SMART-1 - первая малая миссия ESA направленная на перспективные исследования в технологии ('Small Missions for Advanced Research in Technology'). Она отправилась к Луне, используя новый революционный принцип движения, и включает в себя целую батарею новых миниатюрных приборов.

Помимо тестирования новой технологии, SMART-1 впервые составит полный перечень основных химических элементов лунной поверхности. Также он проверит гипотезу о том, что Луна образовалась в результате чудовищного столкновения малой планеты с Землей, произошедшего 4,5 миллиардов лет назад.

Цели миссии

Спустя 30 лет со времени последней миссии Apollo к Луне в 1972 году, осталось еще очень много неразрешенных вопросов о спутнике нашей планеты. Например, вопрос о ее происхождении и о том, какую роль она сыграла в процессе образования и эволюции Земли. Миссия SMART-1 поможет найти ответы на эти вопросы.

Основная цель миссии - осуществить летные испытания новой технологии космических полетов основанной на солнечном электричестве, разновидности двигателя малой тяги на солнечных батареях, который в 10 раз эффективнее обычных химических двигателей, используемых сейчас. Если испытания закончатся успешно, подобная система будет использована в будущих экспедициях ESA в глубокий космос, таких как BepiColombo (изучение Меркурия).

Однако в ходе миссии будут также получены уникальные научные данные. Например, SMART-1 составит детальную карту химического состава лунной поверхности, какой мы еще никогда не располагали. Для съемки поверхности Луны на Apollo использовались ручные камеры. SMART-1 использует самую современную фототехнику. Снимки поверхности, полученные под множеством различных углов, рентгеновская и инфракрасная съемка позволят ученым составить новую трехмерную модель лунной поверхности.

SMART-1 впервые заглянет в темные области южного полюса Луны. Он картографирует так называемый Пик Вечного Света, мистический горный скат, постоянно освещаемый Солнцем, тогда как окружающие его темные кратеры никогда не видели света. Предполагается, что в почве этих кратеров содержится водяной лед. Также SMART-1 поможет ученым подтвердить гипотезу о существовании льда на лунных полюсах, где температура никогда не поднимается выше -170°C. Любые источники воды на поверхности Луны будут полезны в будущем на этапе создания постоянных лунных станций.

Наверх

Космический аппарат

В то время как ученые требуют все больше и больше возможностей от космических миссий в глубокий космос, традиционные ракетные технологии обнаруживают все новые и новые недостатки. В соответствии с потребностями исследователей космоса ESA разрабатывает новые типы двигателей, такие как двигатели на солнечном электричестве или ионные двигатели, внедрение которых может ознаменовать начало новой эры освоения космоса.

Двигатели на солнечном электричестве не сжигают топливо, как химические ракеты. Вместо этого они преобразуют солнечную энергию в электричество с помощью солнечных батарей и используют его для зажигания тяжелых атомов газа, которые вырываются из аппарата и сообщают ему ускорение, заставляя двигаться вперед. В ракетных двигателях на химическом топливе, горящее топливо создает газы, которые выбрасываются относительно медленно по сравнению с ионными двигателями малой тяги. В последних газ выбрасывается с высокой скоростью, что делает его эффективнее и требует меньшего расхода топлива.

Создание таких двигателей поможет осуществить ранее невыполнимые миссии. Освободившееся от лишнего топлива место займут дополнительные научные приборы. Кроме того, поскольку технологии становятся все более миниатюрными, размер приборов также уменьшается, а, следовательно, понижается и общая масса и размеры космического аппарата, еще больше повышая эффективность миссии.

Несомненно, на больших расстояниях от Солнца, где свет значительно слабее, понадобятся уже новые типы двигателей, например, на основе ядерных реакторов. Они смогут доставить космические аппараты до пояса Койпера и даже дальше. Пояс Койпера находится за Плутоном. Его изучение - мечта ученых, поскольку именно там находятся кометы, сохранившиеся в неизменном виде со времен образования Солнечной Системы. За Плутоном расположена загадочная область магнитных полей и разреженных газов, называемая межзвездным пространством. Двигатели на солнечном электричестве сделают подобную миссию реальной, поскольку ионные двигатели могут работать почти постоянно. Со временем они полностью заменят обычные ракетные двигатели в таких далеких полетах.

Используемый в аппарате SMART-1 стационарный плазменный двигатель малой тяги на эффекте Холла (Stationary Plasma Hall-effect thruster) или PPS-1350 разработан во Франции (SNECMA) и использует в качестве горючего ксенон.

Научная начинка аппарата SMART-1 весит 15 килограмм и включает в себя Миниатюрную камеру высокого разрешения (AMIE) для съемки лунной поверхности, Точечный спектрометр ближнего ИК спектра (SIR) для изучения химического состава поверхности и поиска льда, Рентгеновский спектрометр (D-CIXS) для осуществления флуоресцентной спектроскопии поверхности, а также другие приборы.

Наверх

Экспедиция

Аппарат SMART-1 (весом 366.5 килограмм) был запущен с космодрома в Коуроу во Французской Гвиане 27 сентября 2003 года.

После запуска SMART-1 выйдет на орбиту вокруг Земли. Затем, используя ионный двигатель он будет постепенного расширять свою орбиту, удаляясь от Земли по спирали. В результате аппарат будет подхвачен гравитацией Луны, и отправиться по направлению к ней. Путешествие к Луне займет около 15-17 месяцев.

Результирующая рабочая орбита является полярной лунной эллиптической орбитой, с наибольшим расстоянием 10 000, а наименьшим 300 километров от поверхности Луны. Ориентировочно на орбите Луны аппарат проведет 6 месяцев.

К сегодняшнему дню (24 марта 2004) аппарат SMART-1 совершил уже 250 обращений по земной орбите, находясь в отличном рабочем состоянии. Функционирование ионного двигателя, начатое 24 февраля, было успешно возобновлено. Двигатель включается в нижайшей точке каждой орбиты приблизительно на 1,5 часа.

29 января 2004 года с помощью камеры AMIE
был сделан снимок первой четверти Луны

Аппарат вошел в так называемый "сезон" длительных затмений, зависящий от взаимного расположения Земли и Солнца. Вовсе необязательно, что аппарат снизит скорость, оказавшись в относительно полной тени (umbra). Это зависит от комбинации факторов: позиции Земли, наклона орбиты аппарата и его орбитальной скорости. Однако, оказавшись в затененном регионе, аппарат не сможет получать энергию от Солнца.

Тем не менее "сезон" длительных затмений закончился. Самое продолжительное из них состоялось 13 марта и длилось 2 часа 15 минут, а последнее произошло 21 марта. Эта ситуация оказалась хорошим испытанием для системы питания и батарей аппарата, работавших на пределе. SMART-1 выдержал его достойно. Управляющие миссией и специалисты по энергосистеме внимательно следили за аппаратом в течение этого периода, однако все системы SMART-1 благополучно справились с длинной ночью и теперь аппарат продолжил свое путешествие к Луне.

Наверх

Сотрудничество

Научная программа ESA включает: амбициозные крупные миссии ("Угловые" миссии, "Cornerstone" missions), миссии средних масштабов, а также так называемые "Гибкие миссии" (небольшие и относительно недорогие). Миссия SMART-1 относится к последнему виду. Ее название означает Малая Миссия по Перспективным Исследованиям в Технологии (Small Missions for Advanced Research in Technology, SMART). Основная цель таких миссий - тестирование новых технологий, которые будут использоватны в будущих крупных экспедициях.

Проект SMART-1 осуществляется командой разработчиков из Нидерландов (ESTEC). Генеральным индустриальным подрядчиком является Подразделение Научных Систем Шведской Космической Корпорации (Science Systems Division of Swedish Space Corporation, SSC). В создании аппарата участвуют также 15 субподрядчиков и поставщиков из 6 европейских стран. Научную и технологическую начинку разработали исследователи из 9 европейских стран, ESA и США. Суммарная стоимость миссии 100 миллионов евро по экономическому состоянию на 2001 год.

Наверх

Компиляция материала и перевод с английского
© 2004, Кирилл Юдин