Lanzada la sonda lunar Chang’e 3. ¡Volvemos a la superficie lunar después de 37 años!

Después de 37 años, la humanidad regresa a la superficie lunar. Hoy domingo día 1 de diciembre de 2013 a las 17:30 UTC China ha lanzado la sonda Chang’e 3 con el rover lunar Yutu mediante un cohete Larga Marcha CZ-3B/GIII (Y23) desde la rampa número 2 del Centro Espacial de Xichang (XSLC). La última nave que aterrizó suavemente en la superficie de nuestro satélite fue la sonda soviética de recogida de muestras Luna 24 (Ye-8-5M nº 413), que alunizó el 18 de agosto de 1976. China se convierte así en la tercera potencia espacial en lanzar una nave a la superficie lunar después de Estados Unidos y la Unión Soviética, y la segunda tras la URSS en enviar un robot móvil a la Luna. También se trata de la primera sonda lunar china que hace uso de energía nuclear para mantener los sistemas operativos. La última vez que un vehículo móvil fue lanzado hacia la Luna fue hace 40 años, cuando en 1973 el Lunojod 2 soviético alunizó en el cráter Le Monnier. La Chang’e 3 alunizará en Sinus Iridum el 14 de diciembre.

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La sonda Chang’e 3 y el rover Yutu (CLEP).

La sonda Chang’e 3

La sonda Chang’e 3 (嫦娥三号/Cháng’é sān hào) es una sonda construida por CAST (China Academy of Space Technology) dentro del marco del Programa de Exploración Lunar de China (CLEP/中国探月). La sonda está dividida en la etapa de descenso y en la carga útil, formada en esta ocasión por el rover Yutu, situado en la parte superior de la nave. La sonda tiene una masa al lanzamiento de 3780 kg cargada de combustibles hipergólicos (1200 kg en vacío) y es una de las sondas lunares más grandes jamás lanzadas. La distancia entre las patas es de 4,76 metros, mientras que el cuerpo central tiene planta cuadrada con un lado de 2,5 metros. Las cuatro patas del tren de aterrizaje forman un ángulo de 30º con el cuerpo central, una disposición tradicional que recuerda a la etapa de descenso del módulo lunar LM del Apolo. Se espera que la Chang’e 3 funcione durante un mínimo de un año y que el rover Yutu aguante 90 días (tres días lunares).

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Modelo de la Chang’e 3 (9ifly.com).

Las estimaciones de las capacidades de la Chang’e 3 apuntan a que puede transportar una masa muy superior a los 140 kg del rover Yutu. Esto indica que con toda probabilidad China ha desarrollado la Chang’e 3 para que sirva al mismo tiempo como etapa de descenso de la Chang’e 5, una misión que pretende traer muestras de la superficie lunar a finales de esta década. Como comparación, la sonda soviética Luna 17 (Ye-8 nº 203) que transportaba el Lunojod 1 tenía una masa al lanzamiento de 5660 kg y una masa en la superficie de 1900 kg.

La sonda lleva tres instrumentos principales: el telescopio ultravioleta LUT, una cámara ultravioleta extremo EUV y varias cámaras panorámicas para fotografiar la superficie lunar. El telescopio LUT (Lunar-based Ultraviolet Telescope) tiene una apertura de 15 cm y cubre un campo de 1,36º. Su diseño es de Ritchey-Chrétien y su relación focal es de F/3,75. La resolución del sensor es de 4,8 segundos de arco por píxel. El LUT será el segundo telescopio ultravioleta en la superficie lunar después del que llevó el Apolo 16 en 1972. La cámara EUV (Extreme Ultraviolet Explorer) se usará para estudiar la distribución de plasma alrededor de la Luna. EUV tiene un campo de visión de 16º y una resolución angular de 0,095º. Tomará imágenes en la longitud de onda de 30,4 nm cada 10 minutos.

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La sonda Chang’e 3 y el rover Yutu en las pruebas de la cámara de vacío (China Space News).
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La sonda Chang’e 3 comparada con el Apolo (9ifly.com).

El rover Yutu 

El pequeño rover Yutu (玉兔/yùtù, ‘conejo de jade’ en mandarín) -bautizado por algunos como ‘el Opportunity lunar chino’- tiene una altura de 1,50 metros y una masa total de 140 kg, incluyendo 20 kg de carga útil. Dispone de seis ruedas para moverse por la superficie, cada una de ellas dotada con su propio motor eléctrico. El par de ruedas delantero y trasero puede, al igual que los MER Spirit y Opportunity de la NASA, dirigirse de forma independiente para que el rover cambie de dirección y pueda girar sobre sí mismo si es necesario. El sistema de suspensión de Yutu garantiza que las seis ruedas estén en contacto con el suelo en todo momento y su diseño está claramente basado en el de los MER norteamericanos.

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Modelo de pruebas del rover Yutu (Weibo).

Yutu posee tres pares de cámaras: un par de cámaras panorámicas a color en la parte superior del mástil desplegable, otro par de cámaras de navegación (usadas para conducir) en la parte frontal del cuerpo del rover y otro par de cámaras a la altura de las ruedas para asegurar que éstas estén libres de obstáculos (HazCams en la terminología de la NASA). Tiene dos paneles solares desplegables y en la parte frontal posee un brazo robot de tres articulaciones dotado de un espectrómetro APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) en un extremo. El APXS será usado para analizar la composición de las rocas y el regolito lunar. Junto al APXS se encuentran varias cámaras para fotografiar las rocas de cerca y una pequeña herramienta de abrasión para limpar el regolito de las rocas a analizar.

Además del APXS, el brazo lleva un pequeño espectrómetro infrarrojo y visible denominado VNIS. Yutu transporta el radar GPR (Ground Penetrating Radar) para sondear el subsuelo lunar hasta profundidades de 30-100 metros, así como una antena de baja ganancia y una antena de alta ganancia (situada en el mástil) para las comunicaciones. Está previsto que Yutu no se aleje de la Chang’e 3 a más de 3 kilómetros de distancia en línea recta, aunque se cree que recorrerá unos diez kilómetros durante los 90 días que dure su misión primaria. En la parte trasera incorpora un RHU de plutonio-238 para mantener una temperatura adecuada de los sistemas del vehículo durante la noche lunar.

Yutu es bastante más pequeño que los dos Lunojod soviéticos (con una masa 756 kg y 836 kg respectivamente), pero, con una masa de 140 kg, es comparable los dos rovers marcianos MER de la NASA, de 175 kg cada uno. El nombre del rover fue elegido por el público mediante un concurso online realizado pocos meses antes del lanzamiento. Los otros nombres finalistas fueron: Tansuo (探索, ‘explorador’), Lanyue (揽月, ‘el que abraza la Luna’), Qian Xuesen (钱学森, el fundador del programa espacial chino), Zhuimeng (追梦, ‘el que persigue los sueños’), Xunmeng (寻梦, ‘el buscador de sueños’), Zhuiyue (追月, ‘el que persigue la Luna’), Mengxiang (梦想, ‘sueño’), Shiming (使命, ‘misión’, ‘destino’) y Qianjin (前进, ‘progreso’, ‘avance’). En la mitología china, Yutu era un conejo de jade que vivía en el palacio celestial acompañando a Chang’e, la diosa de la Luna. La leyenda del Yutu está basada en la tradición ancestral china que ve un conejo en la figura que forman los mares lunares sobre el disco lunar.

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Pruebas con el rover Yutu en las que se aprecia las rampas que harán las veces de ascensor para bajar a la superficie (CCTV).
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Pruebas con un modelo técnico de Yutu (www.news.cn).
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Representación artística de Yutu recorriendo la superficie lunar (la zona de aterrizaje es en realidad mucho menos montañosa)(CLEP).

El enigma del plutonio

En un principio se dijo que la misión llevaría un generador de radioisótopos (RTG) para proporcionar energía durante la larga noche lunar de dos semanas, toda una primicia en el programa espacial chino. Sin embargo, no estaba claro si el RTG estaría situado en la etapa de descenso o en el rover Yutu, los dos equipados con un par de paneles solares para proporcionar electricidad durante el día lunar. Posteriormente se dijo que ambos vehículos estaban equipados con RTGs. No obstante, todo indica que la Chang’e 3 no lleva RTGs, sino calefactores RHUs (Radioisotope Heater Unit) a base de plutonio-238. Tanto la sonda como el rover están equipados con un RHU cada una para aguantar las bajas temperaturas (-180º C) de la noche lunar. Durante la noche, los sistemas de la Chang’e 3 permanecerán en hibernación y las operaciones se reanudarán durante el día. Todavía no está claro si los RHU poseen cierta capacidad para generar electricidad, lo que les convertiría en RTGs. Puede que el origen de la confusión se deba a que las unidades hayan sido diseñadas originalmente como RTGs dentro de un programa más ambicioso, pero que en esta misión funcionen principalmente como RHUs. Otras fuentes indican que la sonda sí lleva un RTG que funciona además como RHU, pero que el rover Yutu solamente va equipado con un RHU.

Sea como sea, el origen del plutonio-238 de la Chang’e 3 es todo un misterio. Recordemos que este isótopo es increíblemente caro y complejo de producir y que no tiene ninguna otra aplicación más allá de servir para alimentar RTGs y RHUs en naves espaciales o equipos terrestres. China ha llevado a cabo en los últimos años una inversión considerable en su programa nuclear y es perfectamente posible que este plutonio sea de origen nacional. El plutonio serviría para alimentar las sondas lunares Chang’e y los proyectos de misiones futuras para la exploración de Marte, Júpiter y el Sol. Por otro lado, cabe la posibilidad de que este plutonio sea de origen ruso, aunque no existe ningún indicio de que este punto sea cierto.

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Bandera china situada en la Chang’e 3 (China Space News).

La misión

Después del despegue, el cohete Larga Marcha CZ-3B situará a la Chang’e 3 en una órbita altamente elíptica de 210,3 x 389109 kilómetros, casi alcanzando la velocidad de escape terrestre. Tras cinco días de viaje, la sonda se situará en una órbita lunar de 100 kilómetros de altura. Después de analizar el estado de la sonda, el control de la misión cambiará su órbita a una de 15 x 100 kilómetros. Cuando la sonda pase por el perilunio, a 15 kilómetros de altura, encenderá su motor principal para frenar su velocidad orbital de 1,7 km/s. La zona de alunizaje está situada en Sinus Iridum (la ‘bahía del arcoiris’), una planicie basáltica que forma parte de los grandes maria lunares. No se trata de una zona de especial interés científico y tampoco es demasiado espectacular, pero para esta primera misión a la superficie han primado los criterios de seguridad en el alunizaje. Se espera que el aterrizaje de la Chang’e 3 tenga lugar alrededor del 14 de diciembre.

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Sinus Iridum: la zona de alunizaje de la Chang’e 3 (Xinhua).
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Detalle de la zona de alunizaje en una imagen de la Chang’e 2 (Novosti Kosmonavtiki).

Para garantizar un alunizaje suave, el motor principal es capaz de llevar a cabo un empuje variable de 1500 newton a 7500 newton, con una precisión de tan solo 7,5 newton. El descenso final tendrá una duración de siete minutos y medio y en la fase final la sonda empleará por primera vez un sistema autónomo para evitar obstáculos. La Chang’e 3 tomará varias imágenes de la superficie y el ordenador de a bordo las analizará antes de proseguir con el aterrizaje. En la etapa final de descenso está previsto que la sonda quede estacionaria brevemente a dos kilómetros de altura sobre la superficie para analizar en detalle si la zona de aterrizaje es segura. La toma de imágenes se realizará a una altura comprendida entre dos kilómetros y cien metros. Las cámaras en alta definición serán capaces de evitar rocas de más de 20 cm y pendientes superiores a un 8%. A 30 metros de altura se activa el altímetro para guiar el descenso final hacia la zona seleccionada. A 4 metros de altura un altímetro de rayos gamma ordena el apagado del motor y la nave cae hasta tocar la superficie a una velocidad de unos 4 km/h.

Para alcanzar la superficie lunar el rover Yutu usará una rampa desplegable que le permitirá bajar desde la parte superior de la sonda. Las operaciones en la superficie lunar estarán controladas por las estaciones de tierra en Kashi y Jiamusi, además de las estaciones de la ESA de Cebreros (España) y New Norcia (Australia).

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Trayectoria hasta la órbita lunar (CLEP).
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Fases en el descenso de la Chang’e 3 (CLEP).
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Tobera del motor principal de la Chang’e 3 (China Space News).

El futuro del programa lunar chino

China pretende lanzar a partir de 2015 la sonda Chang’e 4. Esta sonda, construida como reserva de la Chang’e 3, llevará a cabo una misión similar a su hermana, aunque posiblemente contará con una carga útil mayor. A finales de esta década despegará la Chang’e 5, con el objetivo de recoger muestras de la superficie lunar y traerlas a la tierra. La Chang’e 5 tendrá una etapa de descenso similar en diseño a la de las Chang’e 3 y Chang’e 4. La Chang’e 3 es la tercera sonda lunar china después de la Chang’e 1 (lanzada el 24 de octubre de 2007) y la Chang’e 2 (1 de octubre de 2008). Ambas sondas, con un diseño similar, se dedicaron a estudiar y cartografiar la Luna desde la órbita lunar como paso previo a las misiones de alunizaje. La Chang’e 3 se convirtió además en la primera sonda china en alcanzar el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol y en sobrevolar un asteroide (Toutatis).

El cohete Larga Marcha CZ-3B

El Larga Marcha CZ-3B (Chang Zheng 3B/长征三号乙) es un lanzador de tres etapas con cuatro cohetes aceleradores. Es el cohete chino más potente en servicio, con una capacidad de 5,1 toneladas en la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) o 12 toneladas en una órbita baja (LEO) de 200 km y 28,5º. La nueva versión CZ-3B/E (Enhanced Version) puede colocar en GTO hasta 5,5 toneladas gracias a una etapa central y unos aceleradores ligeramente más grandes. El cohete tiene una longitud de 54,838 metros (56,326 m en la versión 3B/E) y una masa de 425,8 toneladas (458,970 toneladas para la versión B/E). Para esta misión lunar, el cohete CZ-3B ha sido modificado e incluye un sistema de navegación mejorado. Su capacidad de mandar carga en una trayectoria lunar ha sido aumentada de 3750 kg a 3780 kg.

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Cohete Larga Marcha CZ-3B (CAST).

La primera etapa, denominada L-186, es muy similar a la empleada en el resto de cohetes Larga Marcha. Tiene unas dimensiones de 23,272 m x 3,35 m. Hace uso de un motor YF21C (DaFY 6-2) de cuatro cámaras que quema tetróxido de nitrógeno y UDMH (una variante de la hidracina) con 2961,6 kN de empuje en total (740,4 kN cada cámara al nivel del mar) y unos 255,6 segundos de impulso específico (Isp). El motor YF-21C está compuesto por cuatro motores YF-20C. El control de vuelo se consigue mediante el giro de los motores. La primera etapa se complementa con cuatro propulsores de combustible líquido LB-41 de 15,326 m x 2,25 m equipados cada uno con un motor YF-25 (DaFY5-1) de 740,4 kN de empuje.

La segunda etapa, L-35 (o CZ-2C/SD-2), tiene un tamaño de 9,943 m x 3,35 m y emplea un motor YF-24E con un Isp de unos 292 s, dividido en un motor principal YF-22E (DaFY20-1) de 742 kN y uno vernier con cuatro cámaras YF-23C (DaFY21-1) de 11,8 kN cada una. El empuje total de la segunda etapa es de 789,1 kN.

La tercera etapa H-18, de 12,375 m x 3,0 m, emplea hidrógeno y oxígeno líquidos con un motor YF-75 de dos cámaras con 78,5 kN cada una y un Isp de 413,2 s. El YF-75 es una mejora del primer motor criogénico chino, el YF-73 de cuatro cámaras de combustión. La cofia tiene unas dimensiones de 3,35 x 8,89 metros. El CZ-3B hace uso de cuatro cohetes impulsores de combustible hipergólico acoplados a la primera etapa, en una configuración que recuerda al desaparecido lanzador europeo Ariane 44L. Su primer lanzamiento, efectuado el 14 de febrero de 1996, terminó en tragedia al precipitarse el cohete sobre un pueblo de las cercanías del centro espacial de Xīchāng, muriendo decenas de personas. El CZ-3B, junto con los CZ-2E y CZ-2F (el lanzador de las naves tripuladas Shénzhōu), sigue siendo el cohete chino más potente en servicio hasta que haga su aparición el CZ-5 de nueva generación.

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Familia de cohetes Larga Marcha (CAST).

Centro de lanzamiento de Xichang

El Centro Espacial de Xīchāng (XSLC / 西昌卫星发射中心) está situado en la provincia de Sìchuān. Se trata de uno de los tres centros de lanzamiento espacial en activo que tiene China junto con Jiǔquán (酒泉) y Tàiyuán (太原). Xichang comenzó a construirse en 1969 y, al ser el centro de lanzamiento chino situado más al sur, es actualmente es el destino principal para los lanzamientos a la órbita geoestacionaria, así como para las misiones planetarias y comerciales. En el futuro será sustituido por el centro espacial de Wenchang, en Hainan. En el Centro Técnico (TC) se encuentra el edificio para el procesado de los lanzadores (LB), que se divide en el Transit Building 1 (BL1) y el Testing Building (BL2). Existen además otros edificios para el procesado de la carga útil.

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Centros espaciales chinos (CAST).

El centro espacial tiene tres complejos de lanzamiento principales: Launch Complex 1 (LC-1), 2 (LC-2) y 3 (LC-3). El LC-1, más pequeño, está preparado para los CZ-3 y CZ-2C. El LC-2 está configurado para los CZ-2E, CZ-3A, CZ-3B y CZ-3C. En el LC-2 hay una torre de servicio móvil de 90,6 m de altura y equipada con dos grúas, así como una torre fija con umbilicales. El LC-3 era una antigua rampa de lanzamiento que fue completamente reconstruida en 2005. Actualmente se emplea para lanzamientos del CZ-3. El Centro de Control (Mission Command & Control Center, MCCC) se haya situado a 7 km al sureste del área de lanzamiento.

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Mapa del centro espacial de Xichang (CAST).
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Complejo de lanzamiento LC2 (CAST).

Animación en 3D de la misión:

[youtube]http://youtu.be/hUW0ippVNL4[/youtube]

Vídeo (en chino) sobre los preparativos de la misión:

[youtube]http://youtu.be/yfhJKRq1Tbg[/youtube]

Vídeo del lanzamiento:

[youtube]http://youtu.be/lgZslWEQZHY[/youtube]

[youtube]http://youtu.be/pKts7bJWDok[/youtube]

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La rampa de lanzamiento del CZ-3B (9ifly.com).
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La Chang’e 3 preparada para integrarse con el lanzador (spacechina.com).
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Encapsulado de la sonda (spacechina.com).
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El cohete en la rampa (spacechina.com).
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Lanzamiento (www.news.cn).


45 Comentarios

  1. pues a ver si se lo curran y dentro de unas pocas decadas podemos viajar a la luna aunque sea de vacaciones unos días. Que bien se lo monta China, podiamos aprender

  2. Tengo algunas dudas y me gustaría que alguien me las aclarase:
    1. Que va a ser de la tercera etapa del cohete, donde ira a parar ?
    2. A que hora es el alunizaje y el día ?
    3. Tendremos retransmisión en directo del evento ?
    4. Hay alguna cámara que grabe el descenso ?
    5. Se podra ver el descenso del rover chino por alguna cámara como sucedió con el rover Sojourner ?
    6. Se sabe para cuando la change 4 y donde ira destinada?

    Se que son muchas cuestiones pero si alguien las sabe que me las aclare.

    saludos Jorge.

  3. Pues para mi que antes China construye una central operativa todo el año en la Luna que nosostros europeos somos capaces de lanzar alguna hermanita de la smart-1, que ya es decir poca cosa, pero bueno siemepre nos quedara Moscu, je, je ,je
    -Si no se entiende la ironía; pista: digo Moscú como capital de la Unión Soviética, no como capital de Rusia-

  4. hoy a las 08.12 del 14-12.13 vi en directo el ALUNIZAJE de Change 3 ,FELICIDADES al G RAN PUEBLO CHINO POR EL EXITO DE la mision estoy en latinoamerica en lima peru gracias tambien a la tv CHINA CCTV TRABAJO IMPRESIONANTE FELICITACIONES A LOS CIENTIFICOS ADELANTE

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 1 diciembre, 2013
Categoría(s): ✓ Astronáutica • China • General • Lanzamientos • Luna • Sistema Solar • Sondasespaciales