Chandrayaan-2

Chandrayaan-2 Lunar
Space Probe Beskrivelse av dette bildet, også kommentert nedenfor Orbiter (nederst) og lander (kunstnerens inntrykk). Generell data
Organisasjon ISRO
Felt Månestudie
Mission typen Orbiter , lander og rover
Status Operasjonell orbiter Lander-
feil
Start 22. juli 2019
Launcher GSLV-Mk III
Varighet 1 år (orbiter)
2 uker (lander)
COSPAR-identifikator 2019-042A
Nettstedet www.isro.gov.in/chandrayaan2-home-0
Tekniske egenskaper
Messe ved lansering 3.850 kg inkludert
Orbiter  : 2.379 kg
Lander  :
1.471 kg Astromobile / rover: 27 kg
Holdningskontroll 3 akset stabilisert (orbiter)
Energikilde Solcellepaneler
Månebane
Bane Månenes lave bane (bane)
Høyde 100 km (bane)
plassering Nær sørpolen (lander)
Hovedinstrumenter
TMC-2 Kamera
KLASSE X-ray spektrometer
XSM Solrøntgenmåling
ChACE-2 Massespektrometer
SAR Radar med syntetisk blenderåpning
IIRS Infrarødt spektrometer
OHRC Kamera
ILSA Seismometer (lander)
Kysk Jordens termiske egenskaper (lander)
RAMBHA Plasma tetthet (lander)
LIBS Laserspektroskop (rover)
APXS Røntgenspektrometer (rover)

Chandrayaan-2 er en romsonde fra indiske romorganisasjonen , ISRO , som har som formål å samle inn vitenskapelige data på månen. Sonden ble lansert den 22 juli 2019 fra Satish Dhawan Space Center- en bærerakett GSLV Mk III inkluderer en sonde som skal gå i bane rundt månen for et oppdrag som varer ett og et landingsfartøy som skal distribuere en liten rover (rover) tjue kilo nær sørpolen. Bakgrunnsoppdraget skulle vare i fjorten dager, mens bane skulle fortsette sine undersøkelser i bane i ett år. Chandrayaan-2 er den andre romsonden utviklet av India. Det etterfølger Chandrayaan-1 som gikk i bane rundt satellitten vår i 2008.

Chandrayaan-2 er en 3.850 kg maskin som består av en orbiter med en masse på ca. 2.379 kg og Vikram- lander på 1.471 kg som, etter å ha landet på månen, vil slippe romfartøyet der (rover) Pragyan med en masse på 27 kg . Cirka femten vitenskapelige instrumenter (kameraer, spektrometre, seismometre osv.) Er fordelt på de tre romfartøyene. Chandrayaan-2 er det første indiske romfartøyet som lander på et annet himmellegeme. India er den femte nasjonen som forsøker en myk landing på vår satellitt etter Sovjetunionen , USA , Kina og Israel (mislyktes).

Bane går i bane videre 20. august 2019og start datainnsamlingen noen dager senere. Landeren prøver å lande jevnt på Månens overflate 6. september, men all kontakt går tapt mens romfartøyet fortsatt er noen hundre meter fra overflaten. Landeren regnes som tapt.

Kontekst: Indias måneprogram

For India, som for de eldre romkreftene, er utforskningen av månen den første fasen av programmet for å utforske solsystemet ved hjelp av romfartøy. Et månemisjon gir mindre vanskeligheter enn et oppdrag til nærliggende planeter som Mars eller Venus  : den reduserte avstanden (350.000 kilometer) gjør at romføderen kan styres i nærmest sanntid (dataoverføringstid på omtrent 1 sekund) og fraværet av en atmosfære forenkler landingsprosessen. De første studiene av et måneromoppdrag ble gjennomført i 2002. Den indiske romfartsorganisasjonen ISRO begynner å bygge sin første månesonde, kalt Chandrayaan-1 , fra 2003. Chandrayaan-1 skal plasseres i en bane rundt Månen for å studere. overflaten. Det indiske kommunikasjonsnettverket med dyp plass opprettes: en jordstasjon utstyrt med to parabolantenner på 18 meter og 32 meter i diameter er bygget 45 kilometer fra Bangalore for å tillate langdistansekommunikasjon med romfartssonen. Denne første romføleren, med en masse på 1380 kg (med drivmidler ), ble sjøsatt 22. oktober 2008 av en indisk rakett PSLV . Gitt den reduserte kraften til denne bæreraketten, plasseres romføleren først i en høy jordbane som gradvis heves til apogee er utenfor Månens bane rundt jorden. Romsonden plasseres i bane rundt Månen 4. november samme år. De 11 instrumentene, halvparten levert av NASA og den europeiske romfartsorganisasjonen , samler en rekke uovertruffen vitenskapelige data som måling av spektrale signaturer som indikerer tilstedeværelse av vann, observasjon av rør dannet av lava , bevis for nylig vulkanisme , etc. Oppdraget avsluttes imidlertid for tidlig: en feil, som inntreffer 9 måneder etter lanseringen, resulterer i avbrudd av oppdraget, hvis planlagte varighet var 2 år.

Studier på Chandrayaan-2, etterfølgeren til Chandrayaan-1 , starter allerede før lanseringen av denne romfartssonen. Målene er mye mer ambisiøse teknisk, siden dette oppdraget tar sikte på å lande forsiktig romfartøy til overflaten av Månen og distribuere en rover (mobilbil). På det tidspunktet da prosjektet startet, var det bare sovjeterne og amerikanerne som klarte å forsiktig lande et romfartøy på månen. For å redusere risikoen forbundet med utviklingen av disse teknikkene, bestemmer den indiske romfartsorganisasjonen seg for å utvikle Chandrayaan-2 ved hjelp av Russland.

Kronologisk liste over måneoppdrag som utgjør først etter land Kronologisk liste over måneoppdrag som utgjør først etter land
Oppdrag Land Utgivelsesdato Oppdragstype Hovedtrekk
Luna 2 Sovjetunionen 12. september 1959 Månens innvirkning Første menneskeskapte gjenstand på månens gulv
Luna 3 Sovjetunionen 4. oktober 1959 Circumlunar bane Første bilder av den andre siden av månen
Ranger 7 forente stater 28. juli 1964 Impactor Første amerikanske sonde som overførte bilder nær månens overflate
Luna 9 Sovjetunionen 31. januar 1966 Lander Første myke landing
Luna 10 Sovjetunionen 31. mars 1966 Orbiter Første månebane
Landmåler 1 forente stater 30. mai 1966 Lander Første myke landing på månen til en amerikansk sonde.
Lunar Orbiter 1 forente stater 10. august 1966 Orbiter Første amerikanske bane
Apollo 11 forente stater 16. juli 1969 Bemannet oppdrag, overflateutforskning Første mannskap på månens jord
Luna 16 Sovjetunionen 12. september 1970 Eksempel på retur Første returmisjon til jorden av et utvalg av månens jord
utført av et robotoppdrag
Luna 17 Sovjetunionen 10. november 1970 Lunar Rover Lunokhod 1 Første automatiske månerøver
Smart 1 Europa 27. september 2003 Orbiter Første europeiske månebane.
Kaguya Japan 14. september 2007 Orbiter Første japanske månebane.
Chang'e 1 Kina 24. oktober 2007 Orbiter Første kinesiske månebane.
Chandrayaan-1 India 22. oktober 2008 Orbiter Første indiske månebane.
Chang'e 3 Kina 1 st desember 2013 Rover Første landing av en kinesisk sonde
Chang'e 4 Kina 3. januar 2019 Rover Første landing på andre siden
 

Utvikling av Chandrayaan-2

Svikt i det indo-russiske samarbeidet

Den indiske romfartsorganisasjonen signerer 12. november 2007 en samarbeidsavtale med den russiske romfartsorganisasjonen Roscosmos . Utviklingen av det fremtidige oppdraget er delt mellom de to romfartsorganisasjonene: Russland utvikler roveren (rover) med en masse på omtrent 100 kg, mens den indiske romfartsorganisasjonen gir bæreraketten , orbiter og lander som må slippe roveren på månen jord. Budsjettet for oppdraget ble frigitt av den indiske regjeringen 18. september 2008. I august 2009 ble utformingen av romfartssonen avsluttet med deltagelse av forskere fra begge land. Svikt i det russiske marsoppdraget Phobos-Grunt , offer for flere problemer umiddelbart etter lanseringen 8. november 2011, fører til Russlands tilbaketrekning fra prosjektet: Russiske tjenestemenn kunngjør sine indiske partnere at de ikke vil være i stand til å respektere fristen. satt til da i 2013 eller til og med det i 2015 fordi den russiske landeren bruker visse komponenter som er involvert i svikt i Mars-sonden. Det indiske romfartsbyrået bestemte seg for i januar 2013 å fortsette utviklingen av Chandrayaan-2 alene.

Fokus

I denne nye sammenhengen utsettes lanseringen av oppdraget til slutten av 2016 / begynnelsen av 2017. I 2017 planlegges lanseringen i april 2018, deretter utsettes den suksessivt i oktober 2018, januar 2019 og i mars 2019. Etter en teknisk gjennomgang av prosjektet av en kommisjon som er ansvarlig for å gi grønt lys, som mener at gjennomføringen av oppdraget innebærer uakseptable risikoer slik det er, og det påfører betydelige endringer. I følge det opprinnelige scenariet gikk landeren ned til månens jord umiddelbart etter at den ble skilt fra bane. Nå forblir landeren, etter å ha skilt seg fra bane, i bane rundt Månen og sjekker de forskjellige systemene før den starter nedstigningen mot Månens overflate. Denne endringen medfører betydelige modifikasjoner av understellet som skal ta seg av flere manøvrer: tilsetning av en rakettmotor på 800 Newtons av skyvkraft i den sentrale stilling, to nye tanker av drivmidler og en ny gasstank trykkavlastning. For at landingsutstyret kan kontrollere orienteringen før nedstigningsfasen, legges fire reaksjonshjul og en stjernesøker til, samt tilhørende elektronikk . Videre, for å øke sannsynligheten for suksess for landingsutstyret, blir landingsutstyret modifisert for å øke kjøretøyets stabilitet og redundansen til de elektroniske komponentene økes. Disse endringene i siste øyeblikk øker tørrmassen til understellet 100 kg (det går til 1 350 kg) og at roveren (rover) som går fra 20 til 25 kg. Med tilsetning av drivmidler og andre modifikasjoner, går massen til romsonden fra 3 250 til 3 800 kilo. For å plassere denne økte massen i bane erstattes den opprinnelig valgte GSLV Mark II- bæreraketten med GSLV-Mk III-versjonen . Endelig i begynnelsen av mai 2019 indikerer den indiske romfartsorganisasjonen en ny utsettelse. Offisielt er det et spørsmål om å utføre ytterligere kontroller etter svikt i den israelske månelanderen Beresheet, men ifølge visse indiske medier skyldes denne ekstra forsinkelsen sene modifikasjoner av romfartssonen. Den lanseringen vinduet er da mellom juli 9 og 16 med en dato for landing på overflaten på månen rundt 6. september 2019. Kostnaden for oppdraget er anslått til 8 milliarder rupees (102 millioner €)..

Misjonsmål

Målet med Chandrayaan-2-oppdraget er som følger:

Dataene som samles inn, vil tillate oss å forbedre vår kunnskap om måneoverflatens topografi, i detalj bestemme mineralene som er tilstede på overflaten, samt mengden av de forskjellige kjemiske elementene, for å studere eksosfæren (veldig tynn atmosfære av månen og å oppdage den spektrale signaturen til vannis og hydroksylradikaler .

Landingssted

Det valgte landingsstedet ligger nær Månens sørpol . Primærstedet ligger 350 kilometer nord for sørpolen-Aitken-bassenget (70.9˚S, 22.8˚E) mellom kratere Manzinus C og Simpelius N. Det sekundære stedet ligger mot samme breddegrad ved koordinatene 67, 8˚ S, 18.5 ˚ W. Ifølge data samlet inn av instrumentene til NASA LRO månebane , er de eneste terrengene med en skråning større enn 15% assosiert med kratere og representerer mindre enn 6% av det totale arealet.

Gjennomføring av oppdraget

Start

Chandrayaan-2 blir sjøsatt fra Satish-Dhawan romsenter på sørøstkysten av India av en GSLV-Mk III rakett . 15. juli 2019 ble et første lanseringsforsøk kansellert 56 minutter før start etter et teknisk problem. Lanseringen skjedde til slutt 22. juli 2019 klokka 09:13 GMT .

Gjennomgang og innsetting i bane rundt månen

Gitt massen Chandrayaan-2, bæreraketten GSLV-Mk III , har ikke muligheten til å injisere romfartøyet direkte på en sti som får det til å nærme seg Månen. Chandrayaan-2 plasseres først i en elliptisk jordbane på 170 × 18.500 kilometer. Denne banen blir så gradvis hevet ved gjentatte ganger å bruke raketsmotorer til romføler. Banen blir dermed modifisert fem ganger 24., 26., 29. juli, 2. og 6. august og endelig økt til 276 × 142.975  km . En siste manøvre, som ble utført 13. august, plasserer romfartssonen i en bane der apogee ligger utenfor Månen (omtrent 350 000 kilometer fra Jorden). Chandrayaan-2 er nå på en sti som bringer den nær Månen. Ankommer nær Moon den 20. august på tre  pm  32 UTC , bruker romfartøyet sin fremdrift under 29 minutter for å redusere hastigheten og dermed passe inn i bane rundt Månen. Etter denne manøveren sirkulerer romfartøyet i en bane hvis aposelene ligger 18 072  km og periselene 114 km fra overflaten til denne stjernen.

For å forberede for landing, er månens bane av sonden senkes ved hjelp av følgende fire trinn (21.8 28. august, 30. august og en st  september ). På slutten av siste manøvre sirkulerer Chandrayaan-2 i en svakt eksentrisk bane på 114 × 128 kilometer. Landeren skiltes fra bane 2. september. Vikram senker banen sin en siste gang 3. september ved å bruke motoren sin to ganger for å fly over Sydpolen ved periselenen (punktet av en månebane nærmest Månen) i 35 kilometer høyde i nærheten fra sørpolen. Orbiteren sirkulerer på sin side i en bane på 96 × 125 kilometer.

Manøvrer mellom lansering og landing på Månen (oppdatert 3/9/2019) Manøvrer mellom lansering og landing på Månen (oppdatert 3/9/2019)
Dato (UTC) Tidsdrevne
motorer
Delta-V Endelig bane Kommentar
Lansering av romføler 24. juli 170 X 39 120 km
Jordhøydehøyde 22. juli 48 s. 230 X 45163 km
Jordhøydehøyde 26. juli 883 s. 251 x 54 829 km.
Jordhøydehøyde 29. juli 989 s. 276 x 71792 km.
Jordhøydehøyde 2. august 646 s. 277 x 89 472 km.
Jordhøydehøyde 6. august 1041 s. 276 x 142,975 km.
Innsetting i en overføringsbane til Månen 13. august 1203 s. 276 x 413 600 km.
Innsetting i månebane 20. august 1738 s. 114 km x 18 072 km.
Senking av månebane 21. august 1228 s. 118 km x 4412 km
Senking av månebane 28. august 1190 s. 179 km x 1412 km.
Senking av månebane 30. august 1155 s. 124 km x 164 km.
Senking av månebane 1. september 52 s. 119 km x 127 km.
Dropper Vikram Lander 2. september 52 s. 119 km x 127 km.
Senke bane Vikram 3. september 4 sek. 120 km x 109 km.
Senke bane Vikram 3. september 4 sek. 36 km x 110 km.
Vikram landing 6. september
 

Landingsfeil

6. september på slutten av dagen blir motorene rettet i motsatt retning av progresjonen, og den horisontale hastigheten reduseres kraftig, og deretter begynner romsonden sin vertikale nedstigning mot landingsstedet som ligger nær sørpolen til Månen. Nedstigningen utføres autonomt ved hjelp av data levert av radaren og romtrafikkens treghetenhet. Scenariet forutsatte at bildene tatt av kameraet på slutten av nedstigningen ville bli analysert i sanntid for å unngå hindringer på bakken. Framdriften måtte startes med jevne mellomrom for å redusere den vertikale hastigheten som måtte avbrytes helt 4 meter over bakken. Framdriften ble deretter kuttet, og romfartssonen måtte falle i fritt fall og lande med en vertikal hastighet på mindre enn 5 m / s (17 km / t). Men en avvik fra den nominelle banen blir observert mens romsonden fortsatt er 2 kilometer over månen. Kontakt går tapt med romfartøyet når det ligger noen hundre meter fra bakken. Dette regnes som tapt. Det krasjet uten tvil til bakken som det israelske Beresheet- romfartøyet i april samme år.

Oppdrageren til bane

Orbiters primære oppdrag varer i ett år. Landeren og roveren hvis energi tilføres fra solcellepaneler hadde en forventet levetid på en månedag (14 terrestriske dager).

Romsondens tekniske egenskaper

Chandrayaan-2 med en total startmasse på 3.850  kg består av tre komponenter:

Orbiter

Orbiteren er bygget rundt en tre-toners rørformet satellittstruktur produsert av Hindustan Aeronautics Limited . Orbiterens utstyr har en kubisk struktur bygget rundt bunnen av denne strukturen. Romsonden er festet til bæreraketten ved bunnen av den rørformede strukturen mens grensesnittet med landeren er plassert på toppen av denne strukturen. Energi tilføres fra to solcellepaneler som er utplassert i bane og lagres i litiumionbatterier . Satellitten er stabilisert 3 akser ved hjelp av reaksjonshjul . En rakettmotordriv flytende bi- drivmiddel benyttes til gradvis å øke den bane rundt jorden, og for å injisere sonden på en månebanen før den senkes ned til en høyde på 100 km. Små thrustere brukes til å avmette reaksjonshjulene og gjøre små kurskorrigeringer. Den stillingskontroll- system benytter data levert av stjerne finnerne , solsensorer , akselerometre og gyrolasers .

Vikram lander

Vikram-landeren har form av en avkortet pyramide, hvis senter er okkupert av en sylinder der drivstofftankene er og mekanismen som gjør at maskinen kan kobles fra kretsløpet. De vertikale panelene er dekket av solceller. Landingsutstyret består av fire fot og er designet for å gi stabilitet for landingsutstyret på ujevnt terreng. Den Vikram landeren har 5 motorer på 800 newton av skyvekraft for hoved manøvrer og flere motorer på 50 newton skyvekraft for å styre orienteringen av maskinen. Drivkraften til hovedmotorene er modulert av en ventil som styrer drivmengden. Bestemmelsen av maskinens holdning bestemmes av en treghetsenhet som består av 4 gyrolaser og fire akselerometre, tostjerners severdigheter. Når det nærmer seg bakken, bruker HDA- systemet ( Hazard Detection and Avoidance ) dataene fra forskjellige sensorer, sammenligner dem med informasjonen i minnet og handler i samsvar med driften av motorene. Dataene som brukes er levert av et laserhøydemåler og radiohøydemåler, et Doppler-laserhastighetsmåler og to kameraer som tar bilder av terrenget og lar den horisontale hastigheten beregnes. En gang på bakken gir solcellepanelene det 650 watt. På grunn av mangelen på en energikilde som ikke er avhengig av solen, er den ikke designet for å overleve månens natt (intens kulde), så levetiden er 14 dager (varigheten av en månedag.

Astromobile (rover)

Den rover (rover) Pragyan ( visdom i sanskrit ) hvis masse er omtrent 25 kg, 6 sirkulerer på hjul. Dens design er basert på den amerikanske roveren Sojourner som ble utplassert på overflaten av planeten Mars av NASAs Mars Pathfinder- oppdrag i juli 1997. Roverens chassis huser all elektronikk. Stereobilder tatt av navigasjonskameraer festet på fronten av kabinettet brukes til navigering. Kommunikasjon med jorden går gjennom landeren. De solcellepaneler gir 50 watt ham. Den er designet for å kunne reise 500 meter.

Vitenskapelig instrumentering

Orbiteren har åtte vitenskapelige instrumenter:

Landeren har følgende instrumenter:

Roveren (rover) har på sin side følgende instrumenter:

Merknader og referanser

  1. (in) Brian Harvey, HF Henk Smid og Theo Pirard Emerging space powers: The new space programmes of Asia, the Middle East years South America , Springer Praxis2010( ISBN  978-1-4419-0873-5 ) , s.  215-219
  2. (en) "  Chandrayaan-2  " , på EO Portal , European Space Agency ,15. mai 2019
  3. (no) Brian Harvey, Henk HF Smid og Theo Pirard, Emerging space powers: The new space programmes of Asia, the Middle East and South America , Springer Praxis,2010( ISBN  978-1-4419-0873-5 ) , s.  217
  4. (in) "  Lunar exploration timeline  " , Lunar and Planetary Institute (åpnet 15. desember 2013 )
  5. (in) "  India, Russland for å utvide samarbeidet, utsette Kudankulam-avtalen  " , Earthtimes.org,12. november 2007
  6. (in) "  Cabinet cleares Chandrayaan-2  " , Chennai, India, The Hindu,19. september 2008
  7. (in) "  ISRO Chandrayaan-2 design omfattende nyheter  " , domain-b.com,17. august 2009
  8. (in) "  India og Russland Komplett design av ny månesonde  " ,17. august 2009
  9. (in) R. Ramachandran, "  Chandrayaan-2: India to go it alone  " , i The Hindu ,22. januar 2012
  10. (in) Emily Lakdawalla, "  India's Chandrayaan-2 mission prepaid for March 2018 launch  " , The Planetary Society ,29. november 2017
  11. (i) Emily Lakdawalla, "  Chandrayaan-2 lanseringen forsinket til 3 januar 2019  " , The Planetary Society ,13. august 2018
  12. (in) Jason Davis, "  Chandrayaan-2 Launch Delayed up to July  " , The Planetary Society ,30. april 2019
  13. (in) "  PRESSEMELDING PÅ Chandrayaan-2  " , ISRO ,1 st mai 2019
  14. (in) Krishna Chaitanya, "  ISRO planlegger å gjennomføre syv mega i løpet av de neste 10 års misjonen  " , The New Indian Express ,18. mai 2019
  15. (i) M Annadurai, "  Fremtidige utforskningsoppdrag fra ISRO  " , FNs kontor for romfartssaker ,2017.
  16. (en) "  Chandrayaan-2Indias første månelanding  " , The Planetary Society (åpnet 26. august 2019 )
  17. Geologisk innsikt i Chandrayaan-2 landingssted i de sørlige høye breddegradene på månen , s.  2-3
  18. India utsetter sitt andre månemisjon i extremis , Les Echos , 15. juli 2019 (åpnet 15. juli 2019 på nettstedet Les Echos)
  19. (in) Jason Davis, "  Chandrayaan-2 Enters Lunar Orbit  " , The Planetary Society ,20. august 2019
  20. (in) "  Chandrayaan-2 - Latest Updates  " , ISRO (åpnet 3. september 2019 )
  21. (in) "  Chandrayaan-2 lykkes med å komme inn i Lunar Transfer Trajectory  " , ISRO ,14. august 2019
  22. (i) Jason Davis, "  India's Vikram Spacecraft Apparently Crash-Lands on Moon  " , The Planetary Society ,6. september 2019
  23. Gilles Dawidowicz, "  India forbereder Chandrayaan-2  ", L'Astronomie , n o  12januar 2009, s.  6 ( ISSN  0004-6302 )
  24. (in) "  Chandrayaan-2  " , ISRO (åpnet 27. ca. 2019 )

Bibliografi

Se også

Relaterte artikler

Eksterne linker