Chang’e 5 (Mondlander und Probenrückführung) auf CZ-5

Die ganzen Solarmodule sind mir auch aufgefallen, und alle mit Klappmechanismen, die bei Manövern wieder ein- und ausgeklappen.

Offenbar versorgt der Orbiter nicht den Lander. Deshalb muss der Lander seine Panele schon nach dem Abflug von der Erde ausklappen und bei Manövern wieder ein klappen ... und zur Landung wieder ausklappen.
Und dann hat die Startstufe auch noch eigene Panele, die nach dem Rückstart von der Oberfläche ausklappen, bis man dockt und die Probe zum Orbiter übergibt.

So viele Mechanismen ... man sollte meinen, das ginge reduziert.

Die Gesamtmission CE 5 wird ist ja wieder mehrphasig aufgebaut.
Ich weiß nicht ob es schon Angaben für die Zeitdauer zwischen Start und geplanter Landung gibt (hat das schon jemand gelesen?), nehme aber an, dass das wieder so im 1 bis 2 Wochenbereich liegt.
Wenn man Analogien zu CE 3 in den Überlegungen heranzieht, so ist ja ein relativ langer Zeitraum vom Start – bis Einschwenken in die Mondumlaufbahn – Bahnvermessung und Korrektur – bis zur Landung vergangen.
Da die Landestufe ähnlich CE 3 ist bzw. technisch auf dieser aufbaut, wäre eine ähnliche Missions- und Bahnmanöverplanung (hat so schon mal funktioniert…) zu erwarten.
D.h. die  3 einzelnen Missionsmodule (Mondorbiter, Landestufe und Rückstartstufe) sind erst mal relativ lange mit Elektroenergie zu versorgen und entsprechend ihrer nachfolgenden Verwendung durchaus sinnvoll „alleine“ eine längere Zeit funktionsfähig zu halten.

Der Mondorbiter muss ja die gesamte Zeit bis zur Rückkehr in den Erdorbit funktionieren. Da sind dann ggf. Reserven mit eingeplant, wenn die Mondorbit-Kopplung mehrere Versuche benötigt.

Bei der Landestufe gehe ich davon aus, dass hier auch nach der Bodenprobenprimärmission eine Folgenutzung mit anderen wissenschaftlichen Experimenten vorgesehen ist. Die Gesamtfläche der Solarpanele sieht etwas größer als bei CE3 aus. Ob das am hohen Strombedarf beim Bohren liegt oder auf einen höheren Strombedarf bei der Langzeitnutzung hinweist?- „Spekulation“…

Die Rückstartstufe wird im Falle von Problemen bei der Mondorbit-Kopplung auch einen längeren Zeitraum elektrische Versorgungssicherheit benötigen. Danach wäre wieder die Frage, ob es auch eine Sekundärnutzung gibt, wenn da einmal ein System im Mondorbit fliegt. Von CE5T1 „hört“ man ja leider fast Nichts mehr. Da müsste ja auch noch was im Mondorbit fliegen. Mit den Bahndaten können die Chinesischen Wissenschaftler ja eigene Rückschlüsse auf die Mascon Wirkungen ziehen. Zu CE4 habe ich gelesen, dass im Mondorbit 2 kleine Satelliten ausgesetzt werden sollen – da sind die entsprechenden „aktuellen“ Messergebnisse sicher auch sehr hilfreich deren Bahn optimal zu planen.

Zum Aus- und Einklappen:
Ja, da ist Einiges in Bewegung..
Gegenüber der CE3 Mission hat die Landestufe sogar 2teilige Klapppanele. Die Motor/Getriebeeinheit sieht hier vergleichbar zu CE3 aus. Auf den Bildern, die Yutu am 2. Mondtag vom Lander gemacht hat, kann man auch erkennen, daß die Solarpanele bewegt/nachgeführt wurden. In Animationen der CE3 Mission kann man auch sehen, wie vor der Mondnacht am Lander Solarpanel zuklappt und die schräge Abstrahlfläche darunter bedeckt.
D.h. die Antriebe sind grundsätzlich für eine Mehrfachbewegung ausgelegt.

Für den Mondorbiter und die Rückstartstufe sind dann wahrscheinlich die „einfachen Federschnappmechanismen“ im Einsatz. Da sind ja grundsätzlich bewährte Lösungen.

D.h. die komplexe Lösung ist an der Landestufe und dafür scheint es nachvollziebare Gründe zu geben.

dksk

Nach dem Fehlstart der CZ-5 Y2 am 2.7.2017 wird es wohl höchstwahrscheinlich in diesem Jahr keine CE-5 Mondmission geben.

.....

Für den Mondorbiter und die Rückstartstufe sind dann wahrscheinlich die „einfachen Federschnappmechanismen“ im Einsatz. Da sind ja grundsätzlich bewährte Lösungen.

D.h. die komplexe Lösung ist an der Landestufe und dafür scheint es nachvollziebare Gründe zu geben.

dksk

Ja, nur für den Lander ist eine Vielfach-Klapp-Lösung vorgesehen. Auch beim Start der Aufstiegstufe vom Mond werden die Module des Landers vorübergehend ein- und gleich danach wieder ausgeklappt, um die Energieversorgung für die weiteren Aktivitäten zu sichern.

Robert

HausD hatte ja schon ein Bild der Landestelle gezeigt, wie sie im Juni vorgestellt wurde. Konkret soll es in die Ebene Oceanus Procellarum auf der nördlichen Hemisphäre gehen , in die Nähe (oder auf? ... wohl unwahrscheinlich) den Mons Rümker. Mons Rümker ragt bis zu 1100m über die Ebene auf.

Mons Rümker, wie die Crew von Apollo 15 ihn sah:

Bild: NASA

Hier noch das Bild (Direktlink zu Commons - k.A., ob das so zulässig ist.)


Bild: NASA

Von CE5T1 „hört“ man ja leider fast Nichts mehr. Da müsste ja auch noch was im Mondorbit fliegen.

Chang'e 5T1 ist im Mondorbit und sendet zuverlässig abwechselnd auf den beiden S-Band Frequenzen 2210.800 MHz und 2234.500 MHz. Zeitweise sind schwache Seitenbänder sichtbar, die darauf hindeuten, dass Daten übetragen werden.
Zuletzt habe ich die Sonde heute gegen Mittag 'gehört'.

Gruß
Edgar

Mögliches Datum zum Start

Auf der GLEX 2017 (Global Space Exploration Conference) wurde vom Direktor des CNSA Chinas für den Start von Chang’e 5 Ende November diesen Jahres genannt, es könnte der 30.November sein.

Gruß, HausD

The investigation into a Long March 5 failure July 2 will keep China’s Chang’e 5 lunar sample return mission from launching next month as intended, according to Tian Yulong, secretary general of the China National Space Administration.

https://spaceflightnow.com/2017/10/04/china-resumes-launch-campaigns-after-string-of-failures-but-delays-lunar-mission/

Der Start von Chang'e 5 verschiebt sich, da die Untersuchung des Langer Marsch 5 Unglücks noch nicht abgeschlossen ist.

Technische Zusatzausrüstung für Probenbohrung – Bodenradar „LUNAR REGOLITH PENETRATING RADAR“

Um die geplante Probenbohrung bis ca. 2 m Tiefe optimal zu gestalten und auf die örtlichen Gegebenheiten im Rahmen des Bohrvorgangs reagieren zu können, ist das Landegestell von Chang’e-5 neben dem Bohrsystem mit einem Bodenradarsystem ausgestattet.

Es ist ja so, dass die Bohrvorrichtung dort bohren muss, wo sie durch das Landegestell hingelangt ist. Die Bohrvorrichtung ist fest mit dem Landegestell verbunden und hat keine sichtbare Positionsverstellvorrichtung.
Natürlich ist das Bohrsystem mit ausreichend Leistung versehen um da mit widrigen Bodenverhältnissen zurecht zu kommen.
Aber wenn man weiß was einen erwartet, kann man oft die vorhandenen Systeme besser einsetzen. D.h. Schlagleistung dort wo sie gebraucht wird und Bohr/Schneidleistung, wo Material schnellen Vortrieb ermöglicht.
Je besser und direkter das „Freischneiden“ des den Bohrkern umgebenden Materials gelingt, umso weniger ist das Kernmaterial gegenüber seiner Originallage verändert.
Zum Vergleich: die Luna-24 Mondprobensonde hatte auch eine vergleichbare Bohrvorrichtung bis ca. 2 m Tiefe, bei der eine einfache Leistungsregelung, je nach „Schwergängigkeit“ bei der Bohrung möglich war. Da gab es nur die vorhergehenden Abschätzungen und Test und dann musste das System vor Ort da „durch“.
Mit entsprechend passender Vorbereitung und einem günstigen Landeort hat das damals auch gut funktioniert. Aber bei der Vorgängermission, Luna-20, die ein deutlich einfacheres und kürzeres Bohrsystem einsetzte, gab es beim Bohren deutliche Probleme, die zur vorzeitigen Beendigung und damit geringerer Probengewinnung als geplant, führten.

Gerade bei sehr schlechten Bedingungen vor Ort kann die Radaranalyse auch eine zusätzlicher Interpretation der Ergebnisse und ggf. einen qualifizierten Abbruch ermöglichen, wobei noch ein Maximum an Ergebnissen erzielt werden könnte.

Daher, kommt bei Chang’e-5 vor dem Beginn des Bohrvorgangs ein Bodenradar zum Einsatz und der nachfolgende Bohr- und Probenentnahmeprozess kann somit den vor Ort herrschenden Bedingungen optimal angepasst werden.

Bodentest Setup:
Um das Gesamtsystem Lander,Radar; Boden und Problemkörper zu testen wurde ein entsprechender Aufbau vorbereitet und damit die Radarergebnisse ermittelt und mit den Erwartungshaltungen gegenübergestellt.

Ein Testbecken von 7 m x3 m x 2,5 m wurde mit Lunar Regulith Smulationsstoff und entsprechenden Probenkörpern, wie Basaltbrocken, Metallkugeln und Granitplatten präpariert.

Der Testaufbau und die Probenschichtung sind in den folgenden Bildern dargestellt.


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Bildquelle und Dokumentenlink:
https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2018/pdf/1778.pdf

Das „ LUNAR REGOLITH PENETRATING RADAR“ System hat insgesamt 12 Antennen, die zum Teil unsymmetrisch neben dem Bohrsystem angebracht sind.
Im folgenden Bild kann man die Anordnung erkennen.



Bildquelle und Dokumentenlink:
https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2017/pdf/3002.pdf


dksk

Noch in diesem Jahr ist der Start von Chang'e 5 geplant. Es wird erwartet, dass die Sonde in 22 bis 23 Tagen zum Mond fliegt und im nordwestlichen Teil des Mondsturmozeans landet. Nach der Entnahme von Proben zündet und startet die Rückkehrkapsel auf der Mondoberfläche und kehrt schließlich zur Erde zurück.
Es wird gehofft mehr als 1 kg, vielleicht 2 kg oder mehr entnehmen zu können. Möglicherweise kehrt die Kapsel mit einer Probe mit einem Gewicht von bis zu 4 kg zur Erde zurück.

http://www.spaceflightfans.cn/68613.html#more-68613

Bei Leonard David`s INSIDE OUTER SPACE wurde eine Karte des
geplanten Landegebiets von Chang`e 5 veröffentlicht. Darauf sind vier
Landestellen (landing site A, B, C und D) verzeichnet, die für die Proben-
entnahme in Frage kommen.
Sie liegen alle in einem Bereich von rund 50°W bis 59°W und 40°N bis
43,5°N. Dies ist eine Region im Oceanus Procellarum bei Mons Rümker.
Die Bezeichnungen A, B, C und D könnten die Priorität der in Aussicht
genommenen Landestellen bedeuten, meine Vermutung. Die Landestelle D
direkt in den Bergen ist sicher die anspruckvollste Variante.
Mal sehen, wofür sich die chinesischen Raumfahrttechniker letzendlich
entscheiden.
http://www.leonarddavid.com/chinas-farside-rover-ends-14th-lunar-day-of-exploration-next-mission-sample-return/

Edit: den Link repariert, Gruß Gertrud
 
Gruß HAL 9000

Ich könnte mir vorstellen, das die Chinesen es anhaben wie bei Chang'e 4: Nachdem man in den Mondorbit eingetreten ist, werden die vier Landestellen bei den diversen Umkreisungen des Mondes genauer in Augenschein genommen. Es wird dann kurzfrisitig entschieden wo man landen wird.
Es mag sein, das sie schon die Landestellen priorisiert haben, aber sie könnten so die Landestellen eben noch ändern.
Diese Flexibilität finde ich eine der Stärken bei den aktuellen Mondmissionen der Chinesen.

Hallo Gertrud,

besten Dank für die Reparatur des Link! Hatte ich leider übersehen.

HAL 9000

Mal ein paar gesammelte Dokumente und Infos zur Oberlächenprobensammlersystem:

Es gibt unterschiedliche Varianten

Variante mit Grabschaufel und Füllcontainer

Grabschaufel ist da dargestellt mit Oberseite Rohrende und Unterseite Schwenkklappe. Wenn gedreht wird kann mit der Schwenkklappe oder dem Rohrende gearbeitet werden. Es ist denkbar, dass mit der Schwenkklappe auch mechanisch/analytische Grabungen gibt. Sowas in der Art Surveyor Grabwerkzeug.

Der Füllcontainer auf der anderen Seite kann loses Material direkt aufnehmen

http://www.yhxb.org.cn/CN/abstract/abstract5427.shtml
Denk Link habe ich nicht direkt hinbekommen – bei Google mit 月球采样机械臂系统设计及试验验证 und Bildersuche bekommt man auch die pdf.

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Das Entnahmewerkzeug ist wie eine Schwenkwippe gestalten, wo beide Enden eine spezifische Funktion darstellen.
Am Drehpunkt der Schwenkwippe ist ein Kamerasystem angebracht um die Arbeiten unmittelbar im Wirkbereich zu überwachen.
Zu diesem Kamerasystem gibt es ein Dokument zur entsprechenden thermischen Auslegung.
http://htqhjgc.zghtqk.com/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=20170404&year_id=2017&quarter_id=4&falg=1

Interessant ist die Abbildung Fig.4 – da wird ein „Zwischenabsetzen“ dargestellt – Material wird vom Bodenwerkzeug in einen Zwischenbehälter, der auf der Landestufe montiert ist eingefüllt.
Das wäre eine Variante um erstmal einen abgeschlossenen und „sauberen“ Container zu haben, der dann in den Probenbehälter an der Spitze der Rückstarstufe verbracht wird.

Damit wäre dann eine alternative Variante zu Füllcontainerversion im ersten Dokument dargestellt. Mal sehen was da realisiert wird.

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Sammlerarm
Zum Antrieb der Armgelenke wird ein 2K-H Planetengetriebe in Kombination mit Harmonic Drive  im folgenden Link beschrieben. Weiterhin sind die Motorwicklungsansteuerung zu sehen. Ansonsten viel (Fach)Chinesisch.

Harmonic Drive Wiki
https://de.wikipedia.org/wiki/Harmonic_Drive

http://htqhjgc.zghtqk.com/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=20170505&flag=1&journal_id=htqhjgc&year_id=2017

dkdk

Das muß ja ein tolles Material sein, was ca. +/- 150°C aushält und trotzdem lange definiert elastisch bleibt und den Streß in den "Zahnlücken" verkraftet ! Alle Achtung !

Hallo Zusammen,

diese seltene Aufnahmen von des Chang'e-5 Mondlander & Aufstiegsmodul ist sehr deutlich. Dies wird die erste Mondprobenrückgabe seit den 1970er Jahren und ist derzeit für das vierte Quartal 2020 geplant.

(CCTV / Frame Grab)
Quelle:
https://twitter.com/AJ_FI/status/1253729903004041216

Beste Grüße Gertrud

Der Start soll im November erfolgen, es sieht zumindestens ganz danach aus.

https://spacenews.com/china-is-quietly-preparing-for-november-launch-of-the-change-5-lunar-sample-return-mission/

Bin gespannt...

Im chinesischen Forum wird der 24. November als Starttag geführt.

http://9ifly.spacety.com/forum.php?mod=viewthread&tid=11346&extra=page%3D1%26filter%3Dtypeid%26typeid%3D14

Nicht mehr lange, dann kommt die spannenste unbemannte Mission des Jahres.
Hier noch einmal der grafische Überblick dieser extrem komplexen Mission:



https://twitter.com/Cosmic_Penguin/status/1319803521944834048?s=20

Wie lange soll die ganze Mission eigentlich dauern?

Schöne site mit reichlich Informationen:

https://spaceflight101.com/change/change-5/

Sie werden versuchen am Anfang eines Mondtages, wenn die Sonne am vorgesehenen Landeplatz gerade aufgeht, zu landen,  innerhalb von 14 Erdtagen (= ein Mondtag) das Material einzusammeln und wieder zu starten bevor es da Nacht wird.
Ein entsprechendes Datum wäre dafür z.B. der 27.November.

Vor dem geplanten Start von Chang’e-5 habe ich ein „älteres“ Video noch mal gesichtet, mit ein  paar Detailbetrachtungen:



Enthält viele bekannte Darstellungen aber auch technische Details.

Ab 1.07 min. werden die Bohrtestanlagen mit dem Lander gezeigt.
Ab. 1.09 min. Detailansicht des Bohrprobenschlauchaufwickelmechanismus am äußeren Umfang des Zentralprobenbehälters (in dessen Mitte sich die Oberflächengrab/greifproben befinden sollen).
-   Wickelrichtung im Uhrzeigersinn
Der Aufwickelmechanismus funktioniert ähnlich wie bei den alten Nähmaschinen, wo der Faden „umgespult“ werden musste. Ein Führungsmechanismus mit einer Steigungsspindel legt den Schlauch ordentlich nebeneinander um den Zylinder.
Ist ähnlich der Luna-24 Lösung, aber mit einem größeren Zylinderdurchmesser, weil im Inneren ja noch die andere Probenart untergebracht wird.
Bei 7.20 min. wird der Bohrstartvorgang mit zugehörige Überwachung dargestellt.
Tiefenangebe, Vorschub/min., Drehzahl Motor bzw. Bohrer, 2 Kraftangaben Verhältnis ca. 2:1 und Drehmoment werden in Echtzeit ermittelt und dargestellt.
Bei 3.02 min. wird der Behälter kurz entgegen der Uhrzeigerrichtung drehend dargestellt mit einer Rastsperre. Das könnte einen Trenn- oder Verschlussmechanismus durch Richtungsänderung betätigen. Danach gleich wieder in Uhrzeigerrichtung mit Schlauchhochzugbewegung aus dem Bohrgestänge.
Bei 3.10 min. sind mehrere unterschiedliche Probensimulationsarten zu sehen, die wohl den Erwartungen entsprechen und bei den Funktionstests zum Einsatz kommen.
Auf den Etiketten sind unterschiedliche mm/cm Angaben zu erkennen.
Ab. 4.31 min. sind Testvorrichtungen für Rendezvous und Docking dargestellt.
Alle geometrisch/funktionellen Strukturen und die Sensoren werden installiert.
An der Aufstiegsstufe sitz das Docking-Taget genau in der Mitte der 3 „Haltestangen“ – also mußte es vor der Probenübergabe da noch weg gebracht werden. Auf der Orbiterseite kann ich die 3 Haltekrallen nicht erkennen…
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Zur Bohrtestanlage noch ein Chinesichens Dokument mit ein paar Bildern und ggf. Details im Abstract.
http://jdse.bit.edu.cn/fileSKTCXB/journal/article/sktcxb/2019/1/PDF/20190109.pdf

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Die gewonnenen Proben werden nach der Rückführung zur Erde natürlich auch untersucht werden. Auch dazu gibt es entsprechende Anlagen, die konzeptionell und vergleichend zu den NASA Probenanalyselaboreinrichtungen in folgendem Dokument dargestellt werden.
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1654/1/012070/pdf
Die Inertheit und Funktionalität stehen bei diesen Laboranlagen immer im Vordergrund. Da ja gute 50 Jahre Vergangen sind kann man da doch ein paar Sachen optimieren.

dksk

Wahrscheinlich in Vorbereitung des Starts der CZ-5 mit dem Mondlander ist die Startanlage Wenchang vom 11. bis 24. November geschlossen worden.

http://www.spaceflightfans.cn/category/%e6%89%80%e5%b1%9e%e5%9b%bd%e5%ae%b6/%e4%b8%ad%e5%9b%bd%e8%88%aa%e5%a4%a9/change-moon

Der Start der CZ-5 ist für den 23. November um 20:55 Uhr MEZ angekündigt worden.

https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=5060.msg2151116#msg2151116

Es wird eine lange Missionszeit. Erst am 13.12.2020 wird der Rückstart aus dem Orbit des Mondes erfolgen, am späten Abend des 16.Dezember, in China dann schon der 17.12. wird die Landung der Probe erwartet.
In 10 Tagen geht es los!