China ha dado un enorme paso en su programa de exploración lunar con el lanzamiento hoy de la sonda Chang’e 5 con el objetivo de recoger muestras de la Luna y traerlas a la Tierra. El 23 de noviembre de 2020 a las 20:30 UTC el cohete Larga Marcha CZ-5 Y5 despegó desde la rampa LP-101 del centro espacial de Wenchang, en la isla de Hainán con la sonda Chang’e 5 a bordo. El cohete CZ-5 situó a la Chang’e 5 en una trayectoria hacia la Luna tras dos encendidos de la segunda etapa (la órbita de aparcamiento inicial fue de 263 x 276 kilómetros y 22,3º de inclinación, mientras que la órbita final al separarse la sonda fue de 201 x 392 980 kilómetros y 21,3º). La Chang’e 5 es la primera misión de recogida de muestras de la Luna en 44 años. La última fue la sonda soviética Luna 24, que en agosto de 1976 trajo 170 gramos de regolito lunar. Este ha sido el sexto lanzamiento de un cohete Larga Marcha CZ-5 y el quinto de la variante CZ-5 —antes conocida como CZ-5A, con tres etapas—. Si todo sale según lo previsto, la Chang’e 5 se colocará en órbita lunar el 28 de noviembre y alunizará en la zona de Mons Rümker, en el Oceanus Procellarum (Océano de las Tormentas), el próximo 29 de noviembre. El descenso de la cápsula con las muestras tendrá lugar el 15 o el 16 de diciembre.

La Chang’e 5 (嫦娥五号) es la primera sonda de la tercera fase del programa de exploración lunar chino CLEP (Chinese Lunar Exploration Program). La primera fase estaba formada por los orbitadores Chang’e 1 y 2, lanzados en 2007 y 2010, respectivamente, mientras que la segunda fase vino de la mano de las sondas de aterrizaje Chang’e 3 y Chang’e 4, lanzadas en 2013 y 2018, junto con los rovers Yutu y Yutu 2. China lanzó además en 2018 el satélite Queqiao al punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Luna para poder comunicarse con la Chang’e 4, que en 2019 se convirtió en el primer artefacto humano en alunizar en la cara oculta. Esta tercera fase estará protagonizada por sondas de mayor tamaño que serán lanzadas por el cohete Larga Marcha CZ-5, actualmente el lanzador chino más potente en servicio (las anteriores misiones lunares chinas han usado cohetes Larga Marcha CZ-3 y CZ-4, más pequeños).

La Chang’e 5 es una sonda de recogida de muestras de 8,2 toneladas que está formada por cuatro módulos agrupados en dos elementos: un segmento orbital y otro de superficie. El segmento de superficie, de 3,8 toneladas, consta de una etapa de descenso similar a las sondas Chang’e 3 y Chang’e 4 sobre el que se halla la etapa de ascenso. El segmento orbital incluye el orbitador de 3,2 toneladas y la cápsula de regreso de 1 tonelada. La arquitectura de la misión es la más compleja jamás llevada a cabo por una sonda automática (de hecho, el esquema de la misión, de tipo LOR, es similar al de las misiones Apolo). Tras llegar a las cercanías de la Luna, el módulo orbital usará su motor principal de 3 kilonewton de empuje para colocar el conjunto en una órbita lunar preliminar antes de alcanzar una órbita circular. El segmento de superficie se separará del segmento orbital y se colocará en una órbita de 15 x 180 kilómetros. El módulo de descenso efectuará un alunizaje automático empleando sus motores y el sistema de navegación autónomo mediante LIDAR y navegación óptica. El alunizaje será muy parecido al efectuado por las sondas Chang’e 3 y Chang’e 4, aunque habrá que tener en cuenta la mayor masa y la mayor altura del centro de gravedad del conjunto.

Una vez en la superficie, se activará el taladro situado en la etapa de descenso, capaz de alcanzar dos metros de profundidad. El taladro, podrá realizar movimientos rotatorios y de percusión, trasladará las muestras a directamente a la etapa de ascenso. La sonda lleva además una cámara visible e infrarroja y un radar para analizar la zona de alunizaje y determinar las características del terreno donde se recogerán las muestras. Por este motivo la sonda cuenta con un brazo robot que recogerá regolito de las zonas más interesantes y las depositará en la etapa de ascenso (el brazo sirve además como ‘plan B’ por si el taladro no funciona). Después de recoger las muestras, unos 2 kg aproximadamente, la etapa de ascenso despegará —se estima que lo hará el 30 de noviembre— y se colocará en órbita lunar (la ventana de lanzamiento de la etapa de ascenso para acoplarse con el segmento orbital es de 3,5 horas). A continuación se acoplará con el segmento orbital, usando un sistema de acoplamiento novedoso con pinzas, y traspasará las muestras a la cápsula, quizás la parte más compleja de la misión.

Tras completar esta maniobra, la etapa de ascenso se separará del segmento orbital (y con el tiempo probablemente se estrellará contra la superficie lunar). Unos seis días más tarde, el módulo orbital encenderá sus motores para abandonar la órbita lunar y poner rumbo a la Tierra (la maniobra constará en realidad de dos encendidos: uno para situar la nave en una órbita elíptica y otro el TEI para enviar la sonda en una trayectoria hacia la Tierra). La cápsula con las muestras se separará del módulo orbital cerca de nuestro planeta y realizará una reentrada atmosférica doble —skip reentry— para aterrizar en la región china de Mongolia Interior el 15 o el 16 de diciembre. La cápsula es una versión a escala de las cápsulas de las naves tripuladas Shenzhou. En 2014 China probó la técnica de doble reentrada el correcto diseño de esta pequeña cápsula con la sonda lunar Chang’e 5 T1, que realizó una trayectoria de retorno libre alrededor de la Luna.

A diferencia de las sondas soviéticas Ye-8-5 de recogida de muestras (Luna 16, 20 y 24), que solo podían aterrizar en un rango de longitudes orientales muy limitado, la arquitectura de la Chang’e 5 permite que puedan aterrizar en prácticamente cualquier punto de la superficie lunar, incluida la cara oculta y los polos. Además, sin duda una versión de esta arquitectura se usará en el diseño de la misión de recogida de muestras de Marte planeada para 2031 y que usará dos sondas que despegarán en 2028. Tras la Chang’e 5, China planea lanzar en 2023 la Chang’e 7 —sí, la Chang’e 7 debe despegar antes que la Chang’e 6—, una sonda basada en la Chang’e 5, pero que no se dedicará a traer muestras. En vez de la etapa de ascenso y la cápsula para las muestras, la Chang’e 7 incluirá un satélite para retransmitir la señal desde la zona de alunizaje, cerca del polo sur, un rover y un «saltador» (una pequeña subsonda que se desplazará por la superficie dando saltitos). En 2024 debe despegar la Chang’e 6, una sonda idéntica a la Chang’e 5, para recoger muestras de la zona del polo sur. De hecho, si la misión Chang’e 5 sufre algún percance, la Chang’e 6 se lanzará lo antes posible como sustituta (no está claro si en ese caso se construirá otra sonda para llevar a cabo la misión original de la Chang’e 6 o si esta efectuará su misión tal y como estaba previsto). En 2028 despegará la Chang’e 8, otra sonda pesada polar parecida a la Chang’e 7 que servirá como elemento de una futura base lunar automática.

Originalmente la misión Chang’e 5 tenía que haber despegado antes que la Chang’e 4, pero los problemas experimentados durante el segundo lanzamiento del CZ-5 provocaron el retraso de esta y otras misiones relacionadas con este lanzador. Recoger muestras de la Luna es una de las prioridades de la comunidad científica. Al igual que en el caso de Marte o los asteroides, los laboratorios terrestres pueden analizar las muestras lunares de forma mucho más precisa y detallada que cualquier instrumento científico que se pueda enviar a esos cuerpos. Además, las muestras serán analizadas en el futuro por técnicas que hoy en día no existen, como ya ocurrió en el caso de las muestras recogidas por las misiones Apolo y Luna. Y, hablando del Apolo, aunque los astronautas de la NASA trajeron de vuelta cientos de kilogramos de regolito y rocas lunares, la comunidad científica demanda muestras de determinadas zonas que en la época del Apolo no se conocía su importancia.

La Agencia Espacial Europea (ESA) colaborará con China en el seguimiento de esta misión a través de su red de estaciones terrestres, incluyendo la estación del INTA en Maspalomas, Gran Canaria. La zona del Mons Rümker donde alunizará la Chang’e 5 es especialmente interesante porque se trata de una región relativamente joven, de tan «solo» 1300 millones de años. La mayoría de muestras del Apolo y de las sondas Luna provienen de regiones de más de 3500 millones de años de antigüedad, mientras que las zonas y cráteres más recientes son fáciles de datar por sus características. Pero hay un hueco de nada más y nada menos que de dos mil millones de años de la historia lunar de los que no tenemos muestras para datar directamente. Esto quiere decir que solo podemos estimar con un error considerable en qué época se formaron gran parte de las regiones de la Luna. La sonda Chang’e 5 nos ayudará a resolver este misterio.