SMART-1 parte da Terra numa longa viagem para a Lua

Descolagem da SMART-1
29 Setembro 2003

PR 60-2003 ESA. A SMART-1, a primeira nave espacial científica da Europa concebida para orbitar à volta da Lua, completou a primeira parte da viagem atingindo a sua órbita da Terra inicial, após um lançamento impecável durante a noite de 27 para 28 de Setembro.

A SMART-1 da Agência Espacial Europeia foi uma das três cargas úteis a bordo do Ariane Flight 162. O Ariane-5 descolou do Centro Espacial da Guiana, a base de lançamento europeia em Kourou, Guiana Francesa, às 20:14, hora local, (23:14 GMT) a 27 de Setembro (01:14 hora de Verão da Europa Central a 28 de Setembro).

42 minutos após o lançamento, todos os três satélites tinham sido lançados com sucesso numa órbita de transferência geostacionária (742 x 36 016 km, com uma inclinação de 7 graus em relação ao Equador). Enquanto os outros dois satélites realizam manobras na direcção da órbita geostacionária, a SMART-1, com 367 kg, iniciará uma viagem muito mais longa para um destino cuja distância é dez vezes superior à da órbita geostacionária: a Lua.

“A Europa pode estar orgulhosa”, disse Jean-Jacques Dordain, Director Geral da ESA, após ter assistido ao lançamento a partir do centro de operações espaciais da ESA, o ESOC, em Darmstadt, na Alemanha, “definimos novamente o caminho para a Lua. E isto é apenas o começo: estamo-nos a preparar para ir muito mais além”.

A nave espacial desdobrou os seus painéis solares e estão actualmente a efectuar-se as verificações iniciais dos seus sistemas sob o controlo da ESA/ESOC. Esta verificação continuará até 4 de Outubro e incluirá a ignição inicial do inovador motor iónico da SMART-1.

Por impulso iónico para a Lua

Artist's impression of SMART-1 ion engine
Imagem artística do motor iónico da SMART-1

“Ciência e tecnologia deram as mãos nesta entusiasmante missão para a Lua. A Terra e a Lua têm mais de 4 mil milhões de anos de história partilhada. Por isso, um melhor conhecimento da Lua ajudará os cientistas na Europa e em todo o mundo a melhor entenderem o nosso planeta, para além de lhes proporcionar valiosas novas pistas sobre como melhor o salvaguardar”, disse David Southwood, Director do Programa de Ciência da ESA, a seguir ao lançamento a partir de Kourou.

Por se tratar da primeira missão na nova série de Pequenas Missões para Investigação Avançada em Tecnologia, a SMART-1 foi concebida principalmente para demonstrar tecnologias chave inovadoras para futuras missões científicas no espaço profundo.

A primeira tecnologia a ser demonstrada na SMART-1 será a SEPP (Solar Electric Primary Propulsion), um sistema de propulsão leve e altamente eficiente que é ideal para missões no espaço profundo de longa duração no e para além do nosso sistema solar. O sistema de propulsão da SMART-1 consiste de um único motor iónico abastecido por 82 kg de gás xénon e energia solar pura. Este propulsor de plasma assenta no “efeito Hall” para acelerar os iões de xénon de modo a atingir uma velocidade de até 16 000 km por hora. Ele consegue fornecer 70 mN de propulsão com um impulso específico (a relação entre a propulsão e o consumo de propulsante) 5 a 10 vezes melhor do que os propulsores químicos tradicionais e para durações muito mais longas (meses ou mesmo anos, comparado com os típicos tempos de funcionamento de alguns minutos dos motores químicos tradicionais).

O motor iónico está programado para entrar em acção a 30 de Setembro. No início, a ignição será quase contínua – parando apenas quando a nave espacial estiver na sombra da Terra – para acelerar a sonda (a cerca de 0,2 mm/s2) e aumentar a altitude do seu perigeu (o ponto mais baixo da sua órbita) de 750 para 20 000 km. Esta manobra demorará cerca de 80 dias a completar-se e colocará a nave espacial em segurança sobre as cinturas de radiação que circundam a Terra.

Ariane 5 ready for launch
Ariane Flight 162 pronto para o lançamento

Os ensaios de colocação em serviço serão concluídos dentro de 2 semanas, após a qual o centro de controlo da ESA no ESOC estará em contacto com a nave espacial durante dois períodos de 8 horas todas as semanas.

Depois de atingir uma distância segura da Terra, a SMART-1 fará a ignição do seu propulsor durante períodos de vários dias para aumentar progressivamente o seu apogeu (a altitude máxima da sua órbita) para a órbita da Lua. A 200 000 km da Terra, ela começará a receber ‘puxões’ significativos da Lua à medida que passa perto dela. Efectuará, então, três manobras de aceleração gravítica enquanto sobrevoa a Lua, no final de Dezembro de 2004, final de Janeiro e Fevereiro de 2005. Eventualmente, a SMART-1 será “capturada” e entrará numa órbita lunar elíptica quase-polar em Março de 2005. A SMART-1 utilizará então o seu propulsor para reduzir a altitude e a excentricidade da sua órbita.

Durante esta fase de transferência que durará 18 meses, o desempenho da propulsão solar-eléctrica primária, e as suas interacções com a nave espacial e respectivo ambiente, serão monitorizados de perto pelo instrumento SPEDE (Spacecraft Potential, Electron & Dust Experiment) e pelo EPDP (Electric Propulsion Diagnostic Package) tendo em vista a detecção de possíveis efeitos colaterais ou interacções com os fenómenos magnéticos e eléctricos naturais no espaço vizinho.

Sendo uma tecnologia promissora, a Propulsão Solar-Eléctrica Primária, poderá ser usada para numerosas missões interplanetárias no Sistema Solar, reduzindo o tamanho e o custo dos sistemas de propulsão, ao mesmo tempo que aumenta a flexibilidade das manobras e a massa disponível para instrumentos científicos.

Para além da Propulsão Solar-Eléctrica Primária, a SMART-1 demonstrará uma vasta gama de novas tecnologias como o conjunto de baterias modulares de iões de lítio; a nova geração de alto fluxo de dados de comunicações no espaço profundo nas bandas X e Ka com a KaTE (X/Ka-band Telemetry and Telecommand Experiment); uma técnica computacional que permite que a nave espacial determine a sua posição no espaço de forma autónoma, e que constitui o primeiro passo na navegação totalmente autónoma de naves espaciais.

Cavar em busca dos segredos remanescentes da Lua

SMART-1 scanning the Moon's surface
SMART-1 a analisar a superfície da Lua

Em Abril de 2005, a SMART-1 iniciará a segunda fase da sua missão que durará, pelo menos, seis meses e que é dedicada ao estudo da Lua a partir de uma órbita quase-polar. Durante mais de 40 anos a Lua foi visitada por sondas espaciais automatizadas e por nove expedições tripuladas, seis das quais aterraram na sua superfície. Todavia, ainda há muito a aprender sobre o nosso vizinho mais próximo, e a carga útil da SMART-1 realizará observações nunca antes efectuadas com tanto detalhe.

A câmara CCD miniaturizada AMIE (Advanced/Moon Micro-Imaging Experiment) proporcionará imagens de alta resolução e sensibilidade da superfície, mesmo nas áreas polares pouco iluminadas. O espectrómetro de infravermelhos SIR altamente compacto fará um mapa dos materiais lunares e procurará água e gelo de dióxido de carbono nas crateras permanentemente em sombra. O D-CIXS (Demonstration Compact Imaging X-ray Spectrometer) proporcionará o primeiro mapa químico global da Lua e o XSM (X-ray Solar Monitor) efectuará observações espectrométricas do Sol e fornecerá ao D-CIXS dados de calibragem para compensar a variação solar.

O instrumento SPEDE utilizado para monitorizar as interacções da Propulsão Principal Eléctrica-Solar com o ambiente também estudará o modo como o vento solar afecta a Lua.

Os dados globais recolhidos pela SMART-1 irão fornecer novos dados para estudos sobre a evolução da Lua, da sua composição química e dos seus processos geofísicos, e também para o estudo comparativo dos planetas em geral.

Alisando o caminho para as futuras sondas espaciais

Para além da valiosa ciência lunar, a carga útil da SMART-1 estará envolvida nas demonstrações tecnológicas da missão para preparar as missões no espaço profundo da futura geração.

Por exemplo, a câmara AMIE será utilizada para validar o algoritmo OBAN (On-Board Autonomous Navigation), o qual correlaciona os dados a partir de sensores e de seguidores de estrelas para fornecer dados de navegação. Ela também participará numa experiência de ligação de comunicação por laser com a estação de óptica terrestre da ESA no Observatório de Teide em Tenerife, Ilhas Canárias, na tentativa de detectar um feixe de laser de chegada a partir da Terra.

Utilizando o hardware AMIE e KaTE, a experiência do RSIS (Radio Science Investigation System) demonstrará uma nova maneira de medir o interior dos planetas e as suas luas, através da detecção do bem conhecido movimento inclinado da Lua. Esta tecnologia pode ser utilizada posteriormente pelas missões planetárias da ESA.

A SMART-1 foi desenvolvida para a ESA pela Swedish Space Corporation, como principal contratante, com contribuições de mais de 30 contratantes de 11 países europeus e dos Estados Unidos. Apesar do seu tamanho pequeno, a nave espacial transporta 19 kg de carga útil científica que consiste em experiências conduzidas pelos principais investigadores da Finlândia, Alemanha, Itália, Suíça e Reino Unido.

Apesar do seu orçamento relativamente baixo e do curto espaço de tempo de desenvolvimento, a SMART-1 contém um enorme potencial para missões futuras e é uma clara ilustração das ambições da Europa na exploração do sistema solar, também realçadas pelo lançamento em Junho da Mars Express, a qual completou agora metade da sua viagem para Marte, e pelo lançamento da Rosetta, programado para Fevereiro de 2004, tendo em vista a visita ao cometa Churyumov-Gerasimenko.

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