Chang'e 4:πώς το προσεδάφιο της Κίνας μας μιλάει από την μακρινή πλευρά της Σελήνης

Στις 3 Ιανουαρίου, η Εθνική Υπηρεσία Διαστήματος της Κίνας (CNSA) προσγειώθηκε ένα διαστημικό σκάφος, γνωστό ως Chang'e 4, στην επιφάνεια της μακρινής πλευράς της Σελήνης:ένα κατόρθωμα που καμία άλλη διαστημική υπηρεσία δεν έχει καν επιχειρήσει. Τώρα, το κατοικίδιο rover Yutu 2 του Chang'e έχει ξεκινήσει δράση στην επιφάνεια, έτοιμο να διερευνήσει τη γεωλογία της Σελήνης. Το Chang'e 4 και το Yutu 2 θα έχουν πληθώρα δεδομένων για να επιστρέψουν στη Γη και θα το κάνουν αυτό εκμεταλλευόμενοι ένα φαινόμενο γνωστό ως σημεία Lagrange.

Δεδομένου ότι η Σελήνη μας δείχνει πάντα το ίδιο πρόσωπο, το Chang'e 4, που πήρε το όνομά του από την κινεζική θεά της Σελήνης, δεν θα μπορέσει ποτέ να μας στείλει απευθείας μήνυμα. Το διαστημόπλοιο επικοινωνεί χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα, την τυπική επιλογή για εκπομπές που περιλαμβάνουν δορυφόρους, κινητά τηλέφωνα, τηλεόραση και, φυσικά, ραδιόφωνο. Τα ραδιοκύματα είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα χαμηλής ενέργειας, μεγάλου μήκους κύματος, που σημαίνει ότι είναι τέλεια για επικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων, ειδικά όταν υπάρχει μια οπτική σύνδεση μεταξύ του πομπού και του δέκτη, αλλά λιγότερο καλά στη διείσδυση των βράχων.

Η Σελήνη, ως ένα μεγάλο κομμάτι βράχου, κάνει εξαιρετική δουλειά στο να εμποδίζει τις μεταδόσεις του Chang'e 4. Για να ξεπεράσει αυτό το πρόβλημα, το CNSA εκτόξευσε έναν δορυφόρο τον Μάιο του 2018 σε τροχιά πέρα ​​από τη Σελήνη για να λειτουργήσει ως ρελέ.

Ο σεληνιακός αγγελιοφόρος ονομάζεται Queqiao, που σημαίνει «Γέφυρα Magpie», από μια ιστορία στην κινεζική μυθολογία στην οποία μια γέφυρα από κίσσες επιτρέπει σε ένα ζευγάρι εραστών να επανενωθούν. Όπως και ο συνονόματός του, η δουλειά του δορυφόρου είναι να δημιουργήσει μια σύνδεση μεταξύ της Γης και της μακρινής πλευράς της Σελήνης. Καθισμένος σε τροχιά γύρω από ένα σημείο στο διάστημα γνωστό ως L2, 60.000 χιλιόμετρα πέρα ​​από τη Σελήνη, το Queqiao χωρίζει το ταξίδι σε δύο μονοπάτια οπτικής επαφής.

Εδώ μπαίνουν τα σημεία Lagrange. Κάθε φορά που ένα μικρό αντικείμενο περιστρέφεται γύρω από ένα μεγαλύτερο, όπως η Σελήνη γύρω από τη Γη, υπάρχουν πέντε σημεία στα οποία οι βαρυτικές δυνάμεις είναι λεπτώς συντονισμένες. Σε οποιοδήποτε από αυτά τα σημεία, με την ένδειξη L1 έως L5, ένα τρίτο αντικείμενο μπορεί να περιστρέφεται με την ίδια ακριβώς ταχύτητα με το μικρότερο αντικείμενο. Οπουδήποτε αλλού, η ανομοιόμορφη έλξη της βαρύτητας θα διαταράξει την τροχιά του.

Φανταστείτε να σχεδιάζετε μια γραμμή που ενώνει τη Γη με τη Σελήνη. Τώρα, ακολουθώντας αυτή τη γραμμή πέρα ​​από τη Σελήνη, φτάνετε στο σημείο που είναι γνωστό ως L2. Εάν περιφέρεστε γύρω από τη Γη από αυτό το σημείο, η επιπλέον ώθηση της βαρύτητας από τη Σελήνη σας δίνει την ενέργεια που χρειάζεστε για να περιφέρετε τη Γη με την ίδια ακριβώς ταχύτητα με τη Σελήνη. Από τη σκοπιά της Γης, θα είστε πάντα πίσω από τη Σελήνη και από τη Σελήνη, θα εμφανίζεστε πάντα στο ίδιο σημείο στον ουρανό.

Το Queqiao θα μπορούσε να παρκάρει στο L2 και να βρίσκεται στην οπτική γωνία του Chang'e 4, κάτω στη σεληνιακή επιφάνεια, αν και δεν θα είχε οπτική επαφή με τη Γη. Αντίθετα, ο δορυφόρος περιφέρεται γύρω από το L2 σε απόσταση, μένοντας συνεχώς ενόψει τόσο του διαστημικού σκάφους όσο και της Γης.

Η ιδέα της τοποθέτησης ενός δορυφόρου επικοινωνιών στο σημείο L2 Γης-Σελήνης δεν είναι καινούργια. Στα τέλη της δεκαετίας του 1960, ο ειδικός σχεδιασμού της αποστολής της NASA, Robert W Farquhar, παρουσίασε την ιδέα για μια αποστολή Apollo στην μακρινή πλευρά της Σελήνης, αλλά επειδή η μακρινή πλευρά ήταν ακόμα ένα τόσο ξένο μέρος και πολύ πιο δύσκολο να επικοινωνήσετε, η NASA επέλεξε αντ' αυτού τοποθεσίες στην κοντινή πλευρά της Σελήνης για όλες τις προσγειώσεις του Απόλλωνα. Ωστόσο, δεν απέρριψαν την ιδέα να χρησιμοποιήσουν εντελώς τα σημεία Lagrange. Το σημείο L2 του συστήματος Ήλιου-Γης, το οποίο βρίσκεται σε απόσταση 1,5 εκατομμυρίου χιλιομέτρων από τη Γη, φιλοξενεί μεταξύ άλλων τον ανιχνευτή μικροκυμάτων Wilkinson και το Διαστημικό Παρατηρητήριο Herschel. Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb πρόκειται να στεγαστεί στο L2 μετά την εκτόξευσή του το 2021 και το L1 φιλοξενεί το Deep Space Climate Observatory, DSCOVR.

Το Chang'e 4 και το Yutu 2 στοχεύουν να μελετήσουν λεπτομερώς την μακρινή επιφάνεια, συμπεριλαμβανομένης της αναζήτησης νερού στο χώμα τους. Υπάρχει ακόμη και η πιθανότητα μιας μελλοντικής κινεζικής επανδρωμένης αποστολής να εξερευνήσει τη μακρινή πλευρά από κοντά. Όλο αυτό το διάστημα, όπως οι λάτρεις της κινεζικής μυθολογίας, η γέφυρα Magpie θα ενώνει ξανά τις επικοινωνίες από το προσεδάφιο στη Σελήνη και εμάς εδώ στη Γη.

Διαβάστε περισσότερα:

• 20 από τα πιο εκπληκτικά φεγγάρια στο Ηλιακό Σύστημα
• Lunar Orbital Platform-Gateway:ο επόμενος διαστημικός σταθμός θα κάνει τροχιά γύρω από τη Σελήνη

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard