Europæisk-japansk mission for at undersøge den mindste planet i solsystemet

Den europæisk-japanske planetmission BepiColombo løftede fra den europæiske rumhavn i Fransk Guyana kl. 03:45 Centraleuropæisk sommertid den 20. oktober 2018 (22:45 den 19. oktober lokal tid), ombord på et Ariane 5 -affyringsvogn. "Missionen er ikke kun designet til at undersøge planeten Merkur, det vil også levere ny indsigt i solsystemet, "forklarer Walther Pelzer, Hovedbestyrelsesmedlem for rumforvaltningen ved det tyske luftfartscenter (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR). "Endnu engang, ved at tage fat på denne enorme udfordring, Japan viser sig at være en pålidelig luftfartspartner for Europa. "Rumfartøjets kosmiske rejse gennem det indre solsystem vil vare cirka syv år.

To rumfartøjer vil undersøge Merkur sammen

BepiColombo er det mest omfattende europæiske projekt til at udforske en planet i solsystemet til dato. Missionen består af to kredsløb, der vil cirkulere Merkur - Mercury Planetary Orbiter (MPO) og Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Mens MPO er designet til at undersøge overfladen og sammensætningen af ​​planeten, MMO vil analysere sin magnetosfære. Andre missionsmål omfatter undersøgelse af solvinden, den indre struktur og planetmiljøet i Merkur, samt dets interaktion med miljøet nærmest Solen. Forskerne håber, at dette også vil levere ny indsigt i dannelsen af ​​solsystemet.

Under rejsen, begge kredsløb vil rejse ombord på Mercury Composite Spacecraft (MCS), som vil forsyne dem med strøm og takket være et særligt skjold - MMO Sunshield and Interface Structure (MOSIF) - beskyt dem mod de ekstreme temperaturer, der varierer mellem 430 grader Celsius på planetens dagside og minus 180 grader Celsius på natsiden.

MERTIS og BELA - Brug af sensorer under ekstreme forhold

Af de 16 instrumenter om bord på de to rumfartøjer, tre blev primært udviklet i Tyskland:BELA (BepiColombo Laser Altimeter), MPO-MAG (MPO Magnetometer) og MERTIS (Mercury Radiometer og Thermal Infrared Spectrometer). MERTIS er et infrarødt billeddannelsesspektrometer og radiometer med to strålingssensorer, der fungerer i bølgelængdeområdet på syv til 40 mikrometer. En gang i kredsløb, MERTIS vil undersøge overfladen og interiøret af Merkur ombord på MPO. Med en rumlig opløsning på 500 meter, det vil identificere stendannende mineraler på overfladen i det mellem-infrarøde område.

Kendskab til den mineralogiske sammensætning giver forskere mulighed for at fremsætte udsagn om planetens udvikling. Ud over, et integreret mikro-radiometer giver data om overfladetemperatur og varmeledningsevne af kviksølv. Takket være et innovativt instrumentkoncept, MERTIS er ekstremt kompakt og energieffektiv. "Begge MERTIS -sensorer er unikke, "siger DLR-eksperimentlederen Jörn Helbert og tilføjer:" Billeddannelseskanalen bruger et såkaldt ukølet mikrobolometer-det første, der blev rumkvalificeret i Europa-ved hjælp af en sensor, der kun måler tre gange en millimeter, som var lavet af et stykke silicium og også fungerer som en spalte til spektrometeret. Dette er blot to af en række innovative teknologier, der er udviklet specielt til dette eksperiment. "Teamet ledes af forskere fra University of Münster og DLR Institute of Planetary Research. Eksperimentet ledes af DLR Institute of Optical Sensor Systems, som designede og udviklede MERTIS. Operationen udføres under ledelse af DLR Institute of Planetary Research, mens den videnskabelige evaluering af dataene udføres med universitetet i Münster.

BELA laserhøjdemåler giver information om den globale form, rotation og topografi af planeten tættest på Solen. Hvert sekund sender den 10 laserpulser mod kviksølv og modtager det signal, der reflekteres fra overfladen på en brøkdel af et sekund. Jo højere et landskabspunkt er placeret, jo kortere tid tager laserpulsen til at rejse til overfladen og derfra til BELAs sensor. Fra varigheden af ​​millioner af laserpulser, en 3D-model af hele kviksølvoverfladen vil dukke op i løbet af missionen. "Ud over, vi kan bruge formen af ​​de reflekterede impulser til at bestemme overfladens ruhed, som hjælper os med bedre at forstå de fysiske og geologiske processer, der former planeten, "forklarer Hauke ​​Hußmann, videnskabelig projektleder for BELA. Sofistikerede beskyttelsesmålinger og omfattende varme- og lysbeskyttelse forhindrer instrumentet i at blive overophedet eller at strålingsskader kan opstå på grund af de ekstreme temperaturer på planeten. BELA was developed and built by DLR in collaboration with the University of Bern, the Max Planck Institute for Solar System Research, the Instituto de Astrofísica de Andalucía and industry. The operation and scientific evaluation of the data takes place under the direction of the DLR Institute of Planetary Research.

The MPO-MAG experiment is a high-resolution digital magnetometer. As already discovered by the Mariner 10 probe, Mercury is surrounded by a magnetic field with a strength that corresponds to one percent of the Earth's magnetic field. In MPO-MAG, two sensors are used on one of the MPO's arms to investigate Mercury's magnetic field. One of the goals is also the exploration of the internal structure of Mercury. Karl-Heinz Glaßmeier from the Institute for Geophysics and Extraterrestrial Physics (IGEP) of the Technical University of Braunschweig is scientifically responsible.

The long journey through space

It will take BepiColombo approximately seven years to reach Mercury. I løbet af denne tid, the spacecraft will perform several swing-by manoeuvres past Earth and Venus and even six at Mercury itself before being directed into its final orbital trajectory at its destination planet. During these swing-by manoeuvres, the spacecraft uses the gravitational force of celestial bodies to gather momentum for its continued travel through space, eller, og også, to decelerate. For an orbit to be achieved, the probe must not only greatly reduce its velocity at Mercury, but also counteract the Sun's enormous gravitational pull. MERTIS will already be performing measurements during the swing-bys of Earth and Venus. Once it has arrived at Mercury, BepiColombo will collect data for approximately one year.

Mercury – Our 'unknown' neighbour in the Solar System

Mercury is more than just the smallest planet. With a diameter of 4878 kilometres it is barely larger than the Moon. It is also the least researched of the Solar System's Earth-like planets in our solar system. Først og fremmest, this is due to the fact that it is the closest neighbour to the Sun, which blasts the surface with radiation six times higher than on Earth, causing temperatures to rise to as high as 430 degrees Celsius during the day, before cooling down to even minus 180 degrees Celsius at night. Only two spacecraft have visited Mercury in the past:NASA's Mariner 10 performed three fly-bys past Mercury in 1974 and 1975, while the NASA probe MESSENGER performed three fly-bys and circled our neighbour while approaching the northern hemisphere of our planetary neighbour on an exploratory mission between 2011 and 2015. BepiColombo will complement the Messenger mission perfectly, as the southern hemisphere can now be captured accurately as well. På samme tid, completely new investigations will be carried out. No instruments on MESSENGER observed the planet in the mid-infrared range. Derfor, MERTIS will supply a completely new dataset.

Close European-Japanese cooperation

ESA is responsible for the overall mission, and the agency was also responsible for developing and building the Mercury Planetary Orbiter. The Japanese space agency JAXA contributed the Mercury Magnetospheric Orbiter. The German part of the BepiColombo mission was coordinated and largely financed by DLR Space Administration using funds provided by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi). The two instruments BELA and MERTIS, which were largely developed by the DLR Institutes of Planetary Research and Optical Sensor Systems in Berlin-Adlershof, were essentially financed from means provided by DLR Research and Technology. The mission also received support from the Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) in Göttingen, the University of Münster and TU Braunschweig. A European industrial consortium led by the firm Airbus Defence and Space is contributing the industrial part of the spacecraft.