Po 16 miesiącach udanych obserwacji, SMART-1 ESA wkrótce wniesie swój ostateczny wkład w naukę o Księżycu. Na swoich końcowych orbitach statek kosmiczny będzie latał tak nisko, że może uderzyć w wzgórze na poprzednim przejeździe, dając lepszy widok innym teleskopom ziemskim. Końcowy krater ma mieć szerokość 3-10 metrów (10-33 stóp) i głębokość 1 metra.
SMART-1, pierwszy udany europejski statek kosmiczny na Księżyc, właśnie kończy swoją przygodę eksploracyjną po prawie szesnastu miesiącach badań naukowych nad Księżycem.
SMART-1 został wystrzelony 27 września 2003 r., A na Księżyc dotarł w listopadzie 2004 r. Po długiej spirali wokół Ziemi. W tej fazie statek kosmiczny po raz pierwszy przetestował w kosmosie szereg zaawansowanych technologii.
Obejmowały one pierwsze zastosowanie silnika jonowego (słonecznego napędu elektrycznego) w podróżach międzyplanetarnych w połączeniu z manewrami wspomagającymi grawitację.
W ramach SMART-1 przetestowano także przyszłe techniki komunikacji kosmicznej w przestrzeni kosmicznej, techniki pozwalające osiągnąć autonomiczną nawigację w statkach kosmicznych oraz zminiaturyzowane instrumenty naukowe, używane po raz pierwszy wokół Księżyca.
Początkowo planowano funkcjonować sześć miesięcy wokół Księżyca, SMART-1 otrzymał później przedłużenie misji o kolejny rok, a teraz ma się zakończyć. Sonda uderzy w powierzchnię Księżyca w wyniku niewielkiego uderzenia, którego spodziewany jest obecnie 3 września 2006 r., O 07:41 CEST (05:41 UT) lub o 02:37 CEST (00:37 UT), z niepewnością wynikającą z niepełnej wiedzy topografii księżyca. Oczekiwane współrzędne uderzenia o 5:41 UT wynoszą około 36,44º na południe od szerokości geograficznej i 46,25º na zachód od długości geograficznej.
Manewry do uderzenia
Gdyby pozostawiony na swojej orbicie księżycowej, SMART-1 naturalnie uderzyłby w Księżyc 17 sierpnia 2006 r. Na odległej, księżycowej stronie, niewidocznej z Ziemi.
Dwutygodniowa seria manewrów rozpoczęła się 19 czerwca i zakończyła 2 lipca, umożliwiając SMART-1 dostosowanie swojej orbity, aby uniknąć przecięcia się statku kosmicznego z Księżycem w niekorzystnym czasie z naukowego punktu widzenia, i uzyskania przydatnego małego „rozszerzenie” misji.
Kolejną serię drobnych manewrów można wykonać 27 i 28 lipca, 25 sierpnia oraz 1 i 2 września 2006 r. W celu dostosowania trajektorii SMART-1.
Dlaczego 3 września?
Wybór uderzenia Księżyca z 3 września był podyktowany decyzją o uzyskaniu dalszych danych księżycowych o wysokiej rozdzielczości z orbity i umożliwieniu teleskopom naziemnym zobaczenia uderzenia z Ziemi.
3 września 2006 r. Linia SMART-1, zbieżna z punktem uderzenia, znajdzie się na księżycowym obszarze zwanym „Jeziorem Doskonałości”, położonym na środkowych szerokościach południowych. Obszar ten jest bardzo interesujący z naukowego punktu widzenia. Jest to równina wulkaniczna otoczona wyżynami, ale charakteryzująca się również niejednorodnością minerałów gruntowych.
W momencie zderzenia obszar ten będzie w ciemności po stronie Księżyca, tuż obok terminatora - linii oddzielającej księżycową stronę dzienną od nocnej. Region będzie zacieniony przed bezpośrednimi promieniami Słońca, ale będzie słabo oświetlony światłem z Ziemi - światłem ziemskim. Orbita statku kosmicznego będzie latać nad regionem co pięć godzin, obniżając się o kilometr przy każdym przejeździe. Z Ziemi w tym czasie będzie widoczna ćwiartka Księżyca.
Ta geometria jest idealna, aby umożliwić obserwacje z ziemi. W rzeczywistości podczas pełni Księżyca jasność całkowicie przesłaniałaby uderzenie obserwatorom naziemnym, a podczas nowiu Księżyca byłoby to również trudne, ponieważ Księżyc w pełni widoczny jest tylko przez kilka sekund po zachodzie słońca. Ponadto uderzenie w ciemności sprzyja wykryciu błysku uderzeniowego.
Teleskopy naziemne będą również próbowały obserwować pył wyrzucany przez uderzenie, mając nadzieję na uzyskanie danych fizycznych i mineralogicznych na powierzchni wykopanej przez statek kosmiczny.
Oczekiwany czas uderzenia (07:41 CEST) będzie dobry dla dużych teleskopów w Ameryce Południowej i Północno-Zachodniej oraz na Hawajach i prawdopodobnie w Australii. Ale jeśli SMART-1 uderzy w wzgórze na swojej poprzedniej przełęczy, około 02:37 CEST 3 września, to można to zaobserwować z Wysp Kanaryjskich i Ameryki Południowej. Jeśli SMART-1 uderzy w wzgórze na przełęczy 2 września o 21:33 CEST, wówczas przewagi będą miały teleskopy w Europie kontynentalnej i Afryce.
Uwięziony przez księżycową grawitację
Kiedy statek kosmiczny krąży wokół Księżyca, podobnie jak SMART-1, jest on skazany na działanie prawa grawitacji. Holowniki ze Słońca, Ziemi i nieregularności na samym Księżycu zaburzają jego orbitę. Wcześniej czy później jakikolwiek księżycowy orbiter uderzy w powierzchnię Księżyca, chyba że pozostaną mu bardzo duże ilości paliwa, które należy ponownie wzmocnić i uciec przed księżycową grawitacją.
Oderwanie się od grawitacji Księżyca i odejście w kosmos oznaczałoby całkowite anulowanie programu naukowego SMART-1. W rzeczywistości, zanim SMART-1 znajdował się na orbicie wokół Księżyca, było wystarczającej ilości paliwa do przyspieszenia orbity, ale nie do ucieczki, więc statek kosmiczny był prawdziwym „więźniem” Księżyca.
SMART-1 przetrwał znacznie dłużej niż oczekiwano, kiedy pierwotnie planowana 6-miesięczna misja naukowa. Jego eksperymentalny silnik jonowy napędzany przez Słońce był bardzo wydajny. Zanim SMART-1 osiadł na swojej orbicie operacyjnej wokół Księżyca w marcu 2005 r., Pozostało tylko 7 kilogramów paliwa (butenowy gaz ksenonowy) z 84 kilogramów dostępnych podczas startu.
Inżynierowie ESA wykorzystali cały pozostały ksenon, aby uniknąć wczesnej awarii, która miała nastąpić we wrześniu 2005 r., Po manewrach mających na celu ponowne przyspieszenie orbity. W rezultacie SMART-1 zyskał dodatkowy rok żywotności na swojej orbicie księżycowej, z wielką korzyścią dla europejskich naukowców i inżynierów kosmosu.
Spośród paliwa ksenonowego SMART-1 użył swoich hydrazynowych silników odrzutowych, aby wykonać ostatni duży manewr pod koniec czerwca 2006 r., Aby jeszcze bardziej wydłużyć żywotność misji i wygrać jeszcze trzy tygodnie operacji.
Jakaś szkoda dla Księżyca?
Prawie 50 lat temu, w 1959 r., Rosyjski statek kosmiczny Luna-2 był pierwszym sztucznym obiektem, który uderzył w Księżyc. Od tego czasu wiele innych zrobiło to samo, bez zauważalnej szkody, a wpływ SMART-1 będzie łagodniejszy niż jakikolwiek udar wytworzony przez człowieka do tej pory.
Kiedy dotrze na powierzchnię Księżyca, SMART-1 będzie podróżował z prędkością 2 kilometrów na sekundę. Jest to znacznie wolniejsze niż naturalne meteoroidy - na przykład meteoryty Leonid przybywają na Księżyc z prędkością 70 kilometrów na sekundę. SMART-1 wejdzie pod kątem patrzenia - jak skoczek narciarski. SMART-1 może uderzać w strome wzgórze z prędkością 7000 kilometrów na godzinę, ale bardziej prawdopodobne jest to, że ześlizgnie się po płaskiej części powierzchni Księżyca, zrzucając 15 metrów w ostatnim kilometrze ruchu do przodu. Przy uderzeniu jego prędkość pionowa wyniesie tylko 70 kilometrów na godzinę, czyli mniej niż osiągają niektórzy skoczkowie.
Być może SMART-1 poślizgnie się na krótki dystans po zderzeniu, wyrzucając kurz przed sobą i rozpylając pył z obu stron jak skrzydła motyla. Krater wykonany przez SMART-1 będzie miał od 3 do 10 metrów szerokości i być może metr głębokości. Księżyc ma już 100 000 kraterów o szerokości większej niż cztery kilometry, a każdego dnia kilka małych meteoroidów tworzy kratery tak duże jak SMART-1.
Każdy pierwiastek chemiczny obecny na SMART-1 i jego wyposażeniu istnieje naturalnie na Księżycu. Na przykład aluminium i żelazo są bardzo powszechne. Wodór, węgiel i azot są znacznie rzadsze na Księżycu, ale naturalnie docierają na powierzchnię od wiatru słonecznego i od uderzeń lodowych fragmentów komet, które zawierają wiele pierwiastków. Z tego punktu widzenia SMART-1 można uznać za sztuczną kometę. Co więcej, mała hydrazyna pozostawiona w silnikach odrzutowych SMART-1 spłonie natychmiast po uderzeniu.
Ostatnie obserwacje
Podczas zbliżania się do Księżyca kamera AMIE na pokładzie SMART-1 będzie miała ukośne widoki niektórych obszarów, na które wcześniej patrzyliśmy tylko pionowo, zapewniając rodzaj trójwymiarowego widoku powierzchni. Ponieważ jednak uderzenie wystąpi w ciemnym obszarze Księżyca, nie można spodziewać się bardzo dużej ilości światła widzialnego podczas końcowego zejścia.
Podczas ostatnich orbit inne instrumenty na pokładzie, w tym teleskop rentgenowski D-CIXS i spektrometr podczerwieni SIR, będą miały szczegółowe widoki niektórych obszarów księżycowych z bardzo niskich wysokości.
Potężne teleskopy na Ziemi mogą zobaczyć słaby błysk od samego uderzenia, a następnie chmurę pyłu wyrzuconą przez uderzenie, może o szerokości 5 kilometrów. Pył zasłoni widok części powierzchni Księżyca na 5 lub 10 minut. Zachowanie się chmury dostarczy ogólnie cennych informacji o zdarzeniach uderzeniowych, podczas gdy analiza światła z pyłu za pomocą spektrografów w teleskopach może wykryć materiały wykopane przez uderzenie tuż pod powierzchnią Księżyca.
Obserwacje polegać będą na słabym blasku ziemskiego światła - chyba że chmura pyłu zostanie wyrzucona ponad 20 kilometrów nad powierzchnią Księżyca. W takim przypadku będzie oświetlony bezpośrednio przez światło słoneczne i będzie wyglądał znacznie jaśniej przez kilka minut. Amatorscy astronomowie mogą być w stanie dostrzec nasłonecznioną chmurę pyłu za pomocą lornetki i małych teleskopów.
Oryginalne źródło: ESA News Release
