SMART-1: Måneeventyret starter

SMART-1 scanning the Moon's surface
5 august 2003

ESA INFO 14-2003. Dette er helt klart tiden for europeisk interplanetarisk utforsking. Etter å ha sendt den første europeiske romsonden i retning Mars, står ESA nå klar med sin første månesonde . Sonden kalles SMART-1, og dens oppgaver og mål er både teknologiske og vitenskapelige. Den er først ute i en serie med «Small Missions for Advanced Research in Technology», eller små sonder for avansert teknologisk forskning.

I utgangspunktet skal SMART-1 teste nye, avanserte instrumenter og teknikker av grunnleggende betydning for fremtidige interplanetariske sonder, så som et solelektrisk primært fremdriftssystem. I tillegg skal SMART-1 finne svarene på åpne vitenskapelige spørsmålinnen emner som Månens opprinnelse, dens eksakte mineralogiske sammensetning, samt hvorvidt og i hvilken mengde det finnes vann på Månen. Disse opplysningene vil gi forskere og vitenskapsmenn bedre forståelse av forholdet mellom Jorden og Månen, og av planeter med egenskaper lik Jordens, dessuten skaffe et uvurderlig informasjonsgrunnlag for forberedelsen til en langvarig menneskelig tilstedeværelse på Månen.

Den 15. juli 2003 ble SMART 1 sendt til den europeiske oppskytningsbasen ved Kourou, Fransk Guiana, der den forberedes for oppskyting med en Ariane5-rakett en gang i september 2003.

For aller første gang vil SMART-1 kombinere solelektrisk fremdrift – som aldri før har vært brukt som hovedfremdriftssystem i Europa – med Månens gravitasjonskraft. Den vil ikke følge en direkte bane på de 400 000 kilometerne mellom Jorden og Månen. Isteden vil SMART-1 fra en elliptisk bane rundt Jorden, der den plasseres av raketten, gradvis utvide banen i en spiral som vil bringe den nærmere Månen for hver måned. Til slutt vil Månens gravitasjonsfelt fange inn sonden. SMART-1 kommer ikke til å lande på Månen, men vil foreta sine observasjoner fra en bane rundt, der den har global oversikt. Når den når sitt bestemmelsessted i desember 2004, vil den gå i kretsløp rundt Månen og foreta observasjoner og målinger gjennom en seks måneders periode som kan forlenges til ett år.

Hvorfor akkurat Månen? Vann, mineraler og en voldelig historie

Scenario of the Moon's origin
Scenario of the Moon's origin

«Våre kunnskaper om Månen er fortsatt forbausende ufullstendige», fremholder Bernard Foing, som er ESAs Project Scientist for SMART-1. «Vi ønsker fortsatt å vite mer om hvordan forholdet mellom Jorden og Månen oppsto og utviklet seg, dessutenhvilken rolle geofysiske prosesser som vulkanaktivitet, tektonikk, kraterdannelse og erosjon spilte i formingen av Månen. Selvsagt trenger vi også å lokalisere ressurser og landingssteder i forberedelsene til en fremtidig utforskning av Månen og planetene.»

Med andre ord er det fortsatt mange ubesvarte spørsmål omkring Månen, selv om seks Apollo-ekspedisjoner i NASA-regi og ubemannede sovjetiske romfartøyer har landet der, og hatt med prøver tilbake. Både baksidenav Månen – den siden som aldri vender mot Jorden – og polarregionene er fortsatt relativt uutforsket. Hvorvidt det finnes vann på Månen er heller aldri bekreftet, selv om to orbitalfartøyer på 90-tallet fant indirekte indikasjoner på vann. Vi er ikke en gang sikre på hvordan Månen oppstod. Teorien med bredest tilslutning er at et legeme på størrelse med Mars kolliderte med vår planet for 4-5 milliarder år siden, og kollisjonsrestene som forsvant ut i rommettrakk seg sammen og dannet Månen.

SMART-1 vil kartlegge Månens topografi, så vel som overflatespredningen av mineraler som pyroksener, oliviner og feltspat. Dessuten vil en røntgendetektor identifisere viktige kjemiske grunnstoffer på Månens overflate. Disse opplysningene vil la vitenskapsmenn rekonstruere den geologiske utviklingen til Månen, og søke etter spor av kollisjonen med det store legemet. Hvis kollisjonsteorien holder stikkbør Månen inneholde mindre jern enn Jordeni forhold til lettere grunnstoffer som magnesium og aluminium. Ved å måle de relative mengdene av kjemiske elementer på bredt grunnlag for første gang, kan SMART-1 gi et vesentlig bidrag til løsningen på disse spørsmålene.

Hva angår vann, i den utstrekning det finnes, vil det være i form av is på steder som alltid er skjult for Solen. Her vil temperaturen aldri stige over 170 minusgrader. Mørke steder som dette kan finnes i bunnen av små kratere i polarregionene. Å se inn i disse kraterne er kanskje den største utfordringen vitenskapsmennene bak SMART-1 har gitt seg selv. Her vil de se etter den infrarøde signaturen til vannis. Oppgaven vil bli vanskelig fordi direkte sollys ikke treffer disse stedene, men stråler som gjenspeiles fra nærliggende kraterkanter kan kanskje lyse opp isen tilstrekkelig til at SMART-1-instrumentene kan se den.

Nye teknologier for nye, interplanetariske ferder

Artist's impression of SMART-1 ion engine
Artist's impression of SMART-1 ion engine

Fremtidige vitenskapelige sonder vil ha stort utbytte av teknologiene som testes ut på SMART-1. Solelektrisk primærfremdrift er en fremdriftsteknikk basert på de såkalte «ionmotorene» som drives av strøm fra solcellepaneler. Teknikken har bare vært benyttet en gang tidligere. Ionmotorene gir bare en beskjeden skyvkraft, men de virker til gjengjeld i årevis, der konvensjonelle og kraftigere kjemiske raketter bare brenner i noen minutter.

Ionmotorene byr på viktige fordeler. De trenger langt mindre drivstoff enn kjemiske tmotorer, hvilket betyr mindre oppskytingsvekt og mer nyttelast tilgjengelig for vitenskapelige instrumenter og annen last. Ionmotorene åpner døren for ferder langt bort fra Jorden. De kutter tiden for interplanetariske reiser: selv om de gir mindre fremdrift, kan de vare i årevis. Den iondrevneskilpadden vil derfor med tiden kjøre forbi den kjemiske haren. I tillegg gir den beskjedne skyvkraften til det elektriske fremdriftsmsystemet fordelen av svært eksakt innretting av romfartøyet, hvilket vil være nyttig for vitenskapelige ekspedisjoner som krever ytterst nøyaktig og stabil posisjonering. Fremtidige ESA-ekspedisjoner av vitenskapelig natur vil derfor baseres på ionmotorer.

SMART-1 vil også teste nye miniatyriseringsteknikker som sparer plass og vekt: i rommet betyr mindre vekt per instrument at forskerne kan putte flere instrumenter om bord, for mer forskning. Nyttelasten til SMART-1 skal utføre et dusin teknologiske og vitenskapelige undersøkelser medsju instrumenter som tilsammen veier bare 19 kilogram. For eksempel utgjør røntgenteleskopet D-CIXS en terningform med bare 15 cm bredde og vekt på under 5 kg. Det ultrakompakte elektroniske kameraet, AMIE, veier ikke mer enn et alminnelig amatørkamera.

Nye teknikker for navigasjon og romkommunikasjon vil også testes. Et eksperiment kalt OBAN, basert på bilder fra miniatyrkameraet AMIE og stjernesøkerne, er det første trinnet mot fremtidens «selvstendige» romfartøyer. I en ikke alt for fjern fremtid vil vitenskapelige romfartøyer kunne «finne veien» med et minimum av bakkekontroll, bare ved å bruke stjerner og andre himmellegemer til å veilede seg langs predefinerte baner.

Hva kommunikasjon angår, vil vitenskapen måtte utvikle nye og effektive måter å kommunisere med Jorden over store avstander. SMART-1 vil teste både svært korte radiobølger (kalt Ka-båndet, med instrumentet KaTE) og et lasereksperiment som skal prøve å kommunisere med Jorden via laser i stedet for de tradisjonelle radiofrekvensene. ESA har allerede laserforbindelse med telekommunikasjonssatellitter fra en optisk bakkestasjon på Tenerife, Kanariøyene. Innretting av laserstrålen vil bli langt vanskeligere dersom romfartøyet, som SMART-1, er langt unna og beveger seg raskt. Forskerne håper at AMIE-kameraet vil registrere Tenerife ”belyst” av laserstråler.

For nærmere informasjon, ta gjerne kontakt med:

ESA Communication Department
Media Relations Office, Paris, Frankrike
Tlf.: +33 (0)15369 7155
Faks: +33 (0)15369 7690

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.