SMART-1: een technologische sonde met de maan in het vizier

Maar ESA’s maansonde SMART-1 is in tegendeel heel speciaal, niet in het minst door zijn bijzondere motor die hem uiteindelijk in een baan rond onze ruimtebuur moet brengen en door de mooie wetenschappelijke bonus die zijn tocht moet opleveren.

'Een technologische satelliet met een goed doel.' Zo werd SMART-1 omschreven tijdens een voorstelling van Europa's eerste maansonde in het technologisch ESA-centrum ESTEC in Noordwijk (Nederland) aan de pers.

SMART-1 weegt nog geen 370 kilogram en past in een 'vlugger, slimmer, beter'-strategie van de Europese ruimtevaartorganisatie European Space Agency (ESA). Het project kost ongeveer 100 miljoen euro, amper een vijfde van de normale kostprijs van een typische verkenningsmissie. Voor ESA Director of Science David Southwood is het relatief lage prijskaartje een gevolg van een 'slimme' aanpak. 'We kunnen slimmer zijn dan de Amerikanen, omdat we kleiner zijn en daarom meer soepel kunnen werken', vertelde hij.

Nieuwe technologie

SMART-1 werd gebouwd door het Zweedse Swedish Space Corporation (SCC) en is ESA’s eerste poging om de maan te verkennen. Hij wordt normaal gezien half juni naar Europa's ruimtehaven Kourou in Frans Guyana verscheept en er eind juli of begin augustus gelanceerd als extra passagier bij een Ariane 5-missie waarbij nog twee andere satellieten de ruimte ingaan. Zijn opdracht moet twee tot twee en een half jaar duren.

SMART staat voor Small Missions for Advanced Research and Technology. Die moeten de weg banen voor nieuwe en ambitieuze toekomstige wetenschappelijke projecten door het testen van nieuwe technologieën. Zo zal SMART-1 met energie van de zon naar de maan vliegen. De energie, afkomstig van zijn zonnepanelen zal een elektrisch voortstuwingssysteem aandrijven dat ook wel ionenmotor wordt genoemd. De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA gebruikte al een gelijkaardig systeem voor haar Deep Space 1-missie in 1998.

Ionenmotor

Deze heel bijzondere primary electric propulsion zal de sonde in combinatie met de gravitatie van de maan en zogenaamde dynamisch instabiele gebieden naar onze ruimtebuur loodsen. Ionenmotoren stuwen een gas met veel grotere snelheid naar buiten dan een traditionele chemische motor en leveren per kilogram brandstof ongeveer tien keer meer stuwkracht. Absoluut is die stuwkracht niet zo groot, bij SMART-1 gaat het om 0,07 newton en dat is te vergelijken met het gewicht van een postkaart. Maar wanneer deze voortstuwing lang genoeg wordt aangehouden is die genoeg om sondes zelfs het zonnestelsel uit te sturen.

SMART-1 zal zijn motor over een periode van 16 maanden met tussenpozen gebruiken. Hoewel de maan gemiddeld 385.000 kilometer van de aarde verwijderd is zal SMART-1 er maar liefst 100 miljoen kilometer over doen om onze ruimtebuur te bereiken. Via een knap staaltje van ruimtenavigatie blijft hij eerst rond de aarde draaien in steeds groter wordende ellipsvormige banen, die uiteindelijk cirkelvormig worden. Eenmaal in de buurt van de maan wordt zijn baan dan door het zwaartekrachtveld van de maan veranderd. SMART-1 zal een aantal van deze gravitational assists gebruiken om uiteindelijk in een baan om de maan te komen en steeds dichter en dichter bij de maan te komen.

Wetenschap

Naast het technologisch aspect moet de missie van SMART-1 ook een mooie wetenschappelijke bonus opleveren. 'Er zijn zeven experimenten aan boord, waarmee we tien proeven zullen uitvoeren', aldus Bernard Foing, SMART-1 Project Scientist bij ESA. 'Wij zullen nieuwe technieken testen op weg naar de maan, aan wetenschap doen tijdens de 16 maanden durende tocht en uiteraard de maan zelf waarnemen.'

De instrumenten aan boord van SMART-1 nemen amper 19 kilogram in en zijn dus bijzonder compact en modern, een meesterwerk van miniaturisatie. Bij hun ontwikkeling zijn bedrijven uit 12 landen betrokken, waaronder het Belgische Spacebel en Alcatel ETCA.

'We zullen de mineralen van de maan zoals nooit eerder waarnemen met infrarode stralen. Met röntgenstralen zullen we voor het eerst de belangrijke scheikundige elementen in het maanoppervlak uitvoerig catalogiseren. Voeg daarbij nog de vele opnamen van onze geavanceerde kleurencamera en SMART-1 zal ons beeld dat we van de maan hebben helemaal vernieuwen', zegt Foing.

Dochter van de aarde

Want de maan verbergt nog veel geheimen, zelfs na meer dan veertig jaar ruimteonderzoek. Onderzoekers zijn in het bijzonder nieuwsgierig naar het eventueel voorkomen van waterijs, verborgen in diepe kraters op het maanoppervlak.

En dan is er nog de hamvraag: is de maan een 'dochter' van de aarde? Meer en meer zijn onderzoekers van mening dat de maan inderdaad het resultaat is van een botsing tijdens de geboorte van ons zonnestelsel 4,5 miljard jaar geleden. Waarschijnlijk is de aarde toen getroffen door een hemellichaam zo groot als de planeet Mars. Daarbij kwam puin terecht in een baan om de aarde en dat klonterde uiteindelijk samen tot onze maan.

Gemeenschappelijke geschiedenis

Als dat waar is dan delen de aarde en de maan een gemeenschappelijke geschiedenis van 4,5 miljard jaar en betekent een beter begrip van de maan ook een betere kennis van de aarde. De maan zou dan minder ijzer moeten bevatten dan de aarde, in verhouding tot lichtere elementen zoals magnesium en aluminium. SMART-1 zal voor het eerst deze chemische elementen uitvoerig opmeten en mogelijk een belangrijke bijdrage leveren tot de oplossing van dit vraagstuk.

Waarom gaat Europa eigenlijk naar de maan?

'Precies omdat er in de jaren '60 zovéél belangstelling was voor de maan, verloor onze ruimtebuur daarna aan belangstelling. Dat had iets psychologisch. Maar de maan is het nog steeds fundamenteel waard verkend te worden', zegt David Southwood.

Wetenschap en technologie

'SMART-1 is een voorloper van komende missies zoals BepiColombo naar de planeet Mercurius en Solar Orbiter, die de zon in close-up gaat bekijken. Als je een planeet als Mercurius niet kan verklaren, kan je ook de andere planeten niet begrijpen en we leven bovendien zelf op een planeet.'

Ook het samengaan van een technologische en wetenschappelijke missie is voor Southwood niet zo verbazingwekkend. 'Wetenschap en technologie gaan samen. Wetenschap kan een drijfveer zijn voor technologie. Wetenschappers drijven immers de dingen tot het einde net zoals dat in technologie ook gebeurt.'