Efter 16 månader med framgångsrika observationer är ESAs SMART-1 på väg att ge sitt slutliga bidrag till månvetenskapen. I sina sista banor kommer rymdskeppet att flyga så lågt att det kan krascha i en kulle på ett tidigare pass, vilket ger olika jordbaserade teleskop en bättre vy. Den sista kratern förväntas vara 3-10 meter (10-33 fot) bred och 1 meter (3 fot) djup.
SMART-1, det framgångsrika första europeiska rymdskeppet till månen, är nu på väg att avsluta sitt utforskningsäventyr, efter nästan sexton månaders månforskning.
SMART-1 lanserades den 27 september 2003 och den nådde månen i november 2004 efter en lång spiral runt jorden. I denna fas testade rymdskeppet för första gången i rymden en serie avancerade tekniker.
Dessa inkluderade den första användningen av en jonmotor (solelektrisk framdrivning) för interplanetära resor, i kombination med tyngdkraftsmanövrar.
SMART-1 testade också framtida kommunikationstekniker för rymdfarkoster, tekniker för att uppnå autonom rymdfarkostnavigering och miniatyriserade vetenskapliga instrument som användes för första gången runt månen.
Ursprungligen planerat att arbeta sex månader runt månen fick SMART-1 senare en uppdragsförlängning med ytterligare ett år, nu på väg att avslutas. Rymdskeppet kommer att träffa månens yta genom en liten påverkan som för närvarande förväntas den 3 september 2006, vid 07:41 CEST (05:41 UT) eller vid 02:37 CEST (00:37 UT), med en osäkerhet på grund av den ofullständiga kunskapen av måntopografin. De förväntade koordinaterna för påverkan vid 05:41 UT är ungefär 36,44º söder om latitud och 46,25º väster om longitud.
Manöver upp till påverkan
Om SMART-1 lämnas kvar på sin månbana skulle naturligtvis ha träffat månen den 17 augusti 2006 på månens bortre sida, inte synlig från jorden.
En två veckors serie manövrer startade den 19 juni och avslutades den 2 juli tillät SMART-1 att anpassa sin bana för att undvika att rymdskeppet korsar månen vid en dålig tid ur vetenskaplig synvinkel och för att få en användbar liten uppdrag "förlängning".
Ytterligare en serie mindre manövrar kan utföras 27 och 28 juli, 25 augusti och 1 och 2 september 2006 för att justera SMART-1-banan.
Varför 3 september?
Valet av september 3 för månpåverkan leddes av beslutet att få ytterligare högupplösta måndata från omloppsbana och att låta markteleskop se effekten från jorden.
Den 3 september 2006 kommer SMART-1 perilune, som sammanfaller med påverkanspunkten, att vara på månområdet som kallas 'Lake of Excellence', beläget på mitten av södra breddgrader. Detta område är mycket intressant ur vetenskaplig synvinkel. Det är ett vulkaniskt slättområde som omges av högländerna, men också kännetecknas av markminerala heterogeniteter.
Vid tidpunkten för påverkan kommer detta område att vara i mörkret på månens nära sida, precis nära terminatorn - linjen som separerar månens dagssida från nattens sida. Regionen kommer att skuggas från solens direkta strålar, men den tänds svagt av ljuset från jorden - av jordsken. Rymdfarkostens omlopp tar den över regionen var femte timme och blir en kilometer lägre vid varje pass. Från Jorden kommer ett månkvartal att synas vid den tiden.
Denna geometri är idealisk för att möjliggöra markobservationer. I själva verket skulle ljusstyrkan under fullmåne fullständigt dölja inverkan för markobservatörer, och under nymåne hade det också varit svårt, eftersom nya månen är synlig bara några sekunder efter solnedgången. Vidare kommer en påverkan i mörkret att gynna detekteringen av slagblixten.
Markteleskop kommer också att försöka observera det damm som släpps ut av stöten, i hopp om att få fysiska och mineralogiska data på ytan som utgrävts av rymdskeppet.
Den förväntade effekttiden (07:41 CEST) kommer att vara bra för stora teleskoper i Syd- och Nordvästra Americas och Hawaii och eventuellt Australien. Men om SMART-1 träffar en kulle på dess tidigare pass, omkring 02:37 CEST den 3 september, kan den observeras från Kanarieöarna och Sydamerika. Om SMART-1 träffar en kulle på passet den 2 september kl. 21:33 CEST, kommer teleskop i Kontinentaleuropa och Afrika att ha fördelen.
Fångad av månens tyngdkraft
När ett rymdskepp kretsar runt månen, som SMART-1 gör, är det dömt av tyngdlagen. Bogserbilar från solen, jorden och oegentligheter i själva månen stör alla dess bana. Förr eller senare kommer någon månbana att påverka månens yta, såvida den inte har mycket stora mängder bränsle kvar att förstärkas och undgå månens tyngdkraft.
Att bryta sig loss från månens allvar och gå ut i djupa rymden skulle ha inneburit att helt och hållet avbryta SMART-1-vetenskapsprogrammet. I själva verket, när SMART-1 var i sin omloppsbana runt månen, fanns det tillräckligt med drivmedel kvar för ett orbital boost, men inte för en flykt, så rymdskeppet var en riktig "fånge" av månen.
SMART-1 har överlevt mycket längre än väntat när det ursprungligen planerade 6-månaders vetenskapliga uppdraget. Dess experimentella jonmotor, som drivs av solen, var mycket effektiv. När SMART-1 hade bosatt sig i sin operativa bana runt månen i mars 2005 fanns det bara 7 kilo drivmedel kvar (flaska xenongas) av de 84 kilogram som var tillgängliga vid lanseringen.
ESA-ingenjörer använde alla återstående xenon för att undvika en tidig krasch till följd av september 2005, efter en manöver för att öka omloppet. Som ett resultat fick SMART-1 ett extra år med drifttid i sin månbana, till stor fördel för Europas rymdforskare och ingenjörer.
SMART-1 använde sina hydrazin-thrustrar för att genomföra den sista stora manövren i slutet av juni 2006 för att ytterligare sträcka uppdragets livstid och vinna ytterligare tre veckors operationer.
Någon skada för månen?
För nästan 50 år sedan, 1959, var det ryska rymdskeppet Luna-2 det första konstgjorda objektet som träffade månen. Sedan dess har många andra gjort detsamma, utan någon märkbar skada, och SMART-1: s påverkan kommer att vara mjukare än för någon av människan skapad slagare fram till nu.
När den anländer till månens yta kommer SMART-1 att resa med 2 kilometer per sekund. Det är mycket långsammare än en naturlig meteoroid - till exempel ankommer Leonid-meteoroider på månen med 70 kilometer per sekund. SMART-1 går in i en blickvinkel - som en skidhoppare. SMART-1 kan träffa en brant kulle med 7000 kilometer i timmen, men vad som är mer troligt är att det kommer att glida ner över en plan del av månens yta och släppa 15 meter under den sista kilometeren med framåt rörelse. Påverkan är dess vertikala hastighet endast 70 kilometer per timme, vilket är mindre än vissa skidhoppare uppnår.
Eventuellt kommer SMART-1 att rida ett kort avstånd efter påverkan, slänga upp damm före det och spruta damm ut på vardera sidan som en fjärils vingar. Kratern tillverkad av SMART-1 kommer att vara 3 till 10 meter bred och kanske en meter djup. Månen har redan 100 000 kratrar som är mer än fyra kilometer breda, och varje dag gör flera små meteoroider kratrar lika stora som SMART-1.
Varje kemiskt element som finns på SMART-1 och i dess utrustning finns naturligt på månen. Exempelvis är aluminium och järn mycket vanliga. Väte, kol och kväve är mycket knappare på månen, men de kommer naturligt fram till ytan från solvinden och från effekterna av isiga fragment av kometer, som innehåller många element. Ur denna synvinkel kan man tänka på SMART-1 som en konstgjord komet. Dessutom kommer den lilla hydrazin som finns kvar i SMART-1-thrusterarna att brinna omedelbart vid slag.
Senaste observationer
Under nära månmånader kommer AMIE-kameran ombord på SMART-1 att ha sneda vyer över vissa områden som vi tidigare har tittat på bara vertikalt, vilket ger en slags tredimensionell vy av ytan. Eftersom påverkan kommer att inträffa i ett mörkt område av månen är det emellertid inte möjligt att förvänta sig att se mycket av synligt ljus under den sista nedstigningen.
Under de sista banorna kommer de andra instrumenten ombord, inklusive D-CIXS röntgenteleskop och SIR-infraröda spektrometer, att ha detaljerade vyer över vissa månregioner från mycket låga höjder.
Kraftfulla teleskop på jorden kan se en svag blixt från själva stöten, följt av ett moln av damm som kastas upp av stöten, kanske 5 kilometer bred. Dammet döljer utsikten över en del av Månens yta under 5 eller 10 minuter. Molns beteende kommer att ge värdefull information om slaghändelser i allmänhet, medan analysen av ljuset från dammet, med spektrografer i teleskop, kan upptäcka material som grävts upp av stöten precis under månens yta.
Observationerna kommer att förlita sig på den svaga jordskin - om inte något av dammmoln kastas mer än 20 kilometer över månens yta. I så fall kommer den att tändas direkt av solljus och verkar mycket ljusare kanske några minuter. Amatörastronomer kanske kan upptäcka det solbelysta dammmoln med sina kikare och små teleskop.
Originalkälla: ESA News Release
