После 16 месяцев успешных наблюдений, SMART-1 ЕКА собирается внести свой последний вклад в лунную науку. На своих последних орбитах космический корабль будет лететь так низко, что может упасть в гору на предыдущем проходе, что обеспечит лучший обзор различных наземных телескопов. Ожидается, что окончательный кратер будет иметь ширину 3-10 метров (10-33 фута) и глубину 1 метр (3 фута).
SMART-1, первый успешный европейский космический корабль на Луну, вот-вот завершит свое исследовательское приключение после почти шестнадцати месяцев исследований Луны.
SMART-1 был запущен 27 сентября 2003 года и достиг Луны в ноябре 2004 года после долгого вращения вокруг Земли. На этом этапе космический аппарат впервые испытал в космосе ряд передовых технологий.
Они включали в себя первое использование ионного двигателя (солнечная электрическая тяга) для межпланетных путешествий в сочетании с гравитационными маневрами.
SMART-1 также проверил будущие методы связи в дальнем космосе для космических кораблей, методы достижения автономной навигации космических аппаратов и миниатюрные научные приборы, впервые использованные вокруг Луны.
Изначально планировалось работать шесть месяцев вокруг Луны, SMART-1 позже было предоставлено продление миссии еще на один год, который сейчас должен быть завершен. Космический корабль достигнет поверхности Луны в результате небольшого удара, который в настоящее время ожидается в 3 сентября 2006 года, в 07:41 CEST (05:41 UT) или в 02:37 CEST (00:37 UT), с неопределенностью из-за неполного знания лунной топографии. Ожидаемые координаты удара в 5:41 UT находятся примерно в 36,44 ° к югу от широты и 46,25 ° к западу от долготы.
Маневры до удара
Если бы SMART-1 оставался на курсе своей лунной орбиты, он, естественно, попал бы на Луну 17 августа 2006 года на дальней стороне Луны, невидимой с Земли.
Двухнедельная серия маневров, начавшаяся 19 июня и завершившаяся 2 июля, позволила СМАРТ-1 скорректировать свою орбиту, чтобы избежать пересечения космического корабля с Луной в неблагоприятное с научной точки зрения время и получить полезную миссия "расширение".
Еще одна серия второстепенных маневров может быть выполнена 27 и 28 июля, 25 августа и 1 и 2 сентября 2006 года для корректировки траектории SMART-1.
Почему 3 сентября?
Выбор 3 сентября для лунного удара был обусловлен решением получить дальнейшие лунные данные в высоком разрешении с орбиты и позволить наземным телескопам видеть удар с Земли.
3 сентября 2006 года опасность SMART-1, совпадающая с точкой удара, будет на лунной области, называемой «озером превосходства», расположенной в средних южных широтах. Эта область очень интересна с научной точки зрения. Это вулканическая равнина, окруженная высокогорьями, но также характеризуется минеральными неоднородностями грунта.
Во время удара эта область будет находиться в темноте на ближней стороне Луны, в непосредственной близости от терминатора - линии, отделяющей лунную дневную сторону от ночной. Область будет затенена от прямых солнечных лучей, но она будет слабо освещена светом Земли - светом земли. Орбита космического корабля будет проходить над регионом каждые пять часов, снижаясь на один километр за каждый проход. С Земли в это время будет видна четверть Луны.
Эта геометрия идеально подходит для наземных наблюдений. На самом деле, в полнолуние светимость полностью скрывала бы воздействие на наземных наблюдателей, а во время новолуния это также было бы затруднительно, потому что новолуние видно только через несколько секунд после захода солнца. Кроме того, воздействие в темноте будет способствовать обнаружению ударной вспышки.
Наземные телескопы также будут пытаться наблюдать пыль, выбрасываемую в результате удара, в надежде получить физические и минералогические данные о поверхности, выкопанной космическим кораблем.
Ожидаемое время удара (07:41 CEST) будет хорошим для больших телескопов в Южной и Северо-Западной Америке, на Гавайях и, возможно, в Австралии. Но если SMART-1 ударит по склону на своем предыдущем проходе, около 02:37 CEST 3 сентября, то его можно наблюдать с Канарских островов и Южной Америки. Если SMART-1 попадет на перевал 2 сентября в 21:33 CEST, то у телескопов в континентальной Европе и Африке будет преимущество.
В ловушке лунной гравитации
Когда космический корабль вращается вокруг Луны, как это делает SMART-1, он обречен законом гравитации. Буксиры от Солнца, Земли и неровности самой Луны - все это нарушает ее орбиту. Рано или поздно любой лунный орбитальный аппарат будет воздействовать на поверхность Луны, если у него не останется очень большого количества топлива для повторного повышения и выхода из лунной гравитации.
Отказ от гравитации Луны и уход в глубокий космос означали бы полную отмену научной программы SMART-1. Фактически, к тому времени, когда SMART-1 находился на своей орбите вокруг Луны, ракетного топлива оставалось достаточно для повышения орбиты, но не для спасения, поэтому космический корабль был настоящим «пленником» Луны.
SMART-1 выжил намного дольше, чем ожидалось, когда первоначально планировалась 6-месячная научная миссия. Его экспериментальный ионный двигатель, работающий от Солнца, был очень эффективным. К моменту выхода SMART-1 на рабочую орбиту вокруг Луны в марте 2005 года из 84 килограммов, имеющихся на момент запуска, оставалось только 7 килограммов топлива (бутилированный ксеноновый газ).
Инженеры ESA использовали весь оставшийся ксенон, чтобы избежать преждевременного сбоя, который должен был состояться в сентябре 2005 года, после маневров для повторного повышения орбиты. В результате SMART-1 получил дополнительный год эксплуатации на своей лунной орбите, что принесло огромную пользу европейским ученым и инженерам в области космоса.
Из ксенонового топлива SMART-1 использовал свои гидразиновые двигатели, чтобы выполнить последний крупный маневр в конце июня 2006 года, чтобы еще больше продлить срок службы миссии и выиграть еще три недели операций.
Вред Луны?
Почти 50 лет назад, в 1959 году, российский космический корабль "Луна-2" был первым искусственным объектом, поразившим Луну. С тех пор многие другие сделали то же самое, без какого-либо заметного вреда, и влияние SMART-1 будет более мягким, чем воздействие любого искусственного ударника до сих пор.
Когда он достигнет поверхности Луны, SMART-1 будет путешествовать со скоростью 2 километра в секунду. Это намного медленнее, чем естественный метеороид - например, метеорные тела Леонид прибывают на Луну со скоростью 70 километров в секунду. SMART-1 войдет под углом взгляда - как прыгун с трамплина. SMART-1 может ударить по крутому склону со скоростью 7000 километров в час, но более вероятно, что он будет скользить по плоской части лунной поверхности, опускаясь на 15 метров в последнем километре движения вперед. При ударе его вертикальная скорость составит всего 70 километров в час, что меньше, чем достигают некоторые прыгуны с трамплина.
Возможно, SMART-1 будет скользить на короткое расстояние после удара, выбрасывая пыль впереди и распыляя пыль с обеих сторон, как крылья бабочки. Кратер, сделанный SMART-1, будет иметь ширину от 3 до 10 метров и, возможно, метр глубиной. У Луны уже есть 100 000 кратеров, ширина которых превышает четыре километра, и каждый день несколько небольших метеорных тел делают кратеры такими же большими, как у SMART-1.
Каждый химический элемент, присутствующий на SMART-1 и в его оборудовании, существует на Луне естественным образом. Например, алюминий и железо очень распространены. Водород, углерод и азот гораздо меньше на Луне, но они естественным образом поступают на поверхность от солнечного ветра и от ударов ледяных осколков комет, которые содержат много элементов. С этой точки зрения можно думать о SMART-1 как об искусственной комете. Кроме того, небольшое количество гидразина, оставшееся в двигателях SMART-1, будет немедленно гореть при ударе.
Последние наблюдения
При близких заходах на Луну камера AMIE на борту SMART-1 будет иметь наклонные виды некоторых областей, которые мы ранее рассматривали только вертикально, обеспечивая своего рода трехмерный вид поверхности. Тем не менее, поскольку удар будет происходить в темной области Луны, невозможно ожидать увидеть очень много видимым светом во время последнего спуска.
На последних орбитах другие бортовые приборы, включая рентгеновский телескоп D-CIXS и инфракрасный спектрометр SIR, будут иметь детальные изображения некоторых лунных областей с очень малых высот.
Мощные телескопы на Земле могут видеть слабую вспышку от самого удара, за которым следует облако пыли, выброшенное ударом, возможно, шириной 5 километров. Пыль заслонит часть поверхности Луны на 5 или 10 минут. Поведение облака даст ценную информацию о событиях удара в целом, в то время как анализ света от пыли с помощью спектрографов в телескопах может обнаружить материалы, выкопанные в результате удара непосредственно под поверхностью Луны.
Наблюдения будут опираться на слабое свечение земного сияния - если только часть пылевого облака не будет выброшена более чем на 20 километров над поверхностью Луны. В этом случае он будет освещен непосредственно солнечным светом и будет выглядеть намного ярче, возможно, на несколько минут. Астрономы-любители могут увидеть освещенное солнцем облако пыли с помощью своих биноклей и небольших телескопов.
Источник: ESA News Release
