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Chang’e 5-T1 (chinesisch 嫦娥五號探路星 / 嫦娥五号探路星, Pinyin Cháng'é Wǔhào Tànlù Xīng, „Kundschafter-Satellit für Chang’e-5“) war eine experimentelle Mondsonde, die am 23. Oktober 2014 von der CNSA (China National Space Administration) gestartet wurde. Die Sonde umflog den Mond, und kehrte dann wieder zur Erde zurück.[2] Dabei testete man den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre von einer Mondumlaufbahn.

Chang’e 5-T1
NSSDC ID 2014-065A
Missions­ziel Erdmond
Auftrag­geber Nationale Raumfahrtbehörde (CNSA)
Hersteller Chinesische Akademie für Weltraumtechnologie (CAST)
Träger­rakete Langer Marsch 3[1]
Aufbau
Startmasse 2450 kg
Verlauf der Mission
Startdatum 23. Oktober 2014, 18:00 UTC[1]
Startrampe Kosmodrom Xichang
 
23. Oktober 2014 Start
 
27. Oktober 2014 Vorbeiflug auf der Rückseite des Mondes
 
31. Oktober 2014 Rückkehrkapsel landet in der Inneren Mongolei
 
1. November 2014 Orbiter begibt sich in Erde-Mond-Transferorbit
 
23. November 2014 Ankunft in Mondnähe
 
27. November 2014 Lissajous-Orbit um L2
 
11. Januar 2015 Umlaufbahn um den Mond

Die Sonde ist Teil des chinesischen Mondprogramms, das zahlreiche Mondsonden beinhaltet. Chang’e-1 und Chang’e-2 führten vom Orbit aus eine topografische und spektrografische Aufnahme der Mondoberfläche durch. Chang’e-3 und Chang’e-4 landeten auf dem Mond und setzten jeweils einen Rover aus. Die zukünftigen Chang’e-5 und Chang’e-6 Missionen sollen Mondgestein zur Erde holen. China hat Pläne für eine zukünftige bemannte Mondmission.

MissionBearbeiten

Nachdem die Chang’e-3-Mission, welche einen Rover auf den Mond brachte, nur teilweise erfolgreich war, startete man vor der Nachfolgemission Chang’e-4 die Testmission Chang’e 5-T1. Mit ihr sollte der Wiedereintritt in die Erdatmosphäre aus einer Mondumlaufbahn und die gezielte Landung getestet werden. Die Mondsonde wurde von der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie unter der Leitung von Prof. Ye Peijian entwickelt. Sie bestand aus dem 2 t schweren Orbiter, eine Weiterentwicklung der Sonde Chang’e-2, und der 300 kg schweren Rückkehrkapsel, die eine im Maßstab 1:8 verkleinerte Version der Landekapsel der Shenzhou-Raumschiffe war. Diese Ausmaße entsprachen der angekündigten Chang’e-5 Sonde.[3]

Die Sonde war mit Treibstoff für den Orbiter sowie der sekundären Nutzlast 2450 kg schwer, die Nutzlastverkleidung hatte einen Durchmesser von vier Meter. Der Start war mit einer modifizierten Changzheng-3C-Rakete am 24. Oktober 2014 um 2 Uhr morgens Ortszeit vom Kosmodrom Xichang in Sichuan.

 
Freie Rückkehrbahn
 
Zweiteiliger Abstieg
 
Lissajous-Orbit um den L2-Punkt

Auf einer freien Rückkehrbahn kam Chang’e 5-T1 drei Tage später beim Mond an, umkurvte diesen im Abstand von 13.000 km und kehrte zur Erde zurück. Am frühen Morgen des 1. November 2014, Peking-Zeit, trennte sich die Rückkehrkapsel in 5000 km Höhe vom Orbiter. Letzterer blieb zunächst in der Erdumlaufbahn, während die Rückkehrkapsel nach einem zweiteiligen Abstieg mit Atmosphärenbremsung, ähnlich wie bei den sowjetischen Zond-Mondsonden 1968–1970, um 06:42 Ortszeit auf dem Dörbed-Landeplatz in der Inneren Mongolei wohlbehalten landete, dort wo auch die Astronauten der Shenzhou-Missionen landeten. Der zweiteilige Abstieg, im Englischen wegen der an einen im flachen Winkel über eine Wasseroberfläche geworfenen, hüpfenden Stein erinnernden Bahn skip-glide genannt, war notwendig, da die Sonde mit der sehr hohen Geschwindigkeit von 11,2 km/s vom Mond zurückkam und die Rückkehrkapsel selbst nach einem kurzen Bremsmanöver immer noch mit 10,7 km/s auf die Atmosphäre traf. Bei einem direkten, steilen Wiedereintritt in die Atmosphäre wäre es zu einer starken thermischen Belastung des Hitzeschilds gekommen.[4]

Währenddessen, noch am 1. November, machte der Orbiter zwei Bahnkorrekturmanöver, die seine ursprünglich runde Umlaufbahn in eine langgestreckte Ellipse verwandelten, mit dem Perigäum in nur 600 km Abstand von der Erdoberfläche, während das Apogäum 540,000 km entfernt war. Am 9. November und am 17. November 2014 fand im erdfernsten bzw. erdnächsten Punkt jeweils ein weiteres Bahnkorrekturmanöver statt. Damit war ein Transferorbit zum Mond erreicht.

Während des Flugs zum Mond wurde ein anspruchsvolles Experiment durchgeführt. Im Normalfall findet die Bahnverfolgung und Ortsbestimmung der Sonden über das Chinesische Deep-Space-Netzwerk statt, ein Gemeinschaftsunternehmen des militärischen Satellitenkontrollnetzwerks mit dem zivilen VLBI-Netzwerk der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Nun wurde zur Ortsbestimmung auf die schwachen Signale zurückgegriffen, die irdische Navigationssatelliten – Ye Peijian nannte in einem Interview die amerikanischen GPS- und die chinesischen Beidou-Satelliten – über Nebenkeulen und Rückkeulen ungewollt in den Weltraum abstrahlen, eine Methode, die von den Ingenieuren „Lecksignal-Navigation“ (漏导航, Pinyin Lòu Dǎoháng) genannt wird. Zu diesem Zweck hatten Prof. Ye und sein Team den Orbiter mit einem besonders empfindlichen Empfänger ausgestattet, und es gelang tatsächlich, mithilfe besagter Lecksignale während des gesamten Transferprozesses zum Mond den Ort der Sonde auf 100 m und ihre Geschwindigkeit auf 5 cm/s genau zu bestimmen. Es ist geplant, bei in der Zukunft zwischen Erde und Mond hin und her pendelnden Transportraumschiffen diese kostensparende Navigationsmethode zu benutzen.[5]

Nach einem weiteren Bahnkorrekturmanöver am 21. November kam der Orbiter am 23. November in der Nähe des Mondes an und nutzte dessen Schwerkraft, um sich zum Lagrange-Punkt L2 hinter dem Mond zu begeben. Bis dahin ähnelte das Verfahren dem Flug der Elsternbrücke vier Jahre später. Der Chang’e 5-T1-Orbiter nahm dann am 27. November jedoch nicht einen Halo-Orbit um den L2-Punkt ein, sondern einen Lissajous-Orbit, mit einer X-Achse von 20,000 km, einer Y-Achse von 40,000 km und einer Z-Achse von 35,000 km (der Mond hat einen Durchmesser von 3500 km); die Umlaufdauer betrug 14 Tage.

Nach einer kleineren Bahnkorrektur am 28. November blieb der Orbiter bis zum 4. Januar 2015 in seinem Lissajous-Orbit.[6] An jenem Tag verließ die Sonde den L2-Punkt und begann einen elliptischen Orbit mit Achsenlängen von 300 km bzw. 200 km um den Mond selbst einzunehmen, den sie am frühen Morgen des 11. Januar 2015, Peking-Zeit, erreichte. Nach zwei weiteren Bahnkorrekturmanövern am 12. und 13. Januar nahm die Sonde einen runden Orbit mit 200 km Durchmesser und einer Umlaufdauer von 127 Minuten ein, der um 43,7° gegen den Mondäquator geneigt war und dem damals geplanten Orbit für Chang’e-5 ähnelte (die Vorgänger-Orbiter Chang’e-1 und Chang’e-2 hatten eine polare Umlaufbahn mit 90° Bahnneigung).[7]

Am 6. und 7. Februar 2015 fand im Raumfahrtkontrollzentrum Peking der Volksbefreiungsarmee eine großangelegte Übung statt, während der die dortigen Techniker zusammen mit Ingenieuren der Herstellerfirma CAST die Flugmanöver übten, die der reale Chang’e-5-Orbiter durchführen muss, während sein Lander auf der Mondoberfläche Bodenproben nimmt. Hierbei wurde nicht nur das Adjustieren der Flugbahn geübt – im Realfall muss der Orbiter die Transportkapsel aufnehmen, die die Bodenproben vom Mond in die Umlaufbahn bringt – sondern auch eine mehrtägige pausenlose Bahnüberwachung über das vom Satellitenkontrollzentrum Xi’an koordinierte Netzwerk von Bodenstationen.[8]

Vom 3. bis 7. März 2015 fand mit denselben Teilnehmern eine weitere Übung statt, bei der speziell das Rendezvous von Orbiter und Transportkapsel geübt wurde. Zu diesem Zweck wurde zunächst mit drei Bahnkorrekturmanövern die ursprünglich runde Umlaufbahn des Orbiters so verändert, dass der mondnächste Punkt nur 18 km über der Mondoberfläche lag, während das Aposelenum 180 km vom Mond entfernt war. Anschließend wurde simuliert wie die Transportkapsel – nun vom Chang’e 5-T1-Orbiter gespielt – von einem Punkt in 18 km Höhe aus dem Orbiter hinterherfliegt, sich ihm immer weiter nähert und schließlich ankoppelt.[9][10]

Im April 2015 wurde die Umlaufbahn des Orbiters schrittweise auf 100 km, dann 50 km und schließlich nur noch 15 km abgesenkt, so dass er vom geplanten Landegebiet der realen Sonde am Mons Rümker im Oceanus Procellarum mit seiner experimentellen CMOS-Kamera Bilder mit einer Auflösung von 0,97 m machen konnte. Der Orbiter befindet sich immer noch in der Mondumlaufbahn,[11] sein Downlink-Signal kann auf 2234,520 MHz empfangen werden (Stand 2019).[12][13]

M4-ProjektBearbeiten

Als sekundäre Nutzlast flog die 4M-Payload (Manfred Memorial Moon Mission) mit. Dieses Projekt der deutschen OHB war die weltweit erste privat finanzierte Mond-Mission.[14] Die 4M-Mission wurde von LUXSpace durchgeführt. Die Nutzlast wog 14 Kilogramm und enthielt zwei wissenschaftliche Instrumente:

  • Ein Radiosignal, um eine neue Möglichkeit zu testen, die Sonde zu lokalisieren. Funkamateure waren dazu aufgerufen, dieses Signal aufzunehmen und das Ergebnis an LuxSpace zu senden.[15]
  • Ein Dosimeter, welches von der spanischen iC-Málaga gestellt wurde. Es maß die ganze Missionsdauer über die Strahlungsstärke.[16][17]

4M sandte sein letzte Nachricht am 11. November 2014.[18]

MissionsprofilBearbeiten

  • Start: Xichang, Oktober 23, 2014 18:00 UTC
  • Geplante Missionsdauer: 196 Stunden (8,17 Tage)
  • Vorbeiflug am Mond: 97 Stunden nach dem Einschuss in den Orbit (4,04 Tage)
  • Periselen: ca. 13.000 km von der Mondoberfläche
  • Abstand des Mondes zur Erde bei dem Vorbeiflug: ~373.000 km[19][20][21]

Siehe auchBearbeiten

LiteraturBearbeiten

  • Chang’e-5 T1. In: Bernd Leitenberger: Mit Raumsonden zu den Planetenräumen: Neubeginn bis heute 1993 bis 2018, Edition Raumfahrt kompakt, Norderstedt 2018, ISBN 978-3-74606-544-1, S. 363–366

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b Worldwide Launch Schedule. Spaceflight Now, 23. Oktober 2014, abgerufen am 28. November 2013 (englisch).
  2. Chinese probe returns from flight around the moon. spaceflightnow.com. 1. November 2014. Abgerufen am 10. November 2014.
  3. “舞娣”素描——揭秘探月工程三期飞行试验器. In: http://www.clep.org.cn/. 24. Oktober 2014, abgerufen am 11. Mai 2019 (chinesisch).
  4. 米格: 解码嫦娥五试验星. In: https://new.qq.com/. 23. Januar 2014, abgerufen am 14. Mai 2019 (chinesisch).
  5. 叶培建委员:“嫦娥五号”探路者“小飞” “打前站”有“高招”. In: http://www.clep.org.cn/. 2. März 2016, abgerufen am 16. Mai 2019 (chinesisch).
  6. 张素、蔡金曼: 中国探月再入返回飞行器服务舱飞抵地月L2点. In: http://www.chinanews.com/. 29. November 2014, abgerufen am 11. Mai 2019 (chinesisch).
  7. 蔡金曼、邹维荣: 探月三期再入返回飞行器服务舱进入200公里环月圆轨道. In: http://zz.81.cn/. 13. Januar 2015, abgerufen am 16. Mai 2019 (chinesisch).
  8. 张素: 中国探月工程三期再入返回飞行器在轨验证嫦娥五号. In: http://www.chinanews.com/. 8. Februar 2015, abgerufen am 16. Mai 2019 (chinesisch).
  9. 探月“小飞”成功模拟嫦娥五号两器对接飞控过程. In: http://news.kedo.gov.cn/. 9. März 2015, abgerufen am 16. Mai 2019 (chinesisch).
  10. Chang'e 5 Test Mission Updates. In: http://www.spaceflight101.net/. 9. März 2015, abgerufen am 17. Mai 2019 (englisch).
  11. 叶培建委员:“嫦娥五号”探路者“小飞” “打前站”有“高招”. In: http://www.clep.org.cn/. 2. März 2016, abgerufen am 16. Mai 2019 (chinesisch).
  12. Matthias Bopp: Sounds from Space Ships to the Moon. In: http://www.dd1us.de/. 13. Februar 2018, abgerufen am 18. Mai 2019 (englisch).
  13. Roland Prösch: Technical Handbook for Satellite Monitoring: Edition 2019. Books on Demand, Norderstedt 2019, S. 465.
  14. First Private Moon Mission to Launch on Chinese Rocket Today. Space.com. 23. Oktober 2014. Abgerufen am 10. November 2014.
  15. Contest. LuxSpace. Archiviert vom Original am 24. Oktober 2014. Abgerufen am 10. November 2014.
  16. China Readies Moon Mission for Launch Next Week. Space.com. 14. Oktober 2014. Abgerufen am 10. November 2014.
  17. China Poised to Launch Next Moon Mission on Thursday. Space.com. 22. Oktober 2014. Abgerufen am 10. November 2014.
  18. 4M (Manfred Memorial Moon Mission). Abgerufen am 3. Dezember 2017.
  19. The mission. LuxSpace. Archiviert vom Original am 13. September 2014. Abgerufen am 10. November 2014.
  20. ANS-278 AMSAT News Service Weekly Bulletins. AMSAT News Service. 5. Oktober 2014. Abgerufen am 10. November 2014.
  21. 天津航天爱好者谈嫦娥五号飞行试验器 (Memento vom 19. Oktober 2014 im Internet Archive)