Chang’e 7 () ist eine geplante unbemannte Mondsonde der Nationalen Raumfahrtbehörde Chinas, die Anfang 2027 mit einer Trägerrakete vom Typ Changzheng 5 vom Kosmodrom Wenchang auf Hainan gestartet werden soll.
Übersicht Nach dreizehnjährigen Vorbereitungsarbeiten startete Premierminister Wen Jiabao am 24. Januar 2004 das Mondprogramm der Volksrepublik China. Es bestand ursprünglich aus Drei Großen Schritten, die jeweils wiederum in Kleine Schritte unterteilt waren. Mit der Probenrückführmission Chang’e 5 fand der Dritte Kleine Schritt und der Erste Große Schritt im Dezember 2020 seinen Abschluss. Nach der für 2024 angesetzten Probenrückführmission Chang’e 6 zum Apollo-Krater auf der erdabgewandten Seite des Mondes sollen nun Chang’e 7 und Chang’e 8 den Aufbau der Internationalen Mondforschungsstation vorbereiten, zunächst an einem Standort nahe dem Südpol des Mondes am inneren Ring des Südpol-Aitken-Beckens, langfristig mit über den gesamten Mond verteilten Einrichtungen. Enthält Liste mit den 30 wichtigsten Standorten. Chang’e 7 soll ab 2026 Topographie und Bodenzusammensetzung in Polnähe ausführlich untersuchen. 2028 sollen dann bei der Mission Chang’e 8 Technologien zur Nutzung örtlicher Ressourcen erprobt werden.
Aktivitäten in der Südpolregion des Mondes, die als das Gebiet zwischen 85° und 90° südlicher Breite definiert ist, stellen eine beträchtliche Herausforderung dar. Einerseits würde der Polarsommer mit 180 Tagen Sonnenschein und relativ milden Temperaturen von −100 bis −80 °C (also nur 20 °C Temperaturdifferenz) durchgehende halbjährige Aufenthalte ermöglichen – auf der Rückseite des Mondes fallen die Temperaturen während der Nacht auf bis zu −196 °C. Andererseits gibt es dort eine bis zu 185 Tage dauernde Polarnacht und selbst im lunaren Sommer liegt der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen bei nur 1° – 4°. Dies erschwert die optische Vorerkundung aus der Umlaufbahn, und die Auflösung bei Laser- oder Mikrowellenabtastung reicht oft nicht für eine gründliche Missionsplanung aus. Dazu kommt noch das zerklüftete Terrain. Steile Kraterwände mit einem Neigungswinkel von 30° – 40° erzeugen Schattenzonen, wo für längere Zeit keine Stromerzeugung mit Solarmodulen möglich ist. Dadurch ist die Auswahl der möglichen Landepunkte stark eingeschränkt, die dazu noch mit einer Präzision von 100 m angeflogen werden müssen, während bei den Missionen Chang’e 3 und Chang’e 4 der erlaubte Fehler im Kilometerbereich lag.
Wegen der Schwierigkeit des Terrains hat man für Chang’e 7 mehrere Landestellen ins Auge gefasst, die zuerst aus dem Orbit genauer untersucht werden sollen. Dies wird dann im Verlauf der Mission auf zwei Landepunkte reduziert. Erst im letzten Moment wird die Entscheidung für den endgültigen Landepunkt getroffen.
Komponenten Die Sonde mit einem Startgewicht von insgesamt 8,2 t besteht aus folgenden Komponenten, die mit Ausnahme der Kleinsonde alle eine geplante Lebensdauer von mindestens acht Jahren haben sollen: Einem Orbiter in einer um 90° zum Mondäquator geneigten Polarbahn von 200 km Höhe mit diversen Messgeräten und einem experimentellen Kommunikationslaser für schnelle Datenübertragung zwischen Mond und Erde. Einem Lander mit diversen Messgeräten, darunter einem Seismographen, der auf einer kleinen Hochebene am Rand des Südpol-Aitken-Beckens bei gut 85° südlicher Breite landen soll. Einem Rover mit diversen Messgeräten und der Möglichkeit zum Ausbringen von Sprengladungen zur Erzeugung von künstlichen Mondbeben. Der Rover soll im Prinzip genauso aufgebaut sein wie Jadehase 2, allerdings etwas größer und mit einem höheren Grad an Autonomie ausgestattet. Da am Südpol des Mondes die Sonnenstrahlen sehr flach einfallen, besitzt der Rover keine horizontalen Solarmodule, sondern ein senkrechtes, aus zwei ausklappbaren Modulen bestehendes und um die Längsachse drehbares Sonnensegel am Heck. Einer flugfähigen Kleinsonde mit einer Lebensdauer von 3 Monaten, die in einem ständig im Schatten liegenden Gebiet eines Kraters neben der Landestelle von Chang’e 7 landen, dann wieder starten und auf der besonnten Seite des Kraters landen soll, dann wieder zurück in den Schatten. Insgesamt soll es in diesem Krater vier derartige Flugmanöver geben. Hierbei soll die Kleinsonde mindestens drei Bodenproben entnehmen und mithilfe eines mitgeführten Analysegeräts sofort auf Wasser- und Methanmoleküle sowie Wasserstoffisotope untersuchen, um so eventuell von Kometen eingetragenes Eis aufzuspüren. Wenn möglich soll die Kleinsonde auch noch einen zweiten Krater auf diese Art erforschen. Eines der Probleme hierbei ist, dass Eis die Elastizität und damit die Stoßdämpfungseigenschaften bei der Landung verändern würde, was sich nur schwer vorausberechnen lässt. Im Schatten ist es auch nicht möglich, bei der Landung bildverarbeitende Hindernisvermeidungssysteme einzusetzen, weshalb man auf Laser-Entfernungsmessung und einen dreidimensional abbildenden Laserscanner zurückgreifen muss. Der unbekannte Reflexionsgrad des Bodenmaterials und gegebenenfalls Eises stellt hierbei jedoch eine große Herausforderung dar. Im Oktober 2022 war angedacht, die Kleinsonde mit Scheinwerfern zu versehen. Ab 3:15 im Video.
Wissenschaftliche Nutzlasten Insgesamt werden bei dieser Mission 23 wissenschaftliche Nutzlasten zum Einsatz kommen (zum Vergleich: bei Tianwen-1, der bislang anspruchsvollsten Mission der chinesischen Raumfahrtbehörde, wurden 13 Nutzlasten mitgeführt). Ähnlich wie bei dem Biosphärenexperiment der Chongqing-Universität auf dem Lander von Chang’e 4 lobte die Nationale Raumfahrtbehörde für diese Mission einen Wettbewerb aus, bei dem Grundschüler, Gymnasiasten und Hochschulstudenten aus der Volksrepublik China, Taiwan, Hongkong und Macau vom 29. Juli bis zum 31. Oktober 2020 Vorschläge für eine interessante wissenschaftliche Nutzlast machen konnten. Entwicklung und Bau der Nutzlast wird von der Nationalen Raumfahrtbehörde organisiert, das geistige Eigentum gehört zu gleichen Teilen dem chinesischen Staat und dem Wettbewerbsgewinner (eine Einzelperson oder eine Gruppe mit bis zu sechs Mitgliedern). Aus 578 eingereichten Vorschlägen wählte das Zentrum für Monderkundungs- und Raumfahrt-Projekte in Zusammenarbeit mit Ministerien und Stiftungen zur Förderung der Naturwissenschaften nach eingehender Begutachtung im April 2021 in einer ersten Selektionsrunde 60 Projekte aus. Am 13. Mai 2021 wurden aus diesen wiederum 20 Projekte ausgewählt, über die die chinesische Bevölkerung in einer Online-Abstimmung entscheiden konnte.
Am 21. September 2021, fünf Tage nach der Unterzeichnung des Kooperationsabkommens mit dem Muhammad-bin-Raschid-Raumfahrtzentrum, veröffentlichte die Nationale Raumfahrtbehörde einen weltweiten Aufruf an Institutionen, sich mit eigenen Nutzlasten an der Mission zu beteiligen. Da nun ein zusätzlicher Mechanismus für das Aussetzen des emiratischen Rovers erforderlich war, wurde die gesamte Sonde umkonstruiert und verbessert. So sind nun zum Beispiel die Solarmodule an Lander, Rover und Kleinsonde senkrecht angeordnet, um das flach einfallenden Sonnenlicht in der Polregion besser zu nutzen. Der ursprünglich geplante Relaissatellit Elsternbrücke 2 soll jetzt 2024 separat gestartet werden. Auf dem Orbiter stand nun Platz für eine weitere Nutzlast mit den Maßen 30 × 20 × 20 cm und bis zu 15 kg Gewicht zur Verfügung, auf dem Lander 30 × 15 × 15 cm und bis zu 10 kg Gewicht. Während der Polarnacht sinkt die Temperatur an der Landestelle auf −180 °C, der Lander kann jedoch ein gewisses Maß an Heizung zur Verfügung stellen. Interessierte Institutionen mussten bis zum 1. Februar 2023 sowohl bei der Nationalen Raumfahrtbehörde Chinas als auch bei der Raumfahrtbehörde oder zuständigen Einrichtung ihres eigenen Landes einen Antrag mit einer Kurzbeschreibung ihres Projekts einreichen. Bis zum 1. April 2023 fand eine Vorauswahl statt. Nachdem gemeinsame Arbeitsgruppen die Projekte konkretisiert haben, findet auf Regierungsebene die Unterzeichnung eines offiziellen Kooperationsabkommens zwischen der Volksrepublik China und dem Heimatland der ausgewählten Institution statt.
Für 17 der Nutzlasten veranstaltete das Zentrum für Monderkundungs- und Raumfahrt-Projekte ab dem 26. August 2020 eine öffentliche Ausschreibung, bei der juristische Personen der Volksrepublik China entsprechend den vom Nationalen Zentrum für Weltraumwissenschaften festgelegten Anforderungen bis zum 30. September 2020 Angebote für Entwicklung und Bau besagter Nutzlasten einreichen konnten. Maximales Gewicht und Stromverbrauch waren genau festgelegt. Für die meisten Nutzlasten war eine Mindestlebensdauer von 8 Jahren gefordert, für das Analysegerät auf der kleinen Kratersonde 3 Monate, für einen experimentellen Kommunikationslaser auf dem Orbiter 2 Jahre. Die chinesischen Firmen und Institutionen wurden dazu ermutigt, sich in- und ausländische Partner zu suchen und gemeinsame Angebote einzureichen, wobei nach dem Prinzip der Joint Ventures immer die chinesische Firma die Verantwortung zu tragen hatte. Im Rahmen des 28. Chinesisch-Russischen Premierministertreffens am 19. Dezember 2023 in Peking vereinbarten Li Qiang und sein Amtskollege Michail Wladimirowitsch Mischustin, dass eine der wissenschaftlichen Nutzlasten auf dem Lander der Sonde von einer russischen Institution gestellt werden sollte.
Hier einige der Nutzlasten: Orbiter Panchromatische Stereokamera mit einer Auflösung von 50 cm und einer Schwadbreite von 18 km bei einer Flughöhe von 100 km. Diese mit Autofokus ausgestattete Kamera soll mittels der Time-Delay-Integration-Technik auch bei schwacher Beleuchtung weitgehend selbstständig Daten für eine dreidimensionale Mondkarte ermitteln. Abbildendes Mikrowellenradar mit Mehrfachpolarisation, einer Auflösung von 30 cm und einer Schwadbreite von 5–20 km bei einem Bildwinkel von 15° – 45°. Mit diesem nach dem Prinzip des Synthetic Aperture Radar arbeitenden Gerät sollen hochauflösende Aufnahmen von den in permanentem Schatten liegenden Stellen im Südpol-Aitken-Becken gemacht werden, wo sich potentiell Kometeneis gehalten hat. Anhand der Radardaten soll insbesondere die Struktur der bei Einschlägen gebildeten Auswurfmaterial-Haufen erforscht werden. Abbildendes Spektrometer für Wellenlängen zwischen 0,45 μm und 10 μm, mit einer spektrographischen Auflösung von 200 nm im Bereich von 3 bis 10 μm (Wärmestrahlung) und 10 nm im Bereich von 0,45 bis 3 μm (sichtbares Licht und nahes Infrarot) sowie einer räumlichen Auflösung von 0,3 mrad bei 3 bis 10 μm und 0,2 mrad bei 0,45 bis 3 μm. Mit diesem Gerät soll eine hochauflösende Karte der Oberflächentemperaturen auf dem Mond erstellt werden, außerdem dient es der Suche nach Bodenschätzen und der Kartografierung ihrer Verteilung. Neutronen- und Gammastrahlenspektrometer zur Registrierung von heißen Neutronen mit einer kinetischen Energie von 0 bis 0,4 eV, ultraheißen Neutronen mit einer kinetischen Energie zwischen 0,4 eV und 700 keV, schnellen Neutronen mit einer kinetischen Energie zwischen 700 keV und 5 MeV sowie Gammastrahlung mit einer Energie von 0,3–9 MeV. Mit diesem Gerät sollen auf dem gesamten Mond, insbesondere aber an den beschatteten Stellen in den Polregionen schnelle Neutronen und heiße Neutronen gemessen werden, um einen Eindruck von der Verteilung und Konzentration von Wasserstoff in den Schichten direkt unterhalb der Oberfläche zu bekommen. Mit der Messung der Gammastrahlung auf der gesamten Mondoberfläche soll die Verteilung der chemischen Elemente und deren Konzentration kartografiert werden.