Evropa razstreli živo srebro - kaj vedeti o misiji BepiColombo

Evropska vesoljska agencija (ESA) je začela svojo misijo BepiColombo na planetu Merkur iz svojega vesoljskega portala v bližini ekvatorja v Kourouju, francoska Gvajana, 20. oktobra. Moja vpletenost v misijo pomeni, da bom z veseljem sledil potovanju, ki ga vesoljsko plovilo nosi izzvala vrsto zapletenih manevrov, ki so dosegli vrhunec v svojem končnem pristopu k Merkurju leta 2025.

Misija prihaja 25 let po tem, ko je skupina znanstvenikov prvič predlagala ESA, naj pošlje sondo Mercuryju in 18 let po tem, ko je ESA projekt potrdila kot "temelj". To je kategorija vrhunskih znanstveno odličnih misij, ki potrebujejo pomemben razvoj novih tehnologij. Prejšnje osrednje misije ESA vključujejo misijo Rosetta comet in gravitacijski val LISA Pathfinder.

Ampak zakaj Merkur? To je zmeden planet. NASA-jev orbiter MESSENGER (2011–2015) je razkril veliko razlogov, zakaj znanstveniki želijo izvedeti več o tem. Ti vključujejo nenormalno veliko jedro planeta - ne vemo, zakaj je še vedno staljeno in sposobno ustvariti magnetno polje, za razliko od Marsa ali Venere. Še ena skrivnost je številčnost (večinoma neznanih) hlapnih snovi na njeni površini. Ti ne bi smeli biti vključeni v planet, ki je nastal tako blizu soncu, kot je zdaj Merkur.

Raketna znanost

Začetni tečaj BepiColombo po treh dneh orbite okoli Zemlje za prevzem bo eliptična orbita okoli sonca. To se bo začelo z zajetjem znotraj Zemljine orbite. Toda v začetku leta 2019 bo večino leta prečkal zunaj njega. Nato se bo vrnil nazaj, preden bo prišel zelo blizu Zemlje aprila 2020.

V tistem času bo naredil letenje z "gravitacijsko pomočjo" - z uporabo Zemljine gravitacije, da se zavrti navznoter proti Veneri. Obstaja tudi gravitacijska preleta Venere, ko pride do nje leta 2020, sledi pa ji še ena leta 2021, da jo pošlje proti Merkurju. Potem bo leta 2021–2025 potekala serija šestih podobnih preletov Merkurja, ki so potrebovali, da se vesoljsko plovilo sčasoma zapre na svoji tarči s dovolj počasno hitrostjo, da bi jo decembra 2025 ujeli v orbito okrog njega.

Vsako preletavanje, prikazano v zgornji animaciji, mora biti odlično izvedeno. Stvari bi lahko šle narobe, zlasti med začetkom, vendar imam veliko zaupanja v sposobnosti ekipe za nadzor letenja ESA v Darmstadtu v Nemčiji.

Zloženo vesoljsko plovilo

Misija, ki je poimenovana v spomin na Giuseppeja (Bepi) Colomba, ki je prvi predlagal letala s pomočjo gravitacije za vesoljska plovila, je skupno podjetje ESA in njegovega japonskega kolega JAXA.

Poslano vesoljsko plovilo nosi dve orbiterji. ESA je enota, dolga dva metra, z maso več kot eno tono, imenovano planetarni orbiter Mercury, MPO. Sumim, da bo po tem, ko bo začel krožiti po Merkurju, podedoval ime BepiColombo ali morda samo Bepi. Japonski orbiter je manjši, njegova masa pa je približno četrtina orbite ESA. Prvotno imenovan Mercury Magnetospheric Orbiter, MMO, je bil junija podeljen naziv Mio, ki v japonščini nosi konotacijo varne navigacije. Med križarjenjem do Mercuryja bo Mio nameščen znotraj sončnega zašcitnega sistema in pritrjen na eni strani evropskega orbiterja.

Na drugi strani orbite je modul za prenos živega srebra, MTM. To upravlja ESA in zagotavlja pogon, s katerim se vesoljsko plovilo zlaga v vesolje do njegove Mercury orbite. Ima 7,5-metrsko »krilo« sončnih kolektorjev, katerih naloga je spremeniti sončno svetlobo v električno energijo za pogon svojega »ionskega pogona«. To je pogonska naprava, ki ustvarja potisk s pospešenim ksenonskim plinom, ki je bil pozitivno napolnjen (odstranjevanje atomov elektronov). Ta tehnika lahko zagotovi veliko večji pritisk na maso goriva kot konvencionalne kemične rakete.

Ogromna gravitacija sonca pomeni, da je potrebno več energije za vstop v stabilno orbito okoli živega srebra, kot bi bilo potrebno za pošiljanje istega vesoljskega plovila v veliko bolj oddaljeni Pluton. Zaradi tega bo ionski pogon deloval v intervalih, ki znašajo približno polovico trajanja križarjenja, večinoma za upočasnjevanje vesoljskega plovila.

Na žalost zložena konfiguracija kombiniranega vesoljskega plovila ovira njeno sposobnost, da opravlja znanost med planetarnimi letali. Zbrani bodo nekateri znanstveni podatki, toda najboljše slike, ki jih bomo verjetno dobili med letenjem, bodo iz kamere, ki je nameščena na MTM.

Prihod v Mercury

Ob prihodu v Mercury konec decembra 2025 bo modul prenosa ločen. Mio, ki se vrti pri 15 vrtljajih na minuto za stabilnost, se bo nato sprostil v močno eliptično orbito okoli Merkurja. Takoj ko se bo to zgodilo, bo JAXA prevzel Mio operacije in ga vodil skozi svoje naloge, preučil magnetno polje planeta in s tem povezano vesoljsko okolje.

Orbiter ESA bo nato odvrgel sončni ščit, njegovo zadnjo oviro, in uporabil svoje kemične potisnike, da bi dosegel bližjo, bolj krožno orbito okoli Merkurja. Od tam bo preučevala površino planeta z uporabo različnih kamer in drugih instrumentov. To bi moralo določiti sestavo in geološko zgodovino v veliko boljših podrobnostih kot manjši in manj kompleksni MESSENGER. Orbiter bo nosil tudi magnetometer, tako da bosta tako Mio kot Mio lahko hkrati sporočila magnetne pogoje na dveh mestih - pomembna prva za globoko vesoljsko misijo, ki naj bi nas naučila o hitrosti, pri kateri motnje potujejo skozi magnetno polje planeta.

Zanimivo je misliti, da lahko BebiColombo preoblikuje naše znanje o Merkurju v samo nekaj letih. Medtem ko počakate, od 23. oktobra, boste lahko poslušali nekaj čudovite glasbene glasbe, ki jo je planet navdihnil kot del projekta Planets 2018. t Ta je bila ustanovljena, da bi obeležila stoletnico Gustav Holst's Suite Planets z glasbo, ki jo je navdihnila znanost o planetih.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru Davida Rotheryja. Preberite izvirni članek tukaj.