Misja BepiColombo coraz bliżej Mercurego

Misja BepiColombo wchodzi w decydującą fazę. 3 września rozpocznie się operacja, która pozwoli europejskiemu i japońskiemu orbiterowi rozpocząć ostatni etap przygotowań do samodzielnych badań Merkurego. To kolejny ważny etap wieloletniej podróży, w której uczestniczą także polscy naukowcy pracujący nad instrumentem MERTIS.

Misja BepiColombo przed kluczowym etapem

.Po ośmiu latach podróży sonda BepiColombo jest już blisko Merkurego. 3 września dojdzie do rozdzielenia modułu transferowego od dwóch orbiterów naukowych. To jeden z istotnych momentów całej misji. Wśród instrumentów znajdujących się na pokładzie europejskiego orbitera jest MERTIS, przy którego powstaniu pracowali także polscy naukowcy.

Przebieg operacji będzie można śledzić podczas transmisji prowadzonej przez Europejską Agencję Kosmiczną. Relacja rozpocznie się o godzinie 13.45.

BepiColombo to wspólne przedsięwzięcie Europy i Japonii, którego nazwa upamiętnia włoskiego matematyka i inżyniera Giuseppe „Bepi” Colombo. Misja rozpoczęła się 20 października 2018 roku, kiedy z europejskiego kosmodromu w Gujanie Francuskiej wystartowała rakieta Ariane 5. Na jej pokładzie znajdowały się trzy elementy sondy: europejski Mercury Planetary Orbiter (MPO), przeznaczony do obserwacji powierzchni Merkurego, japoński Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), którego zadaniem jest badanie magnetosfery planety, oraz moduł transferowy MTM.

Przez osiem lat MTM odpowiadał za napęd całej misji, dostarczał energię elektryczną obu orbiterom i umożliwiał im dotarcie w pobliże Merkurego.

Jak powiedział dr inż. Tomasz Zawistowski, zastępca dyrektora ds. rozwoju technologii Centrum Badań Kosmicznych PAN, 3 września, osiem lat po rozpoczęciu misji, oba orbitery zostaną odłączone od modułu transferowego. Niedługo później rozpoczną procedurę wejścia na orbitę Merkurego.

Jak sonda wyhamuje przed wejściem na orbitę Merkurego

.Przed osiągnięciem tego celu BepiColombo musi odpowiednio zmniejszyć swoją prędkość, aby grawitacja planety mogła przechwycić sondę. W trakcie dotychczasowej podróży sonda przemieszczała się względem Słońca z bardzo dużą prędkością. Silniki jonowe MTM oraz kolejne asysty grawitacyjne pozwoliły ograniczyć ją do około 48 km/s, a więc wartości zbliżonej do prędkości orbitalnej Merkurego wokół Słońca. Za końcowe wyhamowanie podczas wejścia na orbitę odpowiadać będą chemiczne silniki umieszczone na orbiterze MPO – wyjaśnił ekspert.

Kolejne operacje mają rozpocząć się w listopadzie, gdy oba orbitery wspólnie zostaną wprowadzone na orbitę Merkurego. W grudniu nastąpi ich rozdzielenie. W tym samym miesiącu japoński MMO powinien osiągnąć docelową orbitę, natomiast europejski MPO ma znaleźć się na swojej orbicie w marcu 2027 roku.

Dwa orbitery rozpoczną badania Merkurego

.Europejski Mercury Planetary Orbiter, którego wysłanie jest związane z Europejską Agencją Kosmiczną, będzie poruszał się po eliptycznej orbicie o parametrach 480 x 1500 km. Do badań Merkurego wykorzysta 11 instrumentów. Aparatura posłuży między innymi do przygotowania trójwymiarowych map planety, poszukiwania lodu oraz określenia składu jej skorupy. MPO będzie również badał wnętrze Merkurego, aby ustalić, czy jego jądro pozostaje płynne, czy jest stałe, a także zajmie się analizą pola magnetycznego planety.

MERTIS z udziałem polskich naukowców

.Wśród instrumentów europejskiego orbitera znajduje się pracujący w podczerwieni spektrometr MERTIS. Za jego dostarczenie odpowiadała Niemiecka Agencja Kosmiczna, która współpracowała przy tym ściśle z Centrum Badań Kosmicznych PAN. Zadaniem CBK PAN było przygotowanie celownika określającego oś optyczną, wzdłuż której instrument będzie wykonywał obserwacje – przekazał dr inż. Tomasz Zawistowski.

MERTIS zostanie wykorzystany między innymi do badań mineralogicznych oraz analizy bilansu cieplnego powierzchni Merkurego.

Drugi orbiter, japoński Mercury Magnetospheric Orbiter, należy do Japońskiej Agencji Kosmicznej. Na jego wyposażeniu znajdują się między innymi magnetometry, urządzenia wykrywające naładowane cząstki oraz odbiorniki radiowe. MMO będzie okrążał Merkurego po silnie wydłużonej orbicie o parametrach 590 x 11640 km, dostosowanej do prowadzenia obserwacji jego magnetosfery.

Operatorzy z Europejskiego Centrum Operacji Kosmicznych ESA (ESOC) w Niemczech oraz Centrum Badań Kosmosu Usuda (UDSC) w Japonii już utrzymują kontakt z BepiColombo. Sonda komunikuje się z zespołami na Ziemi, a operatorzy sprawdzają instrumenty znajdujące się na jej pokładzie. Główne działania mające potwierdzić ich sprawność i możliwość prowadzenia pracy rozpoczną się jednak w listopadzie, w ramach tak zwanej Commissioning Phase – zaznaczył wicedyrektor CBK PAN.

Ekstremalne warunki na Merkurym wyzwaniem dla aparatury

.Według dr. inż. Tomasza Zawistowskiego dotarcie z misją badawczą do Merkurego należy do wyjątkowo trudnych przedsięwzięć i stanowi jedną z najbardziej zaawansowanych operacji przeprowadzonych przez ESA. Merkury jest pierwszą planetą od strony Słońca i znajduje się najbliżej naszej gwiazdy. Związane z tym silne oddziaływanie grawitacyjne Słońca sprawia, że trajektoria BepiColombo wymaga bardzo dokładnych korekt – powiedział naukowiec.

Warunki panujące na Merkurym stanowią kolejne wyzwanie dla misji. Temperatura na powierzchni może wynosić około -170 st. C po stronie nocnej oraz sięgać 430 st. C po stronie oświetlonej przez Słońce.

Aparatura musi być odpowiednio chroniona, aby wytrzymać zarówno intensywne promieniowanie słoneczne, jak i bardzo duże obciążenia cieplne związane z różnicą temperatur. W Europejskim Centrum Badań i Technologii Kosmicznych (ESTEC) w Holandii przeprowadzano testy, których znaczną część poświęcono sprawdzeniu odporności instrumentów na ekstremalne nasłonecznienie oraz kontroli sposobu przepływu i odprowadzania ciepła w warunkach odpowiadających tym występującym na Merkurym – tłumaczył dr inż. Tomasz Zawistowski.

Kiedy rozpoczną się badania naukowe Merkurego

.Jak dodał, badania prowadzone przez europejski i japoński orbiter mają potrwać rok lub dłużej. Pierwsze oficjalne wyniki naukowe powinny zacząć docierać na Ziemię w kwietniu przyszłego roku.

Operację oddzielenia modułów naukowych BepiColombo od modułu napędowego będzie można obejrzeć w kanałach Europejskiej Agencji Kosmicznej w serwisie YouTube [LINK] oraz na LinkedIn [LINK]. Transmisja rozpocznie się o 13.45 i potrwa do 16.45 czasu środkowoeuropejskiego. Samo rozłączenie przewidziano na godzinę 14.00. Następnie zespoły ESA i JAXA będą oczekiwać na sygnał z BepiColombo, aby potwierdzić, że sonda pozostaje sprawna.

Anna Bugajska/PAP/WcN