Merkur voraus! Raumschiff wird bei einem aufregenden Manöver mit Schwerkraftunterstützung am Planeten vorbeirauschen

Die ESA/JAXA Die BepiColombo-Mission zum Merkur wird am 1. Oktober 2021 den ersten von sechs Vorbeiflügen an ihrem Zielplaneten machen, bevor sie 2025 in die Umlaufbahn eintritt.

Direkt nach ihrem letzten Vorbeiflug an der Venus im August findet die nächste aufregende Begegnung der Raumsonde mit Merkur am 1. Oktober um 23:34 UTC (01:34 MESZ 2. Oktober) statt. Es wird in einer Höhe von etwa 200 km am Planeten vorbeifliegen und dabei Bilder und wissenschaftliche Daten aufnehmen, die den Wissenschaftlern einen verlockenden ersten Vorgeschmack auf die Zukunft der Hauptmission geben werden.

Die Mission umfasst zwei wissenschaftliche Orbiter, die 2025 vom Mercury Transfer Module in komplementäre Umlaufbahnen um den Planeten gebracht werden. Der von der ESA geleitete Mercury Planetary Orbiter und der von der JAXA geführte Mercury Magnetospheric Orbiter Mio werden alle Aspekte dieses mysteriösen inneren Planeten von seinem Kern über Oberflächenprozesse, Magnetfeld und Exosphäre, um den Ursprung und die Entwicklung eines Planeten in der Nähe seines Muttersterns besser zu verstehen.

BepiColombo wird insgesamt neun planetarische Vorbeiflüge nutzen: einen auf der Erde, zwei auf der Venus, und sechs bei Merkur, zusammen mit dem solarelektrischen Antriebssystem der Raumsonde, um in die Merkur-Umlaufbahn zu lenken.

Auf Kurs für Merkurschleuder

Zeitleiste der Vorbeiflüge während der 7,2 Jahre dauernden Reise von BepiColombo zum Merkur, beginnend mit der Eröffnung des fast zweimonatigen Startfensters im Oktober 2018. Quelle: ESA

Gravitationsvorbeiflüge erfordern eine äußerst präzise Navigation im Weltraum, um sicherzustellen, dass sich das Raumfahrzeug auf der richtigen Flugbahn befindet.

Eine Woche nach dem letzten Vorbeiflug von BepiColombo am 10. August wurde ein Korrekturmanöver durchgeführt, um das Fahrzeug für diesen ersten Vorbeiflug von Merkur, der eine Höhe von 200 km anstrebte, ein wenig zu schubsen. Gegenwärtig wird vorhergesagt, dass das Fahrzeug den innersten Planeten in 198 km Entfernung passiert, und kleine Anpassungen können leicht mit solarelektrischen Antriebsmanövern nach dem Vorbeifahren vorgenommen werden. Da BepiColombo mehr als 100 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist und das Licht 350 Sekunden (etwa sechs Minuten) braucht, um es zu erreichen, ist es keine leichte Aufgabe, das Ziel auf nur zwei Kilometer genau zu erreichen.

„Durch unsere bemerkenswerten Bodenstationen wissen wir so genau, wo sich unsere Raumsonde befindet. Mit diesen Informationen weiß das Flight Dynamics-Team des ESOC, wie viel wir manövrieren müssen, um für die Gravitationsunterstützung von Merkur am richtigen Ort zu sein“, erklärt Elsa Montagnon, Spacecraft Operations Manager für die Mission.

„Wie so oft ist der Weg unserer Mission so akribisch geplant, dass für diesen bevorstehenden Vorbeiflug keine weiteren Korrekturmanöver zu erwarten sind. BepiColombo ist auf Kurs.“

Erster Blick auf Merkur

Während der Vorbeiflüge ist es nicht möglich, mit der wissenschaftlichen Hauptkamera hochauflösende Bilder aufzunehmen, da sie durch das Transfermodul abgeschirmt wird, während sich das Raumfahrzeug in der Reiseflugkonfiguration befindet. Zwei der drei Überwachungskameras (MCAMs) von BepiColombo werden jedoch etwa fünf Minuten nach dem Zeitpunkt der Nahannäherung und bis zu vier Stunden später Fotos aufnehmen. Da BepiColombo auf der Nachtseite des Planeten ankommt, sind die Bedingungen nicht ideal, um Bilder direkt bei der nächsten Annäherung aufzunehmen, daher wird das nächste Bild aus einer Entfernung von etwa 1000 km aufgenommen.

Schlüsselmomente während des ersten Merkur-Vorbeiflugs von BepiColombo am 1. Oktober 2021, bei dem die Raumsonde um 23:34 UTC innerhalb von 200 km am Planeten vorbeifliegen wird. Bildnachweis: ESA

Das erste Downlink-Bild wird etwa 30 Minuten nach der nächsten Annäherung erstellt und wird voraussichtlich am Samstagmorgen gegen 08:00 Uhr MESZ für die öffentliche Veröffentlichung verfügbar sein. Der Nahanflug und die nachfolgenden Bilder werden am Samstagmorgen nacheinander heruntergeladen.

Die Kameras liefern Schwarz-Weiß-Schnappschüsse mit einer Auflösung von 1024 x 1024 Pixeln und sind so auf dem Mercury Transfer Module positioniert, dass sie auch die Solarzellen und Antennen des Raumfahrzeugs erfassen. Wenn das Raumfahrzeug während des Vorbeiflugs seine Ausrichtung ändert, sieht man Merkur hinter den Strukturelementen des Raumfahrzeugs vorbeiziehen.

Im Allgemeinen wird MCAM-2 auf die Nordhalbkugel des Merkur zeigen, während MCAM-3 auf die Südhalbkugel zeigt. Während der halben Stunde nach der Annäherung wechselt die Bildgebung zwischen den beiden Kameras. Spätere Bildgebung wird von MCAM-3 durchgeführt.

Für die nächsten Bilder sollte es möglich sein, große Einschlagskrater auf der Planetenoberfläche zu identifizieren. Merkur hat eine stark von Kratern übersäte Oberfläche, die dem Aussehen des Erdmondes ähnelt und seine 4,6 Milliarden Jahre alte Geschichte darstellt. Die Kartierung der Oberfläche von Merkur und die Analyse seiner Zusammensetzung werden Wissenschaftlern helfen, mehr über seine Entstehung und Entwicklung zu verstehen.

Auch wenn BepiColombo für die Vorbeiflüge in einer “gestapelten” Reisekonfiguration ist, wird es möglich sein, einige der wissenschaftlichen Instrumente auf beiden Planetenorbitern zu betreiben, was einen ersten Eindruck von der magnetischen, Plasma und Partikelumgebung.

„Wir freuen uns sehr auf die ersten Ergebnisse von Messungen so nah an der Merkuroberfläche“, sagt Johannes Benkhoff, BepiColombo-Projektwissenschaftler der ESA. „Als ich im Januar 2008 als Projektwissenschaftler bei BepiColombo anfing, NASADie Messenger-Mission hatte ihren ersten Vorbeiflug am Merkur. Jetzt sind wir an der Reihe. Es ist ein fantastisches Gefühl!“

Wir feiern den Namensvetter von BepiColombo

Der bevorstehende erste Vorbeiflug am Merkur fällt auf den 101. Geburtstag von Giuseppe ‘Bepi’ Colombo (2. Oktober 1920–20. Februar 1984), einem italienischen Wissenschaftler und Ingenieur, nach dem die BepiColombo-Mission benannt ist. Colombo ist dafür bekannt, Merkurs eigentümliche Eigenschaft zu erklären, bei jeder zweiten Sonnenbahn dreimal um seine eigene Achse zu rotieren. Er erkannte auch, dass durch die sorgfältige Wahl des Vorbeiflugpunktes eines Raumfahrzeugs beim Passieren eines Planeten die Schwerkraft des Planeten dem Raumfahrzeug helfen könnte, weitere Vorbeiflüge zu machen. Seine interplanetaren Berechnungen ermöglichten es der NASA-Raumsonde Mariner 10, drei Vorbeiflüge an Merkur anstelle von einem zu erreichen, indem sie einen Vorbeiflug an der Venus nutzten, um die Flugbahn der Raumsonde zu ändern – die erste von vielen Raumsonden, die ein solches Schwerkraftunterstützungsmanöver einsetzte.

BepiColombo mit seinen beiden wissenschaftlichen Orbitern wird auf den Errungenschaften der Messenger-Mission der NASA aufbauen, um das bisher beste Verständnis des innersten Planeten des Sonnensystems zu ermöglichen. Diese Grafik hebt ausgewählte Messenger-Entdeckungen hervor und zeigt, wie BepiColombo weiterverfolgt. Bildnachweis: ESA

Nach der Mission von Mariner 10 in den Jahren 1974-75 flog die NASA-Raumsonde Messenger 2008-09 dreimal am Merkur vorbei und umkreiste den Planeten vier Jahre lang (2011-2015). Die BepiColombo-Mission wird auf den Erfolgen ihrer Vorgänger aufbauen, um das bisher beste Verständnis des innersten Planeten des Sonnensystems zu ermöglichen.

Das erste Bild wird voraussichtlich am frühen Morgen des Samstags, 2. Oktober (vorläufig 08:00 MESZ) veröffentlicht; nachfolgende Bilder können am Samstag und/oder Montag, 4. Oktober, später am Tag veröffentlicht werden. Zusätzliche wissenschaftliche Kommentare können auch in der Woche nach dem Vorbeiflug verfügbar sein. Die Zeiten können sich je nach tatsächlichen Raumfahrzeugereignissen und Bildverfügbarkeit ändern.