BepiColombo erkundet die Geheimnisse des Merkur
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Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) hat ihre BepiColombo-Mission am 20. Oktober von ihrem Weltraumbahnhof in der Nähe des Äquators in Kourou, Französisch-Guayana, auf den Planeten Merkur gestartet. Meine Beteiligung an der Mission bedeutet, dass ich die Reise mit dem Raumschiff mit Besorgnis verfolgen werde führen eine Reihe von kniffligen Manövern durch, die im Jahr 2025 in der endgültigen Annäherung an Merkur münden.
Die Mission kommt 25 Jahre, nachdem eine Gruppe von Wissenschaftlern der ESA zum ersten Mal vorgeschlagen hatte, eine Sonde an Mercury zu schicken, und 18 Jahre nachdem die ESA das Projekt als "Eckpfeiler" -Mission genehmigt hatte. Dies ist die Kategorie von erstklassigen, wissenschaftlich exzellenten Missionen, die eine bedeutende Entwicklung neuer Technologien erfordern. Zu den früheren Missionen der ESA zählen die Kometenmission Rosetta und das Gravitationswellenobservatorium LISA Pathfinder.
Warum aber Merkur? Es ist ein rätselhafter Planet. Der MESSENGER-Orbiter (2011-2015) der NASA hat viele Gründe aufgezeigt, warum Wissenschaftler mehr darüber erfahren möchten. Dazu gehört der ungewöhnlich große Kern des Planeten - wir wissen nicht, warum er immer noch geschmolzen ist und im Gegensatz zu Mars oder Venus ein Magnetfeld erzeugen kann. Ein weiteres Rätsel ist die Fülle an (weitgehend nicht identifizierten) flüchtigen Substanzen an der Oberfläche. Diese sollten nicht in einen Planeten integriert worden sein, der sich so nahe an der Sonne gebildet hat wie Merkur jetzt.
Die Raketentechnik
Der erste Kurs von BepiColombo nach drei Tagen Umlaufbahn um die Erde zur Kasse wird eine elliptische Umlaufbahn um die Sonne sein. Dies wird beginnen, indem es in die Umlaufbahn der Erde gebracht wird. Aber Anfang 2019 wird es den Großteil des Jahres draußen bleiben. Sie wird sich dann wieder im Inneren bewegen, bevor sie im April 2020 der Erde sehr nahe kommt.
Zu diesem Zeitpunkt wird es einen „Schwerkraft-Assistenten“ -Vorflug geben - mit der Schwerkraft der Erde, um sich nach innen zur Venus zu bewegen. Es wird auch einen Schwerkraft-Vorbeiflug der Venus geben, wenn sie im Jahr 2020 dort ankommt, gefolgt von einem weiteren im Jahr 2021, um sie in Richtung Merkur zu schicken. Dann wird es eine Reihe von sechs ähnlichen Vorbeiflügen von Mercury in den Jahren 2021-2025 geben, die erforderlich sind, um sicherzustellen, dass das Raumfahrzeug mit einer langsamen Geschwindigkeit, die im Dezember 2025 in die Umlaufbahn eingefangen werden könnte, schließlich an seinem Ziel herankommt.
Jeder in der obigen Animation gezeigte Vorbeiflug muss perfekt ausgeführt werden. Vor allem während des Starts könnte es schief gehen, aber ich habe großes Vertrauen in die Fähigkeiten des ESA-Flugkontrollteams in Darmstadt, Deutschland.
Gestapelte Raumfahrzeuge
Die Mission, die zum Gedenken an Giuseppe (Bepi) Colombo benannt wurde, der zum ersten Mal Schwerkraftunterstützungsflugzeuge für Raumsonden vorgeschlagen hatte, ist ein Joint Venture der ESA und ihres japanischen Kollegen JAXA.
Das gestapelte Raumfahrzeug trägt zwei Orbiter. Die ESA ist eine zwei Meter lange Einheit mit mehr als einer Tonne, die als Mercury Planetary Orbiter (MPO) bezeichnet wird. Ich habe den Verdacht, dass der Name von BepiColombo oder auch nur von Bepi erben wird, nachdem er angefangen hat, Merkur zu umkreisen. Der japanische Orbiter ist kleiner und seine Masse beträgt etwa ein Viertel des ESA-Orbiters. Ursprünglich als Mercurys Magnetosphärischer Orbiter (MMO) bezeichnet, erhielt er im Juni den Namen Mio, der auf japanisch eine sichere Navigation bedeutet. Während der Kreuzfahrt nach Mercury wird Mio in einer Sonnenblende untergebracht und an einer Seite des europäischen Orbiters befestigt.
Auf der anderen Seite des Orbiters befindet sich das Mercury Transfer Module, MTM. Diese wird von der ESA betrieben und bietet den Antrieb, das gestapelte Raumfahrzeug bis zu seiner Mercury-Umlaufbahn zu bringen. Es hat einen 7,5 Meter langen "Flügel" von Sonnenkollektoren, dessen Aufgabe darin besteht, Sonnenlicht in Elektrizität umzuwandeln, um seinen "Ionenantrieb" anzutreiben. Dies ist ein Antriebssystem, das Schub erzeugt, indem es Xenon-Gas beschleunigt, das positiv aufgeladen wurde (durch seine Elektronenatome abstreifen). Diese Technik kann viel mehr Schub pro Kraftstoffmasse bereitstellen als herkömmliche chemische Raketen.
Die enorme Schwerkraft der Sonne bedeutet, dass mehr Energie benötigt wird, um in eine stabile Umlaufbahn um den Merkur zu gelangen, als dies notwendig wäre, um dasselbe Raumfahrzeug zu einem weit entfernteren Pluto zu schicken. Aus diesem Grund wird der Ionenantrieb in Intervallen betrieben, die etwa die Hälfte der Reiseflugdauer ausmachen, meistens, um das Raumfahrzeug zu verlangsamen.
Unglücklicherweise behindert die gestapelte Konfiguration des kombinierten Raumfahrzeugs seine Fähigkeit, während der planetarischen Vorbeiflüge Wissenschaft zu betreiben. Einige wissenschaftliche Daten werden gesammelt, aber die besten Bilder, die wir wahrscheinlich während der Vorbeiflüge erhalten, stammen von den Selfie-Cams, die auf dem MTM montiert sind.
Ankunft im Merkur
Bei Ankunft bei Mercury Ende Dezember 2025 wird das Transfermodul abgetrennt. Mio, der sich zur Stabilisierung mit 15 Umdrehungen pro Minute dreht, wird dann in eine stark elliptische Umlaufbahn um Merkur freigesetzt. Sobald dies der Fall ist, wird JAXA den Betrieb von Mio übernehmen und ihn durch seine Aufgaben führen, wobei er das Magnetfeld des Planeten und die dazugehörige Weltraumumgebung untersucht.
Der Orbiter der ESA wird dann die Sonnenblende als letztes Hindernis abwerfen und ihre eigenen chemischen Triebwerke verwenden, um einen näheren, kreisförmigeren Orbit um Merkur zu erreichen. Von dort aus wird die Oberfläche des Planeten mit einer Reihe von Kameras und anderen Instrumenten untersucht. Dies sollte die Zusammensetzung und die geologische Geschichte viel detaillierter festlegen als der kleinere und weniger komplexe MESSENGER. Der Orbiter wird auch ein Magnetometer mit sich führen, damit sowohl er als auch Mio die magnetischen Zustände an zwei Orten gleichzeitig melden können - eine wichtige Premiere für eine Weltraummission, die uns die Geschwindigkeit zeigen soll, mit der Störungen das Magnetfeld des Planeten durchlaufen.
Es ist aufregend zu glauben, dass BebiColombo in wenigen Jahren unser Merkurwissen verändern kann. Und während Sie ab dem 23. Oktober warten, werden Sie in der Lage sein, wunderschöne, evokative Musik zu hören, die der Planet im Rahmen des Planets 2018-Projekts inspiriert hat. Es wurde zum Gedenken an den hundertsten Geburtstag von Gustav Holsts Planets Suite mit Musik inspiriert, die von der Wissenschaft der Planeten inspiriert wurde.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation von David Rothery veröffentlicht. Lesen Sie hier den Originalartikel.
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