Chang’e 4 – naar de verre kant van de Maan

maanrover Chang'e 4
render van de maanrover van de Chang’e 4. Credit: CASC

Als de Chinese Chang’e 4 missie in december 2018 het oppervlak van de Maan bereikt dan zal het de eerste missie zijn die een zachte landing maakt aan de andere kant van de Maan. Chang’e 4 bestaat uit een combinatie van een lander en een rover die samen verschillende aspecten van de zogenaamde “donkere” kant van de Maan gaan bestuderen. Ook zal de missie zich bezighouden met radioastronomie die vanaf de Aarde niet mogelijk is.

Een belangrijke stap voor de missie was de lancering van de verbindingssatelliet Queqiao in mei 2018. Deze satelliet zal informatie van de Chang’e 4 doorsturen naar de Aarde. Beide missies worden geleid door CNSA (China National Space Administration).

Het Chang’e programma is vernoemd naar de Chinese godin van de Maan en Queqiao betekent “brug van eksters”. De namen zijn afkomstig uit de oude Chinese folklore waarin eksters met een vleugels tijdens de zevende nacht van de zevende maan maand een burg vormen waardoor Zhi Nu, de zevende dochter van de godin van de hemel over kan steken om haar man te ontmoeten die aan de andere kant van de melkweg leeft.

Eerdere Chang’e missies hebben als voorbereiding gediend voor Chang’e 4:

  • In 2007 bracht Chang’e 1 de Maan in kaart in sloeg in 2009 gepland te pletter op de Maan.
  • In 2010 kwam Chang’e 2 in een baan om de Maan, verliet later deze baan om voorbij een asteroïde te scheren in de verre ruimte te verdwijnen.
  • In 2013 landde Chang’e 3 samen met de rover Yutu als eerste Chinese ruimtevaartuig op de Maan.
  • In 2014 vloog de testcapsule Chang’e 5 langs de Maan en keerde terug naar de Aarde. Dit was bedoeld als oefening voor een missie die materiaal van de Maan naar de Aarde moet gaan brengen.

Aan de andere kant van de Maan

De andere kant van de Maan is al uitgebreid onderzocht door astronauten en ruimtesondes maar tot nu toe is er geen enkele missie geland op het oppervlak van die andere zijde. Dat is niet uit desinteresse want samples nemen van de verre kant van de Maan was een belangrijk doel in het 2013 – 2022 Planetary Science Decadal Survey-programma van de NASA. Helaas werden er geen financiële middelen beschikbaar gesteld om een dergelijke missie uit te voeren.

Omdat de Maan in een gebonden rotatie om de Aarde draait kunnen we vanaf de Aarde alleen met behulp van satellieten iets van de andere kant opvangen en ondanks populaire verhalen is de andere kant van de Maan helemaal niet donker want als de Maan zich tussen de Aarde en de Zon in bevindt dan is de andere kant wel degelijk verlicht.

Aan de andere kant van de Maan bevindt zich het grote Aitken bassin. Dit is een enorme inslagkrater met een doorsnede van 2500 kilometer nabij de zuidpool van de Maan. Dit enorme bassin is het oudste kenmerk van enorme inslagen op de Maan. Het is ook het diepste want van rand tot bodem is het bassin ongeveer 13 kilometer diep. Dat is meer dan 6 * de diepte van de Grand Canyon.

De Chang’e 4 moet landen in het zuidelijke deel van de Von Karman krater. Deze krater heeft een doorsnede van 180 kilometer en bevindt zich in het Aitken bassin. De krater is vernoemd naar de Hongaars-Amerikaanse wiskundige, luchtvaartingenieur en natuurkundige Theodore Von Kármán.

Chang’e 4 heeft een internationale lading bij zich bestaande uit instrumenten die afkomstig zijn uit Duitsland, Nederland, Saoedi-Arabië en Zweden. Verschillende van deze instrumenten waren ook al in de Chang’e 3 aanwezig. Chang’e 4 was de back-up voor Chang’e 3.

Chang’e 3 maakte een langzame en boogvormige landing maar Chang’e 4 zal een steile, bijna verticale afdaling naar de Maan moeten halen. Om dit te kunnen doen maakt de Chang’e 4 gebruik van nieuwe technologieën. Daarnaast zijn er verbeteringen aangebracht aan de lander. Chang’e 3 kon niet werken tijdens de zeer koude maannacht maar Chang’e 4 zal hier minder problemen mee hebben waardoor sommige metingen gewoon door kunnen gaan.

De lander heeft een landingscamera en een topografische camera aan boord die gelijk is aan die in de Chang’e 4. De nieuwe instrumenten zijn:

  • Lunar Dust Analyser, bestudeert de natuurkundige eigenschappen van het maanstof
  • Electric Field Analyser, bestudeert de sterkte van het elektrische veld op verschillende hoogtes
  • Plasma and Magnetic Field Observation Package
  • Lunar Seismometer om het binnenste van de Maan te bestuderen

Ook nieuw is de Very Low Frequency (VLF) Radio Interferometer die het heelal op extreem lage golflengtes gaat bestuderen. Door dit vanaf de verre kant van de Maan te doen wordt de ruis die de Aarde veroorzaakt geëlimineerd. Dit instrument kan helpen bij de voorbereidingen om een radiotelescoop op de Maan te bouwen, iets waar veel over wordt gepraat maar tot op heden niet is uitgevoerd.

De lander heeft verder ook experimenten aan boord die door studenten van Chinese universiteiten zijn ontwikkeld. Zo is er een kleine biosfeer aan boord waarin men gaat proberen om aardappelen en Arabidopsis, een kleine plant die verwant is aan kool en mosterd te laten groeien.  De in Nederland bekende zandraket behoort tot de Arabidopsis-familie. Er worden eitjes van de zijderups meegenomen. De biosfeer is voorzien van water, lucht en voedingsstoffen die de zaden en eitjes moeten kunnen voeden. Het experiment kan met behulp van een kleine camera vanaf de Aarde worden gevolgd.

Er is gekozen voor aardappelen en Arabidopsis om dat deze een relatief korte groeicyclus hebben en daarom goed zijn te bestuderen. Bovendien zijn aardappelen mogelijk een belangrijke bron van voedsel voor toekomstige ruimtereizigers. Het experiment kan wellicht waardevolle informatie leveren voor de ontwikkeling van een toekomstige basis op de Maan.

De rover heeft vier instrumenten aan boord waarvan er drie ook bij Chang’e 3 zijn gebruikt; de panoramacamera, een radar die in de grond kan doordringen en een infrarood spectrometer. Daarnaast is er een Active Sound Hammer aan boord voor seismische experimenten en is er een tweede VLF-radio ontvanger aanwezig. Ook heeft de rover een analyzer voor neutrale energetische atomen aan boord.

Een tweetraps benadering

Een van de belangrijkste redenen dat de verre kant van de maan zo weinig is onderzocht heeft te maken met de geometrie. Missies naar de verre kant van de Maan kunnen niet met de Aarde communiceren omdat de Maan ertussen zit. Ze vallen dus stil als ze uit het zicht van de Aarde zijn. De lancering van de Queqiao moet dit probleem oplossen.

Queqiao bevindt zich in het Aarde-Maan Lagrangepunt L2. Dit is een speciale plek in het systeem waar de satelliet zowel de Maan als de Aarde kan zien. L2 is een plek op 64.000 voorbij de verre kant van de Maan waar de zwaartekracht stabiel is. Vanuit deze unieke positie is de satelliet in staat om berichten van de Chang’e 4 naar de Aarde over te brengen en van de Aarde naar de Chang’e 4.

Queqiao werd op 20 mei 2018 gelanceerd door een Lange Mars 4C raket vanaf het Xichang Satellite Launch Center in de Chinese provincie Sichuan.

De baan van Queqiao kan een zegen zijn voor andere toekomstige missies. China heeft al aangegeven te proberen de satelliet zo lang als mogelijk in leven te houden zodat ook andere landen er gebruik kan kunnen maken.

Zo zal de Chang’e 5 die in 2019 gelanceerd moet worden en materiaal van de Maan naar de Aarde moet gaan brengen mogelijk gebruik maken van de satelliet. Daarnaast is China ook vastbesloten om voor het einde van de jaren 30 mensen naar de Maan te brengen.

 

Eerste publicatie: 25 november 2018