Die Volksrepublik China arbeitet weiter an ihren Projekten im Raketen- und Raumfahrtbereich. Das vielleicht kühnste und ehrgeizigste Projekt ist das Mondforschungsprojekt. Chinesische Spezialisten haben im Rahmen ihres eigenen Mondprogramms bereits mehrere Projekte entwickelt und umgesetzt und arbeiten weiter an neuen Raumfahrzeugen. In naher Zukunft wird ein weiteres Gerät zum Mond geschickt. Zum ersten Mal in der Geschichte der chinesischen Raumfahrt ist geplant, Proben von Mondboden zur Erde zu liefern.
Denken Sie daran, dass die chinesische Raketen- und Raumfahrtindustrie vor langer Zeit die ersten Schritte bei der Untersuchung des einzigen natürlichen Satelliten der Erde unternommen hat. Die ersten echten Ergebnisse wurden 2007 erzielt. Am 24. Oktober 2007 wurde die Trägerrakete mit der Raumsonde Chang'e-1 gestartet. Dieses Gerät und alle nachfolgenden Entwicklungen des "Mondziels" erhielten ihren Namen zu Ehren des Charakters der chinesischen Mythologie, der direkt mit dem Mond verwandt war (in einigen Mythen wird Chang'e sogar die Göttin des Mondes genannt). Einige Tage später erreichte die Mondlandefähre die angegebene Umlaufbahn und begann, Informationen über die Mondoberfläche zu sammeln. Im Laufe des Jahres vermisste das Gerät die Oberfläche des Satelliten, was notwendig war, um seine detaillierte dreidimensionale Karte zu erstellen. Am 1. März 2009 wurde die Umlaufbahn des Chang'e-1-Produkts verlassen und fiel auf die Mondoberfläche.
Schwere Trägerrakete "Changzheng-5" vor dem ersten Start, November 2016. Foto: Chinese Academy of Space Technology / cast.org.cn
Am 1. Oktober 2010 wurde die Mission Chang'e-2 gestartet. Diesmal sollte die Raumsonde eine bestimmte Region des Mondes untersuchen, in der sie die nächste Mondlandefähre sanft landen sollte. Nach allen erforderlichen Maßnahmen wurde die Raumsonde Chang'e-2 zum Punkt L2 Lagrange (Erde-Mond-System) gebracht und dann in Richtung des Asteroiden (4179) Tautatis geschickt. Ende 2012 wurden Aufnahmen eines Himmelskörpers gemacht, danach ging das Forschungsfahrzeug in den Weltraum.
Ein Vorbeiflug am Mond mit einer Vermessung seiner Oberfläche war die erste Stufe des chinesischen Mondprogramms. Als Teil der zweiten Stufe wurde vorgeschlagen, einen Lander mit einem Rover an Bord zu einem natürlichen Satelliten zu liefern. Anfang Dezember 2013 wurde das Modul Chang'e-3 mit dem Mondrover Yuytu (Jade Hare - Chang'es Satellit) zum Mond geschickt. Mitte des Monats landete das Fahrzeug in einem bestimmten Gebiet weich. Es ist bemerkenswert, dass diese Mission die VR China zum dritten Land der Welt machte, das es geschafft hat, einen Forschungsapparat auf dem Mond zu landen. Bisher waren dies nur der Sowjetunion und den USA möglich. Nach der Landung waren die Aufgaben der Chang'e-3-Mission aufgrund verschiedener technischer Probleme nur teilweise gelöst.
Chinas Raketen- und Raumfahrtindustrie bereitet sich derzeit auf die dritte Phase ihres Mondexplorationsprogramms vor. Die Aufgabe von Raumfahrzeugen besteht diesmal nicht nur darin, auf der Oberfläche des Satelliten zu landen, sondern auch Bodenproben zu sammeln und anschließend zur Erde zu transportieren. Diese Aufgabe soll während der Chang'e-5-Mission gelöst werden. Um einige Probleme zu lösen, war es außerdem notwendig, ein Hilfsraumfahrzeug "Chang'e-5T1" zu entwickeln.
Das Landemodul der Chang'e-3-Station. Foto Spaceflight101.com
Vor den Vorbereitungen für den Start der Chang'e-5-Mission wurde beschlossen, Vorstudien mit der analogen Station Chang'e-5T1 durchzuführen. Im Gegensatz zu einer vollwertigen automatischen Mondstation enthielt das Produkt mit den Buchstaben "5T1" nur ein Servicemodul auf der DFH-3A-Plattform und ein Sinkfahrzeug. Die Mission bestand darin, den Mond entlang einer bestimmten Flugbahn zu umfliegen, gefolgt von einer Rückkehr zur Erde und dem Absetzen des Abstiegsfahrzeugs. Ein solcher Flug sollte das Potenzial der in Entwicklung befindlichen Raumsonde Chang'e-5 zeigen und wurde auch benötigt, um die notwendigen Modifikationen zu bestimmen.
Am 23. Oktober 2014 startete die Trägerrakete Changzheng-3C vom Kosmodrom Xichang (Provinz Sichuan) und brachte die Raumsonde Chang'e-5T1 auf eine vorgegebene Flugbahn. Es dauerte ungefähr fünf Tage, um zum Mond zu fliegen und seine Umlaufbahn zu durchlaufen, wonach das Gerät zur Erde zurückkehrte. Am 31. Oktober ließ das Servicemodul den Lander fallen, woraufhin er in der Autonomen Region Innere Mongolei landete. In den nächsten Wochen wurden eine Reihe von Orbitalanpassungen vorgenommen, wonach die Chang'e-5T1 zum Mond zurückkehrte. Ende November wurde das Gerät in der Nähe des L2 Lagrange-Punktes in die Umlaufbahn gebracht, wo es für neue Forschungen aufbewahrt werden sollte.
Anfang 2017 veröffentlichten chinesische Medien Informationen über den aktuellen Stand des Chang'e-5-Projekts und die aktuellen Pläne für die Raumfahrtindustrie. Zu diesem Zeitpunkt hatten die chinesische Nationale Raumfahrtbehörde und die Unternehmen der Raketen- und Raumfahrtindustrie genügend Fortschritte bei der Vorbereitung einer zukünftigen Mission gemacht. Darüber hinaus wurden die Starttermine für das neue Raumfahrzeug bis Januar festgelegt. Die ersten Ergebnisse des neuen Projekts sollen also noch in diesem Jahr vorliegen.
Lunokhod "Yuytu" auf der Mondoberfläche. Foto Spaceflight101.com
Offiziellen Angaben zufolge soll der Start der Chang'e-5-Mission im November erfolgen. Bis Ende des Monats wird die Roboter-Mondstation in die Erdumlaufbahn des Satelliten eintreten und dann den Lander fallen lassen, der mit der Oberflächenforschung und dem Sammeln von Proben beauftragt wird. In Ermangelung schwerwiegender technischer Probleme werden bis Anfang nächsten Jahres neue Teile von Regolith in den Händen chinesischer Wissenschaftler sein, und zwar in größeren Mengen.
Nach den verfügbaren Daten wird die automatische Station "Chang'e-5" ein ziemlich großer und schwerer Komplex sein, der aus mehreren Hauptkomponenten besteht. Zur Lösung aller gestellten Aufgaben kommen Module mit Sonderausstattung mit einem Gesamtgewicht von 8200 kg zum Einsatz. In diesem Zusammenhang wird der Start der Station von einer schweren Trägerrakete "Changzheng-5" durchgeführt.
Diese Rakete hat ein dreistufiges Design und kann bis zu 25 Tonnen Fracht in eine erdnahe Umlaufbahn bringen. Motoren verschiedener Stufen und Beschleuniger verwenden Kerosin oder verflüssigten Wasserstoff mit flüssigem Sauerstoff als Oxidationsmittel. Anfang November letzten Jahres absolvierte die Changzheng-5-Rakete ihren Jungfernflug. Der zweite und bisher letzte Start erfolgte am 2. Juli dieses Jahres. Beide Male wurden die Raketen vom Kosmodrom Wenchang (Insel Hainan) gestartet. Der nächste Start ist für November geplant. In diesem Fall wird die Chang'e-5-Station zur Nutzlast der Trägerrakete. Künftig kann im Rahmen des Mondprogramms wieder eine Rakete neuen Typs eingesetzt werden.
Um das Problem des Sammelns von Mondboden mit anschließender Rückführung von Proben zur Erde zu lösen, sollte die Raumsonde Chang'e-5 aus mehreren Hauptkomponenten bestehen: einem Orbital-, Lande-, Start- und Rückkehrmodul. Zuvor wurden auch Informationen über die Möglichkeit der Verwendung eines Rovers veröffentlicht, aber in Zukunft wurde anscheinend beschlossen, ein solches Produkt auf die nächste Mission zu übertragen. So wird die Entnahme von Bodenproben in unmittelbarer Nähe des Landers durchgeführt. Dennoch ist anzumerken, dass der erfolgreiche Abschluss der Mission in diesem Fall ein echter Durchbruch für die chinesische Raumfahrt sein wird.
Experimentelles Raumschiff "Chang'e-5T1". Abbildung Space.skyrocket.de
Einer der größten Teile des vielversprechenden Komplexes wird ein Orbitalmodul sein, das die Lieferung anderer Komponenten zum Mond und zurück zur Erde sicherstellen soll. Es nimmt einen zylindrischen Körper auf, an dessen Seiten im Flug Sonnenkollektoren eingesetzt werden. Das Modul ist außerdem mit einem Kraftwerk mit Treibstofftanks, Steuergeräten und einem Gehäuse zum Anschluss an das Landemodul ausgestattet. Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein separates Rücklaufmodul.
Laut den veröffentlichten Bildern wird der Lander eine Plattform mit mehreren leichten Rohrstützen und einer Reihe von Spezialgeräten sein. Es wird vorgeschlagen, es mit Sonnenkollektoren, Akkumulatoren, Steuerungen und Geräten zum Sammeln von Erde auszustatten. Das Dach des Rumpfes dieses Produkts wird zur Startrampe für das Startmodul. Auf diese Weise wird der Lander in der Lage sein, Proben zu sammeln und ihre Lieferung in die Mondumlaufbahn sicherzustellen. Berichten zufolge wird die Gesamtmasse des Landers 1200 kg betragen.
Es wird vorgeschlagen, am Landerkörper ein Bodensammelsystem nach dem Schlagbohrprinzip zu installieren. Mit Hilfe einer beweglichen Stütze wird der Bohrer an die Bodenoberfläche gebracht und kann anschließend kleine Löcher darin bohren. Für den Probentransport wurden spezielle zylindrische Behälter entwickelt. Nach dem Laden der Probe wird der Behälter hermetisch verschlossen und in das entsprechende Volumen des Entnahmemoduls gestellt. Es wird argumentiert, dass Raumfahrzeuge in der Lage sein werden, 2 kg Regolith zur Erde zu bringen.
Das Abstiegsfahrzeug Chang'e-5T1. Foto Wikimedia Commons
Das Landemodul wird einen Teil der Recherche direkt vor Ort durchführen können. Dafür ist er mit einigen speziellen Geräten ausgestattet. An Bord befinden sich Werkzeuge zur Analyse der Bodenzusammensetzung, ein Bodengasanalysator, ein Mineralspektrometer usw. Um den Betrieb von gesteuerten und automatisierten Systemen zu steuern, empfängt das Modul Kameras, Landevisiergeräte und andere Geräte.
Das im Chang'e-5-Projekt vorgeschlagene Takeoff-Modul ist ein relativ kompaktes und leichtes Gerät mit eigenem Kraftwerk und eigener Steuerung sowie einem Fach zum Beladen von Containern mit Proben. Wie aus den veröffentlichten Daten hervorgeht, können Nutzlastcontainer auf andere Komponenten des Komplexes übertragen werden. Dies ist notwendig, um den Transport von Boden zur Erde zu erleichtern.
Das wiederherstellbare Modul der Chang'e-5-Station wurde mit der Erfahrung aus der Entwicklung und dem Betrieb bemannter Raumschiffe der Shenzhou-Serie entwickelt und muss daher die entsprechende Form haben. Dieses Gerät erhält eine Ausrüstung zur automatischen Steuerung während des unabhängigen Fluges im Weltraum und nach dem Eintritt in die Atmosphäre. Außerdem muss das zurückgesendete Modul mit einem Thermoschutz ausgestattet sein. Der Abstieg in die Atmosphäre erfolgt nach dem Abbremsen auf akzeptable Geschwindigkeiten mit einem Fallschirm.
Aus Sicht der Komplexität des Programms sollte sich die Chang'e-5-Mission deutlich von ihren Vorgängern unterscheiden, was vor allem mit den gesetzten Zielen verbunden ist. Die Trägerrakete wird den gesamten Komplex in eine bestimmte Umlaufbahn bringen, danach seine Flugbahn korrigieren und zum Mond fliegen. In der Umlaufbahn des Erdsatelliten erfolgt das Abdocken, wonach der Lander auf seine Oberfläche geht. Das Orbitalmodul wiederum bleibt auf seiner Flugbahn und wartet auf das Fahrzeug mit Nutzlast.
Die Architektur des automatischen Bahnhofs "Chang'e-5". Abbildung Spaceflight101.com
Nach Erreichen der Mondoberfläche muss sich der Lander auf die weiteren Arbeiten vorbereiten, indem er Sonnenkollektoren, Bohrinseln usw. Dann wird seine Aufgabe darin bestehen, Löcher zu bohren und Proben zu sammeln mit anschließender Beladung des Entnahmemoduls mit Containern. Nach Abschluss dieser Arbeitsphase kehrt das Startmodul mit seinem eigenen Antriebssystem in die Umlaufbahn zurück. Der Lander bleibt auf dem natürlichen Satelliten der Erde.
In einer zirkumlunaren Umlaufbahn muss das Startmodul automatisch an das orbitale andocken. Danach werden die Behälter mit den Proben in das retournierte Gerät überführt. Dann kann das Orbitalmodul mit dem Wiedereintrittsfahrzeug die Flugbahn ändern und zur Erde fliegen. In einer relativ kleinen Entfernung vom Planeten werden sie abdocken. Das Orbitalmodul verbrennt in der Atmosphäre, während das zurückkehrende Modul sicher in einem bestimmten Gebiet landen muss und den Wissenschaftlern Proben liefert.
Der Start der neuen automatischen Mondstation ist für November dieses Jahres geplant. Alle Hauptphasen der Mission werden relativ kurz dauern, dank derer das Wiedereintrittsfahrzeug bis Ende des Jahres Proben des Mondbodens liefern kann. Auch die Raumsonde Chang'e-5 wird eine Art Rekord aufstellen. Früher brachten automatische Stationen vom Mond nicht mehr als ein paar hundert Gramm Gestein, während das chinesische Programm die Lieferung von 2 kg auf einmal vorsieht.
Platzierung der Bohrausrüstung. Abbildung Spaceflight101.com
Anfang Juni benannten chinesische Wissenschaftler den Landeplatz für die Module der neuen Station. Der Lander muss zum Rumker Peak absteigen, der sich in der Region Ocean of Storms befindet. Dieser Bereich der Mondoberfläche ist vulkanischen Ursprungs und relativ jung. Untersuchungen vor Ort und die Untersuchung der angelieferten Proben werden neue Erkenntnisse über die Entwicklung von Erosionsprozessen, über die Abkühlung des Gesteins und deren Wechselwirkungen liefern.
Nach der Rückkehr des Chang'e-5-Moduls mit einer Ladung Mondboden an Bord werden die chinesische Wissenschaft und Industrie noch einige Jahre lang die Erfahrungen mit dem Betrieb der automatischen Station analysieren und die notwendigen Schlussfolgerungen ziehen. Künftig soll aus den bestehenden Entwicklungen ein neuer ähnlicher Komplex entstehen, der allerdings etwas andere Aufgaben haben wird. Aus offensichtlichen Gründen wird die Entwicklung der Chang'e-6-Station frühestens nach Abschluss der November-Mission beginnen.
Einigen Berichten zufolge plant China im nächsten Projekt des Mondprogramms eine sanfte Landung einer automatischen Station, an der sich neben der eigenen stationären Ausrüstung ein neuartiger Mondrover befinden wird. Der Start eines solchen Komplexes ist noch für 2020 geplant, es ist jedoch nicht auszuschließen, dass der Programmplan in der einen oder anderen Weise angepasst wird.
Die Aufgabe der nächsten Stufe des Mondprogramms der VR China könnte die Vorbereitung auf einen bemannten Flug zu einem natürlichen Satelliten der Erde sein. Wahrscheinlich werden chinesische Spezialisten zunächst mehrere Testmissionen mit Automatisierung und Fernsteuerung durchführen und erst danach mit der Entwicklung eines vollwertigen bemannten Raumfahrzeugs beginnen. Aus offensichtlichen Gründen ist der Zeitpunkt solcher Arbeiten noch unbekannt und noch nicht vorhersehbar. Anscheinend werden die ersten Arbeiten in diese Richtung frühestens Mitte des nächsten Jahrzehnts beginnen. Der jeweils erste bemannte Flug chinesischer Astronauten zum Mond wird noch später erfolgen.
Beginn des eigenständigen Fluges des Startmoduls. Abbildung Chinadaily.com.cn
Bis heute hat das chinesische Mondprogramm einige Erfolge erzielt. Mehrere automatische Stationen für verschiedene Zwecke wurden bereits zum Mond geschickt. Es gelang ihnen eine sanfte Landung zu machen und den Mondrover mit Forschungsausrüstung an die Oberfläche zu bringen. In wenigen Monaten wird eine Station mit Geräten zur Bodenforschung sowie zum Sammeln und Versenden zur Erde ans Ziel gehen.
Die Projekte der „Chang'e“-Familie sind entstanden, indem sukzessive verschiedene Fragestellungen herausgearbeitet und die bereits fertige Ausrüstung mit ihrem parallelen Umbau für aktuelle Aufgaben und Bedürfnisse verbessert wurden. Dank dessen war es in etwa 7 Jahren möglich, einen langen Weg vom Umrunden des Mondes bis zur sanften Landung auf seiner Oberfläche zu gehen. Es dauerte fast drei Jahre, bis sich die Mission vorbereitet hatte und das Fahrzeug mit den Proben zurückgebracht wurde.
Die neue Mission startet in wenigen Monaten und China hat bisher allen Grund, mit einem erfolgreichen Abschluss zu rechnen. Die Rückgabe der Apparatur mit Proben des Regoliths wird die Richtigkeit der Ideen zeigen, die dem neuesten Projekt der automatischen Mondstation zugrunde liegen, wird zur Weiterentwicklung der Weltraumtechnologie beitragen und darüber hinaus neue Informationen über den natürlichen Satelliten von die Erde. Ob im Rahmen eines Projektes alle gestellten Aufgaben gelöst werden können, wird sich in naher Zukunft zeigen.
