Космический аппарат «Чанъэ-4» совершил на Луне мягкую посадку 3 января 2019 года в кратере фон Карман в центральной части бассейна «Южный полюс — Эйткен». В тот же день он сделал первый в мире снимок участка обратной стороны Луны с близкого расстояния и передал его на Землю через спутник-ретранслятор «Цюэцяо».
В Казанском университете еще в 1974 году по заказу Института космических исследований (ИКИ) АН СССР под руководством профессора Анатолия Нефедьева были проведены исследования топографии обратной стороны Луны. В результате казанским специалистам вместе с учеными ИКИ удалось построить высотные профили обратной стороны Луны в сечениях, перпендикулярных видимым с Земли. Эти профили по сей день остаются самыми точными для бассейна «Южный Полюс — Эйткен» в данных сечениях в широтном направлении. В исследованиях принимал участие доцент кафедры астрономии и космической геодезии Института физики КФУ Михаил Шпекин.
Для своих измерений казанские астрономы использовали снимки, выполненные с борта космических кораблей «Зонд-6» и«Зонда-8». В 1968 советский беспилотный космический корабль «Зонд-6» впервые в истории космических исследований доставил на Землю фотопленку с изображением лунной поверхности с близкого расстояния. В 1970 году «Зонд-8» доставил еще одну серию снимков обратной стороны Луны.
«Снимки космических аппаратов «Зонд-6» и «Зонд-8» позволили обнаружить на обратной стороне Луны большую, ранее не известную низменность размером более 1000 километров в поперечнике , которую ученые Института космических исследований назвали «низменность Юго-Западная». В 1971 году наличие низменности подтвердили измерения лазерным альтиметром с борта американского космического корабля «Аполлон-15». Дальнейшие исследования показали, что открытая низменность – это лишь центральная часть гигантского ударного бассейна, получившего впоследствии название «Южный полюс – Эйткен». Сам кратер Эйткен лежит вблизи лунного экватора, поэтому в названии бассейна нашел отражение огромный размер бассейна, территория которого занимает большую часть обратной стороны Луны», – рассказал Михаил Шпекин.
Ученый объяснил, почему китайские коллеги выбрали для посадки и исследований бассейн Южный полюс – Эйткен, который представляет собой ударную многокольцевую структуру на обратной стороне Луны. Внешнее кольцо бассейна по разным оценкам достигает 2500 – 3500 км.
«Если учесть, что радиус самой Луны равен 1738 км, то становится понятным, что бассейн «Южный полюс – Эйткен» своими размерами покрывает почти половину лунной территории. Считается, что его геологический возраст – около 4 млрд лет. Проблема, еще не нашедшая своего объяснения, состоит в том, что пока не удается понять, в каком состоянии должно было находиться вещество Луны, чтобы ударная волна охватила столь обширную территорию и сохранилась в виде внешних колец бассейна до наших дней, – сказал Михаил Иванович. – Ученые считают, что глубина центральной части бассейна позволяет предположить, что в процессе кратерообразования на поверхность Луны в центральной части бассейна могли быть выброшены не только фрагменты лунной коры, но и вещество мантии Луны, залегающее на большой глубине. Китайский луноход должен будет взять пробы грунта на анализ».
Для изучения геологии, минерального состава и строения поверхности обратной стороны Луны, а также для сбора данных, которые помогут объяснить механизм взаимодействия солнечного ветра и реголита, автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-4» доставила на естественный спутник Земли луноход «Юйту-2». Аппарат 10 января приступил к работе: сделал и переслал панорамные снимки окрестностей. Луноход поддерживает связь с Землей при помощи ретрансляционного спутника «Цюэцяо», который находится на гало-орбите в районе точки Лагранжа L2 системы «Земля-Луна».
Самым серьезным достижением китайской лунной миссии на сегодняшний день астрономы КФУ считают то, что ученым из Китая первым в мире удалось установить радиосвязь со спутником, проходящим над обратной стороной Луны.
«При прилунении китайского модуля впервые была осуществлена его прямая связь с пунктом управления на Земле, это очень важное достижение. Поскольку на обратной стороне Луны не может быть прямой связи, то китайские коллеги связь с космическим модулем осуществляли через дополнительный спутник «Цюэцяо», который был помещен в точку Лагранжа. Наличие связи – очень важный момент, поскольку прилунение в настоящее время может осуществляться только в ручном режиме. Дело в том, что координатная система на Луне пока плохо изучена. Кстати, мы с сотрудниками нашей лаборатории как раз ее разрабатываем. Но в связи с тем, что обратная сторона Луны изучена меньше, чем видимая, систему координат еще предстоит уточнять на основе спутниковых наблюдений, – рассказал заведующий НИЛ Космической навигации и планетных исследований приоритетного направления «Астровызов» КФУ, профессор Института физики, директор Астрономической обсерватории КФУ им.В.П.Энгельгардта Юрий Нефедьев.
Миссия «Цюэцяо» заключается не только в ретрансляции сигналов других исследовательских аппаратов. Она будет осуществлять и собственную научную программу с помощью инструмента Netherlands-China Low-Frequency Explorer, который станет регистрировать низкочастотное радиоизлучение из ранней Вселенной, позволяющее изучить ее структуру. Кроме того, вместе с «Цюэцяо» к Луне во время запуска отправились два идентичных микроспутника Longjiang-1 и Longjiang-2. Они будут выполнять астрономические измерения в сверхдлинноволновом диапазоне. Луна станет играть для них роль щита, защищающего от излучения с Земли, которое мешает проводить измерения.
Интересно, что в 2016 году на Международной научной конференции в КФУ с докладом об установлении связи с «Чанъэ-4» через дополнительный спутник выступил профессор Национальной обсерватории Китая Пин Цзиньсун, который является одним из организаторов китайской лунной миссии. Речь тогда шла о спутнике, который позже получил название «Цюэцяо».
«Мы активно сотрудничаем с профессором Пином Цзиньсуном, он много раз приезжал в Казань, а делегация от КФУ в составе А.Гусева, Ю.Нефедьева и Н.Вараксиной по приглашению китайских коллег несколько лет назад ездила знакомиться с радиолокационными системами Китая. В скором времени, возможно, к нему на стажировку отправится мой аспирант, – отметил Юрий Нефедьев. – Также наш китайский коллега выступает с предложением установить в Астрономической обсерватории им.В.П.Энгельгардта КФУ радиотелескоп. Я считаю, что наше сотрудничество с китайскими учеными имеет большую перспективу!».