SMART-1 maakte Europees ruimteonderzoek ‘slimmer’

Hij reisde op een unieke manier naar de maan, testte met succes nieuwe technologie uit en deed aan gloednieuwe wetenschap. Enkele maanden na het einde van de missie van de ruimtesonde SMART 1 maakten onderzoekers en ingenieurs een stand van zaken op van Europa’s eerste maanmissie. SMART-1 was de eerste Europese missie naar de maan. De sonde kwam aan zijn eind op 3 september 2006 met een (bedoelde) inslag op de maan.

Met het innovatieve project SMART-1 hebben ESA en de Europese ruimtevaartindustrie en onderzoeksinstituten heel wat geleerd. Zo leerden ze ruimteprojecten efficiënter uit te voeren en de geleerde lessen worden al toegepast bij ESA-missies als Rosetta en Venus Express. De ervaringen met SMART-1 bewezen ook al hun dienst bij de voorbereiding van toekomstige ESA-missies, zoals BepiColombo, die de planeet Mercurius gaat bezoeken.

Op 16 en 17 januari kwamen ingenieurs en onderzoekers bij elkaar in het technologische ESA-centrum ESTEC in Noordwijk in Nederland om van gedachten te wisselen over het succes van SMART-1 en na te denken over hoe huidige en toekomstige projecten daarvan kunnen profiteren. “SMART-1 heeft laten zien dat Europa met een ingesteldheid van innovatie en toewijding uiterst complexe missies efficiënt kan uitvoeren”, zegt projectwetenschapper Bernard Foing.

“Van in het begin was SMART-1 ontworpen om zowel nieuwe technologie te testen als om aan nuttige wetenschap te doen”, aldus Foing. Tien jaar geleden begon hij samen met projectmanager Giuseppa Racca aan het ontwerp van de missie. “SMART-1 was nieuw en uniek. We demonstreerden innovatieve technologie voor zowel de sonde als de instrumenten aan boord”, zegt Racca.

Misschien was de meest in het oog springende nieuwe technologie wel de manier waarop SMART-1 naar de maan is gevlogen. Het elektrische voortstuwingssysteem van SMART-1 maakte gebruik van een heel kleine stuwkracht, maar gespreid over een lange periode.

Dat betekende wel dat de sonde er dertien en een halve maand over deed om de maan te bereiken, met nog eens extra vier maanden om een baan te bereiken van waaruit hij aan wetenschap kon doen. Maar voor missies verder in het zonnestelsel betekent elektrische voortstuwing juist een tijdsbesparing in vergelijking met traditionele raketten.

“SMART-1 zet de deur open voor nieuwe missies omdat elektrische voortstuwing minder brandstof nodig heeft en het mogelijk maakt meer instrumenten mee te nemen. We kunnen vrij goedkope raketten gebruiken, flexibeler zijn op het vlak van de lancering en navigatie en dat gedurende kortere tijdsperioden”, zegt Giorgio Saccoccia, hoofd van de afdeling voortstuwing van ESA.

Met behulp van een elektrische motor kan de toekomstige sonde BepiColombo Mercurius op zes jaar tijd bereiken, terwijl traditionele raketten daar minstens zeven jaar nodig voor zouden hebben. Bovendien kan BepiColombo meer wetenschappelijke instrumenten naar Mercurius brengen dan een traditionele sonde. “Met SMART-1 leerden we hoe we een sonde met een elektrische motor moeten besturen”, zegt Foing.

“SMART-1 maakte sommige van onze dromen werkelijkheid. Ondanks de lage kostprijs van de missie zorgden de druk op het vlak van financiën en tijd juist voor innovatie”, aldus Octavio Camino, SMART-1 Operations Manager bij ESOC, het ESA-vluchtcontrolecentrm in Darmstadt, Duitsland. “Met SMART-1 konden we nieuwe ideeën testen die belangrijk zijn voor de toekomstige ruimteverkenning van ESA.”

Het SMART 1-team ontdekte ook hoe men het uiterste kon halen uit de wetenschappelijke instrumenten. Zo was het oorspronkelijk bijvoorbeeld de bedoeling geweest met de camera AMIE aan boord van SMART-1 vier foto’s van het maanoppervlak te maken tijdens één omloop van 14,5 uur.

Maar naarmate de missie vorderde slaagde men erin de baan van SMART-1 te verlagen, zodat één omloop slechts vijf uur duurde. Daardoor moest men de camera herprogrammeren zodat hij veel sneller zou werken, aangezien het maanoppervlak nu vlugger voor de lens passeerde. Uiteindelijk leverde AMIE niet minder dan 100 beelden per baan. De voor deze enorme upgrade ontwikkelde software bewijst nu zijn dienst bij de ruimtesondes Venus Express en Rosetta.

Met de ware stortvloed aan opnamen van de maan konden de teams uiterst gedetailleerde kaarten van het maanoppervlak samenstellen. “We hebben de kaarten al gebruikt om mogelijke landingsplaatsen voor toekomstige maanlanders, maanwagentjes en zelfs bemande maanbases te identificeren”, vertelt Foing.

Zelfs de instrumenten aan boord van SMART-1 waren heel bijzonder. Ze werden zo verkleind dat ze tien keer lichter wogen dan hun traditionele tegenhangers. De camera bijvoorbeeld woog slechts twee kilogram. Als gevolg daarvan zullen de twee instrumenten D-CIXS en SIR, die de elementaire samenstelling en de mineralen van de maan in kaart brachten, verbeterd en herbouwd worden en meevliegen aan boord van de Indiase maanmissie Chandrayaan 1 in 2008.

De missie van SMART-1 is nu met succes afgesloten, maar er is geen plaats voor overdreven zelfvoldaanheid. Foing beschrijft het project als een brug naar de toekomst. “We mogen niet op onze lauweren blijven rusten. Door de gegevens te analyseren en de nodige lessen te trekken moeten we de erfenis van SMART-1 verder kunnen zetten.”

Het avontuur van SMART-1, bedoeld als een demonstratievlucht van nieuwe technologie maar met een grote wetenschappelijke bonus, was bijna drie jaar eerder begonnen met een lancering met een Ariane 5-raket vanaf ESA’s ruimtehaven Kourou in Frans Guyana. Op 3 september 2006 kwam de missie ten einde met een inslag op de maan.

Bron: ESA