Artist’s impact van BepiColombo tijdens een swing-by van Mercury ESA/ATG medialab
Het BepiColombo-ruimtevaartuig – een gezamenlijk job van de Europese en Japanse ruimteagentschappen – zwaaide in de vroege uren van 2 oktober 2021 langs zijn bestemmingsplaneet Mercurius. Hij passeerde op slechts 200 km van het oppervlak van Mercurius en stuurde enkele spectaculaire foto’s terug.
Voor degenen onder ons die tien jaar of langer aan deze missie hebben gewerkt, kan er nauwelijks een betere manier zijn om te vieren wat de 101e verjaardag zou zijn geweest van de naamgenoot van de missie, de Italiaanse wiskundige en ingenieur Giuseppe Colombo. Zijn baanbrekende werk op dit gebied leverde hem de titel op van de grootvader van de planetaire fly-by-techniek, nu vaker een ‘swing-by’ genoemd.
De cruise van BepiColombo vanaf de aarde begon in oktober 2018 en zijn reis is nog lang niet voorbij. Het zal twee keer rond de zon reizen in de tijd die Mercurius nodig heeft om drie keer om de zon te draaien (ongeveer 264 dagen). Dit zal het mogelijk maken om op 23 juni 2022 met de planeet af te spreken voor een nieuwe swing-by.
Na in totaal zes Mercurius-swing-by’s, zal het cumulatieve outcome van de zwaartekracht van de planeet de snelheid van het ruimtevaartuig verminderen tot het punt waarop het rond het einde van 2025 in een baan met Mercurius kan vallen.
Backlinks: de locatie van de drie MCAM’s op de Mercury Transfer Module, te zien in een explosietekening van de stapel ruimtevaartuigen. Rechts: artist perception van het gestapelde ruimtevaartuig.
Inbound links: Microcamera’s en ruimteverkenning SA. Rechts: ruimtevaartuig: ESA/ATG medialab Mercurius: NASA/JPL
BepiColombo bestaat eigenlijk uit twee verbonden ruimtevaartuigen en een voortstuwingseenheid. Tijdens zijn cruise door de interplanetaire ruimte is de Europese orbiter (de “Mercury Planetary Orbiter” of MPO genoemd) aan één kant bevestigd aan de interplanetaire voortstuwingseenheid (of “Mercury Transfer Module”). Aan de andere kant draagt het een Japanse orbiter genaamd Mio (of “Mercury Magnetospheric Orbiter”), additionally een zonnescherm om te voorkomen dat Mio oververhit raakt.
Deze gestapelde configuratie blokkeert de openingen waardoor geavanceerde zichtbare, infrarood- en röntgencamera’s in MPO – in staat om het oppervlak van Mercurius tot in element in beeld te brengen en te analyseren – zullen werken zodra MPO eindelijk vrij vliegt. In feite zullen de meeste wetenschappelijke instrumenten van BepiColombo geheel of gedeeltelijk buiten werking zijn totdat elke orbiter rond december 2025 is vrijgelaten.
De camera’s toevoegen
Tot een relatief laat stadium in de missieplanning, werd aangenomen dat BepiColombo tijdens zijn hele cruise vanaf de aarde “blind zou vliegen”, inclusief tijdens langszwaaien – wat betekent dat er geen beelden beschikbaar zouden zijn totdat de baan rond Mercurius was bereikt.
Maar de publieke belangstelling die in 2015 werd gewekt doorway beelden van komeet 67P van de Rosetta-missie, bracht BepiColombo-ingenieurs Kelly Geelen en James Windsor ertoe om voor te stellen dat goedkope lichtgewicht camera’s aan het ruimtevaartuig moesten worden toegevoegd.
Eind 2016 werd overeengekomen dat er drie kleine bewakingscamera’s – elk slechts 6,5 cm lang – op het vaartuig zouden worden gemonteerd. Deze zouden planetaire foto’s maken tijdens swing-bys.
Besloten werd om deze camera’s op de Mercury Transfer Module te plaatsen, waar ze ook zouden kunnen toezien op de plaatsing van de zonnepanelen die het ruimtevaartuig van stroom voorzien, de magnetometergiek die wordt gebruikt voor het meten van magnetische velden en de communicatieantennes.
Extreem kleine en lichte bewakingscamera’s voeren een reeks functies uit op een ruimtevaartuig zoals de BepiColombo.
Microcamera’s en ruimteverkenning SA.
Wat Bepi zag
Tijdens BepiColombo’s eerste Mercury-swing-by, volgden de gezichtsvelden van bewakingscamera’s twee en drie de hele planeet. Camera drie liet ons een deel van het zuidelijk halfrond zien, te beginnen met een uitzicht op de zonsopgang boven Astrolabe Rupes – een opvallend kenmerk genoemd naar een Frans Antarctisch verkenningsschip.
Astrolabe Rupes is een 250 km lange “lobvormige helling” – een lange, gebogen structuurmarkering waar een deel van de aardkorst about nabijgelegen terrein is geduwd, omdat de hele planeet samentrekt terwijl deze langzaam afkoelde.
Er zijn enkele veel kleinere equivalente kenmerken op de maan, maar Mercurius is het enige nabije hemellichaam waarvan bekend is dat lobvormige littekens op zo’n grote schaal voorkomen.
Astrolabium Rupes vangt het licht van de rijzende zon, vastgelegd op een afstand van 1183 km. De zendantenne van MPO is fel verlicht in de voorgrond, wat bijdraagt aan een spookeffect in het midden van het beeld.
ESA/BepiColombo/MTM, CC BY-SA 3. IGO
Vier minuten afterwards was het perspectief voldoende veranderd om een groter gebied te onthullen: inclusief de achieved lava overstroomde, 251 km brede Haydn-krater en Pampu Facula, een van de vele lichtpuntjes die waarschijnlijk zijn gevormd door explosieve vulkaanuitbarstingen. Beide kenmerken getuigen van de lange vulkanische geschiedenis van Mercurius, die meer dan drie miljard jaar geleden het meest actief was, maar waarschijnlijk tot ongeveer een miljard jaar geleden voortduurde.
Astrolabium Rupes is nog steeds zichtbaar in deze afbeelding, gemaakt op 2687 km afstand, waardoor een groter gebied van het planeetoppervlak te zien is.
https://www.esa.int/Science_Exploration/Area_Science/BepiColombo/BepiColombo_s_1st_sights_of_Mercury
Ondertussen richtte digicam twee zich op het noordelijk halfrond van Mercurius, inclusief het gebied rond de Calvino-krater: een belangrijke locatie voor het ontcijferen van wat zich in de lagen van de korst van Mercurius bevindt.
Het toonde ook de Lermontov-krater: een gebied dat helder lijkt omdat het zowel vulkanische afzettingen als “holten” herbergt, waar een momenteel onbekend vluchtig ingrediënt van de korst through een mysterieus proces in de ruimte verloren gaat.
Op 2418 km bevindt zich het noordelijk halfrond van Mercurius linksonder en op de voorgrond bevindt zich een helder zonverlichte magnetometergiek.
ESA/BepiColombo/MTM, CC BY-SA 3. IGO
NASA’s MESSENGER-missie draaide tussen 2011 en 2015 om Mercurius en onthulde een verbijsterende planeet. We worstelen nog steeds satisfied het begrijpen van de samenstelling, oorsprong en geschiedenis ervan.
Waarom Mercurius kenmerken heeft zoals explosieve vulkanen en vreemde, unieke holtes op het oppervlak, is slechts een van de problemen waarvan we hopen dat verdere studie deze zal oplossen. Eenmaal in een baan om de aarde, zal BepiColombo’s geavanceerde nuttige lading van wetenschappelijke instrumenten ons helpen meer te begrijpen about hoe Mercurius is gevormd en waaruit het is gemaakt.
Lees meer: Hoe meer we leren in excess of Mercurius, hoe vreemder het lijkt
In de tussentijd herinneren deze buitengewone heen en weer gaande foto’s ons er in ieder geval aan dat we een gezond ruimtevaartuig hebben dat op weg is naar een opwindende bestemming.
David Rothery is hoogleraar Planetaire Geowetenschappen aan de Open Universiteit. Hij is mede-leider van de Mercury Surface area and Composition Working Team van de European Space Agency, en een mede-onderzoeker van MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer) die nu op weg is naar Mercurius aan boord van de Mercury-orbiter BepiColombo van de European Room Agency. Hij heeft financiering ontvangen van de Uk Room Company en de Science & Know-how Facilities Council voor werk met betrekking tot Mercury en BepiColombo, en van de Europese Commissie in het kader van haar Horizon 2020-programma voor werkzaamheden aan planetaire geologische kartering (776276 Planmap). Hij is auteur van Planet Mercury – from Pale Pink Dot to Dynamic World (Springer, 2015), Moons: A Incredibly Limited Introduction (Oxford University Push, 2015) en Planets: A Really Brief Introduction (Oxford College Push, 2010). Hij is Educator van de free of charge te leren Badged Open System (BOC) van de Open Universiteit around Moons en de equivalente FutureLearn Moons MOOC, en voorzitter van de niveau 2-cursus van de Open Universiteit around Planetaire Wetenschap en de Zoektocht naar het Leven.
