Europa i Japonia planują wspólny podbój Merkurego

Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wraz ze swoją japońską odpowiedniczką Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) przystąpiły do fazy testów instrumentów, elektroniki i materiałów sondy eksploracyjnej Merkurego. Próby są związane z oczekiwanymi, bardzo trudnymi warunkami pracy sondy wynikającymi z bliskości Słońca. Przekłada się to na wysoką temperaturę panującą w pobliżu planety, wynoszącą pomiędzy 350, a 450°C, a także silne promieniowanie ultrafioletowe i kosmiczne z wysokoenergetycznymi cząsteczkami protonów, aż 10 razy mocniejsze niż wokół Ziemi.

Kluczowe dla powodzenia misji sondy BepiColombo jest przetestowanie elektroniki i instrumentów badawczych aparatu w celu wyeliminowania „słabych ogniw” materiałowych systemu. Bardzo istotne ma być sprawdzenie wytrzymałości osłon żaroodpornych anten sondy w symulowanych warunkach głębokiej przestrzeni kosmicznej .

Misja BepiColombo, której start planowany jest na 2017 r. z Kosmodromu Koruou w Gujanie Francuskiej zostanie wyniesiona na orbitę za pomocą rakiety Ariane V.  Planowany czas podróżny do Merkurego to ponad 6 lat. Sonda o wadze ok. 4100 kg będzie się składać z trzech części – modułu głównego i dwóch orbiterów .

Moduł transferowy za którego budowę odpowiada ESA będzie przewoził dwa orbitery, które posiadają 2 rożne źródła napędu - tradycyjny chemiczny oraz silnik jonowy korzystający z energii elektrycznej. Po zbliżeniu się do Księżyca napęd chemiczny zostanie odłączony pirotechniczne od modułu i jego rolę przejmie silnik jonowy kierując sondę poza układ Ziemia-Księżyc.

Sonda BepiColombo w swojej dalekiej podróży będzie korzystać z asysty grawitacyjnej planety Wenus (nazwa misji pochodzi właśnie od nazwiska włoskiego inżyniera i matematyka Giuseppe Bepi Colombo który wynalazł tą technikę podróżny międzyplanetarnej), a po raz pierwszy zastosowano ten manewr w trakcje misji sondy Mariner 10, wystrzelonej w dniu 3 listopada 1973 r.

Orbiter do badania planety będzie zawierał 11 urządzeń, za których opracowanie odpowiada ESA o całkowitej wadze 1150 kg. Będą to:

METRIS - spektrometr podczerwieni za pomocą którego będą prowadzone badania bilansu cieplnego planety oraz analizy mineralogiczne
MIXS -  spektrometr promieniowania rtg, służący do badania składu powierzchni planety
SIXS - monitor promieniowania słonecznego , analizujący promieniowanie X pochodzace ze Słonca
PHEBUS -  spektrometr UV do badania egzosfery Merkurego
MGNS - spektrometr promieniowania gamma i neutronowego
SIMBO-SYS - zestaw kamer o wysokiej rozdzielczości, stereoskopowych promieniowania widzialnego i bliskiej podczerwieni
SERENA - spektrometr jonów i cząstek obojętnych do badania egzosfery, jej składu i struktury
BELA - wysokościomierz laserowy dzięki któremu będzie możliwe stworzenie map topograficznych Merkurego
MERMAG - magnetometr badający pole magnetyczne planety i wpływ na nie wiatru słonecznego
ISA - akcelerometr mierzący niegrawitacyjne przyspieszenie
MORE - zestaw do prowadzenia eksperymentów radiowych do badania orbity Merkurego , pól grawitacyjnych oraz przetestowania praw fizyki ( OTW)

Orbiter do badania magnetosfery Merkurego (MMO) za który odpowiada JAXA będzie mieć wagę 275 kg, a na jego pokładzie znajdą się:

MERMAG - magnetometr
MPPE - zestaw do badania eksperymentalnego nisko- i wysokoenergetycznych cząstek plazmy w magnetosferze Merkurego
PWI – przyrząd do badania struktury i dynamiki magnetosfery
MSASI - detektor sodu atmosferycznego
MDM - detektor do wykrywania pyłu międzyplanetarnego

Zakładane cele misji sondy BepiColombo to poznanie położonej najbliżej Słońca planety Układu Słonecznego i znalezienie odpowiedzi na takie zagadnienia jak np. dlaczego gęstość Merkurego jest wyższa niż Ziemi i Księżyca, jakiego typu jest jądro planety albo co powoduje, że ma on silne nieodłączne pole magnetyczne.  Badania mają też pomóc w poznaniu składu chemicznego Merkurego, w tym poszukiwaniom siarki i wody w stanie stałym w zacienionych kraterach w regionach polarnych. Sonda pomoże wreszcie zrozumieć jakie interakcje zachodzą pomiędzy polem magnetycznym planety, które pozbawione jest jonosfery, a wiatrem słonecznym. Misja BepiColombo ma nas także przybliżyć do odpowiedzi na pytanie jaki był skład chemiczny pierwotnej mgławicy słonecznej, czemu pomogą badania dotyczą sprawdzenia eksperymentalnego Ogólnej Teorii Względności Alberta Einsteina  w warunkach zwiększonej dokładności, wykorzystującej bliskość Słońca.

Komunikacja pomiędzy orbiterami, a Ziemią będzie utrzymywana za pomocą dwóch stacji naziemnych ulokowanych w Cebreros w Hiszpanii (z 35-metrową czaszą anteny) i Usuda Deep Space Center w Japonii, gdzie do dyspozycji pozostaje 64-metrowa antena. Centrum zarządzania BepiColombo będzie znajdować się w Europejskim Centrum Operacji Kosmicznych w Darmstad w Niemczech. Zakończenie misji  jest planowane na 1 kwietnia 2025 roku, a szacowany budżet przedsięwzięcia wynosi ponad 4 mld PLN

Piotr Boroń