2003. október – Európa a Holdra (is) megy | MCSE

2003. október – Európa a Holdra (is) megy

Az emberes holdutazás óta kíséro"nket az u"rkutatás elhanyagolta. Nem mintha nem lenne elég
megválaszolatlan kérdés, de a pénzforrások sokáig nem engedték új, nagyratöro" holdprogram
indítását. A hidegháború éveiben a politikai versengés vezetett a látványos eredményekhez,
jelenleg más az indíték: a gazdaság egyre szorosabban bekapcsolódik az u"rkutatásba. Többé
sajnos már nem várhatunk tisztán tudományos holdprogramokat — jelenleg már a pénz mozgatja
az eseményeket.

Mai ismereteink alapján a Hold ero"forrásainak kiaknázása három-öt évtized múlva már nyereséggel
jár. Ma még korai lenne versenyfutásról beszélni, de a Lunar Prospector és a SMART-1 mögött
gazdasági hajtóero" is van: aki elo"bb szerzi meg az ero"források kiaknázásához szükséges tudást,
az fölözi le a hasznot. Ez nem csak a nyersanyag elo"fordulási helyek ismeretét, de új és olcsó
meghajtási, irányítási módok kidolgozását is jelenti.

A SMART-1 legfontosabb küldetése az ionmeghajtás tesztelése. Az ionhajto"mu"vek fo" elo"nye, hogy
a kémiai hajtómu"vekhez képest az üzemenyagnak csak töredékét viszik (esetünkben 82 kg-ot), és
sokkal nagyobb a fajlagos tolóerejük. Csak az a tömeget van a szondán, amit kiáramoltatunk —
a kiáramláshoz szükséges energiát napfénybo"l nyerjük. A SMART-1 gallium-arzenid-indium-foszfid
napelemtáblái szogáltatta 1900 W 75%-át az ionhajtómu" használja. A Hall-effektussal üzemelo"
PPS-1350 jelu" elektrosztatikus hajtómu" a xenon gázt 3500 m/s-al áramoltatja ki. Ezzel
maximálisan 70 milliNewton tolóero"t fejt ki, 0,2 mm/s2 gyorsulást létrehozva.

Az ionhajtómu" reakciókamrájában a katódból kiléptetett elektronok a xenon atomokhoz tapadva
töltést adnak nekik, amelyeket ezután mágneses térrel gyorsítunk és kiáramoltatunk. Az így
nyert gyors kiáramlás miatt a fajlagos tolóero" 5-30-szor nagyobb a kémiai rakétahajtómu"vekénél.
A valódi fizkai tolóero" persze kicsi, így a pályaváltoztatás sokáig tart. A szonda az indulás
után egyre távolabb spirálozva, 16 hónap alatt éri el célpontját. Emellett hintamavo"vereket
is használ, mozgása nem csak a Hold vagy a Föld mellett elhaladva változik, de erre a Lagrange
pontok közelében töltött hosszabb ido" is alkalmas pályarezionanciák révén.

 

A 15 kg-os tudományos mu"szercsomag az alábbi berendezéseket tartalmazza. A 3 kg-os D-CIXS
(Demonstration of a Compact Imaging X-ray Spectrometer/X-ray Solar Monitor, kompakt
röntgenspektrométer demonstrációs rendszer/röntgen napteleszkóp) nagy érzékenységu"
röntgenspektrométer. A regolit felszínén gerjesztett atomok karakterisztikus röntgensugárzása
alapján kémiai összetételt térképez. Minden korábbinál részletesebb geokémiai felmérést
készít, eredményei nem csak a felszínfejlo"dés rekonstruálásában, de a magnézium és titán
eloszlása révén a jövo"beli nyersanyag hasznosításban is segítenek.

A Hold erózió által gyengén érintett, ido"s felszíne a legjobb "történelemkönyv" a belso"
Naprendszer fejlo"désének rekonstruálásához. A regolit különbözo" korú rétegei ugyanis a
napszél valamint a becsapódó meteoritfluxus nagyságának és kémai jellemzo"inek változását
rögzítik. A 2 kg-os SIR/VISNIR (SMART-1 Infrared Spectrometer, infravörös spektrométer)
900 és 2400 nm közötti tartományban rögzíti a ho"sugárzást 60 nm-es felbontással. Leheto"séget
ad olyan fontos ásványok, mint az olivin, a piroxének, a különbözo" földpátok eloszlásának
térképezésére 300 méteres felbontással — de vízjég, széndioxid és szénmonoxid kimutatására
is alkalmas.

 

Több szenzor az ionmeghajtásnak magára a szondára kifejtett hatását vizsgálja. A kiáramló
plazma ugyanis erodálja a felületeket, és le is rakódik rajtuk. Emellett bármilyen
töltéskülönbségbo"l adódó szabálytalanság a kiáramlást, ez pedig a szonda mozgását befolyásolja.
Az ionhajtómu" melegíti is a SMART-1-et, a ki- és bekapcsolás elektromágneses zavart,
rádió interferenciát okozhat.

A 2 kg-os EPDP (Electric Propulsion Diagnostic Package, elektromos meghajtás diagnosztizáló
csomag) az ionhajtómu"to"l 80 cm-re található, a kiáramló ionok energiaeloszlását és su"ru"ségét
tanulmányozza, figyeli a szondát végleg elhagyó, és visszaáramló anyag arányát. A 0,8 kg-os
SPEDE (Spacecraft Potential Electron and Dust Experiment, u"rszonda potenciál elektron és por
kísérlet) a szonda két átellenes oldalán van és a bolygóközi mágneses tér mellett szintén az
ionmeghajtás következményeit tanulmányozza. Az ultrakompakt, pánkromatikus AMIE kamera
(Asteroid Moon micro-Imager Experiment, kisbolygó és Hold mikro képrögzíto") a látható és
a közeli infravörös tartományban referencia csillagok, a Föld és a Hold helyzetét tanulmányozza
majd, valamint a bolygónkhoz közeli kisbolygókat is pozícionál.


Az AMIE kamera

KaTE (Deep Space X/Ka-band TT&C Experiment, nagy távolságú X/Ka sávú rádiókísérlet) és RSIS
(Radio Science Investigations with S-1, S-1 tudományos rádiókísérlet) a szonda mozgásának
pontos vizsgáltatá teszi leheto"vé 9 mm-es mikrohullámokkal, ugyanakkor a jövo"beli kis
energiájú, jól fúkuszálható mikrohullámú távközlési technológiák tesztelésére is szolgál.
Az AMIE kamera lézeres adatrögzítéssel segít a telekommunikáció fejlesztésében: a lézerrel
sokkal nagyobb információsu"ru"ségu" továbbítható, mint rádióhullámmal.

Eddig lézeres kommunikációt csak néhány alacsony földkörüli pályán keringo" mu"holdnál
alkalmaztak, most nagyobb távolságon is tesztelheto" lesz. A SMART-1 földi bázisa a Tenerifén
lévo" Observatorio del Teide, a lézeres kísérlet a Hold librációjának tanulmányozásában is segít.
Az OBAN (Onboard Autonomous Navigation, fedélzeti autonóm navigáció) pedig a XXI. század
elmaradhatatlan tartozéka, amellyel a SMART-1 önmaga határozza meg hova "akar" menni.

Persze ne aggódjunk, hogy a gazdasági érdek teljesen elnyomja a tudományosat. A Hold
geológiájával kapcsolatban még ma is sok a nyitott kérdés, egy részük megválaszolásában a
SMART-1 segíthet. A legfontosabb ezek közül: Milyen állapotban volt a Hold belseje, amikor
a földkörüli törmelékekbo"l összeállt? Milyen hosszútávú hatással volt a Hold a Föld
fejlo"désére? Vannak-e a Holdon olyan ido"s "földmeteoritok", amelyek a földi élet
keletkezéséro"l hordoznak információt? Hogyan változott a vulkanizmus az ido"k során
(kriptomare bazaltok, fiatal dómok)? Mi a szerepe a terminátor mentén lebego" pornak a
felszíni anyag újraelosztásában? Mi tud a becsapódó kisbolygókból és üstökösmagokból a
víz mellett még felhalmozódni a felszínen? Milyen volt kíséro"nk o"si mágneses tere?
Zsugorodik-e még ma is a Hold és hogyan keletkeztek fiatal, max. 600 millió éves törései?

A SMART-1 a start után 654 és 35885 km közötti föltávolságú elliptikus átmeneti pályára
állt, innen közelíti meg a geostacionárius pályát, ahonnan pedig autonóm irányítási
rendszerével jut el a Holdig. Az ionhajtómu"vet elo"ször szeptember 30-án indítottak be,
sikerrel. A pályaváltoztatások fontos eleme a "befogódás" holdkörüli pályára, 2004.
végén éri el végso" holdkörüli poláris pályáját a szonda. Ekkor 305 kg-os lesz a berendezés,
a holdfelszínto"l 300 és 10000 km közötti távolságban fog keringeni. A felbocsátás után
összesen 2-2,5 évig üzemel, azaz kb. 6 hónap marad a holdkörüli megfigyelésekre.

 

 

Befejezésként vessünk egy pillantást arra, melyek lehetnek a Holdnak a következo" száz
évben kihasználható ero"forrásai: hélium 3-as izotóp fúziós energiatermeléshez (a becslések
alapján a holdi He3 kinyerésével termelt energia sokkal olcsóbb és biztonságosabb, mint a
mai földi energiaforrások), vízjég a sarki kráterek regolitjában (a Hold felszínéro"l
olcsóbb vízjeget földkörüli pályára juttatni, mint a Földro"l — ez az u"rállomásokon
mikrochipek, hipertiszta kristályok és gyógyszerek elo"állításához kell). A Hold mint
távlati ero"forrás persze komplex szempontból vizsgálva mégfontosabb: nem csak új típusú
nyersanyaglelo"helyek vannak rajta, de olyan technológiai fejlo"déssel jár majd a holdbéli
tevékenység (a speciális környezet, a speciális igények és a speciális leheto"ségek miatt)
ami gyökeresen eltér a maiaktól — azaz új technológiák és új termékek születnek "maguktól"
a Holdon.

A ESA hivatalos SMART-1 oldalai: