Cinqüenta anos atrás, neste mês, a missão Apollo 8 da NASA permitiu que olhos humanos pudessem ver o lado distante da Lua diretamente pela primeira vez. A terra cheia de crateras que a tripulação viu ao circular pela Lua ficou completamente escondida até 1959, quando a missão Luna 3 soviética transmitiu imagens em preto e branco da paisagem cinzenta, inativas e virtualmente inalteradas por bilhões de anos. Mas o próximo capítulo de exploração neste terreno inexplorado deve levantar um pouco da poeira lunar de longa data.
Hoje, um foguete chinês Longa Marcha 3B lançou uma espaçonave que tentará o primeiro pouso suave do lado lunar: o Chang'e-4. Espera-se que a aeronave faça seu pouso em algum momento entre 1 e 3 de janeiro, após um cruzeiro de cinco dias até a Lua, a inserção da órbita lunar e algumas correções em preparação para o nascer do sol sobre o local de aterrissagem na cratera Von Kármán no final de dezembro.
Desde o início de seu projeto lunar no início dos anos 2000, a China avançou rapidamente para se tornar a única nação a ter aterrissado (em oposição a impactos intencionais) na Lua desde a missão de retorno de amostras Luna 24 em 1976. Depois de estabelecer com sucesso o robótico Chang'e-3 lander e o rover no Mare Imbrium em dezembro de 2013, a China tornou-se apenas o terceiro país a alcançar um pouso lunar. O sucesso permitiu ao país reaproveitar uma espaçonave de backup fabricada ao mesmo tempo para uma missão ainda mais ambiciosa.
Em 2015, a China anunciou que a espaçonave sobressalente Chang'e-4, um lander e um pequeno rover, seria usada para uma missão pioneira de pousar no outro lado da Lua - um feito que nunca foi tentado devido à sua complexidade.
Uma imagem do módulo Chang'e-3 na superfície da Lua, tomada pelo pequeno robô, Yutu, que o módulo desdobrou após o pouso. (Academia Chinesa de Ciências / Administração Nacional do Espaço da China / O Centro de Ciência e Aplicação para a Exploração da Lua e do Espaço Livre) A espaçonave, com uma massa combinada de quase quatro toneladas, estará carregando oito instrumentos e cargas científicas. Essas ferramentas serão empregadas em experimentos de rádio de baixa freqüência, aproveitando o único lado distante do rádio-silencioso, protegido pela Lua da cacofonia dos sinais de rádio terrestre. Experimentos científicos em Chang'e-4 também investigarão as interações de partículas do vento solar com a superfície lunar, conduzirão análises geológicas a partir do solo e realizarão estudos mineralógicos do regolito e da rocha.
O passeio será o primeiro experimento da biosfera lunar, projetado por estudantes de universidades de toda a China, que consistem de uma lata contendo ovos de seda, sementes de batata e Arabidopsis - uma planta usada amplamente em pesquisas espaciais. Com água, ar e nutrientes para os organismos, os cientistas estudarão a respiração e a fotossíntese da primeira vida a viajar para a superfície do outro lado.
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Aterrissar e operar uma espaçonave do outro lado da Lua é particularmente desafiadora graças ao fenômeno do bloqueio de maré. A influência gravitacional da Terra, ao longo do tempo, retardou o período de rotação da Lua para igualar o tempo que leva para completar uma órbita ao redor da Terra. Como resultado, o mesmo lado da Lua está sempre de frente para os que estão no chão. Para enviar comandos para o outro lado, uma missão como o Chang'e-4 requer algumas soluções de comunicação inovadoras.
Para contatar a espaçonave durante e após o pouso, a China lançou um satélite de retransmissão chamado Queqiao em maio com uma grande antena parabólica. O satélite está posicionado em uma órbita de halo em um ponto estável de 65.000 a 85.000 quilômetros além da Lua, conhecido como o segundo ponto Lagrange da Terra-Lua. A partir deste poleiro, a Queqiao desfruta de uma linha de visão constante, tanto com estações terrestres terrestres quanto com o local de pouso de Chang'e-4.
A primeira imagem já tirada do outro lado da Lua, revelando características de superfície que diferem significativamente do lado mais próximo. A imagem foi tirada pela espaçonave soviética Luna 3 em 7 de outubro de 1959. (Public Domain) Mas o esforço extra para chegar lá deve valer a pena. Não só a missão permitirá observações espaciais sem interferência eletromagnética da Terra, mas o lado mais distante da Lua também promete insights sobre a história e a evolução da Lua e da Terra. Durante décadas, os cientistas estiveram ansiosos para investigar a vasta área conhecida como a Bacia do Polo Sul-Aitken (SPA), que se estende desde o Pólo Sul até a cratera de Aitken.
A bacia do SPA tem cerca de 2.500 quilômetros de diâmetro e 12 quilômetros de profundidade, tornando-se uma das maiores e mais antigas crateras de impacto do sistema solar. O solo nesta área poderia conter material exposto do manto lunar mais profundo, lançado à superfície durante o grande impacto de bilhões de anos atrás. E considerando que muitos astrônomos acreditam que a Lua é formada do mesmo material que a Terra, a bacia do SPA poderia fornecer informações sobre como a proto-Terra se parecia, logo após a colisão teorizada que formou a Lua. Algum tempo depois dessa colisão, a vida criou raízes, e o lado mais distante da Lua pode adicionar algumas peças a esse quebra-cabeça.
O local de pouso, embora não oficialmente confirmado, é entendido como o piso sul da cratera de Von Kármán. Bradley Jolliff, professor de Ciências da Terra e do Planeta na Universidade de Washington em St. Louis, observa que o local selecionado dentro de Von Kármán é relativamente suave devido ao fluxo de lava antigo, oferecendo um pouso mais seguro.
Meng Zhiguo, professor da Faculdade de Geoexploração de Ciência e Tecnologia da Universidade de Jilin e co-autor de artigos sobre os locais de pouso candidatos a Chang'e-4, está particularmente interessado nas possíveis percepções que a missão poderia oferecer sobre a composição da região. lado mais distante lunar tornado possível por dois espectrômetros que voam na nave espacial, o espectrómetro de imagem visível e de infravermelho próximo (VNIS) e o espectrómetro de baixa frequência (LFS).
"As composições do solo da cratera com basaltos de égua fornecerão provas diretas sobre o vulcanismo da égua do lado distante lunar, o que é útil para entender melhor a diferença do vulcanismo da égua entre o lado mais próximo e o lado mais distante", diz Meng.
O pequeno jipe, Yutu (que significa Jade Rabbit em chinês), depois de ter sido enviado do módulo Chang'e-3. (Academia Chinesa de Ciências / Administração Nacional do Espaço da China / O Centro de Ciência e Aplicação para a Exploração da Lua e do Espaço Livre) O lado mais próximo da superfície lunar tem muitas planícies basálticas conhecidas como maria. Cada égua foi criada por erupções vulcânicas no passado distante, e elas podem ser vistas como áreas planas escuras a olho nu. O lado distante, no entanto, tem relativamente poucos maria. A paisagem única que o Chang'e-4 vai encontrar significou desafios extras tanto na seleção de locais quanto na execução do pouso.
A missão também poderia aprofundar nossa compreensão sobre a formação de corpos rochosos e o desenvolvimento de camadas como crosta, manto e núcleo. “As composições podem ter se originado da profundidade diferente da camada superficial da Lua”, diz Meng, “o que é importante para entender o procedimento da história do oceano do magma lunar e a hipótese da diferenciação global” (que é a hipótese de que a proto-terra colidiu com um corpo do tamanho de Marte conhecido como Theia, deixando o sistema Terra-Lua para se formar a partir dos destroços).
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Infelizmente, diz Jolliff, uma das principais razões para visitar esta área da Lua não será abordada. “Um importante objetivo científico de longa data de uma missão na bacia do SPA é determinar sua idade e a composição dos materiais originais impactados, que potencialmente contêm rochas escavadas muito profundamente dentro da Lua, possivelmente seu manto”, diz ele. . “Infelizmente, a missão do CE-4 não está equipada para abordar essas questões, nem está indo para um local particularmente bom dentro do SPA para tratar desses problemas.”
O tipo de missão que poderia realmente fornecer uma imagem do que o lado distante é feito exigiria um retorno de amostra. O Jolliff propôs uma missão de retorno de amostras da bacia do SPA através do programa Novas Fronteiras da NASA, mas a partir de agora, nenhuma missão desse tipo foi aprovada para financiamento.
A China está preparando um retorno da amostra lunar no lado próximo de Chang'e-5, que estava planejado para ser lançado antes de Chang'e-4 em novembro de 2017. No entanto, um lançamento fracassado em julho daquele ano do Grande Dia 5 de Março foguete de carga pesada necessário para a maior carga útil - atrasou a missão até o final de 2019, no mínimo.
Se tudo correr bem com o voo de Chang'e-5 para a região Mons Rümker no Oceanus Procellarum, o seu backup, Chang'e-6, poderia tentar uma amostra de retorno no lado lunar ou possivelmente no pólo sul da Lua, no início de 2020. A expansão dos planos de exploração lunar robótica chinesa está levando em direção aos objetivos que Jolliff e outros defendem, mas para a missão de hoje, é tudo sobre aterrissar.
“Eu enfatizaria a importância do pouso no lado oposto, algo que nenhum outro país do espaço fez. Exercer o comando e o controle da missão da Terra, remotamente através de um satélite de comunicação, é definitivamente um trampolim para o programa espacial chinês ”, diz Jolliff, observando que o Chang'e-5 seguirá rapidamente. "Essas missões estão ocorrendo em rápida sucessão, e isso também demonstra a determinação desse programa de avançar em direção ao objetivo final de colocar astronautas chineses na superfície lunar."
Parte do lado oposto lunar, fotografado pela tripulação da Apollo 8 em 24 de dezembro de 1968. (NASA) Enquanto a China se prepara para três missões na superfície da Lua na próxima meia década, o país provavelmente se tornará um importante líder global na exploração lunar. Meng diz que os dados da missão Chang'e-4 serão disponibilizados para cientistas fora da China, e a espaçonave carrega instrumentos da Alemanha e da Suécia como parte de uma parceria internacional que inclui a Holanda e a Arábia Saudita.
"A conclusão bem-sucedida desta missão estabelecerá a China como líder na exploração internacional da Lua", diz James Head, professor de Ciências Geológicas da Brown University. “[Eles] já ofereceram o uso de sua infra-estrutura de satélite de retransmissão para a comunidade espacial internacional”.
As missões lunares da China estão à frente de uma onda de interesse renovado em nosso vizinho celestial, com a NASA, a Agência Espacial Européia, a Rússia e a Índia, trabalhando para várias missões robóticas e tripuladas nos próximos anos. Os planos da China estão tomando forma definitiva, no entanto, com um lançamento mais cedo hoje, e já planeja obras para o Chang'e-7, um demonstrador de tecnologia para testar a viabilidade de metas de longo prazo, como a utilização de recursos de gelo de água ou metais.
"Toda nova missão à Lua traz surpresas", diz Head. “O Chang'e 4 não será apenas uma realização técnica monumental, mas sem dúvida trará novas descobertas e surpresas”.
Andrew Jones é um jornalista que reporta sobre o programa espacial da China, escrevendo para a SpaceNews, Gbtimes e contribuindo para blogs convidados na Planetary Society. Ele é baseado na Finlândia.
