KAGUYA (SELENE)

Japonská sonda KAGUYA (pojmenovaná podle pověsti o japonské princezně, která přišla na Zemi z Měsíce), původně zvaná SELENE (SELenological and ENgineering Explorer – ale též řecká bohyně Měsíce), je zřejmě zatím nejdokonalejší vědecké sonda k Měsíci od dob pilotovaného programu Apollo.

Hlavní úkoly sondy SELENE

Hlavním cílem mise je získat údaje o přítomnosti chemických prvků v globálním měřítku, o mineralogickém složení, topografii, geologii, gravitačním poli i prostředí v okolí Měsíce. Těchto poznatků má být využito při vývoji zásadních technologií dalšího výzkumu a v budoucnosti i při využití místních zdrojů.

Technický popis sondy SELENE

Mise zahrnuje tři družice - základní satelit s většinou vědeckého vybavení, subdružici VRAD [=VLBI [=Very Long Baseline Interferometry] Radio], využívající metodu interferometrie dvou vzdálených rádiových přístrojů a konečně Retranslační subsatelit, který je určen k příjmu signálů v dobách, když hlavní satelit pohybující se za Měsícem není v rádiovém kontaktu se Zemí.

Těleso základní družice má tvar hranolu o rozměrech 2,1x2,1x4,8 m, který je rozdělen na 2,8 m dlouhý (horní) hlavní přístrojový modul s většinou vědeckých přístrojů a 1,2 m dlouhý (spodní) pohonný modul. K boční stěně hranolu je připevněn jediný panel slunečních baterií o ploše 22 m² a výkonu cca 3500 W. Komunikační systém pracuje v pásmech S a X. Probíhá přes úzce směrovanou anténu ve směru sonda – Země rychlostí 10 Mb/s v pásmu X (pozemní přijímací anténa o průměru 60 m) nebo rychlostí 40, příp. 2 kb/s v pásmu S. Kapacita palubního záznamníku je 10 GB. Hlavní motor sondy používá dvousložkové kapalné pohonné látky (hydrazin s N2H4) a je schopen vyvíjet tah 500 N. Orientaci v prostoru udržuje 12 raketových motorků o tahu po 20 N na dvousložkové kapalné pohonné látky (zatáčení a klonění) a 8 mikromotorků o tahu 1 N na jednosložkové kapalné pohonné látky (klopení).Celková suchá hmotnost sondy obnáší 1720 kg, pohonné látky představují 795 kg.

Na horní podstavě přístrojového modulu jsou v počáteční fázi letu upevněny dva subsatelity - VRAD a Retranslační subsatelit.

Subsatelit VRAD má tvar hranolu s osmiúhelníkovitou podstavou o rozměrech přibližně 1x1x0,65 m a hmotnosti 50 kg. Ze středu horní podstavy vystupuje dipólová anténa. Satelit je stabilizovaný rotací 10 ot/min a nemá žádnou pohonnou jednotku. Elektrickou energii 70 W zabezpečuje soustava fotovoltaických článků na bázi Si pokrývajících boční stěny. Sluneční baterie dobíjejí NiMH akumulátor 13 Ah, 26 V. Subdružice nese jeden rádiový zdroj v pásmu X a tři vysílače v pásmu S. Společně s druhou subdružicí umožňuje pozemní pozorování metodou VLBI. Družice bude uvolněna na polární dráhu ve výšce 100x800 km a předpokládá se, že přežije na orbitě více než jeden rok.

Retranslační subsatelit se podobá satelitu VRAD. Má tvar hranolu s osmiúhelníkovitou podstavou o rozměrech přibližně 1x1x0.65 m a hmotnosti 50 kg. Ze středu horní podstavy vystupuje dipólová anténa. Na horní a dolní podstavě jsou dále umístěny dvojice malých antén pro pásmo S. Satelit je stabilizovaný rotací 10 ot/min a nemá žádnou pohonnou jednotku. Elektrickou energii 70 W zabezpečuje soustava fotovoltaických článků na bázi Si pokrývajících boční stěny. Sluneční baterie dobíjejí NiMH akumulátor 13 Ah, 26 V. Subdružice nese jeden rádiový zdroj v pásmu X a tři vysílače v pásmu S. Jejím úkolem je mj. přenášet signál pro Dopplerovské měření, sloužící k průzkumu gravitačního pole, mezi základním satelitem a pozemní stanicí v případě, kdy nebude hlavní družice ze Země viditelná. Družice bude uvolněna na dráhu ve výšce 100x2400 km a předpokládá se, že přežije na orbitě více než jeden rok.

Sonda je pro řadu experimentů a měření vybavena vědeckými přístroji o hmotnosti téměř 300 kg.

• XRS - X-ray Spectrometer - rentgenový fluorescenční spektrometr je určen ke stanovení základního prvkového složení materiálu, tvořícího povrchovou vrstvu regolitu;
  
• GRS - Gamma Ray Spectrometer - spektrometr záření gamma určuje měřením energetického spektra záření gamma z měsíčního povrchu přítomnost a množství více než deseti klíčových prvků (U, Th, K, H, atd.);
  
• MI - Multi band Imager - multispektrální zobrazovací systém je určen pro získání snímků Měsíce v devíti spektrálních pásmech s cílem získat mapu rozložení povrchových minerálů;
  
• SP - Spectral Profiler - trojice difrakčních spektrometrů slouží k získání globálních dat o rozložení a chemickém složení minerálů na měsíčním povrchu;
  
• TC - Terrain Camera - terénní kamera je dvojice panchromatických kamer pro stereoskopické zobrazení povrchu Měsíce dosahuje rozlišení 10 až 20 metrů;
  
• LRS - Lunar Radar Sounder - radarový systém je určen ke zjišťování povrchových a zejména podpovrchových struktur užitím vysokofrekvenční radarové techniky;
  
• LALT - Laser Altimeter - laserový výškoměr pro získání přesných výškových profilů měsíčního terénu;
  
• LMAG - Lunar Magnetometer - magnetometr je umístěn na lehké tyči ve vzdálenosti 12 m od sondy a může měřit magnetické pole Měsíce slabší než 1/100 000 geomagnetického pole (pod 0,1 nT) s časovým rozlišením 0,3 s;
  
• CPS - Charged Particle Spectrometer - spektrometr nabitých částic je schopen detekovat částice alfa, emitované povrchovým materiálem a mj. získat informace o změnách v posledním půl století a dále pozorovat sluneční i galaktické kosmické záření v okolí Měsíce;
  
• PACE - Plasma energy Angle and Composition Experiment - analyzátory plazmy tvoří čtyři senzory; dva pracující jako analyzátory spektra elektronů, třetí analyzuje hmotnosti iontů a čtvrtý měří energii iontů. Kombinace umožňuje získat prostorovém rozložení názkoenergetických elektronů (pod 15 keV) i nízkoenergetických iontů (pod 28 keV) v okolí Měsíce. Obě zařízení mají poskytnout údaje o současném i minulém stavu magnetického pole a plazmy v okolí Měsíce, na povrchu Měsíce i v jeho nitru;
  
• UPI - Upper-atmosphere and Plasma Imager - zobrazovací systém okolí Země je určen ke studiu chování plasmy pozorováním magnetosféry a ionosféry kolem Země z oběžné dráhy kolem Měsíce ve vizuálním a v dalekém ultrafialovém oboru spektra;
  
• RS - Radio Science - badanie istnienia jonosfery Księżyca za pomocą fal radiowych;
  
• RSAT - Four way Doppler measurements by Relay satellite and Main Orbiter transponder - čtyřcestná Dopplerovská měření umožní prostřednictvím radiových signálů hlavní družicové laboratoře a Retranslačního subsatelitu poprvé zkoumat lokální gravitační pole i na odvrácené straně Měsíce;
  
• VRAD - Differential VLBI Radio Source - měřením parametrů drah obou subsatelitů v oboru radiových vln v pásmech S a X prostřednictvím soustavy pozemních antén s velmi velkou základnou (VLBI - Very Long Baseline Interferometer) budou získána velmi přesná data o gravitačním poli Měsíce;
  
• HDTV - High Definition Television - barevná TV kamera s vysokým rozlišením pro pořizování obrázků a filmových záznamů měsíčního povrchu spolu s vycházející či zapadající Zemí.
  

Průběh letu sondy KAGUYA

Nosná raketa H-IIA F13 odstartovala z kosmodromu Tanegašima dne 14.09.2007 v 01:31 UT a úspěšně vynesla sondu KAGUYA na dráhu kolem Země ve výšce 280 – 232800 km a se sklonem cca 30°.

Po dvou obězích došlo v perigeu ke zvýšení rychlosti a navedení na translunární dráhu.

Po příletu k Měsíci (03.10.2007) byla sonda impulsem vlastního motoru uvedena na počáteční polární selenocentrickou (neboli cirkumlunární) dráhu ve výšce 101 x 11741 km s oběžnou dobou 16 h 42 min.

Z této úvodní dráhy se sonda postupnými manévry přesunula na operační nízkou kruhovou dráhu.

V průběhu snižování dráhy byl nejprve 09.10.2007 uvolněn Retranslační subsatelit (nazývaný od té chvíle "Okina") ve výšce 100 až 2400 km a později (12.10.2007) malá družice VRAD (nazývaná nyní "Ouna") na dráhu 100 až 800 km.

Dne 19.10.2007 byla hlavní družice navedena na operační dráhu ve výšce 80 až 123 km (polární, perioda 118 minut) nad povrchem Měsíce, kterou bude drobnými korekcemi – průměrně jednou za dva měsíce – udržovat po dobu jednoho roku. První rok by se výška skutečné dráhy neměla odchýlit o více než 30 km od nominální hodnoty 100 km. Po uplynutí jednoho roku se uvažuje o snížení dráhy na 40 až 70 km.

Připraveno podle spaceprobes A.Havlíčka a článku M.Grüna na iDNES.