SMART-1 verlaat de Aarde voor een lange reis naar de Maan

ESA’s SMART-1 was één van de drie ‘passagiers’ op vlucht 162 van de Ariane. De Ariane 5-raket werd op 27 september om 20.14 uur plaatselijke tijd (23.14 uur Nederlandse tijd) vanuit de lanceerbasis in Kourou de ruimte ingestuurd. (01.14 uur zomertijd op 28 september).

42 minuten na de lancering konden alle drie de satellieten met succes in een geostationaire omloopbaan worden gebracht (742 x 36 016 km, met een afwijking van 7 graden tot de evenaar). Terwijl de andere twee satellieten in hun geostationaire baan zullen verblijven, zal de 367 kg zware SMART-1 beginnen aan een veel langere reis naar een bestemming die wel tien keer verder ligt dan zijn geostationaire baan: de Maan.

“Europa mag trots zijn”, zegt ESA Director General Jean-Jacques Dordain, nadat hij de lancering vanaf ESA’s vluchtleidingscentrum ESOC in Darmstadt, Duitsland heeft gevolgd, “wij zetten weer koers naar de Maan. En dit is nog maar het begin: wij willen nog veel verder gaan.”

Het ruimtevoertuig heeft zijn zonnepanelen ingesteld en wordt momenteel aan de eerste systeemcontrole onderworpen onder leiding van ESA/ESOC. Deze tests zullen tot 4 oktober doorgaan en omvatten ook het eerste gebruik van de innovatieve ionenmotor van SMART-1.

Met behulp van de ionenmotor naar de maan

“Wetenschap en technologie gaan hand in hand tijdens deze spannende missie naar de Maan. De Aarde en de Maan delen meer dan 4 duizend miljoen jaar geschiedenis. Dus met behulp van nieuwe gegevens over de Maan zullen wetenschappers in Europa en over de hele wereld nog meer te weten komen over onze planeet en eventuele mogelijkheden om de Aarde beter te beschermen,”aldus de Director of Science van ESA, David Southwood na de lancering vanaf Kourou.

SMART-1 is de eerste van een serie ‘Small Missions for Advanced Research in Technology’. De SMART-missies zijn bedoeld om nieuwe mogelijkheden en technologieën te onderzoeken voor toekomstige ruimtemissies.

De hoofdopdracht van SMART-1 is het uittesten van Solar Electric Primary Propulsion (SEPP): een nieuw en lichtgewicht voortstuwingssysteem dat ideaal is voor langdurige ruimtemissies binnen en buiten ons zonnestelsel. Dit aandrijvingsysteem bestaat uit één afzonderlijke ionenmotor die wordt aangedreven met behulp van 82 kg xenongas en pure zonne-energie. Deze stuwraket is gebaseerd op het 'Hall-effect', waarbij positief geladen ionen van dit edelgas tot een snelheid van 16.000 km/uur kunnen worden versneld. Dit levert een reactiekracht van 70 millinewton met een specifieke impuls op (de verhouding tussen de voortstuwing en het stuwstofverbruik) die 5 tot 10 keer sterker is dan bij de traditionele aandrijvingsystemen en een veel langere gebruiksduur kent (maanden of zelfs jaren in vergelijking met de luttele minuten van gebruikelijke chemische motoren).

De ionenmotor zal volgens planning op 30 september worden gestart. In het begin zal de ionenmotor bijna permanent worden gebruikt – behalve een korte stop als het ruimtevoertuig zich in de schaduw van de Aarde bevindt – om de sonde snelheid te geven (ongeveer 0,2mm/s2) en de hoogte tot het perigeum te vergroten (het laagste punt van de baan) van 750 naar 20.000 km. Deze manoeuvre zal ongeveer 80 dagen in beslag nemen en het ruimtevoertuig veilig boven de Van Allen-gordels rond de Aarde plaatsen.

Het bedrijfsklaar maken van het ruimtevoertuig zal binnen 2 weken worden afgerond. Hierna zal ESA’s vluchtleidingscentrum bij ESOC elke week gedurende twee perioden van 8 uur in contact staan met SMART-1.

Zodra zich SMART-1 binnen een veilige afstand van de Aarde bevindt, zal het ruimtevoertuig zijn stuwraket enkele dagen achter elkaar gebruiken om zijn apogeum te vergroten (de maximale hoogte van de baan) tot de baan van de Maan. Op 200.000 km van de Aarde zal SMART tijdens het langsvliegen sterk door de Maan worden aangetrokken. Eind december 2004 en eind januari en februari 2005 zal SMART-1 drie manoeuvres uitvoeren met behulp van de aantrekkingskracht van de Maan. In maart 2005 zal het ruimtevoertuig uiteindelijk in de baan worden “opgevangen” en de elliptische polaire omloopbaan van de Maan binnentreden. Met behulp van zijn stuwraketten zal SMART-1 vervolgens de hoogte en excentriciteit van deze baan verkleinen.

Tijdens deze 18 maanden durende overgangsfase zal de performance van de ionenmotor en zijn effect op het ruimtevoertuig en de omgeving nauwlettend in de gaten worden gehouden door het Spacecraft Potential, Electron & Dust Experiment (SPEDE) en het Electric Propulsion Diagnostic Package (EPDP). Men zal op zoek gaan naar mogelijke neveneffecten of interacties met natuurlijke elektrische en magnetische fenomenen in de ruimte.

De veelbelovende nieuwe technologie van de Solar Electric Primary Propulsion zal in toekomst voor een groot aantal interplanetaire missies in ons zonnestelsel kunnen worden ingezet gezien het feit dat deze techniek zorgt voor een aanzienlijke kostenverlaging en reductie van de omvang van de traditionele voortstuwingssystemen, terwijl de besturingsflexibiliteit en de beschikbare ruimte voor wetenschappelijke apparatuur alleen maar wordt vergroot.

Naast de Solar Electric Primary Propulsion zal SMART-1 een groot aantal andere nieuwe technologieën testen: een modulaire Li-Ion accu; nieuwe en supersnelle communicatiemogelijkheden in de verre ruimte via X- en Ka-banden met behulp van het X/Ka-band Telemetry and Telecommand Experiment (KaTE); een nieuwe computertechniek waarmee ruimtevoertuigen hun positie zelfstandig kunnen bepalen: de eerste stap naar een volledig zelfstandige besturing van ruimtevoertuigen.

Op zoek naar de laatste geheimen van de Maan

In april zal SMART-1 aan de tweede fase van zijn missie beginnen die minimaal zes maanden zal duren en volledig gewijd zal zijn aan het onderzoek van de Maan vanaf een polaire omloopbaan. De afgelopen 40 jaar werd de Maan bezocht door verschillende geautomatiseerde ruimtesondes en negen bemande expedities, waarvan er zes op het maanoppervlak landden. Toch is er nog veel te ontdekken over onze naaste buur en via de instrumenten aan boord van SMART-1 zijn wij in staat om nog nooit eerder uitgevoerd onderzoek te doen.

De geminiaturiseerde CCD-camera van AMIE (Advanced/Moon Micro-Imaging Experiment ) zal ons van hoogkwalitatief en hooggevoelig beeldmateriaal van het maanoppervlak voorzien, zelfs als het gaat om slechtverlichte polaire gebieden. De supercompacte SIR infrarood spectrometer zal lunair materiaal in kaart brengen en op zoek gaan naar water en kooldioxide-ijs in permanent donkere kraters. De röntgentelescoop D-CIXS (Demonstration Compact Imaging X-ray Spectrometer) zal ons van de eerste globale chemische kaart van de Maan voorzien en de XMS (X-ray Solar Monitor) zal spectometrisch onderzoek naar de Zon uitvoeren en ijkgegevens aan D-CIXS doorgeven, zodat solaire variaties kunnen worden gecompenseerd.

Via het SPEDE-experiment dat de interactie tussen de Solar Electric Primary Propulsion en de omgeving heeft onderzocht, zal ook worden nagegaan welke invloed de zonnewind op de Maan heeft.

De gegevens die door SMART-1 worden verzameld, bieden nieuwe aanknopingspunten voor studies over de Maan, de chemische samenstelling van deze planeet en de geofysische processen die er plaatsvinden. De onderzoeksresultaten zijn bovendien belangrijk voor algemeen vergelijkend planethologisch onderzoek.

De weg vrijmaken voor toekomstige ruimtesondes

Naast het waardevolle onderzoek naar de Maan zal SMART-1 worden ingezet voor onderzoek naar mogelijke nieuwe technologieën voor toekomstige ruimtemissies.

De AMIE-camera zal bijvoorbeeld worden ingezet om het OBAN-algoritme (On-Board Autonomous Navigation) aan boord te valideren. Dit algoritme legt verbanden tussen gegevens van sensoren en sterrenvolgers om zo navigatiegegevens te kunnen berekenen. SMART-1 zal ook deelnemen aan een communicatie-experiment met behulp van laserstralen vanaf ESA’s optische grondstation Teide Observatory op Tenerife, Canarische eilanden. Er zal worden geprobeerd om een binnenkomende laserstraal van de grond op te sporen.

Met gebruik van AMIE en de KaTE-hardware zal het RSIS-experiment (Radio Science Investigation System) een nieuwe onderzoeksmethode naar de kern van planeten en hun manen presenteren door het opsporen van de welbekende schommelende bewegingen van de maan. Deze technologie kan later bij andere planetaire missies van ESA worden ingezet.

SMART-1 werd door een Zweeds bedrijf ontwikkeld in samenwerking met meer dan dertig andere bedrijven uit elf verschillende Europese landen en de VS. Ondanks zijn kleine afmetingen draagt het ruimtevoertuig 19 kg aan wetenschappelijke apparatuur bij zich voor experimenten onder leiding van principal investigators (hoofdonderzoekers) uit Finland, Duitsland, Italië, Zwitserland en het Verenigd Koninkrijk.

Ondanks het relatief lage budget en de korte ontwikkelingsduur vormt SMART-1 een heel belangrijke stap voor toekomstige missies en is het een duidelijke illustratie van Europa’s ambities in het onderzoek naar ons zonnestelsel. Tot de hoogtepunten van Europa’s ruimteonderzoek behoren natuurlijk ook de lancering van Mars Express in juni jl., die op dit moment al meer dan de helft van zijn reis naar Mars heeft afgelegd en de geplande lancering van Rosetta in februari 2004 die een bezoek zal brengen aan de komeet Churyumov-Gerasimenko.

Voor aanvullende informatie:

ESA Communication Department
Media Relations Office
Paris, France
Tel: +33(0)15369 7155
Fax: +33(0)15369 7690

Ga voor aanvullende informatie over SMART-1 en het wetenschappelijke ESA-programma naar: http://www.esa.int/science

Voor aanvullende informatie over ESA: http://www.esa.int