrajnego ultrafioletu. Na lądowniku znalazło się też miejsce dla panoramicznej kamery oraz sondy pozwalającej badać glebę. Łazik Yutu wyposażono między innymi w kilka kamer oraz georadar, pozwalający badać glebę do głębokości 30 m. Zarówno łazik jak i lądownik wyposażone były w radioizotopowe generatory termoelektryczne, które pozwalały na ogrzewanie urządzeń w czasie 14-dniowych księżycowych nocy, kiedy to pojazdy były wprowadzane w stan wstrzymania.

Misje Chang'e 1-3 pokazały, że Chińczycy są w stanie umieścić sondy na orbicie Księżyca oraz bezpiecznie na nim wylądować i prowadzić badania na powierzchni Srebrnego Globu. Kolejna misja Chang'e 4 będzie polegać na ponownym lądowaniu na Księżycu, tym razem jednak na stronie niewidocznej z Ziemi. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, Chiny zostaną pierwszym krajem, który tego dokonał. Aby możliwa była komunikacja z lądownikiem i łazikiem, konieczne będzie użycie satelity przekazującego sygnał na Ziemię.

Wszystkie te doświadczenia będą miały swoje zastosowanie podczas planowanej misji Chang'e 5, której celem będzie sprowadzenie na Ziemię próbek z Księżyca. Początkowo misja była planowana na rok 2017, jednak ze względu na niepowodzenie podczas startu rakiety Chang Zheng 5 (Long March 5), w lipcu tego roku, zdecydowano się o przesunięciu misji na rok 2019. Po miękkim lądowaniu na powierzchni Srebrnego Globu, sonda wykorzysta wiertło do pobrania z głębokości około 2 m próbek bazaltu, którego wiek szacuje się na 1,3 miliarda lat. Będzie to pierwsza od 1976 roku misja sprowadzenia próbek z Księżyca na Ziemię. W przeciwieństwie jednak do podobnych misji radzieckich, Chińczycy planują dokowanie do modułu powrotnego na orbicie Księżyca przed powrotem na Ziemię. Łącznie powinno się udać sprowadzić na Ziemię 2 kg próbek.

Następnym etapem będzie wysłanie misji na Marsa. W 2020 roku Chiny planują za jednym razem wystrzelenie orbitera, lądownika i łazika na Czerwoną Planetę. Celem misji będzie zbadanie marsjańskiej gleby, poszukiwanie wodnego lodu, ocenienie możliwości zasiedlenia planety, badanie atmosfery oraz śledzenie pogody. Orbiter zostanie też wyposażony w kamerę, pozwalającą na obrazowanie powierzchni planety w wysokiej rozdzielczości (50 m/px). Dane te posłużą do wybrania miejsca lądowania podczas misji, której celem będzie sprowadzenie na Ziemię próbek z Marsa. Ta misja planowana jest na koniec lat dwudziestych, chociaż nie została jeszcze ostatecznie zatwierdzona. Całość – dostarczenie urządzeń na Marsa, wejście na orbitę, lądowanie, pobranie próbek, start z powierzchni Marsa, dokowanie do modułu powrotnego i wreszcie powrót na Ziemię – miałaby się odbyć z wykorzystaniem jednego startu rakiety Chang Zheng 9 (Long March 9), która po raz pierwszy powinna wznieść się w powietrze w 2025 roku.

Od kilkudziesięciu lat naukowcy z różnych krajów starają się wysłać misję, której celem będzie sprowadzenie na Ziemię próbek marsjańskiej gleby. Rosjanie planowali zrobić to już w latach 70-tych ubiegłego wieku, jednak wielokrotne nieudane starty rakiety N-1, która miałaby do tego posłużyć, pokrzyżowały te plany. Również NASA razem z Europejską Agencją Kosmiczną planowały przeprowadzenie wspólnej misji tego typu. Miała się ona odbyć w latach 2018-2022. Ostatecznie jednak NASA wycofała się z projektu, przez co misja została odłożona na bliżej nieokreśloną datę. Niedawno NASA poinformowała, że rozważa przeprowadzenie tego typu misji w 2026 roku, kiedy to na Marsa wysłany miałby zostać łazik, który pobrałby próbki zebrane przez inny łazik, Mars 2020, który dotrze na Czerowną Planetę w 2021 roku. Na razie jednak nic nie jest pewne w tym temacie. Może się więc okazać, że to Chińczycy jako pierwsi z powodzeniem dostarczą marsjańskie próbki na Ziemię.

Źródła: China Space Report, NASA, The Planetary Society