Πριν από πενήντα χρόνια, αυτό το μήνα, η αποστολή Apollo 8 της NASA επέτρεψε στα ανθρώπινα μάτια να βλέπουν άμεσα την απόμερη πλευρά της Σελήνης για πρώτη φορά. Η γη που κρατούσε από το κρατήρα που έβλεπε το πλήρωμα γύρω από τη Σελήνη ήταν τελείως κρυμμένη μέχρι το 1959, όταν η σοβιετική αποστολή Luna 3 μεταδίδει ασπρόμαυρες εικόνες του γκρίζου τοπίου, αδρανείς και ουσιαστικά αμετάβλητες για δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά το επόμενο κεφάλαιο της εξερεύνησης σε αυτό το αδηφάγο έδαφος αναμένεται να χτυπήσει λίγο από τη μακρόχρονη σεληνιακή σκόνη.
Σήμερα, ένας Κινέζος Πύρανος Μάρτιος 3Β έφτασε σε ένα διαστημόπλοιο που θα επιχειρήσει την πρώτη μαλακή προσγείωση στην μακρινή πλευρά της Σελήνης: Chang'e-4. Το σκάφος αναμένεται να πραγματοποιήσει την προσγείωσή του κάποια στιγμή μεταξύ της 1ης και 3ης Ιανουαρίου μετά από μια πενθήμερη κρουαζιέρα στη Σελήνη, την εισαγωγή της σεληνιακής τροχιάς και μερικές διορθώσεις πορείας κατά την προετοιμασία για την ανατολή του ηλίου πάνω από τον υποτιθέμενο χώρο προσγείωσης στον κρατήρα Von Kármán στα τέλη Δεκεμβρίου.
Από τότε που ξεκίνησε το σεληνιακό έργο της στις αρχές της δεκαετίας του 2000, η Κίνα έχει προχωρήσει γρήγορα για να γίνει το μόνο έθνος που έχει προσγειωθεί (αντίθετα από σκόπιμα) σε οτιδήποτε στη Σελήνη μετά την αποστολή δειγματοληπτικής επιστροφής Luna 24 το 1976. το ρομπότ Chang'e-3 και το rover στο Mare Imbrium τον Δεκέμβριο του 2013, η Κίνα έγινε μόνο η τρίτη χώρα για να επιτύχει μια σεληνιακή προσγείωση. Η επιτυχία επέτρεψε στη χώρα να επανατοποθετήσει ένα εφεδρικό διαστημικό σκάφος που κατασκευάστηκε ταυτόχρονα για μια ακόμα πιο φιλόδοξη αποστολή.
Το 2015, η Κίνα ανακοίνωσε ότι το εφεδρικό διαστημόπλοιο Chang'e-4, το Lander και ο μικρός οδοστρωτήρας, θα χρησιμοποιηθεί για μια πρωτοποριακή αποστολή να προσγειωθεί στην άκρη της Σελήνης - ένα κατόρθωμα που ποτέ δεν επιχειρήθηκε λόγω της πολυπλοκότητάς του.
Εικόνα του επιβατικού οχήματος Chang'e-3 στην επιφάνεια της Σελήνης που τραβούσε ο μικρός ρότορας Yutu, τον οποίο το αεροπλάνο έστειλε μετά από το touchdown. (Κινεζική Ακαδημία Επιστημών / Εθνική Διαστημική Διοίκηση της Κίνας / Το Κέντρο Επιστήμης και Εφαρμογής για την Εξερεύνηση της Σελήνης και του Deepspace) Το διαστημικό σκάφος, με συνδυασμένη μάζα σχεδόν τεσσάρων μετρικών τόνων, θα μεταφέρει οκτώ όργανα και ωφέλιμα φορτία επιστήμης. Αυτά τα εργαλεία θα χρησιμοποιηθούν σε πειράματα ραδιοσυχνοτήτων χαμηλής συχνότητας, εκμεταλλευόμενα τη μοναδική ασύρματη ήσυχη πλευρά, προστατευμένη από τη Σελήνη από την κακοφωνία των επίγειων ραδιοφωνικών σημάτων. Τα πειράματα επιστήμης στο Chang'e-4 θα διερευνήσουν επίσης τις αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων ηλιακού ανέμου με τη σεληνιακή επιφάνεια, θα διεξάγουν γεωλογική ανάλυση από το έδαφος και θα διεξάγουν ορυκτολογικές μελέτες του regolith και του βράχου.
Η συμμετοχή στο βόλτα θα είναι το πρώτο πείραμα σεληνιακής βιόσφαιρας, σχεδιασμένο από φοιτητές σε πανεπιστήμια σε ολόκληρη την Κίνα, το οποίο αποτελείται από ένα μεταλλικό δοχείο που περιέχει αυγά μεταξιού σκουληκιού, σπόρους πατάτας και Arabidopsis - ένα ανθοφόρο φυτό που χρησιμοποιείται ευρέως στη διαστημική έρευνα. Με νερό, αέρα και θρεπτικά συστατικά για τους οργανισμούς, οι επιστήμονες θα μελετήσουν την αναπνοή και τη φωτοσύνθεση της πρώτης ζωής στο ταξίδι στην επιφάνεια της μακρινής πλευράς.
***
Η προσγείωση και η λειτουργία ενός διαστημικού σκάφους στη μακρινή πλευρά της Σελήνης είναι ιδιαίτερα δύσκολη χάρη στο φαινόμενο της παλιρροιακής ασφάλισης. Η βαρυτική επιρροή της Γης με την πάροδο του χρόνου έχει επιβραδύνει την περιστροφική περίοδο της Σελήνης ώστε να ισούται με το χρόνο που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί μια τροχιά γύρω από τη Γη. Ως αποτέλεσμα, η ίδια πλευρά της Σελήνης αντιμετωπίζει πάντα εκείνους από εμάς στο έδαφος. Για να στείλετε εντολές στην άλλη πλευρά, μια αποστολή όπως το Chang'e-4 απαιτεί ορισμένες καινοτόμες λύσεις επικοινωνίας.
Για να επικοινωνήσει με το διαστημικό σκάφος κατά τη διάρκεια και μετά την προσγείωση, η Κίνα ξεκίνησε έναν δορυφόρο αναμετάδοσης που ονομάζεται Queqiao το Μάιο με μια μεγάλη παραβολική κεραία. Ο δορυφόρος τοποθετείται σε τροχιά γύρω από το φωτοστέφανο σε σταθερό σημείο περίπου 65.000 έως 85.000 χιλιομέτρων πέρα από τη Σελήνη, γνωστό ως το δεύτερο Lagrange Point Earth-Moon. Από αυτή την πέρκα, το Queqiao απολαμβάνει σταθερή οπτική επαφή τόσο με τους επίγειους επίγειους σταθμούς όσο και με το σημείο προσγείωσης του Chang'e-4.
Η πρώτη εικόνα που τραβήχτηκε ποτέ από τη μακρινή πλευρά της Σελήνης, αποκαλύπτοντας χαρακτηριστικά επιφάνειας που διέφεραν σημαντικά από την κοντινή πλευρά. Η εικόνα λήφθηκε από το σοβιετικό διαστημόπλοιο Luna 3 στις 7 Οκτωβρίου 1959. (Public Domain) Αλλά η επιπλέον προσπάθεια για να φτάσετε εκεί πρέπει να αξίζει τον κόπο. Όχι μόνο η αποστολή θα επιτρέψει παρατηρήσεις στο διάστημα χωρίς ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές από τη Γη, αλλά και η σεληνιακή μακριά πλευρά υποσχέσεις για την ιστορία και την εξέλιξη της Σελήνης και της Γης. Για δεκαετίες, οι επιστήμονες ήταν πρόθυμοι να διερευνήσουν την τεράστια περιοχή γνωστή ως λεκάνη του νότιου πόλου-Aitken (SPA), που εκτείνεται από τον Νότιο Πόλο μέχρι τον κρατήρα Aitken.
Η λεκάνη SPA έχει διάμετρο περίπου 2.500 χιλιομέτρων και βάθος 12 χιλιομέτρων, γεγονός που την καθιστά έναν από τους μεγαλύτερους και παλαιότερους κρατήρες κρουσμάτων του ηλιακού συστήματος. Το έδαφος σε αυτή την περιοχή θα μπορούσε να περιέχει εκτεθειμένο υλικό από το βαθύτερο σεληνιακό μανδύα, που έσπειρε στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια των μεγάλων κρουσμάτων πριν από μερικά χρόνια. Και λαμβάνοντας υπόψη ότι πολλοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι η Σελήνη σχηματίζεται από το ίδιο υλικό με τη Γη, η λεκάνη SPA θα μπορούσε ενδεχομένως να παράσχει πληροφορίες για το τι έμοιαζε η πρωτο-Γη, αμέσως μετά τη θεωρητική σύγκρουση που δημιούργησε τη Σελήνη. Κάποια στιγμή μετά από αυτή τη σύγκρουση, η ζωή πήρε ρίζα, και η μακρινή πλευρά της Σελήνης μπορεί να προσθέσει μερικά κομμάτια σε αυτό το παζλ.
Η περιοχή προσγείωσης, αν και δεν επιβεβαιώθηκε επισήμως, θεωρείται ότι είναι ο νότιος όροφος του κρατήρα Von Kármán. Ο Bradley Jolliff, καθηγητής της Γης και των πλανητικών επιστημών στο πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον στο Σαιντ Λούις, σημειώνει ότι η επιλεγείσα περιοχή στο Von Kármán είναι σχετικά ομαλή λόγω της αρχικής ροής λάβας, προσφέροντας ασφαλέστερη προσγείωση.
Ο Meng Zhiguo, καθηγητής στο Κολέγιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Γεωπληροφόρησης του Πανεπιστημίου Jilin και συν-συγγραφέας εγγράφων για τους υποψήφιους χώρους προσγείωσης Chang'e-4, ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για τις πιθανές ιδέες που θα μπορούσε να προσφέρει η αποστολή στη σύνθεση του η σεληνιακή μακρινή πλευρά κατέστη δυνατή από δύο φασματόμετρα που φέρουν το διαστημικό σκάφος, το φασματόμετρο ορατότητας και εγγύς υπέρυθρης απεικόνισης (VNIS) και το φασματόμετρο χαμηλής συχνότητας (LFS).
"Οι συνθέσεις του ορόφου του κρατήρα με βασάλτες θαλάσσης θα παράσχουν άμεση απόδειξη για τον ηφαιστειακό θάμνο της σεληνιακής πλευράς, η οποία είναι χρήσιμη για να κατανοήσουμε περαιτέρω τη διαφορά του ηφαιστείου των θαλασσών μεταξύ της εγγύς και της μακρινής πλευράς", λέει ο Meng.
Το μικρό rover, Yutu (που σημαίνει Jade Rabbit στα κινέζικα), αφού εγκαταστάθηκε από το Chang'e-3 lander. (Κινεζική Ακαδημία Επιστημών / Εθνική Διαστημική Διοίκηση της Κίνας / Το Κέντρο Επιστήμης και Εφαρμογής για την Εξερεύνηση της Σελήνης και του Deepspace) Η κοντινή πλευρά της σεληνιακής επιφάνειας έχει πολλές τεράστιες βασαλτικές πεδιάδες γνωστές ως μαρία. Κάθε φοράδα δημιουργήθηκε από ηφαιστειακές εκρήξεις στο μακρινό παρελθόν και μπορεί να θεωρηθεί ως σκοτεινές επίπεδες περιοχές με γυμνό μάτι. Η μακρινή πλευρά, ωστόσο, έχει σχετικά λίγες μάγρια. Το μοναδικό τοπίο Chang'e-4 θα συναντήσει πρόσθετες προκλήσεις τόσο στις περιοχές επιλογής όσο και στην εκτέλεση της προσγείωσης.
Η αποστολή θα μπορούσε επίσης να ενισχύσει την κατανόησή μας για το σχηματισμό βραχονησίων σωμάτων και για την ανάπτυξη στρωμάτων όπως η κρούστα, ο μανδύας και ο πυρήνας. "Οι συνθέσεις μπορεί να προέρχονται από το διαφορετικό βάθος του ρηχού στρώματος της Σελήνης", λέει ο Meng, "που είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τη διαδικασία της ιστορίας του ωκεανού σεληνιακού μαγκώματος και την υπόθεση της παγκόσμιας διαφοροποίησης" (που είναι η υπόθεση ότι η πρωτο-γη συγκρούστηκε με ένα σώμα μεγέθους Άρη γνωστό ως Theia, αφήνοντας το σύστημα Γης-Σελήνης να σχηματιστεί από τα συντρίμμια).
***
Δυστυχώς, λέει ο Jolliff, ένας από τους κύριους λόγους για την επίσκεψη σε αυτή την περιοχή της Σελήνης δεν θα αντιμετωπιστεί. "Ένας βασικός μακροπρόθεσμος επιστημονικός στόχος μιας αποστολής στη λεκάνη SPA είναι να καθορίσει την ηλικία της και τη σύνθεση των αρχικών υλικών που επηρεάζουν, τα οποία πιθανόν περιέχουν βράχια που ανασκάπτονται πολύ βαθιά μέσα από τη Σελήνη, ενδεχομένως το μανδύα της" λέει . "Δυστυχώς, η αποστολή CE-4 δεν είναι εξοπλισμένη για να αντιμετωπίσει αυτά τα ζητήματα, ούτε πρόκειται για μια ιδιαίτερα καλή τοποθεσία εντός του SPA για την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων".
Ο τύπος της αποστολής που θα μπορούσε πραγματικά να δώσει μια εικόνα για το τι γίνεται η μακρινή πλευρά θα απαιτούσε μια δειγματοληψία. Ο Jolliff πρότεινε μια τέτοια αποστολή δειγματοληψίας της περιοχής SPA μέσω του προγράμματος NASA New Frontiers, αλλά μέχρι στιγμής δεν έχει εγκριθεί καμία τέτοια αποστολή για χρηματοδότηση.
Η Κίνα ετοιμάζει μια σεληνιακή δειγματοληψία στην κοντινή πλευρά με το Chang'e-5, το οποίο είχε προγραμματιστεί να ξεκινήσει πριν από το Chang'e-4 τον Νοέμβριο του 2017. Ωστόσο, μια αποτυχημένη εκτόξευση τον Ιούλιο εκείνου του έτους Long March 5-a που απαιτούνται για το μεγαλύτερο ωφέλιμο φορτίο - έχει καθυστερήσει την αποστολή στα τέλη του 2019 το νωρίτερο.
Αν όλα πάνε καλά με την πτήση του Chang'e-5 στην περιοχή Mons Rümker στο Oceanus Procellarum, το backup της, Chang'e-6, θα μπορούσε να επιχειρήσει μια δειγματική επιστροφή στην μακρινή πλευρά της σελήνης ή ενδεχομένως στο νότιο πόλο της Σελήνης αρχές του 2020. Η επέκταση των κινεζικών σχεδίων ρομποτικής σεληνιακής εξερεύνησης οδηγεί προς την επίτευξη των στόχων του Jolliff και άλλων, αλλά για τη σημερινή αποστολή, είναι όλα σχετικά με την προσκόλληση της προσγείωσης.
"Θα ήθελα να τονίσω τη σπουδαιότητα της προσγείωσης στην άλλη πλευρά, κάτι που δεν έχει κάνει καμία από τις άλλες χώρες που διανύουν το διάστημα. Η άσκηση της εντολής και του ελέγχου της αποστολής από τη Γη, εξ αποστάσεως μέσω ενός δορυφόρου επικοινωνιών, αποτελεί σίγουρα ένα βήμα για το κινεζικό διαστημικό πρόγραμμα ", λέει ο Jolliff σημειώνοντας ότι ο Chang'e-5 θα ακολουθήσει σύντομα μετά. "Οι αποστολές αυτές πραγματοποιούνται με γρήγορη διαδοχή και αυτό αποδεικνύει επίσης την αποφασιστικότητα αυτού του προγράμματος να προχωρήσουμε προς τον τελικό στόχο να βάλουμε τους κινέζους αστροναύτες στη σεληνιακή επιφάνεια".
Μέρος της μακρινής σεληνιακής πλευράς, που απεικονίστηκε από το πλήρωμα του Απόλλωνα 8 στις 24 Δεκεμβρίου 1968. (NASA) Καθώς η Κίνα προετοιμάζεται για τρεις αποστολές στην επιφάνεια της Σελήνης την επόμενη μισή δεκαετία περίπου, το έθνος είναι πιθανό να γίνει ένας σημαντικός παγκόσμιος ηγέτης στην σεληνιακή εξερεύνηση. Ο Meng λέει ότι τα δεδομένα από την αποστολή Chang'e-4 θα τεθούν στη διάθεση επιστημόνων εκτός της Κίνας και το διαστημικό σκάφος μεταφέρει όργανα από τη Γερμανία και τη Σουηδία στο πλαίσιο μιας διεθνούς συνεργασίας που περιλαμβάνει τις Κάτω Χώρες και τη Σαουδική Αραβία.
"Η επιτυχής ολοκλήρωση αυτής της αποστολής θα καταστήσει την Κίνα πρωτοπόρο στη διεθνή εξερεύνηση της Σελήνης", λέει ο James Head, καθηγητής Γεωλογικών Επιστημών στο Brown University. "[Αυτές] έχουν ήδη προσφέρει τη χρήση της δορυφορικής τους υποδομής αναμετάδοσης στη διεθνή διαστημική κοινότητα".
Οι σεληνιακές αποστολές της Κίνας βρίσκονται μπροστά σε ένα κύμα ανανεωμένου ενδιαφέροντος για τον ουράνιο γείτονά μας, με την NASA, την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος, τη Ρωσία και την Ινδία να εργάζονται για διάφορες ρομποτικές και πληρώματος αποστολές τα επόμενα χρόνια. Ωστόσο, τα σχέδια της Κίνας παίρνουν οριστική μορφή, με μια εκτόξευση νωρίτερα σήμερα, και σχεδιάζουν ήδη έργα για το Chang'e-7, ένα διαδηλωτή τεχνολογίας για να δοκιμάσουν τη σκοπιμότητα μακροπρόθεσμων στόχων, όπως η επί τόπου αξιοποίηση πόρων πάγου νερού ή μέταλλα.
"Κάθε νέα αποστολή στη Σελήνη παρέχει εκπλήξεις, λέει ο επικεφαλής. "Το Chang'e 4 δεν θα είναι μόνο ένα μνημειώδες τεχνικό επίτευγμα, αλλά αναμφίβολα θα φέρει νέες ανακαλύψεις και εκπλήξεις".
Ο Andrew Jones είναι δημοσιογράφος που αναφέρει το διαστημικό πρόγραμμα της Κίνας, γράφει για το SpaceNews, το Gbtimes και συνεισφέρει blogs φιλοξενουμένων στην Πλανητική Εταιρεία. Έχει έδρα τη Φινλανδία.
