Prije pedeset godina ovog mjeseca, NASA-ina misija Apollo 8 omogućila je ljudskim očima prvi put pogled na daleku stranu Mjeseca. Zemlja punjena kraterima koju je posada vidjela dok se petljala oko Mjeseca bila je potpuno skrivena do 1959. godine, kada je sovjetska misija Luna 3 prenijela crno-bijele slike sivog krajolika, praznog i praktički nepromijenjenog milijarde godina. Ali očekuje se da će sljedeće poglavlje istraživanja na ovom neobrađenom terenu malo pogaziti dugogodišnju lunarnu prašinu.
Danas je kineska raketa Long March 3B postavila svemirski brod koji će pokušati prvo meko slijetanje na daleku lunarnu stranu: Chang'e-4. Očekuje se da će letjelica sletjeti negdje između 1. i 3. siječnja nakon petodnevnog krstarenja Mjesecom, umetanja lunarne orbite i nekoliko korekcija tečaja u pripremi za izlazak sunca iznad pretpostavljenog mjesta slijetanja u krater Von Kármán krajem prosinca.
Otkad je pokrenula svoj lunarni projekt početkom 2000-ih, Kina je naglo napredovala i postala je jedina nacija koja je na Mesecu sletjela (nasuprot namjerno pogođenom) bilo što od Sovjetske misije za povratak uzorka Luna 24 1976. godine. Nakon uspješnog uspostave robotizirani zemljani brod Chang'e-3 i rover na Mare Imbrium u prosincu 2013., Kina je postala tek treća zemlja koja je postigla lunarno slijetanje. Uspjeh je omogućio zemlji da zamijeni sigurnosnu letjelicu proizvedenu u isto vrijeme za još ambiciozniju misiju.
Kina je 2015. godine objavila da će se rezervni svemirski brod Chang'e-4, zemljani brod i mali rover koristiti za pionirsku misiju sletjeti na drugu stranu Mjeseca - podvig koji nikada nije pokušao zbog svoje složenosti.
Slika klizišta Chang'e-3 na površini Mjeseca snimljenog malim roverom, Yutuom, kojeg je zemljište rasporedilo nakon touchdown-a. (Kineska akademija znanosti / Kineska nacionalna svemirska uprava / Znanstveno-aplikativni centar za istraživanje mjeseca i dubinskih prostora) Svemirska letjelica, s kombiniranom masom od gotovo četiri metrička tona, nosit će osam instrumenata i znanstvene opterećenja. Ovi će se alati upotrijebiti u radiofrekvencijama s niskim frekvencijama, koristeći prednost jedinstvene radio-tihe daleke strane, zaštićene od Mjeseca od kakofonije zemaljskih radio signala. Znanstveni eksperimenti na Chang'e-4 također će istražiti interakcije čestica sunčevog vjetra s mjesečevom površinom, izvršiti geološke analize s tla i provesti mineraloške studije regolita i stijene.
Vožnja će se pridružiti prvom lunarnom eksperimentu s biosferom, koji su osmislili studenti na sveučilištima u Kini, a sastoji se od kanistera koji sadrži jaja svilenog crva, sjemenke krumpira i Arabidopsis - cvjetnu biljku koja se široko koristi u svemirskim istraživanjima. Pomoću vode, zraka i hranjivih sastojaka za organizme, znanstvenici će proučavati disanje i fotosintezu prvog života kako bi se putovali na površinu daleke strane.
***
Slijetanje i upravljanje svemirskim brodom s druge strane Mjeseca posebno je izazovno zahvaljujući fenomenu zaključavanja plima. Zemljin gravitacijski utjecaj vremenom je usporio Mjesečevo rotacijsko razdoblje, što je bilo jednako vremenu koje je potrebno da bi se završila orbita oko Zemlje. Kao rezultat toga, ista strana Mjeseca uvijek je okrenuta onima od nas na zemlji. Za slanje naredbi na drugu stranu, misija poput Chang'e-4 zahtijeva neka inovativna komunikacijska rješenja.
Kako bi stupila u kontakt sa svemirskim brodom za vrijeme i nakon slijetanja, Kina je u svibnju lansirala relejni satelit po imenu Queqiao s velikom paraboličkom antenom. Satelit je smješten u halo orbiti u stabilnoj točki nekih 65.000 do 85.000 kilometara dalje od Mjeseca, poznate kao druga točka Lagrange Zemlja-Mjesec. Queqiao uživa u nepreglednom pogledu s obje zemaljske zemaljske stanice i mjesta slijetanja Chang'e-4.
Prva slika ikad snimljena s daleke strane Mjeseca, otkrivajući površinske značajke koje su se znatno razlikovale od bliže strane. Slika je snimila sovjetska svemirska letjelica Luna 3, 7. listopada 1959. (Public Domain) Ali dodatni napor da se stigne trebao bi biti vrijedan toga. Ne samo da će misija omogućiti svemirska promatranja bez elektromagnetskih smetnji sa Zemlje, već i lunarna daleka strana također obećava uvid u povijest i evoluciju Mjeseca i Zemlje. Desetljećima su znanstvenici željeli istražiti ogromno područje poznato pod nazivom Bazen Južni pol-Aitken (SPA), koje se proteže od Južnog pola do kratera Aitken.
SPA bazen je promjera oko 2500 kilometara i dubok 12 kilometara, što ga čini jednim od najvećih i najstarijih kratera Sunčevog sustava. Tlo na ovom području moglo je sadržavati izloženi materijal iz dubljeg mjesečevog plašta, koji se istisnuo na površinu tijekom velikih udara prije milijarde godina. A s obzirom na to da mnogi astronomi vjeruju da je Mjesec izgrađen od istog materijala kao i Zemlja, SPA bazen mogao bi potencijalno pružiti informacije o tome kako je izgledala proto-Zemlja, neposredno nakon teoriziranog sudara koji je stvorio Mjesec. Nešto nakon tog sudara, život se ukorijenio, a daleka strana Mjeseca može dodati nekoliko komada toj slagalici.
Mjesto slijetanja, iako nije službeno potvrđeno, podrazumijeva se da je južni kat kratera Von Kármán. Bradley Jolliff, profesor znanosti o Zemlji i planeti sa Sveučilišta Washington u St. Louisu, primjećuje da je odabrano mjesto unutar Von Kármána relativno glatko zbog drevnog protoka lave, što nudi sigurnije slijetanje.
Meng Zhiguo, profesor na Fakultetu za znanost i tehnologiju geoeksplozije, Sveučilište Jilin i koautor radova na kandidatnim mjestima Chang'e-4, posebno je zainteresiran za moguće uvide koje bi misija mogla ponuditi u sastavu daleku lunarnu luku omogućila su dva spektrometra koja lete na svemirskom brodu, vidljivi i blisko infracrveni spektrometar za snimanje (VNIS) i spektrometar niske frekvencije (LFS).
"Kompozicije kratera od podočnjaka bit će izravan dokaz o vulkanu kobile daleke mjesečeve lune, što je korisno za daljnje razumijevanje razlike vulkana kobile između bliske i udaljene strane", kaže Meng.
Mali rover, Yutu (što na kineskom znači Jade Rabbit ), nakon što je raspoređen iz zemlje Chang'e-3. (Kineska akademija znanosti / Kineska nacionalna svemirska uprava / Znanstveno-aplikativni centar za istraživanje mjeseca i dubinskih prostora) U blizini lunarne površine nalaze se brojne ogromne bazaltske ravnice poznate kao maria. Svaka je kobila stvorena vulkanskim erupcijama u dalekoj prošlosti, a one se golim okom mogu vidjeti kao tamna ravna područja. S druge strane, međutim, ima relativno malo Marija. Jedinstveni krajolik s kojim će se Chang'e-4 susresti značio je dodatne izazove u odabiru mjesta i izvršenju slijetanja.
Misija bi također mogla poboljšati naše razumijevanje formiranja kamenih tijela i razvoja slojeva poput kore, plašta i jezgre. "Sastavi su možda [nastali] iz različitih dubina plitkog Mjesečevog sloja", kaže Meng, "što je važno za razumijevanje postupka povijesti lunarnog magma oceana i hipoteze globalne diferencijacije" (što je hipoteza da se proto-Zemlja sudarila s tijelom veličine Marsa poznatim pod nazivom Theia, ostavljajući sustav Zemlja-Mjesec da se formira iz krhotina).
***
Nažalost, kaže Jolliff, jedan od glavnih razloga posjeta ovom području Mjeseca neće biti riješen. "Ključni dugogodišnji znanstveni cilj misije u SPA bazenu je utvrditi njegovu starost i sastav izvornih utjecajnih materijala, koji potencijalno sadrže stijene iskopane duboko unutar Mjeseca, moguće i njegov plašt", kaže on, "Nažalost, misija CE-4 nije opremljena za rješavanje ovih pitanja niti će ići na posebno dobro mjesto unutar SPA za rješavanje ovih pitanja."
Vrsta misije koja bi zaista mogla pružiti sliku onoga od čega se čini daleka strana zahtijevala bi povratni uzorak. Jolliff je predložio takvu misiju uzoraka SPA bazena kroz NASA New Frontiers program, ali za sada nije odobrena takva misija za financiranje.
Kina priprema pripravak za lunarni uzorak s bliže strane s Chang'e-5, koji se planirao lansirati prije Chang'e-4 u studenom 2017. Međutim, neuspješno lansiranje u srpnju iste godine, dugog 5. ožujka - raketa teških dizala potrebna za veći teret - odgodila je misiju najranije do kraja 2019. godine.
Ako sve bude u redu s letom Chang'e-5 u Mons Rümker regiju u Oceanus Procellarum, njegov rezervni kongres, Chang'e-6, mogao bi pokušati vratiti uzorak na daleku lunarnu stranu ili, možda, na Mjesečev južni pol, na početkom 2020-ih. Širenje kineskih planova za robotsko lunarno istraživanje vodi prema ciljevima koje Jolliff i ostali zagovaraju, ali za današnju misiju sve je stvar u slijeganju slijetanja.
„Naglasio bih značaj sletanja s daleke strane, što nijedna od drugih zemalja koje putuju u svemir nije učinila. Vježbanje zapovijedanja i kontrole misije sa Zemlje, na daljinu, putem komunikacijskog satelita, definitivno je odskočna daska za kineski svemirski program, “kaže Jolliff, napominjući da će Chang'e-5 brzo uslijediti nakon toga. "Ove se misije odvijaju brzo, a to također pokazuje odlučnost ovog programa da krene naprijed prema konačnom cilju stavljanja kineskih astronauta na površinu Mjeseca."
Dio daleke lunarne snimke, snimila posada Apolla 8, 24. prosinca 1968. (NASA) Kako se Kina priprema u tri misije na površinu Mjeseca u sljedećem pola desetljeća ili na taj način, nacija će vjerojatno postati značajan svjetski lider u istraživanju Mjeseca. Meng kaže da će podaci misije Chang'e-4 biti dostupni znanstvenicima izvan Kine, a svemirska letjelica nosi instrumente iz Njemačke i Švedske, kao dio međunarodnog partnerstva koje uključuje Nizozemsku i Saudijsku Arabiju.
"Uspješnim dovršetkom ove misije Kina će uspostaviti ulogu lidera u međunarodnom istraživanju Mjeseca", kaže James Head, profesor geoloških znanosti na Sveučilištu Brown. "[Oni] su već ponudili korištenje svoje relejne satelitske infrastrukture međunarodnoj svemirskoj zajednici."
Kineske lunarne misije nalaze se na čelu vala ponovnog interesovanja za našeg nebeskog susjeda, s NASA-om, Europskom svemirskom agencijom, Rusijom i Indijom koji u narednim godinama rade na različitim robotiziranim misijama. Kineski planovi poprimaju konačan oblik, s izvođenjem ranije danas, a planovi već rade na Chang'e-7, tehnološkom demonstratoru za testiranje izvodljivosti dugoročnih ciljeva, poput in situ iskorištavanja resursa vodenog leda ili metala.
"Svaka nova misija na Mjesec pruža iznenađenja, kaže Head. "Chang'e 4 ne samo da će biti monumentalno tehničko dostignuće, već će bez sumnje donijeti nova otkrića i iznenađenja."
Andrew Jones je novinar koji izvještava o kineskom svemirskom programu, pišući za SpaceNews, Gbtimes i doprinose gostujućim blogovima u Planetarnom društvu. Sjedište mu je u Finskoj.
