SMART-1 – månäventyret börjar

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

ESA INFO 14-2003. Europas tid för att utforska andra planeter är nu. Efter det första europeiska uppdraget till Mars, ska nu ESA skicka sin första sond till månen – SMART-1. SMART-1 är utvecklad av Rymdbolaget och kommer att pröva ny teknik och genomföra flera forskningsuppgifter. Månsonden är det första projektet i ESA:s vetenskapliga program ”Small Missions for Advanced Research in Technology”.

Den 15 juli 2003 skickades SMART-1 till den europeiska uppskjutningsbasen i Kourou, Franska Guyana, där den håller på att förberedas inför uppsändningen, som ska äga rum ombord på Ariane-5 den 29 augusti 2003 (centraleuropeisk sommartid).

SMART-1 kommer dels att prova nya avancerade instrument och tekniker som är nödvändiga för framtidens interplanetära uppdrag. Ett exempel är den jonmotor som med hjälp av solenergi kommer att driva sonden genom rymden.

Men SMART-1 kommer också att besvara vetenskapliga frågor om till exempel månens utformning, exakt vilka mineraler som finns där och hur mycket vatten som finns på månen. Om det finns något alls. Resultaten från SMART-1 kommer att ge ökad kunskap om hur systemet jord-måne fungerar och även om andra planeter som liknar jorden. Mätningarna kommer också att ge ovärderlig information till dem som planerar långvariga besök på vår närmaste granne i rymden.

Kombinerade krafter

SMART-1 är den första sonden som kombinerar kraften från en elektrisk jonmotor med kraft från månens gravitation. Sonden kommer att färdas i omloppsbana runt jorden och successivt höja banan från jorden i en slags utvidgande spiral. Till slut blir banan så vid att månens dragningskraft kan fånga in sonden som isyället kommer att börja cirkla runt månen.

SMART-1 landar alltså inte på månen utan gör sina observationer från omloppsbana. Sonden kan därför undersöka hela månens yta. I december 2004 kommer SMART-1 att gå in i banan runt månen och göra mätningar under en period på mellan sex månader och ett år.

Vatten, mineraler och ett våldsamt ursprung

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

– Våra kunskaper om månen är fortfarande förvånansvärt ofullständiga, säger Bernard Foing, forskare i SMART-1-projektet. Vi vill fortfarande veta hur jord- och månsystemet bildades och utvecklades, och även vilken roll de geofysiska processerna har haft, till exempel vulkanism, tektonik, kratrar och erosion. Och givetvis behöver vi hitta resurser och landningsplatser för att förbereda framtida mån- och planetutforskningar.

Det finns många obesvarade frågor om månen, trots att sex av NASA:s Apollo-uppdrag och tre obemannade rymdfarkoster från Sovjet har tagit med stenprover tillbaka från månen. Den bortre sidan av månen och polerna är fortfarande tämligen outforskade. Vi vet heller inte säkert om det finns vatten på månen, trots att två rymdfärjor på 1990-talet fann indirekta bevis. Vi är inte ens säkra på hur månen bildades. Enligt den mest vedertagna teorin kolliderade en stor asteroid med vår planet för 4 500 miljoner år sedan. Månen bildades sedan när de avdunstade spillrorna kom ut i rymden och kondenserades.

Kemisk karta och andra klurigheter

SMART-1 kommer att kartlägga månens yta och ytans mineraler, till exempel fältspat. En röntgendetektor kommer också att identifiera vissa särskilt viktiga kemiska ämnen på månytan. Mätningarna gör det möjligt att rekonstruera månens geologiska utveckling och att finna spår efter den gigantiska asteroidens inverkan. Om kollisionsteorin stämmer borde månen nämligen innehålla mindre järn än jorden i proportion till lättare ämnen som magnesium och aluminium.

Men den kanske klurigaste uppgiften som SMART-1-forskarna har åtagit sig är att försöka kika ner i kratrarna vid månens poler för att försöka finna is. Solljuset når aldrig botten av kratrarna och temperaturen når aldrig över –170°C. Därför skulle det kunna finnas is i dessa kratrar.

SMART-1 kommer att leta efter vattnets särskilda IR-signal i kratrarna. Men det blir svårt eftersom det inte faller in något direkt ljus. Men forskarna hoppas att solljuset kan fångas upp av närliggande kratrars kanter. Det uppfångade ljuset kan vara tillräckligt för att lysa upp isen så mycket att SMART-1 kan upptäcka IR-signalerna.

Ny teknik för framtidens utforskning

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

Framtida forskningsuppdrag kommer i hög grad att dra fördel av den teknik som prövas på SMART-1. Den elektriska framdrivningen är ett exempel. Den baserar sig på ”jonmotorer” som drivs av elektricitet från solpaneler. Motorerna har en mycket låg dragkraft, men i gengäld fungerar de i åratal till skillnad från vanliga, kraftigare kemiska raketer som endast brinner under några få minuter.

ESA:s framtida forskningsuppdrag kommer att vara beroende av jonmotorer. Jonmotorer kräver avsevärt mindre drivmedel än kemisk framdrivning. Det innebär att framdrivningssystemet väger mindre, vilket ger rum för fler forskningsinstrument och mer nyttolast.

Jonmotorer öppnar vägen till verkligt djup rymdutforskning. De minskar tiden för interplanetär flygning, trots att de har lägre dragkraft eftersom de kan hålla i åratal. På så sätt kommer den joniska sköldpaddan till slut att gå om den kemiska haren.

Den låga dragkraften gör också att jonmotorn kan användas för så kallad attitydkontroll, det vill säga att ställa in farkosten i rätt riktning i rymden. Det är en tillämpning som kommer att vara användbar för forskningsuppdrag som kräver att farkosten pekar i exakt rätt riktning.

Mindre ger mer

SMART-1 ska också pröva nya miniatyriseringstekniker som sparar utrymme och massa. I rymden leder mindre massa till mer utrymme för forskning. Nyttolasten på SMART-1 består av ett dussin tekniska och vetenskapliga undersökningar utförda av sju instrument som endast väger 19 gram totalt. Röntgenteleskopet D-CIXS är ett exempel. Det består av en kub som endast är 15 centimeter bred och väger mindre än 5 gram. Ett annat exempel är den ultrakompakta elektroniska kameran AMIE som inte väger mer än en vanlig amatörkamera.

SMART-1 prövar också andra nya tekniker. Ett experiment med namnet OBAN är det första steget mot en självstyrande rymdfarkost. OBAN använder bilder från kameran AMIE och data från så kallade star trackers för att undersöka hur framtidens farkoster ska kunna hitta vägen genom rymden med minsta möjliga markkontroll.

Korta vågor och laserljus

Det behövs nya tekniker för att kommunicera med jorden från djupa rymden för att kunna förverkliga interplanetära uppdrag som leder långt ut i rymden. SMART-1 kommer att pröva två nya tekniker. Den ena är att utnyttja mycket korta radiovågor med instrumentet KaTE. Den andra är att använda en laserstråle för att kommunicera med jorden istället för med radio.

ESA har redan laserlänkar med telekommunikationssatelliter från en optisk markstation på Teneriffa på spanska Kanarieöarna. Men det blir mycket svårare att rikta strålen mot en rymdfarkost som befinner sig långt bort och rör sig snabbt – just som SMART-1. Men trots svårigheterna hoppas forskarna att kameran AMIE ombord på SMART-1 ska se Teneriffas strålande laserljus.

Kontakta oss för mer information:

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

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