Chang’e 5 يعود إلى القمر – الألغاز في السماء

غادر Chang’e 5 بهدوء من نقطة Sun-Earth L1 لدخول مدار رجعي بعيد (DRO) للقمر ، لأول مرة.

استباق الاستخدام الأول المخطط له من قبل ناسا للمدار خلال مهمة الاستكشاف 1 في وقت لاحق من هذا العام.

صمت من الصين.

خارج المحطة

في منتصف أغسطس 2021 ، لوحظ أن وحدة خدمة Chang’e 5 دون أي إشعار لم تكن في المحطة بالقرب من نقطة Sun-Earth L1 حيث كانت منذ منتصف مارس 2021. سارع المراقبون إلى استعادة منارة X-band للمركبة الفضائية ولم يمض وقت طويل قبل أن يتضح من البيانات أن Chang’e 5 كان متجهًا إلى نظام Earth-Moon حيث سيدخل في النهاية إلى مدار رجعي بعيد (DRO) للقمر.

لقاءات قريبة مع القمر

مع اقتراب Chang’e 5 من بيانات الموقع الراديوية لنظام Earth-Moon ، تم استخدام البيانات لتطوير ناقل الحالة وكشف متجه الحالة هذا أن المركبة الفضائية سيكون لها اقتراب قريب من القمر في 12 سبتمبر 2021.

راقب المراقبون Chang’e 5 أثناء مروره بالقمر ودخوله في مدار مرتفع جدًا حول الأرض.

استنادًا إلى البيانات الموضعية الراديوية المكررة والبيانات الضوئية التي يشاركها الهواة ، أصبح من الواضح أن Chang’e 5 سيكون له لقاء آخر قريب مع القمر في 18 نوفمبر 2021.

تم جمع بيانات دوبلر من اللقاء القريب ، ومن المدهش أنه لم يكن هناك دليل قوي على حدوث حرق في خطر. واصل المراقبون مراقبة Chang’e 5 خلال الأسبوعين المقبلين عندما فقدت الإشارة في الثاني من ديسمبر على بعد حوالي 19 درجة غرب القمر.

الزوايا والإشارة إلى نسب الضوضاء

في السادس من كانون الثاني (يناير) 2022 ، استعاد المراقبون الإشارة من Chang’e 5 ولاحظوا أنها كانت قريبة بشكل زاوي من القمر خلال الأيام المقبلة ، ثم تأرجح المسبار شرق القمر إلى استطالة تصل إلى 16 درجة.

في هذه المرحلة ، تم إجراء مقارنة بين مستوى إشارة المركبة الفضائية ومستوى الإشارة عندما كانت على مسافة قريبة من القمر من الأرض وكانت متطابقة بشكل وثيق. باستخدام المسافة الزاوية من القمر والمسافة القمرية ، تم حساب أن Chang’e 5 كان على بعد 100000 كيلومتر تقريبًا من القمر. إذا نظرنا إلى الوراء عندما فقدت الملاحظة في 2 ديسمبر 2021 ، فقد كشف أن موقف Chang’e 5 كان متسقًا مع DRO.

في هذه المرحلة ، اعتبر المراقبون أن مسار Chang’e 5 يمكن أن يكون متسقًا مع مدار رجعي بعيد (DRO) للقمر.

DROs هي عائلة من المدارات التي يمكن أن توجد في نظام ثلاثة أجسام حول أصغر الأجسام. قمنا بمراجعة الأدبيات المنشورة حول الاستخدام المخطط لناسا لـ DRO لمهمة اختبار EM-1 القادمة في اعتبارات تصميم المسار لمهمة الاستكشاف 1. بدت المعلمات متشابهة جدًا وتم إنشاء متجه الحالة المقدرة الذي يتبع اتجاهات المسار العام التي لوحظت ولكن كانت هناك حاجة إلى تحسين من قوس طويل من البيانات للحصول على تقدير أكثر دقة.

من الفرضية إلى الحقيقة …

خلال الأسابيع القادمة ، تمت مراقبة موقع الراديو لـ Chang’e 5 بواسطة محطة أرضية ذات قدرة تصويب مستقرة معروفة وتم الحصول على تقارير يومية على الأقل عن الموقع ، وبالتالي تم الحصول على قوس طويل من الملاحظات.

قامت محطة أخرى بجمع بيانات دوبلر على أساس شبه يومي. كان الهدف هو تطوير متجه حالة من الملاحظات الموضعية الراديوية ومقارنتها ببيانات دوبلر باستخدام أداة تحليل المهمة العامة (GMAT) التابعة لناسا لإنشاء نموذج مداري.

بعد تحليل البيانات الموضعية الراديوية ، تم الحصول على ناقل الحالة التالي:

الحقبة = 22 كانون الثاني (يناير) 2022 23:03:29

نظام الإحداثيات = خط استوائي الأرض

س = -303953.6243849

ص = -4703.2085043

ض = 20451.4288987

VX = 0.0334510387589

VY = -1.2032499575841

VZ = -0.6523284377768

ثم تم نمذجة متجه الحالة أعلاه في GMAT وتقديرات معدل المدى حيث تمت مقارنتها ببيانات دوبلر التي تم الحصول عليها.

يتم توفير أرشيف لبيانات موقع الراديو وبيانات دوبلر وبعض نصوص التحليل هنا.

Chang’e 5 في مدار رجعي بعيد للقمر

تظهر مراجعة نماذج GMAT التي تم إنشاؤها من بيانات حقيقية في إطار مرجعي دوار على القمر بوضوح أن Chang’e 5 في DRO للقمر.

المعلمات العامة للمدار هي 70000 كم تقريبًا في المحور السيني (خلف نقطتي الأرض والقمر L1 و L2) و 100000 كم تقريبًا من مركز القمر عند نقاط استطالة على طول المحور ص. المدار عكسي حيث يدور في الاتجاه المعاكس لحركة القمر المدارية حول الأرض ومستوى المدار يتماشى إلى حد كبير مع مستوى مسير الشمس. نظرًا لأن DRO فوضوي إلى حد ما في طبيعته ، فإن هذه المعلمات تختلف بمرور الوقت ، ولكن هذه الفئة من المدار مستقرة جدًا بشكل عام بمرور الوقت ، لذلك يمكن أن يبقى Chang’e 5 هنا لفترة طويلة.

تتشابه معلمات المدار مع تلك المخططة لمهمة NASA SLS EM-1 القادمة والمقرر إطلاقها في وقت لاحق في عام 2022. لم تصدر الصين بعد بيانًا عامًا حول حالة وحدة خدمة Chang’e 5 منذ مارس 2021 والتي يبدو غير عادي لأن هذه هي المرة الأولى التي تستخدم فيها مركبة فضائية DRO.