La Chang’e 5 despega de la Luna con muestras de la superficie

Por Daniel Marín, el 3 diciembre, 2020. Categoría(s): Astronáutica • China • Luna ✎ 112

La etapa de ascenso de la misión china Chang’e 5 despegó desde la superficie lunar hoy día 3 de diciembre de 2020 a las 15:10 UTC tras completar la recogida de muestras lunares. El motor de 3000 newton de empuje de la etapa tenía que funcionar sí o sí por primera y única vez. Afortunadamente, cumplió su misión con éxito. Seis minutos después la etapa de ascenso ya estaba en órbita lunar y procedió a desplegar sus dos paneles solares 17 minutos tras el despegue. El ascenso fue filmado por una cámara situado en la etapa inferior, una escena que recordó al despegue de los módulos lunares del Apolo desde la Luna hace casi medio siglo. Poco antes se desplegó una pequeña bandera de la República Popular China situada en la etapa de descenso y que ha sido diseñada para mantener su color rojo incluso con diferencias de temperatura entre el día y la noche de hasta 300 ºC. Es la primera bandera china que «ondea» en la Luna, puesto que las que llevan las misiones Chang’e 3 y 4 están pegadas a las sondas (todo el sistema de despliegue de la bandera tiene una masa total de 1 kg). Tras este éxito, y banderas aparte, ahora queda por delante la fase más crítica de la misión: el acoplamiento en órbita lunar entre la etapa de ascenso y el segmento orbital, un suceso que tendrá lugar el próximo día 5 de diciembre a las 21:40 UTC.

Recreación del despegue de la etapa de ascenso de la Chang’e desde la Luna (CNSA).

La Chang’e 5 se ha convertido en la décima nave espacial que despega desde la superficie lunar destino a la Tierra, tras las seis misiones Apolo que alunizaron y las tres sondas soviéticas de recogida de muestras Ye-8-5 que completaron con éxito su misión. La última vez que una nave despegó desde la superficie lunar para situarse en órbita alrededor de nuestro satélite fue hace 48 años, cuando la etapa de ascenso del módulo lunar Challenger despegó en el valle de Taurus-Littrow con Cernan y Schmidt a bordo. China es el tercer país que logra hacer despegar una nave espacial desde la superficie lunar después de Estados Unidos y la Unión Soviética. La Chang’e 5 partió de la Tierra el pasado 23 de noviembre y se colocó en órbita lunar el 28 de noviembre. El 29 de noviembre el segmento de aterrizaje de la sonda se separó del segmento orbital y el tercer alunizaje de una nave espacial china tuvo lugar el 1 de diciembre a las 15:11 UTC en la región del Mons Rümker del Oceanus Procellarum. La zona ha sido elegida por su interés geológico al tratarse de una región relativamente joven de la Luna y por su ausencia de accidentes geográficos. Las primeras imágenes a color que envió la Chang’e 5 mostraron que, efectivamente, la zona era excepcionalmente plana. Solo el perfil de la montaña Louville Omega rompía la monotonía del horizonte (esta montaña no es Mons Rümker, que se encuentra mucho más lejos al suroeste, bajo el horizonte local).

Panorámica de la zona de alunizaje con el color calibrado. La colina Louville Omega se ve en el horizonte (CNSA/Mattias Malmer /@3Dmattias).
La bandera desplegada por la  Chang’e 5 durante las pruebas en tierra (CNSA).
Zona de alunizaje de la Chang’e 5 (LRO/NASA).

Como curiosidad, vale la pena señalar que la Chang’e 5 quedó colocada en una órbita inclinada unos 42º y alunizó siguiendo una trayectoria de oeste a este, al contrario que las misiones Apolo. Y es que los astronautas de la NASA debían alunizar con el Sol a sus espaldas para evitar quedar deslumbrados, una limitación de la que carece un robot como la Chang’e 5. Después del alunizaje, el segmento de aterrizaje de la Chang’e 5 pasó casi un día recogiendo muestras del suelo lunar. Mientras que las sondas soviéticas Ye-8-5 solo usaron un taladro para recolectar muestras, la Chang’e 5, al igual que su gemela la Chang’e 6, incorporan un sistema doble formado por un taladro y un brazo robot. El taladro sirve para recoger muestras de rocas y regolito de hasta dos metros de profundidad, mientras que el brazo está diseñado para captar regolito superficial y pequeños guijarros. Este sistema ofrece además un nivel de redundancia adicional al garantizar que si uno de los dos mecanismos sufre algún fallo, el otro podrá tomar el relevo a la hora de recoger muestras.

Despegue de la etapa de ascenso de la Chang’e 5 filmado desde la etapa de descenso (CNSA).
La bandera desplegada (CNSA).

El taladro, situado en la parte en sombra de la sonda, fue el primero en entrar en acción para recoger muestras estratificadas y que no han sido modificadas por el viento solar, los rayos cósmicos o la radiación ultravioleta. Su localización en la sombra de la nave tiene como objetivo evitar un sobrecalentamiento del sistema. El taladro ha sido optimizado para perforar regolito y rocas y su diseño se basa en la experiencia acumulada tras casi seiscientas pruebas en tierra. Las muestras del taladro se insertan en una bolsa de kevlar y se depositan enrolladas en espiral el cilindro de recogida de la etapa de ascenso. El taladro finalizó sus operaciones con éxito el día 1 de diciembre a las 20:53 UTC, después de tres horas de operaciones ininterrumpidas.

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Mecanismo de recogida de muestras de la Chang’e 5.
El taladro (a la izquierda) y la etapa de ascenso antes del lanzamiento (CCTV).
Fases para la recogida de muestras del taladro.
Recreación del sistema de perforación y ‘embolsado’ de muestras (CNSA).
El taladro en funcionamiento en la superficie lunar (CNSA).

Luego le tocó el turno al brazo robot, diseñado por la Universidad Politécnica de Hong Kong. El brazo, de 3,7 metros de longitud, está localizado en la zona iluminada de la sonda para permitir que el control de la misión pueda ver qué zonas son las idóneas para la recogida de muestras. A cambio de esta ventaja, debe soportar temperaturas mucho más altas. El brazo puede moverse en un rango de 120º y cubrir una superficie de unos ocho metros cuadrados. El extremo del brazo está formado por dos mecanismos de recogida: uno en forma de pala para hacerse con grandes cantidades de regolito y otro en forma de recipiente para captar piedras de pequeño tamaño. Este mecanismo doble garantiza la recogida de muestras incluso en zonas rocosas con poco regolito o con mucha pendiente, aunque la pala ha sido el mecanismo principal de recolección. Al lado del mecanismo de recogida de muestras, el brazo robot incorpora una cámara para fotografiar la superficie en detalle.

La Chang’e 5 con el brazo robot desplegado (CNSA).
Modelo de la Chang’e 5 con el brazo (Weibo).
Brazo robot de la Chang’e 5 (PolyU).
Detalle del sistema de recogida de muestras (PolyU).
Los dos extremos del sistema de recogida de muestras del brazo (CCTV).
Pala del brazo robot y recipiente contenedor (9ifly.cn).
El brazo en acción en la Luna (CNSA).
El brazo recogiendo muestras. Se ven las marcas de las zonas de recogida (CNSA).

Se había previsto recoger muestras de regolito con el brazo unas quince veces, pero el equipo de tierra comprobó que el recipiente de muestras estaba lleno tras doce operaciones de recogida y procedió a depositar el contenedor en el cilindro de la etapa de ascenso. Todo el proceso de recogida de muestras tuvo una duración de 19 horas. Durante el día siguiente el equipo de la misión siguió recopilando daos del resto de instrumentos, incluyendo el radar del subsuelo, un experimento necesario para saber cómo es el entorno de las muestras recogidas por el taladro.

Localización del radar de la Chang’e 5 (CNSA).
La etapa de ascenso durante las pruebas de vacío (Xinhua).

Mientras las operaciones de recogida de muestras tenían lugar, un equipo de ingenieros y técnicos se dedicó a recrear el relieve real de la zona de alunizaje en un simulador en tierra que contaba con una réplica a tamaño natural de la Chang’e 5. De este modo se pudieron planificar las operaciones del brazo robot con mucha más precisión. Los controladores de la misión ensayaron previamente los movimientos del brazo operando el simulador a distancia mediante una aplicación de realidad virtual.

Panorama de la zona de alunizaje (CNSA).
Detalle de la pata del tren de aterrizaje (CNSA).
El paisaje con la bandera desplegada (CNSA).

La Chang’e 5 ha sido diseñada para recoger unos 2 kg de muestras, aunque el sistema permite almacenar hasta 10 kg, una capacidad que quizá se emplee en futuras misiones. No obstante, parece ser que el control de la misión calcula que llegarán a la Tierra unos 3 kg. Sean 2 kg o sean 3 kg, todavía deben alcanzar nuestro planeta y para ello es necesario que el acoplamiento con el módulo orbital tenga éxito. El segmento orbital de la Chang’e 5 no ha estado ocioso estos días y se ha dedicado ha realizar cuatro maniobras para cambiar su plano y ajustar su posición de tal forma que su órbita sea la adecuada para que la etapa de ascenso se pueda acoplar con él. La etapa de ascenso tiene que realizar otras cuatro maniobras para aproximarse al segmento orbital, unas maniobras que efectuará durante los próximos dos días. A nadie se le escapa que la etapa más crítica de la misión es este acoplamiento y el posterior traslado de muestras a la cápsula de retorno. El éxito de la misión depende de él.

Planning de trabajo de la Chang’e 5.
Folleto con las fases de la misión (9ifly.cn).



112 Comentarios

  1. Gran artículo. Gracias por informar tan bien y de forma comprensible para los que no tenemos formación sobre el tema.

    Esta misión tan compleja ha superado etapas muy difíciles, que recuerdan a las de las misiones Apolo, pero en modo automático. El trabajo de programación y pruebas ha debido ser tremendo.

    China, como el dios del padrenuestro, hace «su voluntad así en la Tierra como en el cielo». Han encendido un reactor de fusión nuclear:
    https://phys.org/news/2020-12-china-nuclear-powered-artificial-sun.html

    ¿No son los primeros en esto?
    Hay muchas esperanzas en la energía de fusión, pero parecía que nunca iba a llegar. No me lo acabo de creer del todo. Ya veremos.

    1. CREO, CREO que no.
      Reactores de fusión creo que hay ya varios operativos pero que ninguno es comercialmente viable. Ese es el problema de esta tecnología.
      Aunque ni estoy seguro y quizá si que sea el primero pero ni idea.

      1. Tienes razón. A poco que he buscado, veo que hay muchos más Tokamak que han funcionado, aunque consumen más energía de la que producen. Este debe de ser un paso más en la investigación hasta que se logre rendimiento.

    2. Lo del reactor de fusión es una tecnología vital para China, dejan de depender del carbón y los fósiles. China para desarrollarse necesita mucha energía y la importan (petróleo del medio oriente, gas de Rusia, biodiesel de Sudamérica) además el nivel de contaminación atmosférica en la ciudades es elevadísimo. Los chinos cuando se meten en cuestiones complicadas la sacan adelante, eso sí con paciencia oriental pero lo resuelven. Espero que la fusión sea una conquista para el bien de ellos y el de la humanidad. Estoy seguro que son capaces de compartir esa tecnología. A mi de los chinos me importa más esta conquista que la Luna o Marte 😊

      1. Me parece seguro que compartirán esta tecnología, según la traducción de google del artículo:
        «… Planean utilizar el dispositivo en colaboración con científicos que trabajan en el Reactor Termonuclear Experimental Internacional, el proyecto de investigación de fusión nuclear más grande del mundo con sede en Francia, que se espera que esté terminado en 2025… «

        1. International Thermonuclear Experimental Reactor = ITER

          iter.org/proj/inafewlines

          China es una de las 35 naciones participantes en el ITER, que es el proyecto de fusión nuclear por lejos más avanzado del mundo.

          Supuestamente…
          2025 — First Plasma
          2035 — Deuterium-Tritium Operation begins

          O sea que, si todo va bien, ITER estaría plenamente operativo recién en 2035… y si todo va bien con ITER, le sucederá DEMO…

          https://www.xataka.com/investigacion/iter-solo-primer-paso-este-itinerario-que-promete-llevarnos-a-fusion-nuclear-comercial-2060

          A esperar sentados (de pie nos podríamos cansar) hasta no antes de 2060 como pronto y si todo va bien.

        2. Ahhh, sí… y eso de que «Unlike fission, fusion does not create radioactive waste»… bueno, eso es cierto para las reacciones de fusión 100% aneutrónicas como la He3-He3 (Helio-3).

          PERO en la reacción Deuterio-Tritio a la que aspira ITER… el 80% de la energía generada en la fusión es en forma de un flujo de neutrones de La Gran Hostia… que de «limpio y verde» nada de nada…

          https://thebulletin.org/2017/04/fusion-reactors-not-what-theyre-cracked-up-to-be/

          1. Muchas gracias, Pelau, por tus respuestas tan bien documentadas.

            Después de leer lo que enlazas, veo que la fusión nuclear en la Tierra a escala comercial crearía más problemas que soluciones, sobre todo por los residuos radiactivos que generarían los neutrones.

            Sigo pensando que tenemos energía de sobra con la que nos da el Sol gratis, y limpia, gracias a la protección de nuestra atmósfera y magnetosfera. Aunque quizá no lleguemos a tiempo de sustituir con esa energía la de la combustión, antes de que el cambio climático sea irreversible.

          2. Otra opción, sería He3-deuterio, que generaría He4+protón.
            El protón sería mas fácilmente controlable mediante confinamiento magnético, y no habría problema con el tritio ni blindaje contra la radiación neutrónica.
            Solo hay que arreglar unos detallitos, como el desarrollo del propio generador de fusión y traer el He3 de la luna.
            Cualquier día que el peque me deje tiempo, me pongo a ello. 🤔

    3. Los primeros fueron los soviéticos. Los reactores tokamak vienetoroidalnaya kamera s magnitnymi katushkami: cámara toroidal con bobinas magnéticas.

      Hay muchos proyectos de investigación sobre el asunto. El más prometedor es el ITER, un esfuerzo internacional en el que también participa China. La verdad, participa casi todo el mundo. Mi artículo de divulgación favorito sobre la cuestión es éste.

      1. Muchas gracias por la información, YAG.

        Quizá lo mejor del ITER sea la cooperación internacional para desarrollar nuevas tecnologías, pero no el reactor en sí. No me parece una manera segura de generar energía.

        1. De nada. 🙂

          Es pronto para hablar de la seguridad de los futuros reactores. Al fin y al cabo, no sabemos cómo serán el día de mañana. Si encontrásemos una forma de que los materiales que contienen el plasma tengan una vida media muy pequeña, usásemos fusiones aneutrónicas o si la fusión resultase tan sorprendentemente eficiente que pudiera financiar lanzar los residuos nucleares al Sol, valdría la pena. Mi opinión es que la decisión final sobre su uso debe tomarse una vez la tengamos lo suficientemente investigada.

          Estoy totalmente de acuerdo con que la cooperación internacional es una de las mejores cosas del ITER. Tiemblo de emoción cada vez que pienso lo que se podría hacer con algo similar en el espacio. Igual hasta hacíamos habitable la Luna, y desde luego tendríamos una base científica permanente en Marte.

  2. Interesante que el PCCh se haya tomado las molestias de que la bandera de la RPC «ondee» en la Luna. Estoy muy de acuerdo con el Politburo. Una bandera que no ondea, no es bandera ni nada.

    Para mi, esa imagen es el disparadero de una segunda guerra fría. Cada día la humanidad se aproxima un poquito mas al holocausto nuclear. Pero al menos, mientras tanto, podemos disfrutar de la carrera hacia Marte con las superpotencias sacándose los cohetes a ver quien lo tiene más grande. No todo iba ser malo.

  3. Y hablando de retorno de muestras la sonda espacial japonesa Hayabusa 2 se aproxima a la tierra para entregar sus muestras esperemos que salga todo bien 🙂

  4. Daniel, como siempre supera las expectativas, algo tan reseñado como este vuelo toma una nota de detalle y abundancia de datos que es de agradecer, un saludo.

  5. Esta es para Daniel por su esfuerzo , conocimiento y por la emoción que transmite y hace adictos a la aventura sea de quien sea , sea para triunfar o explicar un fracaso , pero siempre para disfrutar de los avances y aventuras más allá del Karman . Está actual aventura en vivo y en directo , aquí y en su tweet, que ha conseguido que pese a mis esfuerzos vaya siempre con retraso , yo, en su lectura y agradecimiento impagable.

    Eso si, pienso leérmelo todo más de una vez (me saltaré los comentarios “sin tino” esos prefiero no repetir.)

  6. Todo esto me parece tan rutinario… Estas noticias me producen sensacion de deja vu, pero un deja vu añejo, de medio siglo. Me ponen triste.
    Dicen que el lunes habemus vuelo del SN8.

  7. Rutinario? Triste? Flipas.
    China tiene ya el músculo técnico y económico para establecerse en la Luna, a lo largo de esta década.
    Si eso te parece rutinario…
    Es como si yo digo que Starship es rutinario porque es un cohete con dos etapas, igual que todos los demás…

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