Kosmonautika (úvodní strana)
Kosmonautika@kosmo.cz
  Nepřihlášen (přihlásit)
  Hledat:   
Aktuality Základy Rakety Kosmodromy Tělesa Sondy Pilotované lety V Česku Zájmy Diskuse Odkazy

Obsah > Sondy > SMART-1
tisk 

SMART-1

Alternativní názvy -
Označení COSPAR 2003-043C
Stát ESA
Start 2003-09-27
Cíl Měsíc

První pokus evropské kosmické agentury ESA o vyslání sondy k Měsíci. Hlavním úkolem je prověřit pokrokové technologie, především iontový pohon a autonomní řízení letu. Sonda po startu a uvedení na oběžnou dráhu kolem Země pomocí iontového motoru dosáhla Měsíce a přešla na protáhlou oběžnou dráhu kolem něj. V blízkosti Měsíce mají být prováděny experimenty zaměřené na geologii povrchových vrstev a pátrání po vodním ledu na dně kráterů v oblasti pólů.

SMART-1 nad Měsícem - 384x576x16M (17 kB) Kosmická agentura ESA [=European Space Agency] vyhlásila program malých flexibilních a málo nákladných kosmických misí SMART [=Small Missions for Advanced Research in Technology], které mají přispět k vývoji perspektivních konstrukcí a metod použitelných v kosmickém výzkumu. První expedicí v tomto programu byla vyhlášena mise SMART-1. Prvotním cílem je vyzkoušení iontového motoru jako hlavního pohonu kosmické sondy. Tento konstrukční prvek se má stát významnou součástí budoucích planetárních misí. První z nich má být projekt družice Merkuru - sonda nazvaná BepiColombo. K ověření funkce motoru a jeho působení na okolní prostředí je stanice vybavena řadou sledovacích senzorů.

Kromě prověrky technologie se využije sondy a jejího vědeckého vybavení k dalšímu průzkumu Měsíce. Dosavadní expedice na Měsíc, především lety programu Apollo v letech 1969 až 1972 a tři nepilotované lety Sovětského svazu dopravily na Zemi množství vzorků kamenů a prachu k rozborům. Bohužel odběry se odehrály výhradně na přivrácené straně Měsíce a v oblasti nepříliš vzdálené od rovníku. O geologickém složení odvrácené strany a polárních oblastí máme doposud jen mlhavé představy. O vyplnění bílých míst na geologické mapě se částečně pokusily malé sondy NASA v roce 1994 - Clementine a v roce 1998 - Lunar Prospector. I po jejich letech však zůstala celá řada nezodpovězených otázek. SMART-1 nese sadu přístrojů, které jsou vhodné k dálkovému průzkumu povrchu Měsíce. Kamery a detektory jsou konstruovány k pozorování v oblasti viditelného, infračerveného i rentgenového spektra.

Výše zmíněné malé sondy rovněž objevily náznaky vodního ledu na Měsíci. Led se mohl uchovat pouze v místech, kam se nikdy nedostane přímé sluneční světlo. Taková místa existují na dně malých kráterů se strmými stěnami v oblasti pólů. Jedním z hlavních úkolů sondy SMART-1 je sondáž takovýchto kráterů infračerveným detektorem a pátrání po stopách jak vodního ledu, tak zmrzlého oxidu uhličitého a uhelnatého.

Třetím hlavním úkolem u Měsíce je zkoumání geologického složení se zaměřením na získání stop popisujících historii vzniku Měsíce. Na tuto otázku existuje několik názorů, mezi nimi i teorie vzniku Měsíce v důsledku gigantické srážky Země s obřím tělesem velikosti Marsu v ranných dobách vzniku Sluneční soustavy. SMART-1 může přinést nová fakta podporující nebo popírající tuto verzi.

Konstrukce

Hlavním dodavatelem sondy je organizace Swedish Space Corporation, Solna (Švédsko) a její divize SSD [=Space Science Division]. Na dodávkách participuje 15 subdodavatelů ze 6 evropských států. Na vědeckém vybavení se dále podílejí firmy a organizace z 9 evropských zemí (mj. Itálie, Finska, Německa, Velké Británie, Švýcarska) z ESA a USA.

Těleso sondy o hmotnosti 366.5 kg tvoří kvádr o objemu 1 m3. Ze dvou protilehlých stěn vyčnívají obdélníkové panely slunečních baterií. Ve dně kvádru je zabudován hlavní iontový motor. Pro řízení orientace je sonda vybavena raketovými motorky používajícími KPL (hydrazin).

Iontový motor na sondě SMART-1 je první experimentální užití takového principu u hlavního motoru na evropském kosmickém objektu. Jako hlavní pohonná jednotka byl motor použit zatím pouze jedenkrát, a sice na americké technologické sondě Deep Space 1 (DS-1) vypuštěné v roce 1998. Iontové motory jsou velkou nadějí pro budoucí kosmické mise do vzdálených oblastí sluneční soustavy. Pomocí nich mohou být výpravy lacinější a především doba letu ke vzdáleným cílům může být podstatně zkrácena.

Technologie iontového motoru byla důkladně vyvinuta v Sovětském svazu v sedmdesátých letech 20. století. Od roku 1972 vypustil SSSR na oběžnou dráhu kolem Země řadu družic, které kromě klasických chemických motorků jako prostředky orientace a korekce dráhy používaly rovněž elektrických raketových motorů. Experimentálně byly ovšem zkoušeny již mnohem dříve mj. při letu stanice Zond 2 k Marsu v roce 1964. Začátkem 90. let bylo dosaženo dohody mezi ruskými, americkými a evropskými organizacemi o dalším vývoji a komerčním využití iontových motorů a nedlouho poté se objevily i na dalších experimentálních družicích (např. telekomunikační a technologický satelit Stentor, postavený francouzskou organizací CNES). Iontové motorky jsou od roku 1997, kdy jimi byl vybaven americký PanAmSat 5, zcela běžně používány na komerčních stacionárních spojových družicích pro udržování satelitu na správné pozici nad Zemí.

Iontový motor využívá elektrické energie získávané ze slunečních baterií k urychlení pracovní látky na vysokou rychlost, což vytváří reakční sílu pohánějící kosmické plavidlo. Užití elektrické energie zvyšuje výkon elektrických motorů ve srovnání s chemickými raketovými hnacími jednotkami. Elektrické raketové motory podle způsobu, jakým dochází k urychlení pracovní látky se dělí na elektrotermální, elektrostatické a elektromagnetické.

Zkouška iontového motoru - 708x709x16M (16 kB) Mise SMART-1 používá elektrostatický iontový motor, přesněji motor pracující na principu Hallova jevu. Motor má označení PPS-1350-G a byl vyvinut a odzkoušen organizací SNECMA (Francie). Jako pracovní látka je použit xenon.

PPS-1350-G je kompaktní zařízení postavené kolem prstencové keramické komůrky o průměru 100 mm obklopené magnety. Na jedné straně je umístěna katoda, která produkuje elektrony. Elektrony jsou opačně umístěnou anodou vtahovány do pracovní komory. Uvnitř komory jsou elektrony zachyceny magnetickým polem a střetávají se s plynným xenonem vstupujícím rovněž do komory. Výsledkem je vznik kladně nabitých xenonových iontů a dalších záporně nabitých elektronů. Tyto elektrony jsou dále využity k urychlení iontů proudících z komory a hnaných elektrickým polem vytvářeným katodovými elektrony. Z komory vystupuje iontový paprsek s charakteristickou modrou barvou (danou použitím xenonu), který pohání kosmické plavidlo vpřed.

Specifický impuls (Isp) motoru je impuls získaný z 1 kg pohonné látky. Jednotkou je Newtonsekunda na kilogram [Ns/kg]. Čím je specifický impuls větší, tím je větší výkon motoru a tím je menší spotřeba paliva. Numerická hodnota specifického impulsu zároveň odpovídá výtokové rychlosti [m/s] produktů práce motoru ve vakuu. Klasické chemické motory mají malý specifický impuls (přibližně 3000 Ns/kg, neboli plyny vystupují z motoru rychlostí 3000 m/s). Elektrické motory urychlují částice plynu na vysokou rychlost (15 až 100 km/s). Jejich specifický impuls je tedy asi 15000 až 100000 Ns/kg, tedy 5 až 30krát vyšší než u chemických motorů.

Tah vyvíjený motorem sondy SMART-1 je velmi malý. Odpovídá tlaku listu papíru položeného na dlani. Ale doba funkce motoru je velice dlouhá a v konečném výsledku lze dosáhnout vyššího přírůstku rychlosti než u klasického chemického reaktivního motoru.

Elektrický pohon má mnoho předností. Například u obvyklé stacionární družice představují asi polovinu hmotnosti zásoby pohonných látek. Při použití elektrického pohonu lze množství paliva snížit u čtyřtunového satelitu až o 600 kg, což může být využito na rozšíření užitečného zatížení, např. další televizní transpondéry. Menší potřebné zásoby paliva a větší vybavení je samozřejmě atraktivní i při vědeckých misích. Protože elektrické motorky mají nízký tah, lze provádět korekce dráhy a udržování orientace mnohem přesněji. Tah elektrických motorků lze daleko lépe regulovat a směrovat v určitém rozmezí. Toho může být využito během letu, kdy se mění potřeby elektrické energie na palubě a nebo když se nachází v rozdílných světelných podmínkách na cestě Sluneční soustavou.

U meziplanetárních letů může dojít také k úspoře času. I když je tah motoru malý, pracuje po extrémně dlouhou dobu, takže nakonec může sonda dosáhnout cíle za podstatně kratší dobu. Mise používající elektrických motorů nabízejí větší flexibilitu při navigaci, více příležitostí pro gravitační manévry, širší startovní okno a možnost použití slabších nosných raket.

Vědecké vybavení

Vědecké vybavení sondy je především určeno ke sledování činnosti iontového motoru a efektů vznikajících při jeho práci. Dále je vybavena přístroji na zkoumání meziplanetárního prostředí a měsíčního povrchu. Na palubě se nacházejí následující přístroje a jsou prováděny experimenty:

  • sada senzorů monitorujících práci iontového motoru EPDP [=Electric Propulsion Diagnostic Package];
  • přístroje sledující meziplanetární prostředí a efekty práce motoru na ně SPEDE [=Spacecraft Potential, Electron and Dust Experiment];
  • prototypové komunikační zařízení v pásmu X/Ka pro ověření citlivých přijímačů, nových kódovacích technik a odzkoušení pozemních sledovacích stanic KaTE [=Ka-band Telemetry and Telecommand Experiment];
  • experiment využívající techniku KaTE a AMIE pro měření přesných změn rychlosti a ověření schopnosti studovat rotaci vesmírných těles z oběžné dráhy na příkladu družice Měsíce RSIS;
  • experimentální telekomunikační zařízení pomocí laserového paprsku (Laser Link);
  • autonomní palubní navigační systém OBAN [=Onboard Autonomous Navigation];
  • miniaturní barevná kamera určená ke snímkování měsíčního povrchu AMIE [=Asteroid-Moon Micro-Imager Experiment];
  • spektrometr pro sledování měsíčního povrchu v infračerveném oboru SIR [=SMART-1 Infrared Spectrometer];
  • spektrometr určený k průzkumu měsíčního povrchu v oboru rentgenového záření D-CIXS [=Demonstration of a Compact Imaging X-ray Spectrometer];
  • detektor slunečního rentgenového zařízení XSM [=X-ray Solar Monitor] je určen kromě sledování Slunce také pro kalibraci a objektivizaci měření přístroje D-CIXS.

Misi řídí středisko S1MOC [=SMART-1 Mission Operations Centre], které se nachází v areálu ESOC [=European Space Operations Centre] v Darmstadtu (Německo) a vědeckou náplň koordinuje středisko STOC [=Science and Technology Operations Coordination], jenž je součástí ESTEC [=European Space Research and Technology Centre] v Noordwijku (Nizozemsko).

Předpokládaná aktivní životnost je 2 až 2.5 roku, z toho asi 6 měsíců na oběžné dráze kolem Měsíce.

Celkové náklady na misi jsou stanoveny na 100 mil. € a zahrnují vypuštění, provoz a část užitečného zatížení.

Průběh letu

Průběh letu - část 1 - Rok 2003

Průběh letu - část 2 - Rok 2004

Kráter Pythagoras - 900x1105x16M (115 kB) Intenzivní snižování výšky oběhu pokračovalo až do začátku ledna 2005. Iontový motor byl na přechodnou dobu odstaven 2005-01-10. Důvodem bylo získat dostatek času pro zjištění zbývajících zásob pracovní látky ještě před definitivním dosažením pracovní oběžné dráhy a pro citlivé naplánování dalších operací.
Nominální výzkumná mise u Měsíce měla být zahájena koncem ledna a trvat asi šest měsíců do konce července 2005. Po této době by měly perturbace vlivem rušivého vlivu gravitačního pole Země způsobit nestability orbity, přechod na spirálovitou dráhu a dopad na měsíční povrch. K tomu by došlo, pokud by dráha nebyla opět upravena motorickým impulsem. Aby bylo možno rozhodnout o dalších možnostech, bylo potřeba znát zbývající množství xenonu v zásobnících sondy. Množství paliva na začátku základní výzkumné mise šlo odhadnout třemi metodami. První, která vycházela z výkonu motoru udávala zbývající zásobu asi 10.8 kg. Druhá metoda počítala s konstantním průtokem xenonu korigovaným tlakem paliva a proudem na škrtící armatuře a ukazovala na 9.6 kg xenonu. Třetí metoda vypočítala zbytek paliva na základě známého objemu tanku, tlaku a teploty paliva a výsledek zněl 6.6 až 7.8 kg.
Technici počítají také s tím, že zhruba 1.8 kg xenonu nebude možno využít. Znamená to, že v nejhorším případě bude mít SMART začátkem února aspoň 5 kg xenonu, kterých bude možno použít na další korekce dráhy během nebo na konci základní mise. Bude tedy možno předpokládaných šest měsíců ještě prodloužit. O jak dlouho se musí rozhodnout během optimalizace v době přerušení manévrů. Ty měly být obnoveny 2004-01-18.
SMART-1 se již nicméně pohybuje po dráze, ze které může provádět předpokládaný vědecký výzkum. Na webovských stránkách se už začaly objevovat obrázky lunárního povrchu získané kamerou AMIE.

Dne 2005-02-09 obnovil činnost iontový motor a dráha sondy se začala opět spirálovitě blížit k měsíčnímu povrchu. Všechny přístroje na dosavadní orbitě ve výšce 1000 až 4500 km pracovaly výborně. Vyskytly se pouze drobné anomálie termoregulace v okamžicích, kdy byla anténa se středním ziskem MGA [=Medium Gain Antenna] zamířena k Zemi.
Výbor pro vědecké programy ESA schválil dne 2005-02-10 jednomyslně návrh na jednoroční prodloužení mise SMART-1. Ukončení letu se tak ze srpna 2005 odsunulo na srpen 2006.
Plán prodloužených výzkumů je rozdělen do dvou šestiměsíčních období, které odpovídají rozdílným parametrům oběžné dráhy a jiným podmínkám osvětlení povrchu Měsíce. V prvním období bude pozornost zaměřena na jižní oblasti a výzkumy se budou soustředit na snímkování polárních oblastí z různých úhlů, stereoskopicky a při rozličném osvětlení. Ve druhém období se budou pořizovat obrazy rovníkových oblastí a některých částí severní polokoule s vysokým rozlišením při nejlepších světelných podmínkách.

Dne 2005-02-27 zaujal podle předpokladu SMART-1 polohu na konečné selenocentrické dráze. Během úprav oběžné dráhy proběhlo ověření činnosti přístrojů, po němž byly připraveny k průzkumu Měsíce. Aby bylo dosaženo maximálního přínosu je nezbytné provést ještě jejich kalibraci. Spočívá v pořizování snímků a snímání spekter dobře známých cílů a křížovém porovnání měření experimentů SIR, infračerveného spektrometru a kamery AMIE. Tato procedura bude trvat nějakou dobu a bude záviset na viditelnosti zvolených kalibračních cílů a podmínkách osvětlení.
Po zahájení programu seřízení přístrojů se bohužel na palubě vyskytla nepředvídaná událost. V noci 2005-02-28 se neočekávaně znovu zapojil iontový motor a pracoval 11 h. Příčina byla později analyzována a ukázalo se, že bude třeba upravit řídící software. Oprava byla následně implementována do palubního počítače.
Důsledkem této chyby je zpoždění ověření funkce přístrojů o několik týdnů. Dne 2003-03-12 vydalo řídící středisko povel, kterým se vykonal korekční dráhový manévr kompenzující závadu z konce února. Začátkem dubna by měly zkoušky přístrojů skončit a sonda bude připravena pro rutinní sběr vědeckých dat. SMART-1 se nyní pohybuje po dráze ve výšce asi 470 až 2880 km nad povrchem s oběžnou dobou těsně pod 5 h. Periselenum leží nad jižní polokoulí. Dráha se působením zemského gravitačního rušení bude dále měnit. Nejnižší bod dráhy může klesnout až na 300 km, zatímco nejvyšší bod by měl dosáhnout 3000 km.

Ve zprávě ESA z 2005-03-29 se konstatovalo, že se sonda nachází nadále v dobrém stavu a všechny systémy pracují podle předpokladů. Jedinou závadou hodnou zaznamenání byla anomálie v paměti počítače. Software v tomto případě zareagoval podle očekávání. Pozemní středisko zahájilo vyšetřování příčin poruchy.
Prozatím poslední zážeh (od startu již 526. puls) iontového motoru se uskutečnil 2005-03-12. K tomuto okamžiku měl motor za sebou celkem 4627.5 h činnosti, přičemž katoda A byla v provozu 3511.5 h a záložní katoda B jen 1116 h. Pohon spotřeboval už 72.567 kg xenonu a v zásobníku zbývalo posledních 9.933 kg. Od chvíle, kdy byl motor vyřazen z činnosti, snížila se potřeba elektrické energie, takže jí zbývalo dostatek pro chystané vědecké experimenty na dráze kolem Měsíce. Stále ještě probíhala aktivace vědeckých přístrojů a testy jejich funkčnosti.
Od 2005-04-06 začal SMART-1 krátkodobě prolétat stínem Měsíce a Země. Délka zatmění se měla postupně prodlužovat až do konce května. Období zatmění by mělo skončit 2005-06-20.

2005-04-12 přiznala ESA, že se závada v paměti počítače vyskytla znovu 2005-04-04. Dne 2005-04-07 byla odvysílána na sondu nová procedura. Nicméně bylo rozhodnuto, že prozatím budou vykonávány pouze příkazy týkající se dynamiky letu. Příkazy směrem k užitečnému zatížení, tzn. hlavně vědecké experimenty, byly pozastaveny.
Jisté nezvyklé chování bylo zaznamenáno u hvězdných čidel. Teplota u nich kolísá v závislosti na orientaci sondy, nicméně čidlo č.1 se občas ohřeje nečekaně až na 24°C. Zatím to není nic závažného - teplota by měla ležet pod 19°C. Možným vysvětlením by mohlo být nahřívání čidla infračerveným zářením odrážejícím se od měsíčního povrchu.

Poslední čtrnáctidenní status report vydalo středisko ESOC 2005-04-26, na síti se nicméně objevil až v polovině června. Bylo v něm zhodnoceno období od 2005-04-11 do 2005-04-24. Konstatuje se, že na sondě končí fáze oživování a zkoušek vědeckého vybavení, po níž bude následovat předání do operačního provozu. Další zprávy o stavu sondy budou vydávány v měsíčních intervalech.
Pokračovalo období průletů stínem Měsíce, jejichž počet k 2005-04-24 dosáhl 64. Délka zatmění se prodloužila až na 40 min a sonda navíc dokonce dvakrát zažila zastínění Zemí, jehož délka se pohybovala od 80 do 100 min. Průlety stínem mají dopad na množství vyráběné elektrické energie a na tepelné podmínky na palubě.

Komise ESOC posoudila 2005-04-28 stav oběžné dráhy a konstatovala, že je sonda připravena zahájit operační fázi, i když nejsou ukončeny všechny zkoušky užitečného zatížení. Později bude muset být ještě rozhodnuto, zda se bude dráha korigovat, čímž by se umožnilo prodloužení mise.
Orientace sondy byla převedena do stavu, při němž jsou přístroje namířeny k měsíčnímu povrchu kromě období, kdy je potřeba otočit anténu se středním ziskem k Zemi a odvysílat naměřená data.
Doba průletu měsíčním stínem se k 2005-05-15 prodloužila na 49 min. Sonda musela od začátku dubna absolvovat už 102 zatmění.

Přestože stále probíhala oživovací fáze, podařilo se SMARTu již získat zajímavé výsledky. 2005-06-08 bylo oznámeno, že přístroj D-CIXS detekoval poprvé na povrchu Měsíce prvek vápník. Přístroj zaznamenal informaci o přítomnosti tohoto prvku zásluhou rentgenového záření, které se odrazilo od povrchu v době silné sluneční erupce.
U sondy byly zaznamenány menší potíže s tím, že je funkce některých přístrojů velmi citlivá na tepelné podmínky. Kvůli tomu musely být zorganizovány manévry na dráze, aby se panel nesoucí přístroje SIR a D-CIXS co nejméně natáčel ke slunci. Potíže to přináší hlavně v období, kdy je měsíc v novu. Když je v tomto čase potřeba natočit sondu anténou k Zemi, jsou zmíněné přístroje, které se nacházejí na opačné straně tělesa, vystaveny přímému slunečnímu ozáření.

Status Report z 2005-06-20 zhodnotil nejdůležitější události mezi 2005-05-17 a 2005-06-19. Všechny přístroje určené k průzkumu Měsíce z oběžné dráhy pracovaly nominálně. Na základě zbývajících zásob xenonu pro elektrický raketový motor se optimalizovala oběžná dráha tak, aby se získal maximální efekt z prodloužení základní mise. S tím souviselo i rozhodnutí o implementaci speciálních procedur, umožňujících použít xenon i pod operační limit 2 kg. V současné době se v nádržích sondy nacházelo odhadem asi 6 kg pracovní látky. 4 kg by měly být spotřebovány v srpnu při úpravě dráhy. V září se technici pokusí využít dalších 1.3 kg provozem iontového motoru, který ale bude muset operativně reagovat na pokles tlaku xenonu.
Teplota prvku CCD sledovače hvězd se ustálila v pracovním rozmezí. Stále se zkoumala možnost, že k nadměrnému zahřívání dochází infračerveným zářením, odraženým od měsíčního povrchu.
Doba, po kterou prolétala sonda měsíčním stínem, se postupně zkracovala z 51 min dne 2005-05-17 až na 25 min 2005-06-16. K poslednímu zatmění došlo 2005-06-20.

Další ze zpráv hodnotící průběh letu vydala ESA až 2005-08-25. V ní bylo potvrzeno, že po pěti měsících, kdy byl elektrický motor mimo provoz, došlo k jeho opětovnému spuštění 2005-08-02. Soustava Země-Měsíc a samozřejmě i sonda se nacházela právě v maximální vzdálenosti od Slunce a tomu odpovídaly možnosti fotovoltaických článků. Solární baterie umožňovaly přivést na iontový motor výkon 1325 W.
Plán úprav dráhy počítal se dvěma pulsy raketového motoru v trvání 68 min na každém oběhu. Po dobu práce motoru byl částečně aktivován monitoring zhasnutí plamene, který byl uplatňován v počátcích mise a který měl za úkol při nežádoucím vypojení motoru pohon znovu automaticky nastartovat. Tentokrát byl zapínán přibližně 3 min po očekávaném nastartování motoru a vypínán 35 min před plánovaným koncem pulsu. Zkrácení doby, po které byl chod motoru hlídán, mělo vyloučit automatický restart po vydání příkazu na odstavení motoru.
Při pravidelném chodu hlavního raketového motoru se očekává, že kritického množství zásob xenonu, které činí 1.8 kg, bude dosaženo v prvním zářijovém týdnu. Od této chvíle budou zavedeny speciální procedury, které by měly umožnit spotřebovat zbylý xenon až do množství 0.73 až 0.78 kg (v závislosti na teplotě). Operace s iontovým motorem by tak mohly, na základě simulací, pokračovat až do poloviny září. Poslední polovina měsíce je pak rezervována na případné speciální zásahy pro eventualitu, že se motor bude chovat jinak, než se očekává.

Poslední puls iontovým motorem se uskutečnil 2009-09-17. SMART-1 tím úspěšně ukončil poslední technologický úkol, pro který byl postaven, a motor byl definitivně odstaven. Speciálními procedurami se podařilo takřka beze zbytku spotřebovat veškeré zásoby xenonu. Od této chvíle se sonda pohybovala bez možnosti ovlivnit oběžnou dráhu. Její podoba byla určována pouze gravitačními silami Měsíce, Země a Slunce. Podle odhadů vývoje dráhy se měla postupně deformovat až do dopadu sondy na povrch Měsíce v srpnu 2006.
Vědecká činnost se měla opět podle plánu obnovit od 2005-10-01. Předtím byla role užitečného zatížení omezena na monitoring práce motoru souborem čidel SPEDE/EPDP. Ostatní přístroje byly mimo provoz.
Při této příležitosti je vhodné zrekapitulovat historii práce iontového motoru. Motor byl poprvé zažehnut 2003-09-30 v 12:25 UT. Poslední puls skončil 2005-09-17 v 18:45 UT. V období téměř dvou let činnosti bylo vykonáno celkem 844 pulsů v souhrnné době trvání 4958.3 h. Během života byly odzkoušeny obě katody, přičemž katoda A byla používána po dobu 3865 h a katoda B 1106 h. Na začátku funkce měl motor k dispozici 82.5 kg xenonu, nakonec zbylo odhadem asi 280 g, z toho ještě asi 60 g by bylo možno použít. Výkon přiváděný do motoru kolísal v průběhu mise mezi 649 a 1417 W. Za dobu životnosti došlo k 38 neočekávaným samovolným vypnutím motoru.

Vědecká činnost byla podle plánu obnovena 2005-10-01. Této skutečnosti se muselo přizpůsobit i řídící středisko, které bylo nadále vázáno cyklem oběhů sondy kolem Měsíce. Kromě toho došlo na podzim 2005 na řadu prezentací mise SMART-1, která v tomto okamžiku již mohla být označena za mimořádně úspěšnou, při mnohých příležitostech po celém světě.
Mise SMART-1 byla projektována především jako technologický experiment. Proto ani po skončení operací s iontovým motorem nebyl zanedbáván monitoring stavu systémů sondy. Začátkem října 2005 bylo například zjištěno, že teplota hvězdného čidla (číslo 2) na bázi CCD se pohybuje v průměru kolem 15.9°C se špičkou na 22.4°C. Uvedená maximální hodnota byla dosažena nicméně pouze jednou, většinu doby ležela pod 19°C. Jednalo se o poměrně vysoké hodnoty, které se ale daly vysvětlit momentální orientací tělesa sondy, při níž je zmíněné čidlo vystavováno sluneční expozici. V této poloze bylo nutno sondu udržovat kvůli zaměření antény na Zemi. Teploty hvězdného čidla číslo 1 naproti tomu ležely většinou pod 10°C. Také tento senzor byl občas vystaven slunečnímu záření a potom byla zaznamenána teplota až 19.7°C. Po změně teplotního režimu, k němuž došlo 2005-10-10, poklesly naměřené hodnoty o přibližně 6°C.
Produkce elektrické energie byla ve stejném období zcela bez problémů, zhoršení situace ale mělo nastat už 2005-10-17, kdy začínalo přibližně dvouměsíční období průletů stínem, které měly v nehorším případě trvat až 1 h. Na akumulátorových bateriích po provedené kontrole nebyly shledány stopy degradace. V okamžiku prvního výstupu ze stínu 2005-10-17 v 11:56 UT bylo zaznamenáno, že se nepředpokládaně sepnulo nouzové vyhřívání. Tato eventualita byla při dřívější analýze přehlédnuta, a proto bylo nutno provést úpravu programu, který byl úspěšně implementován dne 2005-10-25.

S další zprávou o průběhu letu si počkala ESA až na 2005-12-23. Let sondy pokračoval již bez možnosti zásadním způsobem měnit parametry oběžné dráhy. Ta byla zcela v moci gravitačního působení Slunce, Země a především Měsíce s jeho nepravidelně koncentrovanou hmotou. Skupina letové dynamiky provedla analýzu vývoje dráhy, z níž vyplynulo, že let definitivně skončí 2006-08-17 dopadem na lunární povrch. Nejistota výpočtu obnášela asi jeden den a datum bylo stanoveno za předpokladu, že již nebude motorickým způsobem ovlivňována oběžná dráha sondy. Na dráhové korekce zůstával v nádržích ještě asi 0.26 kg xenonu, přičemž pouze 0.06 kg by bylo možno určitými speciálními metodami využít. Toto množství představovalo teoretickou změnu rychlosti sondy o 1.6 m/s. Kromě toho mají klasické raketové motorky k dispozici 6.5 kg hydrazinu.
Osvětlení tělesa sondy bylo takové, že sluneční záření způsobovalo nebývalé zvýšení teploty kamer sledovače hvězd až na 39.5°C. Spojení se Zemí probíhalo stále bez problému až na jednu výjimku, při níž se ztratilo několik megabytů dat po restartu palubního počítače. Metoda rádiového spojení se nicméně stále vylepšovala. To umožnilo mj. poskytnout sondu indickým a čínským vědcům, aby si na ní vyzkoušeli sledování objektu u Měsíce a tak se připravili na svoje chystané mise Chandrayaan-1 (ISRO, Indie) a Chang'e-1 (CNSA, Čína). Sledovací kampaň zmíněnými organizacemi se rozběhne v roce 2006.

Koncem roku 2005 a začátkem roku 2006 probíhal let zcela hladce. Poslední drobné zásahy do dráhy sondy skončily těsně před vánočními svátky (2005-12-19) a znovu se rozběhla běžná vědecké práce. Jedinou menší komplikací byla drobná závada na sledovači hvězd, která ale naštěstí neměla žádný dopad na provoz. Teploty, které před časem stoupaly skoro až ke 40°C, se nakonec ustálily na hodnotě přibližně 15°C.
Pro SMART-1 skončilo prozatím období průletů měsíčním stínem. K poslednímu zatmění došlo 2005-12-24. Sluneční baterie produkovaly stabilní a dostatečné množství elektrické energie. Potřeba elektrického proudu je od definitivního odpojení iontového pohonu samozřejmě nižší. Další průlety stínem čekají sondu až od 2006-03-15

Začátkem roku 2006 se konala u Měsíce rutinní vědecká měření. Jejich objem se skončenými dynamickými operacemi narostl. Sonda byla konfigurována tak, aby byl maximální užitek zvláště z kamery AMIE. Hlavní starostí skupiny letové dynamiky bylo připravit důstojný zánik úspěšné sondy, která by i po dopadu na vhodné místo na lunárním povrchu poskytla poslední cenná vědecká data.
Koncem ledna a začátkem února probíhaly kritické operace se třemi dalšími meziplanetárními stanicemi ESA. Kapacity pozemních spojových center byly vysoce vytížené a to znamenalo omezení provozu sloužícího k obsluze sondy SMART-1.
2006-01-19 došlo k opakované poruše související podle některých teorií s chybnou funkcí počítačového chipu. Závada si vyžádala instalaci nové procedury, pomocí niž se mělo zabránit ztrátě dat. K tomu došlo 2006-01-20 a zdá se, že nyní funguje vše podle očekávání.
Začátkem února byly rovněž dokončeny testy kompatibility spojení s čínskými a indickými partnery.

Ve zprávě o stavu sondy v období od 2006-02-20 do 2006-03-19 se uvádí, že let probíhá podle plánu. Po průletu stínem v loňském roce, konkrétně (2005-10-28) bylo zjištěno, že panel slunečních baterií +Y dává výkon nižší přibližně o 52 W. Výrobce Swedish Space Corporation (SSC) označil za nejpravděpodobnější příčinu ztrátu jedné sekce článků na panelu. Zmenšený výkon fotovoltaiky nemůže způsobit žádný závažný problém při běžném provozu.
Vědecký výzkum probíhal podle plánu. Přístroj D-CIXS obdržel programovou záplatu. SMART-1 se patrně stane první misí ESA, která se bude autonomně řídit. Jestli tomu tak bude, bude rozhodnuto v nejbližší době.
Skupina letové dynamiky spočítala novou predikci dalšího průběhu letu. Bez záměrných změn oběžné dráhy by SMART-1 dopadl na Měsíc dne 2006-08-17. Vědci si přesto vyžádali, aby se tento termín protáhl až na 2006-09-03. Aby jim bylo možno vyhovět, provede se série motorických manévrů na zvýšení pericentra. Motorické manévry se uskuteční od konce června do začátku července. Před zahájením manévrů by v nádržích sondy mělo být 6.3 kg hydrazinu a 0.260 kg xenonu (speciálními postupy by se dalo využít ještě max. 0.060 kg). Na potřebné zvýšení pericentra bude potřeba asi 2.06 kg hydrazinu, pomocí něhož by se mělo dosáhnout celkové Δv=12.032 m/s.
Orientační systém AOCS zaznamenal menší závadu, když mezi 2006-03-03 a 2006-03-05 došlo k opakovanému oslepení sledovačů hvězd. Následkem byl dne 2006-03-05 v 01:06:39 UT reboot sledovačů, během něhož nedostávala sonda několik sekund žádná data o poloze. Závada neměla naštěstí žádné vážné následky. Dříve uváděné problémy s teplotou CCD prvků sledovačů se v poslední době neobjevovaly. Teplota nepřekročovala povolených 19°C.

Také období vymezené daty 2006-03-202006-04-16 znamenalo pro misi SMART-1 normální let s plněním rutinních vědeckých výzkumů. K jediné události hodné zaznamenání došlo 2006-04-03, kdy se objevila chyba v sekci EDAC [=Error Detection and Correction], což způsobilo poruchu v časování povelů. Závada mohla být odstraněna včas, takže nedošlo k narušení průběhu letu. Činnost užitečného zatížení probíhala bez závad a řídící středisko podnikalo přípravné práce pro další etapu dynamických operací. Pokračovaly plánovací a organizační práce před řízeným dopadem sondy na měsíční povrch.
V popisovaném období došlo rovněž k několika průchodům zemským stínem, což se projevilo na redukci výkonu slunečních baterií. Pokles nebyl ale natolik veliký, aby bylo nutno omezovat činnost vědeckých přístrojů nebo zapojovat akumulátory. Do období zatmění Měsícem vstoupí SMART-1 dne 2006-04-20 v 00:26:52 UT. První zatmění bude trvat 5 min 49 s.

Další situační zpráva popisuje období od 2006-04-17 do 2006-05-14. V něm se podařilo dokončit analýzu tepelného chování SMARTu. Z ní vyplynulo, že v květnu, kdy bude sonda prolétat nad subsolárním bodem, tj. přesně prostorem ležícím na spojnici Slunce-Měsíc, by mohlo dojít ke zvýšení teploty slunečních baterií až nad 105°C, přičemž povolená hranice leží na 110°C. Je to dáno tím, že jsou komponenty sondy v tomto místě nahřívány nejen přímými slunečními paprsky, ale také současně světlem odraženým od měsíčního povrchu. Aby se předešlo riziku poškození, byly panely fotovoltaických článků dne 2006-05-09 natočeny o 35°. Toto opatření se ukázalo jako účinné, protože maximální teplota dosáhla jen 85°C oproti očekávaným 96°C.
Pokračovalo období průchodů stínem Měsíce. Maximální délky zatmění, přibližně 1 h, bylo dosaženo 2006-05-14. Výkon energetického subsystému zůstával velice dobrý. Jako rutinní operace byla provedena zkouška kapacity baterií, při níž nebyla zaznamenána žádná degradace a zhoršení funkce.

Plánovaný další průběh letu

Po zaujetí konečné oběžné dráhy kolem Měsíce bude následovat vědecký průzkum po dobu alespoň 6 měsíců s možností prodloužení o další rok. Maximální doba aktivní životnosti je limitována množstvím xenonu.

Parametry dráhy

Epocha Typ i P hp ha Pozn.
2003-09-27.97 G 7.01° 642.72 min 650 km 35935 km Před oddělením družic
2003-09-29.10 G 6.94° 641.11 min 673 km 35829 km  
2003-10-02.80 G 6.93° 644.28 min 757 km 35907 km  
2003-10-13.00 G 6.87° 683.47 min 1625 km 37023 km  
2003-10-14.00 G 6.88° 690.76 min 1676 km 37337 km  
2003-10-26.89 G 6.91° 712.83 min 2309 km 37799 km Oficiální údaj ESOC
2003-11-02.38 G 6.91° 720.15 min 2690 km 38202 km Oficiální údaj ESOC
2003-11-11.17 G 6.87° 769.46 min 3624 km 39249 km Oficiální údaj ESOC
2003-11-16.19 G 6.86° 807.01 min 4466 km 40204 km Oficiální údaj ESOC
2003-11-24.24 G 6.84° 850.89 min 5415 km 41321 km Oficiální údaj ESOC
2003-12-01.44 G 6.85° 872.02 min 5783 km 41931 km Oficiální údaj ESOC
2003-12-08.28 G 6.83° 922.00 min 7012 km 42991 km Oficiální údaj ESOC
2003-12-14.87 G 6.84° 971.19 min 8098 km 44118 km Oficiální údaj ESOC
2003-12-21.11 G 6.83° 1024.73 min 9158 km 45425 km Oficiální údaj ESOC
2003-12-29.22 G 6.85° 1117.37 min 10858 km 47725 km Oficiální údaj ESOC
2004-01-04.71 G 6.84° 1219.40 min 12801 km 50060 km Oficiální údaj ESOC
2004-01-11.68 G 6.88° 1289.08 min 13730 km 51985 km Oficiální údaj ESOC
2004-01-19.04 G 6.87° 1361.91 min 13987 km 54657 km Oficiální údaj ESOC
2004-02-01.95 G 6.91° 1493.44 min 14313 km 59491 km Oficiální údaj ESOC
2004-02-09.21 G 6.95° 1493.65 min 14263 km 59549 km Oficiální údaj ESOC
2004-03-01.03 G 6.98° 1520.43 min 14306 km 60538 km Oficiální údaj ESOC
2004-03-14.97 G 7.00° 1569.35 min 14302 km 62411 km Oficiální údaj ESOC
2004-04-05.21 G 7.03° 1853.41 min 15116 km 72091 km Oficiální údaj ESOC
2004-04-26.31 G 6.93° 2224.25 min 16364 km 83767 km Oficiální údaj ESOC
2004-05-09.45 G 6.89° 2518.63 min 17264 km 92621 km Oficiální údaj ESOC
2004-06-06.44 G 6.79° 3320.08 min 21334 km 115353 km Oficiální údaj ESOC
2004-06-26.90 G 6.81° 4016.42 min 21030 km 136103 km Oficiální údaj ESOC
2004-07-12.37 G 6.86° 4866.37 min 22362 km 155133 km Oficiální údaj ESOC
2004-08-09.33 G 6.91° 115.73 h 26051 km 202327 km Oficiální údaj ESOC
2004-08-25.00 G 6.93° 143.74 h 31413 km 234446 km Oficiální údaj ESOC
2004-10-01.90 G 12.48° 213.40 h 63581 km 286254 km Oficiální údaj ESOC
2004-10-26.26 G 20.59° 330.05 h 173340 km 298836 km Oficiální údaj ESOC
2004-11-15.74 L 81.08° 129.25 h 4962 km 51477 km Plán
2004-11-15.74 L 81.08° 129.23 h 4965 km 51469 km Oficiální údaj ESOC
2004-12-04.44 L 83.03° 2238.30 min 3716 km 18974 km Oficiální údaj ESOC
2005-01-09.64 L 87.89° 504.59 min 1013 km 5202 km Oficiální údaj ESOC
2005-02-28.22 L 90.06° 298.26 min 470 km 2879 km Oficiální údaj ESOC
2005-03-28.50 L 90.09° 296.58 min 518 km 2811 km Oficiální údaj ESOC
2005-04-04.10 L 89.71° 297.00 min 533 km 2797 km Oficiální údaj ESOC
2005-04-25.35 L 90.14° 296.95 min 545 km 2784 km Oficiální údaj ESOC
2005-05-16.38 L 89.73° 297.00 min 552 km 2777 km Oficiální údaj ESOC
2005-06-20.43 L 90.23° 296.85 min 517 km 2810 km Oficiální údaj ESOC
2005-07-18.47 L 90.26° 296.83 min 465 km 2861 km Oficiální údaj ESOC
2005-08-08.31 L 89.97° 297.37 min 424 km 2911 km Oběh 1013, oficiální údaj ESOC
2005-08-15.34 L 90.29° 298.02 min 409 km 2937 km Oběh 1047, oficiální údaj ESOC
2005-09-19.36 L 90.19° 298.71 min 451 km 2905 km Oběh 1216, oficiální údaj ESOC
2005-10-17.35 L 90.29° 298.70 min 529 km 2827 km Oběh 1486, oficiální údaj ESOC
2005-11-21.42 L 90.13° 298.79 min 608 km 2749 km Oběh 1520, oficiální údaj ESOC
2005-12-19.43 L 90.11° 298.85 min 636 km 2721 km Oběh 1655, oficiální údaj ESOC
2006-01-16.45 L 90.12° 298.90 min 641 km 2718 km Oběh 1790, oficiální údaj ESOC
2006-02-20.33 L 90.58° 298.96 min 560 km 2797 km Oběh 1958, oficiální údaj ESOC
2006-03-20.35 L 90.13° 298.68 min 561 km 2799 km Oběh 2093, oficiální údaj ESOC
2006-04-10.32 L 90.35° 298.99 min 514 km 2846 km Oběh 2194, oficiální údaj ESOC
2006-05-15.41 L 90.85° 298.93 min 395 km 2964 km Oběh 2363, oficiální údaj ESOC

Vysvětlivky:

Typ: G - geocentrická, L - selenocentrická

Experimenty a výsledky

Sada senzorů k monitorování činnosti iontového motoru EPDP
[=Electric Propulsion Diagnostic Package]

Hlavní efekty vznikající při činnosti elektrického raketového motoru se projevují jako účinky fyzikální, mechanické, tepelné a elektrické. Plazma tvořená motorem může způsobovat erozi a přemísťování materiálu na okolní povrchy. Paprsek iontů dopadající na povrch sondy vyvolává kroutící momenty a jiné změny ve vektoru tahu. Hrozí nebezpečí vzrůstu povrchové teploty. Elektrický potenciál se mění a může vyvolávat elektromagnetické efekty, které se při zapínání a vypínání motoru projevují jako interference v rádiovém signálu. Všechny tyto účinky lze vyzkoušet pouze za podmínek reálného kosmického letu. Hlavním účelem souboru EPDP je sledování těchto souvislostí.
Soubor sestává z řady senzorů namontovaných na spodní podstavě sondy přibližně 0.8 m kolem motoru. Hmotnost čidel a elektroniky obnáší asi 2 kg. Soubor obsahuje:

  • Senzor měřící energii iontů a rozložení hustoty proudu. Ionty s malou energií zodpovídají především za kontaminaci povrchu sondy ve zpětných proudech. Na základě těchto údajů se má v budoucnu hledat optimální poloha motoru a rozmístění přístrojů u kosmických plavidel různých tvarů.
  • Langmuirovu sondu měřící potenciál plazmy, elektronovou hustotu a teplotu. Poskytuje informace o podmínkách v plazmě na boku sondy, další sonda je na opačné straně od motoru. Z naměřených výsledků lze sestavit 3D model plazmového prostředí.
  • Sluneční článek umístěný odděleně od hlavních fotovoltaických panelů a miniaturní "váhu" na principu křemíkového krystalu, které jsou společně používány k měření ukládání erodovaného materiálu.

Doplňkové informace mají být zjišťovány z orientačního systému sondy, z telemetrie vysílané anténami sondy, z údajů o funkci slunečních článků, z normálních hydrazinových motorků a z poruch, které se mohou projevit na dalších přístrojích během práce iontového motoru.
Přístroje pro tento experiment dodala firma LABEN/PROEL, Florencie (Itálie). Vědeckou koordinaci provádí středisko elektrických pohonných systémů ESA mající sídlo v ESTEC, Noordwijk (Nizozemsko).

Rozšířený soubor přístrojů pro sledování plazmy SPEDE
[=Spacecraft Potential, Electron and Dust Experiment]

Tento soubor kombinuje měření získaná v experimentu EPDP a slouží především k monitorování vlivu práce iontového motoru na vesmírné plazmové pole. Představuje asi 800 g zařízení a sestává ze dvou elektrických čidel namontovaných na 0.6 m dlouhých tyčích. Tyto senzory jsou umístěny na bocích pod raketovým motorem a mohou být použity buď jako Langmuirova sonda nebo jako sonda měřící elektrické pole. Konečně mohou být použity jako čidla některých charakteristik vesmírné plazmy.
Během přeletu k Měsíci bude přístroj měřit distribuci hustoty plazmy kolem Země a později po dosažení cíle bude zkoumat lunární plazmové prostředí a obzvláště závislost na slunečním větru.
Hlavní pracovištěm provozujícím tento experiment je Finnish Meteorological Institute (FMI), Helsinki (Finsko).

Ověřování účinnějších způsobů komunikace se Zemí KaTE
[=Ka-band Telemetry and Telecommand Experiment]

Pro budoucí mise ke vzdáleným cílům Sluneční soustavy je žádoucí odzkoušení metod spojení v jiných frekvenčních pásmech než dosud používaných. Očekává se zmenšení rozměrů prvků telekomunikačních systémů, větší spolehlivost a větší hustota přenášených dat. Jako perspektivní frekvenční pásma se předpokládají pásmo X (8 GHz) a pásmo Ka (32/34 GHz). K ověření metod spojení v těchto pásmech je určen experiment KaTE, který má tyto hlavní cíle:

  • ověření nové digitální komunikační technologie s velmi citlivými přijímači na palubě sondy;
  • první předvedení použití pásma X a Ka v rámci vědecké mise;
  • odzkoušení nové techniky kódování dat (Turbo code);
  • ověření příslušného pozemního segmentu.

Přístroje KaTE se mají použít i pro místní měření šíření rádiových vln a vesmírnou navigaci, tvoří i technický suport pro další experiment RSIS. Budou využity při dopplerovských měřeních změn rychlosti sondy a tím k dalšímu sledování práce iontového motoru.
Experiment řídí složka TTC and Radio Navigation Section organizace ESTEC ve spolupráci s firmou Dornier, Ottobrunn (Německo). Vědeckým garantem je Universita di Roma, Řím (Itálie).
Mezi pozemními stanicemi je i 35-m anténa umístěná v New Norcia, Perth (Austrálie), která se používá i pro další mise provozované ESA, např. Mars Express.

Experiment RSIS

Jedním z hlavních úkolů RSIS je studium schopnosti a přesnosti v určování rotačních charakteristik planet nebo měsíců z oběžné dráhy. Má se toho dosáhnou přesným měřením polohy satelitu SMART-1 společně s údaji z kamery AMIE a signálů z hvězdného senzoru.
Experiment je založen na velmi přesném stanovení vzájemných poloh sondy a Měsíce. Kamera AMIE poskytuje snímky s rozlišením 30 úhlových sekund (tj. asi 50 m na povrchu Měsíce ve vzdálenosti 300 km), hvězdné čidlo pracuje s přesností 4 úhlové sekundy a KaTE je zdrojem rádiového signálu, který může být analyzován na dopplerovském principu. Po zpracování všech těchto údajů lze usuzovat na nepravidelnosti v rotaci (kývání) Měsíce.

Laserová komunikace

Laserová komunikace byla již vyzkoušena v minulosti například na družicích Spot-4 (start 1998) nebo Artemis (2001). Ve vzdálených oblastech vesmíru se však jedná o první použití. Laserový signál se vyznačuje vyšší směrovostí a velmi vysokou hustotou přenášených informací. Laserový paprsek jako ostatní optické paprsky je ovlivňován stavem zemské atmosféry. Zatímco vlivy např. vodních srážek jsou velmi dobře prozkoumány ve směru šíření z vesmíru na Zemi (pozorování hvězd), v opačném směru panují zatím jenom teoretické předpoklady. Přitom je známo, že se oba tyto směry liší. Experimenty prováděné se spojením na kosmické sondě jsou vhodné pro takováto měření. Laserový paprsek určený ke komunikaci se sondou SMART-1 má vlnovou délku 847 nm a výkon laseru je 6 W. Světlo laseru má být na palubě sondy zachyceno kamerou AMIE, žádné speciální laserové komunikační zařízení se na palubě sondy nenachází.
Pozemní stanice pro laserovou komunikaci OGS [=Optical Ground Station] byla vybudována na Tenerife (Kanárské ostrovy).

Autonomní palubní navigační systém OBAN
[=Onboard Antonomous Navigation]

Pro budoucí kosmické mise se předpokládá, že velkou část řízení letu převezme samostatný systém složený s příslušných navigačních čidel a vhodného vyhodnocovacího softwaru. Tím by poklesly nároky na pozemní sledování expedice a podstatně klesly náklady na mise. Systém autonomní navigace byl prozatím zkoušen v hlubokém vesmíru pouze jednou při letu sondy Deep Space 1 (DS-1), vypuštěné v říjnu 1998.
Systém OBAN je výsledkem studie ESA o "Autonomní palubní navigaci pro meziplanetární mise". Experiment je řízen střediskem ESTEC, Noordwijk (Nizozemsko) ve spolupráci s European Spece Operations Centre, Darmstadt (Německo).
Sonda SMART-1 není přímo řízena autonomním navigačním systémem ale je vybavena příslušnými čidly. Software se nachází v pozemním středisku, kde provádí vyhodnocování výstupů ze systému a srovnání s povely vydávanými běžnými prostředky. Pro navigaci se používá snímků nebeských objektů pořizovaných kamerou AMIE. Při zohlednění dalších dat ze systému orientace a řízení se zjišťují směry k jednotlivým bodům na obloze a tím se běžnými (i když složitými) geometrickými zákony určuje poloha sondy v prostoru. Z těchto údajů se dále dá vypočítat směr a velikost impulsů pro dráhové korekce.
Ověření systému OBAN se zkušebně očekává několikrát během letu k Měsíci. Jako referenční tělesa pro snímkování se má použít Země, Měsíc a možná i některý asteroid.

Miniaturní barevná kamera AMIE
[=Asteroid-Moon Micro-Imager Experiment]

Kamera AMIE byla vyvinuta v Center Suisse d'Electronique et de Microtechnique (CSEM), Neuchatel (Švýcarsko). Na vyhodnocování snímků pro různé účely se podílejí další pracoviště z Francie, Itálie, Finska a Švýcarska.
Kamera představuje prozatím špičkový výrobek v oblasti miniaturizace. Sestává ze dvou částí - vlastní kamery a příslušné elektronické jednotky. Kamera je upevněna na bočním panelu sondy a elektronika uvnitř tělesa. Hlavní funkce kamery jsou:

  • získávání barevných snímků;
  • uchování obrazových dat ve vyrovnávací paměti;
  • částečné zpracování snímků (komprese dat);
  • přenos snímků do palubního počítače.

Kamera na principu CCD prvků má hmotnost pouze 0.45 kg včetně veškeré elektroniky. Elektronika obsahuje mj. CSEM mikroprocesor, digitální vyhodnocovací jednotku DPU a interface k systémům sondy.
Zorné pole má rozměr 5.3x5.3° a rozlišení 1024x1024 bodů, čemuž odpovídá asi 50 m/pixel na lunární oběžné dráze. Kamera je vybavena čtyřmi filtry - červeným (750 nm), dvěma infračervenými (900 a 950 nm) a jedním speciálním pro účely laserové komunikace (850 nm).
Ve spolupráci s dalšími přístroji SIR a D-CIXS mají být kamerou AMIE získávány podklady pro sestavení mineralogické mapy Měsíce.

Infračervený spektrometr SIR
[=SMART-1 Infrared Spectrometer]

Naše znalosti o geologických poměrech na Měsíci jsou i po výpravách Apollo a průzkumu sovětskými automatickými sondami značně neúplné. Je to způsobeno především tím, že z technických důvodů se všechny tyto výpravy uskutečnily na přivrácené straně v oblastech nepříliš vzdálených od rovníku a až na dvě výjimky na měsíčních mořích nebo v jejich blízkosti. Horské a polární oblasti jsou pro nás takřka neznámé, nemluvě o průzkumu odvrácené strany. Přitom studium chemického složení a mineralogie měsíčního povrchu, který není poznamenán vlivem atmosféry, může přinést cenné poznatky o účincích meziplanetárního prostředí na kosmická tělesa a přispět k rozluštění zákonitostí vývoje planet a jejich měsíců.
Infračervená spektroskopie je jednou z metod, jak lze dálkově studovat povrch kosmických těles právě z výše uvedených hledisek.
Přístroj SIR je určen k monitorování infračervených paprsků o vlnových délkách 900 až 2400 nm vyzařovaných měsíčním povrchem. Rozborem tohoto záření lze rozlišovat mezi různými horninami jako jsou například pyroxeny, olivíny a živce. Takto je možno prozkoumat globálně celý měsíční povrch, v místech zlomů je možno proniknout i do hlubších vrstev. Vlnový rozsah přístroje je vhodný i k detekci ledu a jinovatky buď tvořené molekulami vody nebo oxidu uhličitého a uhelnatého. Ještě než se sonda dostane na selenocentrickou dráhu, bude přístroj zkoumat infračervená spektra různých hvězd.
Spektrometr SIR je tvořen vstupní štěrbinou, kterou se provádí zaměření na vybraný cíl, kolimátorem, kterým se zachycené světlo soustředí do rovnoběžných paprsků, mřížkou, na níž se rozkládá dopadající paprsek a CCD detektorem, který snímá vytvořené spektrum. Spektrometr je vytvořen na základě existujících komerčně dostupných výrobků. Spektrální rozlišení je 0.06 µm a prostorové asi 300 m. Celková hmotnost přístroje obnáší 2 kg včetně jednotky elektroniky.
Spektrometr SIR vyvinulo konsorcium pod vedením Max Planck Institut für Aeronomie (MPAe), Garching (Německo). Dalšími členy konsorcia jsou Carl Zeis, Jena (Německo) a tec5, Frankfurt (Německo).

Rentgenový spektrometr D-CIXS
[=Demonstration of a Compact Imaging X-ray Spectrometer]

Tímto zařízením se doplňuje měření mineralogie a chemického složení měsíčního povrchu přístroji AMIE a SIR o další vlnový obor - rentgenové pásmo. Pasivní spektrometr má posloužit k vytvoření první globální geologické mapy Měsíce s vysokým rozlišením. Rentgenové paprsky mají vysokou vypovídací schopnost o chemickém složení povrchových vrstev. Pozorování má rovněž přispět k rozvoji teorií o vzniku Měsíce a vývoji jeho stavby, pomocí stanovení poměru zastoupení hořčíku a železa. Přístroje lze využít k detekci případné vody ve formě ledu nebo ledových krystalků rozptýlených v měsíčním prachu, která se očekává na dně malých ale hlubokých kráterů poblíž pólů Měsíce. Pozorování noční strany bude využito ke studiu vlivu dopadajících částic slunečního větru na změny rentgenového vyzařování. Během cesty k cíli, trvající 16 měsíců, se pomocí D-CIXS bude měřit rentgenové záření Země, magnetosférického chvostu a výtrysky paprsků X při slunečních erupcích.
Spektrometr je zařízení vážící pouze 3 kg včetně elektroniky a jeho rozměry nepřevyšují kostku o straně 150 mm. Je tvořen 40 detektory, každý o citlivé ploše 10x10 mm s energetickým rozlišením lepším než 200 eV.
Aby nedošlo k poškození silnou radiací při průletu van Allenovými pásy, lze vstupy do citlivých detektorů dálkově uzavírat.
Přístroj byl vyvinut na Rutheford Appleton Laboratory (Velká Británie).

Detektor slunečních rentgenových paprsků XSM
[=X-ray Solar Monitor]

Aby bylo možno objektivně posuzovat vyzařování měsíčního povrchu v rentgenové oblasti, je nutno znát okamžitou hodnotu dopadajícího záření X, které má svůj původ ve Slunci. K tomuto účelu je sonda vybavena kontrolním detektorem rentgenového záření, který nezávisle měří meziplanetární složku záření.
Přístroj dodala University of Helsinki Observatory (Finsko).

Fotogalerie

Fotogalerie obsahuje celkem 19 obrázků, nejnovější byl přidán 2005-01-29.

Literatura

  1. Mission Home Page -
    http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=10

Reakce čtenářů (číst/přidat)

Počet reakcí: 5
Poslední: 2005-03-04 22:21:40

Verze pro tisk

 

Související články

(originál je na https://spaceprobes.kosmo.cz/index.php?cid=59)

Stránka byla vygenerována za 0.283629 vteřiny.