BepiColombo:To kredsløb går til kviksølv

Kendt siden antikken, Merkur har endnu ikke leveret alle sine hemmeligheder. Den internationale mission BepiColombo, planlagt til lancering i de kommende dage, vil studere planetens overflade og sammenligne dets magnetfelt med jordens.

Bortset fra Jorden, Kviksølv er den eneste jordiske planet med sit eget magnetfelt, og alligevel har den kun været besøgt af to rummissioner hidtil. Dette er virkelig ingen let opgave:fordi det er så tæt på solen, et rumfartøj, der savner Swift Planetens svage tyngdefelt, vil uundgåeligt styrte mod soloverfladen, opvarmet til en flammende 5, 500 ° C.

De europæiske og japanske rumorganisationer, ESA og JAXA, har derfor arbejdet i tæt samarbejde for at sikre BepiColombos succes. Missionen, som omfatter to kredsløb, er planlagt til at starte fra Kourou, Fransk Guyana, om natten den 19.-20. oktober ombord på en Ariane 5-raket. Efter en syv års rejse og to flybys af Venus for at drage fordel af en tyngdekraftsassistent, den vil derefter undersøge Merkurys overflade, atmosfære, og magnetosfæren i to år, indtil 2027.

Fra Mariner til Bepi

I 1970'erne, under en mission hovedsageligt fokuseret på Venus, det amerikanske rumfartøj Mariner 10 udførte tre flybys af Merkur. En af de involverede forskere var en professor ved University of Padua, Italien, kaldet Giuseppe "Bepi" Colombo. Det nye rumfartøj, det allerførste samarbejde mellem ESA og JAXA, blev opkaldt efter ham.

Under de korte flybys, Mariner 10 var i stand til at kortlægge halvdelen af ​​kviksølv og registrere dets magnetfelt. Selvom den er meget svagere end Jordens, det viser, at kernen på planeten stadig er aktiv. Mariner 10 bekræftede også tilstedeværelsen af ​​en exosfære, en ekstremt svag atmosfære, der strækker sig til meget store højder.

Mange år senere, NASA lancerede rumfartøjet MESSENGER. Placeret i kredsløb omkring Merkur i marts 2011, den styrtede ned på overfladen i april 2015, da den løb tør for brændstof. Det bekræftede Mariner 10's observationer og udførte yderligere kortlægning og undersøgelser af overfladen. I særdeleshed, MESSENGER opdagede ikke kun beviser for vulkansk aktivitet og pladetektonik, men også af vandis:på grund af Merkurius ekstremt lille aksial hældning, intet direkte sollys når nogensinde bunden af ​​slagkratere ved polerne.

"Selvom MESSENGER bar et magnetometer og udstyr til måling af ioner og energiske partikler, rumfartøjets vigtigste mission var at undersøge planeten, dens tynde atmosfære og dens overflade, "forklarer Dominique Delcourt, CNRS seniorforsker og direktør for LPC2E, ansvarlig for ionmassespektrometeret om bord på BepiColombos japansk designede orbiter, MMO. "I nærvær af et iboende magnetisk felt, et magnetisk hulrum dannes i rummet. Dette kaldes magnetosfæren, hvor mange partikeltransport- og accelerationsprocesser finder sted. "

En mission, To kredsløb

BepiColombo -missionen omfatter to kredsløb, der bærer en videnskabelig nyttelast på næsten 100 kilo. Den første, MPO (Bepi), vil være dedikeret til fuldstændig at kortlægge planeten og studere dens overflade, intern struktur, og eksosfæren, mens den anden, MMO (omdøbt til Mio), vil studere dets magnetiske miljø. En gang på deres destination, Mio frigives først, efterfulgt af Bepi, som vil blive placeret i den laveste bane, der nogensinde er opnået omkring Merkur.

Delcourt er optimistisk:"Denne bredere vifte af instrumenter gør det muligt for os ikke kun at gøre nye opdagelser, men også gennemgå MESSENGERs data. Ved at kombinere observationer fra begge kredsløb, vi vil også være i stand til at udføre det, du kan kalde stereoskopiske målinger, noget, der tidligere var umuligt. "

MMO -orbiteren gennemfører en rotation på bare fire sekunder, gør det muligt for dets instrumenter at pege i alle retninger i rummet på jagt efter neutrale eller ioniserede partikler og elektromagnetiske bølger. Med en højere opløsning end MESSENGER -instrumentet, MSA -ion -spektrometeret, udviklet på LPP [6] i samarbejde med japanske og tyske teams, kan skelne mellem tunge atomer kun en atommassenhed fra hinanden, såsom kalium og calcium.

"Disse målinger vil gøre det muligt for os at karakterisere udsendt planetmateriale, "siger Delcourt." Som et resultat af meteoritbombardement og solvinden, sagen skubbes ud fra overfladen af ​​kviksølv. Det kan derefter ioniseres af Solens ultraviolette stråling, og transporteret og accelereret rundt om planeten. "Ved at studere disse ioner, det vil være muligt at analysere overfladens sammensætning uden at skulle lande på den.

Et model magnetfelt

Kviksølvets magnetfelt er også en interessant generisk model. At observere en magnetosfære, der er mindre end vores, bør forbedre vores forståelse af adfærden for både neutralt og ioniseret stof i rummet. På så kort afstand fra solen, solvindens tæthed betyder, at den har større indflydelse på planeten. En anden interessant faktor er, at Merkurius stærkt elliptiske bane forårsager betydelige cykliske variationer i denne eksponering. Som resultat, BepiColombos forskellige videnskabelige instrumenter vil sandsynligvis blive holdt ekstremt travlt. Seks af dem blev designet med deltagelse af otte CNRS -laboratorier, herunder LPC2E, IAS, IPGP, Research Institute in Astrophysics and Planetology (IRAP), lammen, LATMOS, LESIA og LPP.

På LATMOS, Éric Quemerais er hovedforsker for PHEBUS. Dette ultraviolette spektrometer scanner frekvenser fra 50 til 320 nanometer, samt et par linjer, der bruges til at detektere calcium og kalium.

Analyse af Merkur's overflade

"Vi dækker et bredere spektralområde, der inkluderer elementer, der var usynlige for MESSENGER, såsom helium, svovl, ioniseret calcium, dihydrogen, etc., "Quemerais forklarer." Takket være et bedre signal-til-støj-forhold, Vi har også en forbedret detektionsgrænse. "Og hvorimod det amerikanske spektrometer var justeret med dets sonde, PHEBUS har en uafhængig pegemekanisme. Dette giver den mulighed for at vælge sin retning og giver bedre rumlig og tidsmæssig dækning i kredsløb. "Eksosfæren giver en idé om sammensætningen af ​​Merkurys overflade og dens yderste lag, "Quemerais tilføjer." For eksempel, vi ved, at vi vil opdage calcium og natrium, men vi forventer også at finde magnesium, kalium, og ilt, hvis tilstedeværelse endnu ikke er blevet systematisk bekræftet. "

En anden fordel ved ultraviolet lys er, at det reflekterer is på en anden måde, hvilket betyder, at PHEBUS vil kunne se enhver tilstedeværende vandis. "Denne teknik er allerede blevet brugt på månen, "siger Quemerais." Vi vil bruge disse ændringer i mængden af ​​reflekteret lys til at kortlægge Merkurs to poler. "På grund af dets specifikke bane, valgt, så den kunne undersøge Nordpolen, MESSENGER var kun i stand til at kortlægge den halve planet.

BepiColombo lover således at give det videnskabelige samfund et væld af nye data. I juni 2020 i Orléans (det centrale Frankrig), Delcourt arrangerer den næste vigtige konference dedikeret til Swift Planet. "Selvfølgelig, BepiColombo vil da ikke have nået sin destination, men vi vil ikke desto mindre kunne gøre brug af MESSENGERs data, "forklarer han. Ingen tvivl om, at forskerne på det tidspunkt vil have deres seværdigheder rettet mod Venus, som Bepi Colombo vil være ved at svinge forbi, drevet på vej til Merkurius, sin endelige destination.