Europa Blaster Off til Mercury - Hvad skal man vide om BepiColombo Mission

Den Europæiske Rumorganisation (ESA) har den 20. oktober lanceret sin BepiColombo-mission til planeten Mercury fra sin rumport i nærheden af ​​ækvator i Kourou, Fransk Guyana. Mit engagement i missionen betyder, at jeg vil være ivrig efter at følge rejsen, da rumfartøjet bærer ud en række vanskelige manøvrer, der kulminerede i sin endelige tilgang til kviksølv i 2025.

Missionen kommer 25 år efter, at en gruppe forskere først foreslog ESA, at den skulle sende en sonde til Mercury, og 18 år efter, at ESA godkendte projektet som en "hjørnesten" mission. Dette er kategorien af ​​verdensklasse, videnskabeligt fremragende missioner, der kræver betydelig ny teknologiudvikling. Tidligere ESA-hjørnestensmissioner omfatter Rosetta kometen mission og LISA Pathfinder gravitationsbølge observatoriet.

Men hvorfor Merkur? Det er en forbløffende planet. NASAs MESSENGER orbiter (2011-2015) afslørede mange grunde til, at forskere er ivrige efter at lære mere om det. Disse omfatter planternes unormalt store kerne - vi ved ikke, hvorfor det stadig er smeltet og i stand til at generere et magnetfelt, i modsætning til Mars eller Venus. Et andet mysterium er overfladen af ​​(stort set uidentificerede) flygtige stoffer på overfladen. Disse burde ikke have været indarbejdet i en planet, der dannede så tæt på solen som Merkurius nu er.

Rocket Science

BepiColombos indledende kursus efter tre dages omkreds af jorden til checkouts vil være en elliptisk bane om solen. Dette vil begynde med at tage det inde i jordens kredsløb. Men tidligt i 2019 vil det krydse udenfor det for det meste af året. Det vil derefter bevæge sig tilbage indenfor, inden det kommer meget tæt på Jorden i april 2020.

På det tidspunkt vil det lave en "gravitation-assist" flyby - ved hjælp af jordens tyngdekraft at svinge sig indad mod Venus. Der vil også være en tyngdekraft-assist flyby af Venus, når den kommer der i 2020, efterfulgt af endnu en i 2021 at sende den til Mercury. Derefter vil der være en serie på seks lignende flybys af kviksølv i 2021-2025, der skal sikre, at rumfartøjet til sidst lukker ind på sit mål med en langsom hastighed, der skal fanges i kredsløb omkring den i december 2025.

Hver flyby, vist i animationen ovenfor, skal udføres perfekt. Ting kunne gå galt, især under lanceringen, men jeg har rigelig tillid til evnen hos ESAs flykontrolhold i Darmstadt, Tyskland.

Stacked Spacecraft

Missionen, der er opkaldt til minde om Giuseppe (Bepi) Colombo, som først foreslog gravitation-assist flybys til rumfartøjer, er et joint venture mellem ESA og dets japanske modpart, JAXA.

Det stablede rumfartøj bærer to omløbere. ESA er en to meter lang enhed, der masserer mere end et ton, kaldet Mercury Planetary Orbiter, MPO. Jeg formoder, at efter at den begynder at bane Mercury, vil den arve navnet BepiColombo, eller måske bare Bepi. Den japanske orbiter er mindre, og dens masse er omkring en fjerdedel af ESAs orbiter. Oprindeligt kaldet Mercury Magnetospheric Orbiter, MMO, i juni blev det tildelt navnet Mio, som på japansk bærer konnotationer om sikker navigation. Under krydstogt til Mercury, vil Mio blive anbragt inde i en solskærm og fastgjort til den ene side af den europæiske orbiter.

På den anden side af orbiteren er Mercury Transfer Module, MTM. Dette drives af ESA og giver fremdriften til at tage det stablede rumfartøj helt til sin kviksølvbane. Den har en 7,5 meter lang "fløj" af solpaneler, hvis arbejde er at skifte sollys til el for at drive sin "iondrev." Dette er en fremdrivningsenhed, der skaber fremdrift ved at accelerere xenongas, der er positivt ladet stripping af dets atomer af elektroner). Denne teknik kan give meget mere tryk pr. Masse brændstof end konventionelle kemiske raketter.

Solens enorme tyngdekraft betyder, at der kræves mere energi for at komme ind i en stabil bane om kviksølv, end det ville være nødvendigt at sende det samme rumfartøj til langt mere fjerntliggende Pluto. På grund af dette vil iondrevet blive betjent med mellemrum, der svarer til omkring halvdelen af ​​krydstogtvarigheden, for det meste for at sænke rumfartøjet nedad.

Desværre forhindrer den stablede konfiguration af det kombinerede rumfartøj sin evne til at udføre videnskab under de planetariske flybys. Nogle videnskabelige data vil blive indsamlet, men de bedste billeder, vi sandsynligvis vil få i løbet af flybys, kommer fra selfie-cams monteret på MTM.

Ankommer til kviksølv

Ved ankomsten til Mercury i slutningen af ​​december 2025 vil overførselsmodulet løsnes. Mio, der spinder med 15 omdrejninger pr. Minut for stabilitet, vil så blive frigivet til en stærkt elliptisk kredsløb om kviksølv. Så snart dette sker, vil JAXA overtage Mio-operationer og lede det gennem sine opgaver, studere planetens magnetfelt og det tilhørende rummiljø.

ESA's orbiter vil derefter skyde solskærmen, dets sidste hindring og bruge sine egne kemiske thrustere til at opnå en tættere, mere cirkulær kredsløb om kviksølv. Derefter vil den studere planetens overflade ved at bruge et udvalg af kameraer og andre instrumenter. Dette burde nøjes med sammensætningen og geologisk historie i meget bedre detaljer end den mindre og mindre komplekse MESSENGER. Orbiteren vil også bære et magnetometer, så både det og Mio vil kunne rapportere magnetiske forhold på to steder samtidigt - et vigtigt første for en dyb rummission, der skal lære os om den hastighed, hvormed forstyrrelser rejser gennem planetens magnetfelt.

Det er spændende at tro, at BebiColombo kan omdanne vores viden om kviksølv om få år. Og mens du venter, fra 23. oktober, vil du kunne lytte til nogle smukke, stemningsfulde musik, som planeten har inspireret som en del af Planets 2018-projektet. Dette blev oprettet for at fejre århundredet af Gustav Holst's Planets Suite med musik inspireret af planets videnskab.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet på The Conversation af David Rothery. Læs den oprindelige artikel her.