Wczesnym rankiem 20 października z kosmodromu w Gujanie Francuskiej, na pokładzie rakiety Ariane 5, wystartowała w kierunku Merkurego misja BepiColombo. To wspólny projekt agencji kosmicznych z Europy (ESA) i Japonii (JAXA), którego celem jest lepsze poznanie najsłabiej zbadanej planety naszego Układu Słonecznego.
Merkury – mało zbadana planeta
Merkury to najmniejsza i najbliższa Słońcu planeta Układu Słonecznego. Merkury nie jest szczególnie przyjemnym miejscem – z temperaturami od -180° C w nocy do 450° C w ciągu dnia i nieustannymi wybuchami intensywnego promieniowania słonecznego.
Do Merkurego wysłaliśmy dotychczas tylko dwa statki kosmiczne: Mariner 10, z trzema przelotami w latach 1974 i 1975, oraz Messenger, który okrążał planetę od 2011 do 2015 roku. Te dwie misje nauczyły nas bardzo dużo o planecie, ale także pozostawiły wiele pytań, na które będzie próbowała odpowiedzieć BepiColombo.
Mariner odkrył, że niewielki Merkury (średnica wynosi 4879 km) posiada pole magnetyczne, co było zaskakujące – zwłaszcza, że Wenus, Mars i Księżyc nie mają pola magnetycznego. BepiColombo zmierzy strukturę tego pola i pomoże zrozumieć jak powstało.
Messenger natomiast zauważył struktury wyglądające na baseny lodu w kraterach na biegunach Merkurego. Miejsca te pozostają wiecznie zacienione i chłodne, ponieważ światło słoneczne nigdy nie dociera do dna kraterów. Nie wiemy jednak, w jaki sposób lód tam dotarł.
„Merkury wykazuje kilka niespodziewanych cech, które podważają nasze modele formowania się planet. Jeśli uda nam się znaleźć rozwiązanie tych zagadek z pomocą BepiColombo, to będzie to dla mnie najbardziej ekscytująca rzecz, jaką możemy zrobić w tej misji.”
– mówi naukowiec misji BepiColombo, Johannes Benkhoff.
Niezwykła Sonda BepiColombo – składa się z trzech części
Nazwa sondy pochodzi od włoskiego matematyka i inżyniera, Giuseppe (Bepi) Colombo, który wynalazł manewr asysty grawitacyjnej. To on pomógł NASA w wyznaczeniu trajektorii sondy Mariner 10 – pierwszej, która doleciała do Merkurego w 1974. Wykonała ona pierwszy manewr asysty grawitacyjnej z pomocą Wenus.
BepiColombo zabrała ze sobą dwa orbitery, jeden przeznaczony do badania samej planety, od żelaznego jądra do jej delikatnej atmosfery (MPO – Mercury Planetary Orbiter), oraz drugi do badania magnetosfery (MMO – Mercury Magnetospheric Orbiter). Badania będą dotyczyć zarówno głębokiego wnętrza planety, jak i jej interakcji z wiatrem słonecznym. Pozwoli to na najlepsze dotąd zrozumienie zjawisk zachodzących na Merkurym, jak również tego, jak tak blisko Słońca zachodzą procesy formowania się i ewolucji planety. Za dostarczenie sond na orbitę Merkurego odpowiada MTM – Mercury Transfer Module.
Zanim BepiColombo zacznie badać Merkurego, musi do niego dotrzeć – i to jest samo w sobie wyzwanie. Aby uniknąć wpadnięcia w Słońce przy przelocie w pobliżu Merkurego, statek pokona trasę, wykorzystując asysty grawitacyjne Ziemi, dwukrotnie Wenus oraz Merkurego, aby w końcu wejść na orbitę planety. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, BepiColombo dotrze do miejsca docelowego w grudniu 2025 roku.
Wyzwaniem są również ekstremalne temperatury Merkurego, od -180ºC do ponad 450ºC. Wiele mechanizmów i powłok zewnętrznych statków kosmicznych nie było wcześniej testowanych w takich warunkach. Duże panele słoneczne modułu transferowego BepiColombo muszą być przechylone pod kątem prostym, aby uniknąć uszkodzenia przez promieniowanie, a jednocześnie zapewnić wystarczającą ilość energii dla statku kosmicznego. System chłodzenia MPO może skutecznie usuwać ciepło z jego podsystemów, a także odbijać ciepło i latać nad powierzchnią planety na niższych wysokościach niż dotychczas. Natomiast MMO obraca się 15 razy na minutę, aby równomiernie rozprowadzać ciepło Słońca nad panelami słonecznymi i uniknąć przegrzania.
Kilka miesięcy przed przybyciem na Merkurego moduł transferowy zostanie odrzucony, pozostawiając dwa orbitery – wciąż połączone ze sobą – dopóki nie zostaną złapane przez grawitację Merkurego. Ich wysokość zostanie skorygowana za pomocą silników MPO, dopóki nie osiągną pożądanej eliptycznej orbity biegunowej MMO.
Następnie MPO oddzieli się i zejdzie na swoją własną orbitę za pomocą silników sterujących. Orbitery wspólnie wykonają pomiary, które zbadają wewnętrzną strukturę planety, naturę jej powierzchni i ewolucję cech geologicznych – w tym lodu w zacienionych kraterach planety – i interakcję między planetą a wiatrem słonecznym. Sondy mają również przeprowadzić test teorii względności Einsteina.
„Unikalnym aspektem tej misji jest posiadanie dwóch statków kosmicznych monitorujących planetę z dwóch różnych lokalizacji w tym samym czasie: jest to naprawdę kluczowe dla zrozumienia procesów związanych z wpływem wiatru słonecznego na powierzchnię Merkurego i jego środowisko magnetyczne”
– dodaje Johannes Benkhoff.
W misję BepiColombo zaangażowana jest międzynarodowa grupa inżynieryjno-technologiczna SENER, która ma także oddział w Polsce. Jej międzynarodowe ramię dostarczyło anteny, falowody mikrofalowe oraz mechanizm nakierowujący antenę wysokiego wydatku energetycznego. Urządzenia te są niezbędne dla powodzenia misji, bo odpowiadają za utrzymanie komunikacji z centrum kierowania misją na Ziemi, tj. przesyłanie komend oraz danych naukowych. Ponadto SENER wyprodukował manipulator magnetometru, który służy do umieszczenia części instrumentów pomiarowych z dala od magnetycznych zakłóceń statku kosmicznego.
Cele naukowe misji BepiColombo
Cele naukowe misji BepiColombo obejmują wszystkie aspekty planety i jej otoczenia. Cele badań Merkurego:
- Pochodzenie i ewolucja planety blisko jej gwiazdy macierzystej
- Struktura wewnętrzna planety i jej skład
- Charakterystyka i pochodzenie wewnętrznego pola magnetycznego
- Procesy powierzchniowe, takie jak kratery, tektonika, złoża polarne i wulkanizm
- Struktura, skład, pochodzenie i dynamika egzosfery Merkurego
- Struktura i dynamika magnetosfery Merkurego
- Teoria Względności Einsteina (poprzez precyzyjne pomiary orbity i pozycji statku kosmicznego).
BepiColombo to ciekawa sonda, bo składająca się z trzech części, efekt współpracy dwóch agencji kosmicznych (europejskiej i japońskiej), która zbada słabo poznanego Merkurego. Co najbardziej ciekawi Cię w tej misji?
