Status på månsonden SMART-1 Peter Rathsman, Rymdbolaget,Solna

1. Status på månsonden SMART-1 Peter Rathsman, Rymdbolaget,Solna

2. Innehåll • Bakgrunden till projektet • Färden till månen • Kort presentation av den planerade vetenskapliga missionen under 2005

3. SMART-1: Den första av ESA’s Small Missions for Advanced Research and Technology (Fyra missioner for att utprova ny teknologi inom ESAs vetenskapliga progra. • Missionen för SMART-1 är att ta sig till månen med hjälp av elektrisk framdrivning. • Swedish Space Corporation(Rymdbolaget) är huvudleverantör och har konstruerat SMART-1. • SMART-1 sköts upp med Ariane V-162 den 27 september 2003 och ankom till månen den 15:e november 2004.

4. SMART: Small Missions for Advanced Research in Technology. • Fyra missioner for att utprova ny teknologi inom ESAs vetenskapliga program. • Bakgrund till SMART programmet … Det tar minst 10 år att realisera en ESA “Corner-stone” mission. … Uppskjutningskostnaden är hög (ca 250 kSEK/kg) … Typisk projektkostnad är 500 MEuro … Ingen vill ta risker med oprövad teknologi Lösningen: “In-orbit demonstration of critical technologies”

5. SMART-1 missionen: • Att demonstrera användandet av elektrisk framdrivning i en vetenskapligt relevant interplanetär mission. Vald destination = månen. • Att inom de tillgängliga resurserna, inkludera en relevant teknisk/vetenskaplig nyttolast • Framtida ESA mission: BepiColombo “Mercury orbiter mission” (sond som placeras i omloppsbana runt Merkurius).

6. Vad är elektrisk framdrivning (Electric Propulsion) ? • EP använder elektricitet för att minska bränsleåtgången för givet hastighetstillskott. • 5-10 ggr högre specifik impuls än kemiska raketer (ca 1500 sekunder) • EP-bränslet i SMART-1 är Xenon • Verkningsgrad ca 50% (kinetisk energi hos Xe / Elektrisk effekt) • Låg dragkraft (70 mN) pga lågt massflöde (ca 4 mg/s) • Elektrisk effekt: ca 1400 W

7. Fördelar med EP

8. Jämförelse: Applikation av EP i Telekom satellit

9. Mission Description: From Earth Orbit to Moon Orbit • Launch with Ariane V into GTO • Average EP thrust: 68 mN • 415 days to reach lunar orbit • Target orbit: 300 x 3000 km polar • Launch mass: 367 kg • 82 kg Xenon for Electric Propulsion providing 4000 m/s of v • Trajectory Developed by ESOC, ESA

10. Mission trajectory from July 1, 2004 to Jan 13, 2005View from Geo North

11. Infångningsförloppet i månbanan 11-15:e november 2004

12. Sänkning av höjden, 15/11/04 - 28/2/05

13. Hänt sedan uppskjutningen...

14. Uppskjutning från Kourou 27/09/2003 ...

15. …och in i strålningsbältena

16. Kraftig ökning (x105) av mängden partiklar (protoner och elektron) i Van Allen bältena …som pumpades upp av solstormar • Extrema solstormar under oktober-november 2003

17. Strålningseffekter • Electrical Propulsion: Ca 30 autonoma avstängningar av jonmotorn hittills under missionen. Härlett till en opto-kopplare i EP motorns kraftförsörjningsenhet som genererar falskt avslagskommando inducerat av protonträffar. Korrigerat med en patch i ombordmjukvaran. • Omborddatorn: Några omstarter under de värsta solstormarna. Sonden reagerade korrekt på dessa omstarter och utförde autonomt omkonfigurering till “Safe Mode”. • Stjärnkamerorna: Den dimensionerande totaldosen för kamerorna uppnåddes redan efter en månad. Effekten av hög stråldos är ungefär densamma som hög CCD temperatur (mycket bakgrundsbrus). En patch i mjukvaran har införts för att sortera bort det höga antalet “falska stjärnor”.

18. Nominellt återfinns ca 40 stjärnor på CCDn

19. Efter passagen genom strålningsbältena +20

20. Januari 2004: Ute ur strålningsbältena … • Solpanelseffekten reducerad med 8% (bättre än förväntat) • Stärnsensorerna omprogrammerade för att hantera det högre antalet hot spots • EP mjukvaran omprogrammerad för att hantera autonom omstart i händelse av proton-inducerat avslag.

21. Februari-September 2004: Test av nyttolasten under perioder då jondriften varit avslagen

23. Laser-länk experiment med AMIE kameran • Experiment utfört Feb 15, 2004 • Laserstrålen från Teneriffa kunde tydligt avbildas av AMIE

24. AMIE-bild av Östra Afrika och Mellanöstern Taget från 100,000 km höjd

25. AMIE-bild av Sydamerika, från 200,000 km höjd

26. 28 oktober 2004: För första gången någonsin fotograferas en komplett månförmörkelse från rymden.

27. SMART-1 i månbana, sett från jorden

28. Aktiviteter hittills under 2005 • Nedstigningen avbröts under perioden 9/1-9/2 för att utnyttja de goda belysningsförhållandena på månen. • En fullständig avbildning av månen har gjorts från en bana 950 x 5000 km. • EP operationen fortsätter under perioden 10/2-28/2 då den slutliga banan på 300 x 3000 km nås.

29. Den vetenskapliga missionen (Mars 2005 ) • D-CIXS (Röntgen-spektrometer): Skall söka svaret på frågan om hur månen har uppkommit genom att mäta fördelningen av olika metaller i månskorpan (Mg, Si, Al, Fe) • SIR (IR spektrometer) : Skall kartlägga mineraler i månskorpan samt försöka hitta is i botten av kratrar i konstant skugga • AMIE (Kamera): Skall understödja ovanstående samt leta efter konstant solbelysta och konstant skuggade områden.

35. Sammanfattning • SMART-1, Europas första månsond, är i mycket god form • Det huvudsakliga ändamålet med missionen har framgångsrikt uppfyllts : ”The flight demonstration of EP Primary Propulsion for a relevant Deep-Space trajectory” • De vetenskapliga instrumenten har testats och är i fullgott skick inför den fortsatta vetenskapliga delen av missionen. • ESA är mycket nöjda med sonden

36. …och så en liten film att runda av med http://svt.se/svt/jsp/Crosslink.jsp?d=3054