SMART-1

SMART-1 (Small Missions for Advanced Research in Technology - deutsch: Kleine Missionen für fortgeschrittene Technologiestudien) ist die erste Raumsonde der ESA, die den Erdmond zum Ziel hat.

Missionsziele

Ein Hauptziel der Mission ist es, einen neuartigen, solarelektrisch betriebenen Ionenantrieb und neue Navigations- und Kommunikationstechniken auszutesten. SMART-1 ist erst die zweite Sonde, die mit einem solchen Antrieb arbeitete (die erste war die amerikanische Sonde Deep Space 1). Nachdem sie auf eine Umlaufbahn um den Mond eingeschwenkt ist, untersucht sie seit Mitte November 2004 die chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche, und sucht nach Wasser in Form von Eis. Des Weiteren erhofft man sich klärende Erkenntnisse von der Entstehung des Mondes vor ca. 4,5 Mrd. Jahren.

Flugverlauf

Start

Smart-1 startete am 28. September 2003 um 01:14 Uhr MESZ vom Weltraumbahnhof Kourou im südamerikanischen Französisch-Guayana an Bord einer Trägerrakete vom Typ Ariane 5 zunächst in eine Erdumlaufbahn auf etwa 4800 Kilometer Höhe. Das dauerte etwa 42 Minuten. Neben SMART-1 waren auch zwei Nachrichtensatelliten, der indische INSAT-3E und der e-Bird der Firma Eutelsat, als Hauptnutzlast mit an Bord der Rakete. Ursprünglich sollte sie sich bis März 2005 in einer spiralförmigen Bahn zum Mond "schrauben". Da aber der Ionenantrieb besser funktionierte als von den ESA-Wissenschaftlern erhofft, konnte die Sonde schon in der Nacht zum 15. November 2004 im Abstand von 5000 bis 6000 km in eine Umlaufbahn um den Mond einschwenken.

Missionsverlauf

Am 26. Januar 2005 hat sie mit dem Fotografieren der Mondoberfläche aus einer oberflächennahen Umlaufbahn begonnen. 4 Wochen später erreichte Smart-1 ihre sehr eliptische Umlaufbahn in einem Abstand von 300 km vom Südpol und 3000 km vom Nordpol, und hielt diese für 5 Monate bei. Auf Grund des guten Verlaufes wurde im Februar 2005 von der ESA bekannt gegeben, dass die Mission um ein Jahr verlängert wird. Das Missionsende wurde auf August 2006 festgelegt. Der unverhoft große Rest des verbleibende Treibstoffes sollte dazu genutzt werden, die Umlaufbahn so zu verändern, dass auch die Nordhalbkugel des Mondes mit einer hohen Auflösung kartografiert werden kann.

Technik

Aufbau

Mit den ausgefahrenen Solarpanels kommt sie auf eine Spannweite von 14 Metern, alle anderen Systeme inklusive Antrieb und Instrumente sind jedoch in einem Würfel mit einem Meter Seitenlänge untergebracht. Bei der Entwicklung der Sonde wurde sehr auf die platzsparende Ausführung der einzelnen Systeme geachtet. So ist zum Beispiel das Röntgenteleskop D-CIXS nur 15 Zentimeter breit und wiegt 5 Kilogramm. Die Sonde hat eine Startmasse von 367 Kilogramm (inklusive Treibstoff). 19 Kilogramm davon entfallen auf die Nutzlast.

Antrieb

Datei:Ion-engine-NASA.jpg

Ein Ionen-Triebwerk der NASA bei einem Testlauf

Die Energie für das neuartige Ionen-Triebwerk wird mit Hilfe von Solarzellen generiert. Als Treibstoff verwendet der „Halleffekt“-Antrieb ionisiertes Xenon (ein elektrisch geladenes Edelgas). Es erzeugt damit zwar nur eine relativ geringe Beschleunigung von 70 Millinewton, die in etwa mit dem Druck eines Blattes Papier auf der Hand vergleichbar ist. Dafür verlässt das Xenon den Antrieb mit enormer Geschwindigkeit, so dass ein hoher spezifischer Impuls entsteht. Der Treibstoff kann so äußerst effektiv ausgenutzt werden. Da ein Ionen-Triebwerk im Gegensatz zu chemischen Triebwerken nicht nur über Minuten, sondern über Monate oder gar Jahre hinweg beschleunigen kann, ist die erreichbare Endgeschwindigkeit sehr hoch. Insgesamt benötigt diese effektive Technik so deutlich weniger Treibstoff als ein herkömmliches chemisches Triebwerk. Dadurch konnten in SMART-1 mehr wissenschaftliche Geräte integriert werden. An Bord sind etwa 82 Kilogramm Xenon (ca. 60 Liter) und 19 Kilogramm wissenschaftliche Instrumente.

Navigation

Die Sonde setzt ein neuartiges Navigationssystem names OBAN (OnBoard Autonomous Navigation) ein. Dieses funktioniert vollständig autonom, es folgt also vollautomatisch einer vorprgrammierten Trajektorie. Dies ist möglich, indem die Sonde im Abstand von zwei Minuten jeweils Aufnahmen von der Erde, dem Mond und den Sternen macht und diese miteinander vergleicht. So kann die Sonde ihre Position im Raum berechnen und automatisch Kurskorrekturen durchführen. Durch dieses System erübrigt sich ein Bodenteam, das städing die Navigation der Sonde übernimmt. Dank OBAN nimmt die Bodenstation nur zwei Mal pro Woche für je acht Stunden mit der Sonde Kontakt auf, dies führt zu enormen Kosteneinsparungen bei den Bodenteams.

Kommunikation

Wie auch die amerikanische Marssonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) setzt Smart-1 probehalber das neue Ka-Band zur Datenübertragung ein. Dieses hat Frequenzen im Bereich zwischen 32 und 24 GHz. Daneben wird jedoch auch das traditionelle X-Band (7-8 GHz) betreiben. Seit 2002 experimentiert die ESA mit Kommunikation via Laser im Orbit. Smart-1 führt einen Empfänger für die LaserLink genannte Technologie mit. Dabei wird von einer Bodenstation auf Teneriffa aus ein 28 W starker Laserimpuls ausgesendet, der dann von der Sonde empfangen wird. Dabei werden Rückschlüsse auf Absorption und Streuung des Signals an der Erdatmosphäre erhofft.

Experimente

Die Sonde trägt verschieden Kamaras für sichtbares und unsichtbares Licht. Das Experiment AMIE ist eine ultrakompakte optische Kamara, die Bilder vom Mond aufnehmen wird. Ein Infrarotspektrometer (SIR) wird eine mineralogische Karte des Mondes erstellen und das Röntgenteleskop D-CIXS wird auf der Oberfläche nach der Signatur von Wasser suchen. Weitere Experimente beschäftigen sich mit dem Einfluss des Mondes auf den Sonnenwind und mit der Röntgenaktivität der Sonne.

Entwicklung

Die Sonde wurde innerhalb von – in der Raumfahrt recht kurzen – vier Jahren entwickelt und vom schwedischen Raumfahrtkonzern SSC gebaut. Die Mission von SMART-1 kostete 110 Millionen Euro und damit nur etwa 20 Prozent einer typischen europäischen Weltraummission. Kopien einiger Instrumente der SMART-1 sollen bei der indischen Mondsonde Chandrayaan-1 im Jahr 2007 mitfliegen.

Siehe auch

• Vor der Umbenennung trug die Mission LISA Pathfinder den Namen Smart-2.
• Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen

Weblinks

• Detaillierte Beschreibung von Bernd Leitenberger (dt.)
• Deutsche SMART-1 Seite der ESA (dt.)
• SMART-1 Page der ESA (engl.)
• SMART-1: Auf leisen Pfoten zum Mond (dt.)
• Smarter SMART-1 ist auf dem Weg zum Mond (dt.)

Mondsonden

Geplante Missionen sind kursiv dargestellt. Siehe auch: Chronologie der Mondmissionen, Liste künstlicher Objekte auf dem Mond

Satelliten und Raumsonden mit Beteiligung der ESA