Sau 16 tháng quan sát thành công, ESATHER SMART-1 sắp có đóng góp cuối cùng cho khoa học mặt trăng. Trong quỹ đạo cuối cùng của nó, tàu vũ trụ sẽ bay thấp đến mức có thể đâm vào một ngọn đồi trên đường đèo trước đó, giúp các kính viễn vọng trên Trái đất khác nhìn rõ hơn. Miệng núi lửa cuối cùng dự kiến rộng 3-10 mét (10-33 feet) và sâu 1 mét (3 feet).
SMART-1, tàu vũ trụ châu Âu đầu tiên thành công trên Mặt trăng, hiện sắp kết thúc chuyến phiêu lưu khám phá, sau gần mười sáu tháng điều tra khoa học mặt trăng.
SMART-1 đã được phóng vào ngày 27 tháng 9 năm 2003 và nó đã tới Mặt trăng vào tháng 11 năm 2004 sau một vòng xoáy dài quanh Trái đất. Trong giai đoạn này, tàu vũ trụ đã thử nghiệm lần đầu tiên trong không gian một loạt các công nghệ tiên tiến.
Chúng bao gồm việc sử dụng đầu tiên của một động cơ ion (động cơ điện mặt trời) cho các chuyến đi liên hành tinh, kết hợp với các động tác hỗ trợ trọng lực.
SMART-1 cũng đã thử nghiệm các kỹ thuật liên lạc không gian sâu trong tương lai cho tàu vũ trụ, các kỹ thuật để đạt được điều hướng tàu vũ trụ tự trị và các công cụ khoa học thu nhỏ, lần đầu tiên được sử dụng quanh Mặt trăng.
Ban đầu dự định hoạt động sáu tháng quanh Mặt trăng, SMART-1 sau đó đã được gia hạn thêm một năm nữa, bây giờ sắp kết thúc. Tàu vũ trụ sẽ chạm vào bề mặt Mặt trăng thông qua một tác động nhỏ dự kiến vào ngày 3 tháng 9 năm 2006, lúc 07:41 CEST (05:41 UT) hoặc lúc 02:37 CEST (00:37 UT), với sự không chắc chắn do kiến thức không đầy đủ của địa hình mặt trăng. Các tọa độ dự kiến cho tác động tại 5:41 UT là khoảng 36,44º về phía nam vĩ độ và 46,25º về phía tây kinh độ.
Thao tác để tác động
Nếu để lại trên quỹ đạo mặt trăng của nó, SMART-1 sẽ tự nhiên đâm vào Mặt trăng vào ngày 17 tháng 8 năm 2006 ở phía xa mặt trăng, không nhìn thấy được từ Trái đất.
Một loạt các cuộc diễn tập kéo dài 2 tuần bắt đầu vào ngày 19 tháng 6 và kết thúc vào ngày 2 tháng 7 cho phép SMART-1 điều chỉnh quỹ đạo của nó để tránh việc tàu vũ trụ giao với Mặt trăng vào thời điểm bất lợi từ quan điểm khoa học và thu được một lượng nhỏ hữu ích nhiệm vụ 'mở rộng'.
Một loạt các thao tác nhỏ khác có thể được thực hiện vào ngày 27 và 28 tháng 7, 25 tháng 8 và vào ngày 1 và 2 tháng 9 năm 2006 để điều chỉnh quỹ đạo SMART-1.
Tại sao ngày 3 tháng 9?
Sự lựa chọn ngày 3 tháng 9 cho tác động của mặt trăng được đưa ra bởi quyết định lấy thêm dữ liệu mặt trăng có độ phân giải cao từ quỹ đạo và cho phép kính viễn vọng mặt đất nhìn thấy tác động từ Trái đất.
Vào ngày 3 tháng 9 năm 2006, tai họa SMART-1, trùng với điểm va chạm, sẽ ở khu vực mặt trăng có tên Lake of Excellence, nằm ở vĩ độ trung nam. Khu vực này là rất thú vị từ quan điểm khoa học. Đây là một khu vực đồng bằng núi lửa được bao quanh bởi vùng cao, nhưng cũng được đặc trưng bởi sự không đồng nhất khoáng sản mặt đất.
Vào thời điểm va chạm, khu vực này sẽ chìm trong bóng tối ở gần mặt trăng, ngay gần điểm cuối - đường phân cách giữa mặt trăng vào ban đêm. Vùng này sẽ bị che khuất khỏi các tia sáng trực tiếp của Sun Sun, nhưng nó sẽ được chiếu sáng yếu ớt bởi ánh sáng từ Trái đất - bởi ánh sáng mặt đất. Quỹ đạo tàu vũ trụ sẽ đưa nó đi qua khu vực cứ sau 5 giờ, giảm xuống một km ở mỗi lần đi qua. Từ Trái đất, một phần tư Mặt trăng sẽ được nhìn thấy tại thời điểm đó.
Hình học này là lý tưởng để cho phép quan sát mặt đất. Trên thực tế, trong Trăng tròn, độ sáng sẽ che khuất hoàn toàn tác động đối với người quan sát mặt đất, và trong Mặt trăng mới, điều đó cũng khó khăn, bởi vì Mặt trăng mới chỉ có thể nhìn thấy trong vài giây sau khi mặt trời lặn. Hơn nữa, một tác động trong bóng tối sẽ giúp phát hiện đèn flash tác động.
Các kính viễn vọng mặt đất cũng sẽ cố gắng quan sát bụi phát ra từ vụ va chạm, hy vọng có được dữ liệu vật lý và khoáng vật học trên bề mặt được khai quật bởi tàu vũ trụ.
Thời gian tác động dự kiến (07:41 CEST) sẽ tốt cho các kính thiên văn lớn ở Nam và Tây Bắc Mỹ và Hawaii và có thể cả Úc. Nhưng nếu SMART-1 chạm vào một ngọn đồi trên đường đèo trước đó, vào khoảng 02:37 CEST vào ngày 3 tháng 9, thì nó có thể được quan sát từ Quần đảo Canary và Nam Mỹ. Nếu SMART-1 chạm một ngọn đồi trên đường đèo vào ngày 2 tháng 9 lúc 21:33 CEST, thì kính viễn vọng ở lục địa châu Âu và châu Phi sẽ có lợi thế.
Bị mắc kẹt bởi trọng lực mặt trăng
Khi một tàu vũ trụ quay quanh Mặt trăng, như SMART-1, nó sẽ bị tiêu diệt bởi định luật hấp dẫn. Tugs từ Mặt trời, Trái đất và sự bất thường trong chính Mặt trăng, tất cả đều làm xáo trộn quỹ đạo của nó. Sớm hay muộn, bất kỳ quỹ đạo mặt trăng nào cũng sẽ tác động lên bề mặt Mặt trăng trừ khi nó có một lượng nhiên liệu rất lớn còn lại để được tăng cường và thoát khỏi lực hấp dẫn của mặt trăng.
Để thoát khỏi lực hấp dẫn của Mặt trăng và đi vào không gian sâu có nghĩa là phải hủy bỏ hoàn toàn chương trình khoa học SMART-1. Trên thực tế, vào thời điểm SMART-1 ở trên quỹ đạo quanh Mặt trăng, có đủ lượng nhiên liệu còn lại để tăng quỹ đạo, nhưng không phải là một lối thoát, vì vậy tàu vũ trụ là một tù nhân thực sự của Mặt trăng.
SMART-1 đã tồn tại lâu hơn nhiều so với dự kiến khi nhiệm vụ khoa học 6 tháng dự kiến ban đầu. Động cơ ion thử nghiệm của nó, được cung cấp bởi Mặt trời, rất hiệu quả. Vào thời điểm SMART-1 đã đi vào quỹ đạo hoạt động của nó quanh Mặt trăng vào tháng 3 năm 2005, chỉ còn 7 kg nhiên liệu đẩy (khí xenon đóng chai) trong số 84 kg có sẵn khi ra mắt.
Các kỹ sư ESA đã sử dụng tất cả các xenon còn lại để tránh sự cố sớm xảy ra vào tháng 9 năm 2005, sau khi điều động để tăng lại quỹ đạo. Kết quả là, SMART-1 đã có thêm một năm hoạt động trong quỹ đạo mặt trăng của mình, nhờ lợi ích to lớn của các nhà khoa học và kỹ sư vũ trụ Châu Âu.
Không sử dụng nhiên liệu xenon, SMART-1 đã sử dụng các máy đẩy hydrazine để thực hiện cuộc diễn tập lớn cuối cùng vào cuối tháng 6 năm 2006 để kéo dài thời gian thực hiện nhiệm vụ và giành thêm ba tuần hoạt động.
Có hại gì cho Mặt trăng không?
Gần 50 năm trước, vào năm 1959, tàu vũ trụ Luna-2 của Nga là vật thể nhân tạo đầu tiên đâm vào Mặt trăng. Kể từ đó, nhiều người khác cũng làm như vậy, mà không có bất kỳ tác hại đáng chú ý nào, và tác động của SMART-1 sẽ nhẹ nhàng hơn bất kỳ tác nhân nhân tạo nào cho đến nay.
Khi đến bề mặt Mặt Trăng, SMART-1 sẽ di chuyển với tốc độ 2 km mỗi giây. Rằng chậm hơn nhiều so với một thiên thạch tự nhiên - ví dụ, các thiên thạch Leonid đến trên Mặt trăng với tốc độ 70 km mỗi giây. SMART-1 sẽ đi vào một góc liếc - giống như một người nhảy trượt tuyết. SMART-1 có thể đâm vào một ngọn đồi dốc với tốc độ 7000 km mỗi giờ, nhưng nhiều khả năng là nó sẽ lướt xuống một phần bằng phẳng của bề mặt mặt trăng, giảm 15 mét trong km cuối cùng của chuyển động về phía trước. Khi va chạm, tốc độ thẳng đứng của nó sẽ chỉ 70 km mỗi giờ, ít hơn so với một số người nhảy trượt tuyết đạt được.
Có thể SMART-1 sẽ trượt trong một khoảng cách ngắn sau khi va chạm, ném bụi lên phía trước và phun bụi ra hai bên như cánh của một con bướm. Miệng núi lửa do SMART-1 chế tạo sẽ rộng từ 3 đến 10 mét và có thể sâu một mét. Mặt trăng đã có 100 000 miệng hố rộng hơn bốn km và mỗi ngày, một vài thiên thạch nhỏ tạo ra các miệng hố lớn như SMART-1 Vẩy.
Mọi nguyên tố hóa học có trên SMART-1 và trong thiết bị của nó đều tồn tại tự nhiên trên Mặt trăng. Ví dụ nhôm và sắt là rất phổ biến. Hydrogen, carbon và nitơ hiếm hơn trên Mặt trăng, nhưng chúng đến tự nhiên trên bề mặt từ gió mặt trời và từ tác động của các mảnh băng giá của sao chổi, chứa nhiều nguyên tố. Từ quan điểm này, người ta có thể nghĩ SMART-1 như một sao chổi nhân tạo. Hơn nữa, hydrazine nhỏ còn lại trong máy đẩy SMART-1 sẽ bị cháy ngay lập tức khi va chạm.
Những quan sát cuối cùng
Trong các phương pháp tiếp cận gần mặt trăng, camera AMIE trên tàu SMART-1 sẽ có chế độ xem xiên của một số khu vực mà trước đây chúng ta chỉ nhìn theo chiều dọc, cung cấp chế độ xem 3 chiều trên bề mặt. Tuy nhiên, do tác động sẽ xảy ra trong một khu vực tối của Mặt trăng, nên không thể mong đợi được nhìn thấy nhiều bằng ánh sáng khả kiến trong quá trình hạ xuống cuối cùng.
Trong các quỹ đạo cuối cùng, các thiết bị khác trên tàu, bao gồm kính viễn vọng tia X của D-CIXS và máy quang phổ hồng ngoại SIR, sẽ có chế độ xem chi tiết về một số vùng mặt trăng từ độ cao rất thấp.
Các kính viễn vọng mạnh mẽ trên Trái đất có thể thấy một tia sáng mờ từ chính vụ va chạm, theo sau là một đám mây bụi bị ném lên bởi vụ va chạm, có lẽ rộng 5 km. Bụi sẽ che khuất tầm nhìn của một phần bề mặt Mặt Trăng trong 5 hoặc 10 phút. Hành vi của đám mây sẽ cung cấp thông tin có giá trị về các sự kiện va chạm nói chung, trong khi phân tích ánh sáng từ bụi, với máy quang phổ trong kính viễn vọng, có thể phát hiện các vật liệu được đào lên do tác động từ bên dưới bề mặt mặt trăng.
Các quan sát sẽ dựa vào ánh sáng mờ nhạt của động đất - trừ khi một số đám mây bụi được ném hơn 20 km trên bề mặt mặt trăng. Trong trường hợp đó, nó sẽ được thắp sáng trực tiếp bởi ánh sáng mặt trời và sẽ xuất hiện sáng hơn rất nhiều trong khoảng vài phút. Các nhà thiên văn nghiệp dư có thể phát hiện ra đám mây bụi ánh sáng mặt trời bằng ống nhòm và kính viễn vọng nhỏ.
Nguồn gốc: ESA News Release
