Lima puluh tahun lalu bulan ini, misi Apollo 8 NASA membenarkan mata manusia untuk melihat jauhnya bulan untuk pertama kalinya. Tanah kawah yang ditakluki oleh para awak ketika mereka mengelilingi Bulan sepenuhnya tersembunyi sehingga tahun 1959, ketika misi Soviet Luna 3 menularkan imej hitam dan putih dari landskap kelabu, terbiar dan hampir tidak berubah selama berbilion tahun. Namun, bab penjelajahan berikutnya di tanah yang belum dimakan ini dijangka menimbulkan sedikit debu bulan yang berlalu.
Kini, roket Cina Long March 3B melonjakkan kapal angkasa yang akan mencuba pendaratan pertama yang paling lembut di bahagian jauhnya bulan: Chang'e-4. Kraf itu dijangka membuat pendaratannya antara 1 dan 3 Januari selepas pelayaran lima hari ke Bulan, penyisipan orbit bulan, dan beberapa koreksi kursus sebagai persediaan untuk matahari terbit di atas tapak pendaratan di Kawah Von Kármán pada akhir Disember.
Sejak memulakan projek lunarnya pada awal 2000-an, China telah maju dengan pesat untuk menjadi satu-satunya negara yang mempunyai landasan lembut (berbanding dengan sengaja memberi kesan) apa-apa pada Bulan sejak misi pemulangan sample Luna 24 Soviet pada tahun 1976. Setelah berjaya menetapkan pembina dan penyerang Chang'e-3 robotik di Mare Imbrium pada Disember 2013, China menjadi negara ketiga untuk mencapai pendaratan lunar. Kejayaan itu membolehkan negara itu menunaikan kapal angkasa sandaran yang dikeluarkan pada masa yang sama untuk misi yang lebih tinggi.
Pada tahun 2015, China mengumumkan bahawa pesawat ruang angkasa Chang'e-4, lander dan rover kecil, akan digunakan untuk misi perintis untuk mendarat di bahagian jauh Bulan-sebuah prestasi yang tidak pernah dicuba kerana kerumitannya.
Imej tanah Chang'e-3 di permukaan Bulan yang diambil oleh pelaut kecil, Yutu, yang ditugaskan oleh pendarat selepas menyerang. (Akademi Sains China / Pentadbiran Angkatan Darat China / Pusat Sains dan Aplikasi Bulan dan Penerokaan Deepspace) Kapal angkasa, dengan jisim gabungan hampir empat tan metrik, akan membawa lapan instrumen dan muatan sains. Alat-alat ini akan digunakan dalam eksperimen radio frekuensi rendah, mengambil kesempatan dari sisi jauh radio yang tenang, yang dilindungi oleh Bulan dari tanda-tanda gelombang radio teristrial. Eksperimen sains pada Chang'e-4 juga akan menyiasat interaksi zarah angin matahari dengan permukaan lunar, menjalankan analisis geologi dari tanah dan menjalankan kajian mineralogi regolit dan batu.
Menyertai perjalanan akan menjadi percubaan biosphere bulan pertama, yang direka oleh pelajar-pelajar di universiti di seluruh China, yang terdiri daripada tongkat yang mengandungi telur cacing sutera, benih kentang dan Arabidopsis-tumbuhan berbunga yang digunakan secara meluas dalam penyelidikan angkasa. Dengan air, udara dan nutrien untuk organisma, saintis akan mengkaji pernafasan dan fotosintesis kehidupan pertama untuk pelayaran ke permukaan dari sisi jauh.
***
Pendaratan dan pengendalian kapal angkasa di bahagian jauh Bulan sangat mencabar kerana fenomena penguncupan pasang surut. Pengaruh graviti bumi telah, dari masa ke masa, memperlambat tempoh rotasi Bulan untuk menyamai masa yang diperlukan untuk menyelesaikan orbit sekitar Bumi. Akibatnya, sisi yang sama Bulan selalu menghadapi kita di atas tanah. Untuk menghantar arahan ke pihak lain, misi seperti Chang'e-4 memerlukan beberapa penyelesaian komunikasi yang inovatif.
Untuk menghubungi kapal angkasa semasa dan selepas pendaratan, China melancarkan sebuah satelit geganti bernama Queqiao pada bulan Mei dengan antena parabola yang besar. Satelit ini berada di orbit halo di titik stabil sekitar 65, 000 hingga 85, 000 kilometer di luar Bulan, yang dikenali sebagai Lagrange Point Earth-Moon kedua. Dari perjamuan ini, Queqiao menikmati barisan pandangan yang tetap dengan kedua-dua stesen tanah darat dan tapak pendaratan Chang'e-4.
Imej pertama yang diambil dari jauh Bulan, mengungkapkan ciri-ciri permukaan yang berbeza jauh dari sisi dekat. Imej itu diambil oleh kapal angkasa Soviet Luna 3 pada 7 Oktober 1959. (Domain Awam) Tetapi usaha tambahan untuk ke sana sepatutnya berbaloi. Misi bukan sahaja membolehkan pemerhatian ruang tanpa campur tangan elektromagnetik dari Bumi, tetapi sisi jauh bulan juga menjanjikan pandangan tentang sejarah dan evolusi Bulan dan Bumi. Selama beberapa dekad, para saintis bersungguh-sungguh untuk menyiasat kawasan luas yang dikenali sebagai South Pole-Aitken Basin (SPA), yang membentang dari Kutub Selatan hingga kawah Aitken.
Cekungan SPA adalah sekitar 2, 500 kilometer dengan diameter dan 12 kilometer jauhnya, menjadikannya salah satu kawah terbesar dan tertua sistem suria. Tanah di kawasan ini dapat mengandung bahan terdedah dari mantel bulan yang lebih dalam, ke permukaan ketika dampak besar berbilion tahun lalu. Dan mengingat banyak ahli astronomi percaya Bulan terbentuk daripada bahan yang sama seperti Bumi, lembangan SPA berpotensi memberikan maklumat tentang apa yang kelihatan seperti proto-Earth, hanya selepas perlanggaran teori yang membentuk Bulan. Kadang selepas perlanggaran itu, kehidupan menjadi akar, dan sisi jauh Bulan dapat menambah beberapa kepingan pada teka-teki itu.
Tapak pendaratan, walaupun tidak disahkan secara rasmi, difahami sebagai tingkat selatan kawah Von Kármán. Bradley Jolliff, Professor bumi dan sains planet di Universiti Washington di St. Louis, menyatakan bahawa tapak yang dipilih di Von Kármán agak lancar kerana aliran lava kuno, menawarkan pendaratan yang lebih selamat.
Meng Zhiguo, seorang profesor di College of Geoexploration Science and Technology, Universiti Jilin, dan pengarang bersama kertas-kertas di tapak pendengar calon Chang'e-4, amat berminat dengan pandangan yang mungkin misi itu boleh menawarkan ke dalam komposisi lunar jauh dimungkinkan oleh dua spektrometri yang terbang di kapal angkasa, Spektrometer Pengimejan dan Jarak Jauh-Inframerah (VNIS) dan Spektrometer Kekerapan Rendah (LFS).
"Komposisi lantai kawah dengan basalt mare akan memberikan bukti langsung tentang gunung berapi kuda di sebelah timur, yang berguna untuk lebih memahami perbezaan gunung berapi kuda di antara jarak dekat dan jauh, " kata Meng.
Ruth kecil, Yutu (yang bermaksud Jade Rabbit dalam bahasa Cina), selepas ditempatkan dari lander Chang'e-3. (Akademi Sains China / Pentadbiran Angkatan Darat China / Pusat Sains dan Aplikasi Bulan dan Penerokaan Deepspace) Sisi berhampiran permukaan bulan mempunyai banyak dataran basal yang luas yang dikenali sebagai maria. Setiap kuda dihasilkan oleh letusan gunung berapi pada masa lalu, dan mereka boleh dilihat sebagai kawasan gelap gelap dengan mata kasar. Walau bagaimanapun, pihak yang jauh mempunyai sedikit maria. Landskap unik Chang'e-4 akan menghadapi cabaran tambahan di kedua-dua laman web memilih dan melaksanakan pendaratan.
Misi ini juga dapat meningkatkan pemahaman kita mengenai pembentukan badan berbatu dan perkembangan lapisan seperti kerak, mantel dan inti. "Komposisi mungkin berasal dari kedalaman yang berlainan lapisan Bulan cetek, " kata Meng, "yang penting untuk memahami prosedur sejarah lautan magma lunar dan hipotesis pembezaan global, " (yang hipotesis bahawa proto-Bumi bertembung dengan badan bersaiz Marikh yang dikenali sebagai Theia, meninggalkan sistem Earth-Moon untuk membentuk dari puing-puing).
***
Malangnya, Jolliff berkata, salah satu sebab utama untuk melawat kawasan Bulan ini tidak akan ditangani. "Matlamat sains utama yang lama dalam misi ke SPA adalah menentukan umurnya dan komposisi bahan-bahan yang terpengaruh asalnya, yang berpotensi mengandung batu yang digali sangat jauh dari dalam Bulan, mungkin mantelnya, " katanya. . "Malangnya, misi CE-4 tidak dilengkapi untuk menangani isu-isu ini, ataupun ia akan pergi ke lokasi yang sangat baik di dalam SPA untuk menangani isu-isu ini."
Jenis misi yang benar-benar dapat memberikan gambaran tentang apa yang dibuat jauh akan memerlukan sampel kembali. Jolliff telah mencadangkan misi pemulangan sampah SPA seperti menerusi program NASA New Frontiers, tetapi pada masa ini, tiada misi seperti itu telah diluluskan untuk pembiayaan.
China sedang menyiapkan pulangan sampel lunar di tepi berhampiran dengan Chang'e-5, yang dirancang untuk dilancarkan sebelum Chang'e-4 pada November 2017. Namun, pelancaran gagal pada bulan Julai tahun itu Long March 5-a roket berat-angkat yang diperlukan untuk muatan yang lebih besar-telah melambatkan misi untuk lewat tahun 2019 pada awalnya.
Sekiranya semuanya berjalan lancar dengan penerbangan Chang'e-5 ke rantau Mons Rümker di Oceanus Procellarum, sandarannya, Chang'e-6, boleh mencuba pulangan sampel di sebelah lunar jauh, atau mungkin di kutub selatan Bulan, di awal tahun 2020an. Peluasan pelan penjelajahan bulan robotik Cina mengarah ke arah tujuan Jolliff dan yang lain menyokong, tetapi untuk misi hari ini, ia adalah mengenai melekat pendaratan.
"Saya akan menekankan kepentingan pendaratan jauh, sesuatu yang tidak dilakukan oleh negara-negara yang lain. Menerusi arahan dan kawalan misi dari Bumi, dari jarak jauh melalui satelit komunikasi, sudah tentu merupakan batu loncatan untuk program ruang angkasa Cina, "kata Jolliff, dengan menyatakan bahawa Chang'e-5 akan mengikuti dengan cepat. "Misi-misi ini berlaku secara berturut-turut, dan ini juga menunjukkan kesungguhan program ini untuk bergerak ke arah matlamat akhirnya meletakkan angkasawan China pada permukaan bulan."
Sebahagian daripada bahagian lunar jauh, ditiru oleh kru Apollo 8 pada 24 Disember 1968. (NASA) Memandangkan China menyediakan tiga misi ke permukaan Bulan dalam dekad setengah dekad seterusnya, negara itu mungkin menjadi peneraju global yang penting dalam penerokaan bulan. Meng mengatakan bahawa data dari misi Chang'e-4 akan disediakan kepada saintis di luar China, dan kapal angkasa membawa instrumen dari Jerman dan Sweden sebagai sebahagian daripada perkongsian antarabangsa yang termasuk Belanda dan Arab Saudi.
"Penyiapan misi ini akan berjaya menjadikan China sebagai peneraju dalam penerokaan Bulan Dunia, " kata James Head, profesor Sains Geologi di Brown University. "[Mereka] telah menawarkan penggunaan infrastruktur satelit relay mereka kepada komuniti ruang angkasa antarabangsa".
Misi lunar China berada di depan gelombang minat yang diperbaharui di jiran angkasa kami, dengan NASA, Agensi Angkasa Eropah, Rusia dan India bekerja sama ke pelbagai misi robot dan crewed pada tahun-tahun mendatang. Rancangan China mengambil bentuk pasti, namun, dengan pelancaran awal hari ini, dan merancang sudah dalam kerja-kerja untuk Chang'e-7, penunjuk teknologi untuk menguji kebolehlaksanaan matlamat jangka panjang, seperti penggunaan sumber dalam air ais atau logam.
"Setiap misi baru ke Bulan memberikan kejutan, kata Ketua. "Chang'e 4 bukan sahaja menjadi pencapaian teknikal yang monumental, tetapi tidak akan dinafikan membawa penemuan baru dan kejutan."
Andrew Jones adalah seorang wartawan yang melaporkan program ruang angkasa China, menulis untuk SpaceNews, Gbtimes dan menyumbang blog tetamu di Persatuan Planetary. Beliau berpangkalan di Finland.
