Student World

Koncem září odstartovala z kosmodromu v Kourou ve Francouzské Guyaně nosná raketa Ariane, která na oběžnou dráhu Země vynesla sondu SMART-1. Tato sonda je první evropskou sondou vyslanou k Měsíci. Kromě splnění svých vědeckých úkolů má prověřit pokročilé technologie, především xenonový iontový motor a přístroje pro sběr dat.

Sonda SMART-1 (Small Missions for Advanced Research in Technology 1) má po uvedení na oběžnou dráhu Země za 16 měsíců díky iontovému motoru dosáhnout Měsíce a přejít na oběžnou dráhu kolem něj. Mise SMART-1 je vyslána, aby provedla pozorování zaměřené na výzkum měsíčních povrchových vrstev. Ale jejím prvořadým úkolem je testování iontového motoru. Předpokládá se, že iontový motor bude v blízké budoucnosti tvořit pohon dalších planetárních sond, z nichž první má být sonda BepiColombo, jež má být vyslaná k Merkuru.
Jde o projekt Evropské kosmické agentury (ESA), která na jeho uskutečnění vynaložila 110 milionů euro. Pozoruhodný je nejen tím, že jde o první samostatnou evropskou sondu mířící k Měsíci, ale také proto, že v něm bude poprvé využito iontového motoru jako hlavního motoru na evropském kosmickém objektu. Iontový motor byl spuštěn, když se sonda oddělila od nosné rakety, tři dny po startu, tedy v úterý 30. září. Vědci v řídicím centru v německém Darmstadtu budou činnost xenonového iontového motoru sledovat díky řadě senzorů, umístěných na palubě sondy.
Technologie iontového motoru, jehož funkce spočívá v proudění ionizovaných částic plynného xenonu, byla vyvinuta v Sovětském svazu v 70. letech 20. století. Od roku 1972 vypustil SSSR na oběžnou dráhu kolem Země řadu družic, které kromě klasických chemických motorků jako prostředky orientace a korekce dráhy používaly rovněž elektrických raketových motorů. Na počátku 90. let bylo dosaženo dohody mezi ruskými, americkými a evropskými organizacemi o dalším vývoji a komerčním využití iontových motorů. Krátce nato se iontové motory začaly využívat na experimentálních družicích. Od konce 90. let jsou již docela běžně používány na komerčních stacionárních spojových družicích pro udržování satelitu na správné pozici nad Zemí. Iontové motory, využívající jako palivo xenon, jsou výkonnější, levnější a trvanlivější než dosud užívané hnací jednotky. To už v praxi dokázala americká sonda Deep Space 1 (DS-1), vypuštěná v roce 1998, u nichž tento revoluční motor poprvé sloužil jako hlavní pohonná jednotka pro dálkový kosmický let.
Iontový motor využívá elektrické energie získávané ze slunečních baterií k urychlení pracovní látky na vysokou rychlost, což vytváří reakční sílu pohánějící kosmické plavidlo. Užití elektrické energie zvyšuje výkon elektrických motorů ve srovnání s chemickými raketovými hnacími jednotkami. Mise SMART-1 používá elektrostatický iontový motor, přesněji řečeno motor pracující na principu Hallova jevu.
Motor, označovaný PPS-1350, byl zkonstruován francouzskou společností SNECMA. Jak již bylo předznamenáno, pracovní látkou je v jeho případě xenon. Motor PPS-1350 je kompaktní zařízení postavené kolem prstencové keramické komůrky o průměru 100 mm obklopené magnety. Na jedné straně je umístěna katoda produkující elektrony, které jsou opačně orientovanou anodou vtahovány do pracovní komory. Uvnitř komory jsou elektrony zachyceny magnetickým polem a střetávají se s plynným xenonem vstupujícím rovněž do komory. Důsledkem toho dochází ke vzniku kladně nabitých xenonových iontů a dalších záporně nabitých elektronů. Tyto elektrony jsou dále využity k urychlení iontů proudících z komory a hnaných elektrickým polem vytvářeným katodovými elektrony. Z komory vystupuje iontový paprsek s charakteristickou modrou barvou, který pohání kosmické plavidlo vpřed. Triumfem je i ekonomičnost motoru, který spotřebuje pouze 0,1 kg xenonu denně. Sonda, mířící k Měsíci, díky tomuto motoru nevydává kouř ani plamen, ale zanechává za sebou efektní namodralou stopu.
Iontový motor byl po dlouhou dobu doménou autorů sci-fi. Nelze nepřipomenout, že například vesmírná loď Enterprise ze seriálu Star Trek využívá pro své záložní pohonné jednotky stejného principu. Iontové motory se ale staly skutečností a jsou velkým příslibem pro budoucí kosmické mise do vzdálených oblastí sluneční soustavy. Pomocí nich mohou být lacinější a především doba letu ke vzdáleným cílům může být podstatně zkrácena.
Zdroje:
ESA – SMART-1 – zde lze podrobně sledovat misi sondy:
http://sci.esa.int/home/smart-1/index.cfm

Welcome to the SMART-1 Page
http://www.ssc.se/ssd/smart1.html

SMART-1 (mnoho informací v češtině – o iontovém motoru i o přístrojích na palubě sondy SMART-1)
http://www.spaceprobes.fbi.cz/index.php?cid=59

autor Jan Kapoun