A BepiColombo
(Rovat: Távoli világok kutatói, Űrcsillagászat Európában , A Nap és bolygótestvéreink - 2017.05.31 07:15.)

Az ESA egyik új kiadványa a jövő októberben a Merkúrhoz induló BepiColombo küldetést mutatja be.

(Kép: ESA)

A BepiColombo az Európai Űrügynökség (ESA) és a Japán Űrügynökség (JAXA) közös küldetése a Merkúrhoz. A vállalkozás keretében két keringő egységet állítanak bolygó körüli pályára. Az elsősorban a bolygó testét vizsgáló egységet (MPO, Mercury Planetary Orbiter) az ESA készítette, míg a bolygó magnetoszféráját kutató szonda (MMO, Mercury Magnetospheric Orbiter) a JAXA hozzájárulása. (Az MMO készítésébe magyar kutatók is bekapcsolódtak.) Készítésükről már joggal beszélhetünk múlt időben, hiszen tavaly ősz óta már a kész repülő példányok tesztelése folyik az ESA technológiai központjában (ESTEC).

A BepiColombo ez év eleji állapotát bemutató videó (Forrás: ESA)

A Merkúrt eddig csak két amerikai űrszonda kutatta, a Mariner–10 1974–75-ben háromszor repült el a bolygó mellett, a Messenger pedig a 2008–09-ben végrehajtott ugyancsak háromszori elrepülést követően 2011–2015 között a Merkúr körül keringve vizsgálta a legkisebb Föld-típusú bolygót. A Merkúr tehát mind az ESA, mind pedig a JAXA számára „szűz terület”.

A BepiColombo két szondája a Merkúr körül, a bolygóhoz közelebb az MPO, a háttérben az MMO. (Kép: űrszondák: ESA / ATG medialab; Merkúr: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington)

Többszöri halasztást követően tavaly év vége óta már véglegesnek tűnik, hogy a két egységből álló BepiColombo 2018 októberében Kourouból Ariane–5 hordozórakétával indulhat (a kiadvány már ezt az időpontot tartalmazza). Kalandos út áll előtte, mert egyszer a Föld, kétszer a Vénusz és hatszor a Merkúr mellett elrepülve, azok gravitációs lendítő hatását kihasználva, több mint hét évi repülés után, 2025 decemberében állhat Merkúr körüli pályára. A küldetés egyébként Giuseppe (Bepi) Colombo (1920–1984) olasz matematikusról és mérnökről kapta a nevét, aki magyarázatot adott a Merkúr tengelyforgása és keringése közti, különös rezonanciára (a bolygó két Nap körüli keringése alatt pontosan háromszor fordul meg a tengelye körül). Colombo javasolta a NASA-nak a Mariner–10 bolygóközi pályáját, amely a Vénusz lendítő hatását kihasználva az említett három elrepülést lehetővé tette.

A BepiColombo MMO három panelből álló, 7,5 méter hosszú napelemtáblájának nyitási tesztje az ESTEC-ben. (Kép: ESA)

A BepiColombo egyetlen egységként közelíti meg a Merkúrt, és csak a bolygó közelében válik el egymástól az MPO és az MMO, amelyek azután különböző keringési magasságú pályákra állnak a Merkúr körül. A tényleges tudományos vizsgálódás időtartamát egy földi évre tervezik (mialatt a Merkúr kb. négyszer kerüli meg a Napot), ami további egy évvel meghosszabbítható. Az MPO és az MMO főbb műszaki paraméterei a kiadványban (és az ESA honlapján) megtalálhatók. Az MPO három tengelyre stabilizált szonda, amelynek egyik oldala mindig a Merkúr felé fordul. Ezzel szemben a nyolcszög alakú MMO forgásstabilizált, méghozzá oly módon, hogy forgástengelye mindig nagyjából merőleges legyen a Merkúr keringési síkjára (azaz párhuzamos a bolygó forgástengelyével), így „alja” és „teteje” soha nem fordul a Nap felé. A két szonda szétválásáig a bolygóközi navigációt az ESA irányítja, és csak a szétválás után adják át az MMO irányítását a JAXA-nak.

A JAXA 64 méteres mélyűri követőantennája Usuda közelében, amellyel az MMO-t fogják követni. (Kép: JAXA)

Szerepelnek a kiadványban a Merkúr legfontosabb paraméterei is, amelyek közül most csak különleges forgását és keringését emeljük ki. Forgástengelye mindössze 0,01°-kal tér el a keringési síkjára állított merőlegestől (ez a legkisebb dőlés a Naprendszerben, a megfelelő érték a Földnél 23,5°). Ugyanakkor feltűnően elnyúlt a pályája, naptávolban 1,5-szer messzebb van a Naptól, mint perihéliumban. Az előbbi tényező miatt a Merkúron nincsenek a földi értelemben vett évszakok, utóbbi miatt viszont a naptávolság jelentős ingadozása évszakszerű változásokat kelt. Tengelyének helyzete miatt pólusai környékén egyes kráterekbe soha nem süt be a Nap. Egyenlítője mentén viszont egymástól 180° távolságban két olyan terület található, amelyekre napközelben heteken keresztül merőlegesen esnek a Nap sugarai. A bolygó felszínének bizonyos pontjairól nézve viszont különleges napkeltékben lehetne gyönyörködni: a Nap félig felkel, majd visszasüllyed a horizont alá, hogy másodszor nekirugaszkodva végérvényesen a látóhatár fölé emelkedjék.

Ilyen pályán kering majd a jövő évtized második felében a BepiColombo két szondája a Merkúr körül. (Kép: Wikipédia, PlanetUser)

A BepiColombo tervezői számára a legkomolyabb feladatot a megfelelő hővédelem biztosítása jelentette. A Merkúr körül keringve a szondának időnként 350 °C-os forróságot is ki kell bírnia. Ezért a szonda napsütésnek kitett részeit különleges védőbevonattal látták el. Bár a Merkúr térségében a napsugárzás energiasűrűsége 5–10-szer akkora, mint a Föld körüli pályán, az MPO-t és az MMO-t útközben együtt tartó, és ionhajtóműveivel a szükséges manővereket végző összekötő tagot (MTM, Mercury Transfer Module) hatalmas, 42 m²-es együttes felületű napelemtáblákkal szerelték fel. Erre azért volt szükség, mert a Merkúr felé közeledve a túlforrósodás veszélye miatt nem lehet a napelemeket közvetlenül a Nap felé fordítani. A működőképesség megőrzése érdekében tehát csökkenteni kell az energiatermelés hatékonyságát, a napelemtáblákat mindig úgy kell fordítani, hogy a Nap sugarai csak kis szögben érjék a felületüket. Ugyanígy védik a későbbiekben az MPO napelemeit is a túlforrósodástól.

Az MMO tesztelése az ESA ESTEC űrközpontjában. Az MMO külső felületén találhatók a napelemek, ezek egyenletes hőterhelését azáltal biztosítják, hogy a szonda keringés közben percenként 15-ször megfordul a tengelye körül. Az MPO esetében más stratégiát választottak a napsugárzás elleni védelemre (lásd a szövegben). (Kép: Airbus DS GmbH 2015)

A kiadvány felsorolja az MPO tizenegy és az MMO öt tudományos műszerét is. Tekintettel arra, hogy a BepiColombo startjáig még csaknem másfél év, a tudományos munka megkezdéséig még közel egy évtized van hátra, a részletes megismerkedést a műszerekkel későbbre halaszthatjuk. A küldetés fő célja az, hogy különböző hullámhosszakon feltérképezze a Merkúr egész felszínét, beleértve ásványait, kémiai összetételét. Mérései alapján szeretnék eldönteni, hogy a bolygó belseje olvadt-e vagy sem, továbbá kíváncsiak a kutatók a Merkúr mágneses terének kiterjedésére és eredetére.