Seværdigheder og lyde af en Venus, der flyver forbi

ESA's Solar Orbiter og BepiColombo rumfartøjer foretog en historisk Venus forbiflyvning tidligere på ugen, passerer planeten inden for 33 timer efter hinanden og fanger unikke billeder og data under mødet.

ESA/NASA Solar Orbiter-rumfartøjet fløj forbi Venus den 9. august i en afstand af 7995 km, mens ESA/JAXA BepiColombo-missionen skummede forbi kun 552 km fra planetens overflade den 10. august. Flybyerne var nødvendige for at give rumfartøjet en tyngdekraftsassistance for at hjælpe dem med at nå deres næste destinationer. BepiColombo vil foretage den første af seks forbiflyvninger ved Mercury natten mellem 1. og 2. oktober, før den går i kredsløb i 2025. Solar Orbiter vil flyve tæt på Jorden den 27. november, før yderligere Venus-slyngeshots vil vippe sin hældning for at få den første nogensinde udsigt til solens poler.

Venus-byflugten krævede ekstremt præcist navigationsarbejde i dybt rum, at sikre, at rumfartøjet var på de korrekte indflyvningsbaner nøjagtigt inden for blot et par kilometer i en afstand af 187,7 millioner km fra Jorden.

Mærker varmen

Som forventet under BepiColombos tætte forbiflyvning, rumfartøjsmodulerne følte en hurtig stigning i varme, da den gik fra planetens natside til dagsiden. JAXA Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), placeret inde i solskærmen, registrerede en stigning på 110 grader Celsius på et af sine otte solpaneler, fra -100ºC til +10ºC. I selve rumfartøjet blev der kun observeret en stigning på 2-3 grader, demonstrerer effektiviteten af ​​isoleringen.

På det europæiske kviksølvoverførselsmodul, en temperaturstigning på 50 grader blev observeret på rumfartøjets radiator, mens Mercury Planetary Orbiter (MPO) registrerede en ændring på omkring 20 grader.

Tyngdekraftstræk

Både Solar Orbiter og BepiColombo mærkede også planetens enorme tyngdekraft i deres reaktionshjuls vinkelmomentum, som bruges til at opretholde rumfartøjets holdning, holde det pegende på kurs.

Det italienske Spring Accelerometer (ISA) ombord på BepiColombo MPO registrerede accelerationerne målt af rumfartøjet med stor følsomhed. ISA-teamet oversatte derefter accelerationsdataene til frekvens for at gøre dem hørbare for det menneskelige øre. Den resulterende lyd er rig med interessante effekter på grund af planetens tyngdekraft, der virker på rumfartøjets struktur, rumfartøjets reaktion på de hurtige temperaturændringer, og reaktionshjulene, der arbejder hårdt for at kompensere for disse effekter.

Accelerometeret mærkede også tidevandseffekterne, der virkede på rumfartøjet, da det fløj i forskellige afstande forbi Venus. Den meget lille forskel i tyngdekraftens tiltrækning mellem BepiColombos massecenter og ISA i forhold til Venus kunne påvises, første gang et accelerometer registrerede denne effekt på en anden planet. Holdet analyserer disse dyrebare data og vil bruge målingen som reference til at finjustere instrumentet forud for den videnskabelige fase på Mercury.

Flerpunktsvidenskab

Mange af de videnskabelige instrumenter var tændt under forbiflyvningerne, ved at bruge muligheden for at indsamle data om den venusiske magnetiske, plasma- og partikelmiljø omkring rumfartøjet. I øvrigt, det unikke aspekt ved den dobbelte forbiflyvning er, at de to datasæt kan sammenlignes fra steder, der normalt ikke er samplet af en planetarisk orbiter.

Magnetometerholdene fra begge rumfartøjer rapporterer, at de så virkningerne af forbiflyvningen i deres data, tillader et sjældent indblik i solvindens interaktion med en planetarisk atmosfære.

BepiColombo MPO magnetometer-teamet skabte en simpel sonificering af variabiliteten af ​​det totale magnetfelt, da de fløj forbi Venus. Lyden fanger lavfrekvent vindlignende støj forårsaget af solvinden og dens interaktion med Venus. Rumfartøjets pludselige overgang til den meget rolige solvind ved bovstødet (det sted, hvor planetens magnetosfære møder solvinden) er tydeligt registreret.

Solar Orbiter-magnetometerholdet beskriver også det magnetiske felt, der stiger i størrelse på grund af feltets kompression, da de rejste forbi planetens flanker, og så et skarpt fald, da de krydsede bovstødet tilbage i solvinden igen.

Og mens Solar Orbiter krydsede gennem magnetosfærens hale og ud af buestødet ind i solvinden, BepiColombo var 'opstrøms, " so the teams will know the input magnetic field conditions throughout the encounter to see how Venus has affected the solar wind downstream. It will take many weeks to make a detailed analysis of the two datasets.

Sensors on both BepiColombo MPO and MMO were also monitoring for ions circulating in the magnetosphere and in the close vicinity of Venus. Particles follow electromagnetic fields, and are also strongly related to processes in the ionosphere and atmosphere. For eksempel, the SERENA/PICAM ion particle detector on MPO clearly measured a peak in hydrogen ion density during the closest approach. SERENA is the Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances instrument suite and PICAM is the Planetary Ion Camera.

With the close encounter, MPO's MErcury Radiometer and Thermal infrared Imaging Spectrometer (MERTIS) could capture spectra of the Venus atmosphere while the planet completely filled its field of view. Such high resolution spectra of Venus have not been obtained since the Venera 15 mission in the early 1980s. A first look at the MERTIS data shows the expected band of carbon dioxide and hints of more spectral features. The detailed analysis revealing the thermal structure in the atmosphere and potentially sulfur dioxide abundance will take many weeks. Apart from the scientific value of this data, it will also help to verify the instrument calibration in preparation for the first thermal infrared observations of Mercury by a spacecraft.

Venus photobomb

It was not possible to take high-resolution imagery of Venus with the science cameras onboard either mission, but both could use other instruments to capture black-and-white imagery.

Solar Orbiter's SoloHI imager observed the nightside of Venus in the days before closest approach. SoloHI usually takes images of the solar wind—the stream of charged particles constantly released from the sun—by capturing the light scattered by electrons in the wind. In the days leading up to the Venus flyby, the telescope caught the dramatic glare of the planet's dayside. The footage shows Venus moving across the field of view from the left, while the sun is off camera to the upper right. The planet's nightside, the part hidden from the sun, appears as a dark semicircle surrounded by a bright crescent of light.

BepiColombo's three monitoring cameras captured a series of black-and-white snapshots, starting from the approach over the nightside, through closest approach and in the days after as the planet faded from view.

Where to next?

Solar Orbiter and BepiColombo both have one more flyby this year.

During the night of 1-2 October BepiColombo will see its destination for the first time, making its first of six flybys of Mercury at a distance of just 200 km distance. The two planetary orbiters will be delivered into Mercury orbit in late 2025, tasked with studying all aspects of this mysterious inner planet from its core to surface processes, magnetic field, and exosphere, to better understand the origin and evolution of a planet close to its parent star.

On 27 November, Solar Orbiter will make a final flyby of Earth at 460 km, kicking off the start of its main mission. It will continue to make regular flybys of Venus to progressively increase its orbit inclination to best observe the sun's uncharted polar regions, which is key to understanding the sun's 11 year activity cycle.