Mission zum Merkur versucht, eine Sonde mit Stromproblemen zu retten

Die Weltraummission BepiColombo ist eine Zusammenarbeit zwischen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) mit dem Ziel zu studieren Merkur, der nächstgelegene Planet Sol. Ziel der 2018 gestarteten Mission zum Merkur ist es, die Entstehung und Entwicklung der Planeten im Sonnensystem besser zu verstehen.

Vor kurzem BepiColombo mit technischen Schwierigkeiten konfrontiert. Während eines Manövers am 26. April war das elektrische Antriebsmodul, das mit Solarenergie betrieben wird, nicht in der Lage, die Triebwerke des Raumfahrzeugs mit ausreichend Strom zu versorgen, so die Studie ESA. Ungefähr 11 Tage später gelang es den Ingenieuren, den Schub der Sonde wieder nahezu auf das vorherige Niveau zu bringen, aber er lag immer noch 10 % unter dem Idealwert. Diese Anpassungen sind entscheidend, um sicherzustellen, dass die BepiColombo Setzen Sie Ihre Reise fort und verwirklichen Sie Ihre wissenschaftlichen Ziele.

Was ist die BepiColombo-Mission zum Merkur?

Die Mission BepiColombo ist eine der ehrgeizigsten und komplexesten interplanetaren Expeditionen aller Zeiten mit dem Ziel, Merkur, den innersten Planeten im Sonnensystem, zu erforschen. In Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) konzentriert sich das Hauptziel der Weltraummission auf die Vertiefung des Wissens über den sonnennächsten Planeten. BepiColombo wurde zu Ehren benannt Giuseppe „Bepi“ Colombo, ein italienischer Wissenschaftler, der maßgeblich zum Verständnis der Planetenbahnen und Gravitationswechselwirkungen beigetragen hat.

Seit seiner Einführung am 20. Oktober 2018 ist der BepiColombo steht vor einem anspruchsvollen Weg zum Merkur, der neun Planetenvorbeiflüge (einen an der Erde, zwei an der Venus und sechs an Merkur) umfasst, bevor sie im Jahr 2025 in die Umlaufbahn um den Planeten eintritt. Diese Vorbeiflüge sind notwendig, um die Sonde zum Merkur zu verlangsamen und ihre Flugbahn entsprechend anzupassen Aufgrund des intensiven Gravitationsfeldes der Sonne, das die Reise besonders komplex macht, ist eine präzise Einfügung in die Umlaufbahn erforderlich.

O Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), entwickelt von JAXAUnd Merkur-Planetenorbiter (MPO), entwickelt von ESA, bilden die Mission, wobei sich das MMO auf die Analyse des Magnetfelds des Planeten und seiner Wechselwirkung mit dem Sonnenwind konzentriert, während sich das MPO auf die Untersuchung der Oberfläche und Zusammensetzung von Merkur sowie seiner inneren Struktur konzentriert. Diese Sonden sind während der Reise zum Planeten gekoppelt, werden jedoch bei ihrer Ankunft am Merkur getrennt, um verschiedene Untersuchungen durchzuführen.

Bis dahin waren es nur zwei Raumschiffe – beide von NASA – war zum Merkur gereist. Das erste war das Mariner 10, das zwischen 1974 und 1975 dreimal über den Planeten flog, die ersten Bilder seiner Oberfläche lieferte und seine dünne Exosphäre entdeckte. Das zweite war die Mission MESSENGER, das 2004 gestartet wurde und von 2011 bis 2015 Merkur umkreiste, enthüllte entscheidende Details über die Geologie, Zusammensetzung und das Magnetfeld des Planeten und erweiterte unser Wissen über diese rätselhafte Welt erheblich.

Ziele

Die Mission BepiColombo hat eine Reihe ehrgeiziger wissenschaftlicher Ziele, die darauf abzielen, die Geheimnisse des Merkur zu lüften. Eines der Hauptziele besteht darin, die Oberfläche des Planeten in hoher Auflösung zu kartieren, um seine Geologie und tektonische Geschichte besser zu verstehen. Die Mission beabsichtigt außerdem, die chemische Zusammensetzung der Oberfläche zu untersuchen, einschließlich der Suche nach flüchtigen Elementen, die Hinweise auf die Entstehung und Entwicklung des Planeten geben könnten. Außerdem, BepiColombo wird die Exosphäre des Merkur, eine dünne Gasschicht, die den Planeten umgibt, untersuchen, um seine Dynamik und Wechselwirkung mit dem Sonnenwind zu verstehen.

Ein weiteres wichtiges Ziel der Mission besteht darin, das Magnetfeld des Merkur zu analysieren, das unter anderen Gesteinsplaneten als der Erde einzigartig ist, und seinen Ursprung und seine Struktur zu untersuchen. Dazu gehört die Messung der Magnetosphäre des Planeten und wie sie vom Sonnenwind beeinflusst wird. Die Mission wird auch versuchen, die innere Struktur des Merkur, einschließlich seines Kerns, seines Mantels und seiner Kruste, mithilfe von Schwerkraft- und Topographiedaten zu verstehen. Diese Studien werden helfen zu klären, warum Merkur im Vergleich zu anderen terrestrischen Planeten eine so hohe Dichte aufweist.

Raumfahrtagenturen haben spezifische Interessen an dieser Mission. Zum ESA, BepiColombo stellt eine Gelegenheit dar, seine technologischen und wissenschaftlichen Fähigkeiten in einer komplexen interplanetaren Mission unter Beweis zu stellen. Die Mission wird es auch ermöglichen ESA tragen wesentlich zur Planetenwissenschaft und zum Verständnis der Prozesse bei, die sonnennahe Planeten formen ESA ist an der Entwicklung von Technologien interessiert, die in zukünftigen Weltraummissionen eingesetzt werden können, einschließlich elektrischer Antriebssysteme und Technologien für die Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Umgebungen.

Auf JAXA, BepiColombo Es ist eine Chance, Ihre internationale Zusammenarbeit zu stärken und Ihre Erfahrung in interplanetaren Missionen zu erweitern. A JAXA ist besonders an der Erforschung des Merkur-Magnetfelds und seiner Wechselwirkungen mit dem Sonnenwind interessiert, Bereichen, in denen es eine starke Forschungstradition hat. Die Mission wird es auch ermöglichen JAXA Testen und verbessern Sie seine Weltraumforschungstechnologien und tragen Sie so zur Entwicklung zukünftiger Missionen zu anderen Planeten und Himmelskörpern bei.

Gemeinsam hoffen die beiden Behörden, dass die gesammelten Daten durch BepiColombo Wir werden unser Wissen über Merkur und damit auch über die Entstehung und Entwicklung von Gesteinsplaneten im Sonnensystem erheblich erweitern. Die Zusammenarbeit zwischen der ESA und JAXA Diese Mission unterstreicht die Bedeutung der internationalen Zusammenarbeit bei der Weltraumforschung und der Weiterentwicklung der Planetenwissenschaft.

Seit ihrem Start im Jahr 2018 ist die Mission BepiColombo hat bei der Erforschung des Merkur bemerkenswerte Ergebnisse erzielt. Bei ihrem ersten Anflug im Oktober 2021 flog die Sonde zur Unterstützung der Schwerkraft über den Planeten und nahm Bilder auf, die neue Perspektiven auf Merkur eröffnen. Im Juni 2022, BepiColombo führte seinen zweiten Vorbeiflug durch, erreichte eine beeindruckende Entfernung von 200 km von der Planetenoberfläche und nahm hochauflösende Bilder auf, die beispiellose geologische Details offenbaren.

Im Juni 2023 gelang es der Sonde bei ihrem dritten Vorbeiflug, bis zu 236 km an die Merkuroberfläche heranzukommen. Während dieser Passage BepiColombo machte Dutzende Fotos, die einen neu benannten Krater sowie bedeutende tektonische und vulkanische Formationen zeigten. Allerdings wird die Sonde erst im Jahr 2025 in die Umlaufbahn des Merkur gelangen können, was noch weitere faszinierende Entdeckungen über diesen rätselhaften Planeten verspricht.

Probleme mit Missionsraumfahrzeugen

Die Mission BepiColombo steht vor technischen Herausforderungen, die sich auf den geplanten wissenschaftlichen Betrieb auswirken könnten, da im April 2023 ein Manöver durchgeführt wurde, bei dem das elektrische Antriebsmodul, das für die Anpassung der Flugbahn des Raumfahrzeugs unerlässlich ist, die Triebwerke des Raumfahrzeugs nicht mit ausreichend Energie versorgte. BepiColombo, Betrieb mit Solarenergie. Obwohl es den Ingenieuren gelungen ist, den Schub nahezu wieder auf das vorherige Niveau zu bringen, liegt er immer noch 10 % unter den Erwartungen.

Diese Verringerung des Schubs gibt Anlass zur Sorge hinsichtlich der Fähigkeit der Sonde, geplante Vorbeiflüge zwischen September 2024 und Januar 2025 durchzuführen. Experten arbeiten daran, die Dauer des Schubbogens zu verlängern, um sicherzustellen, dass die Raumsonde für ihre zukünftigen wissenschaftlichen Operationen auf dem richtigen Kurs bleibt. Das große Problem ist die Geschwindigkeit, die das Raumschiff bei der Annäherung an die Sonne erreicht, was die Abbremsung im Vakuum des Weltraums zu einer komplexen Aufgabe macht. Die Strategie, sequenzielle Vorbeiflüge an Planeten durchzuführen, ist von entscheidender Bedeutung, da sie es der Sonde ermöglicht, Energie zu verbrennen, ohne übermäßige Mengen an Treibstoff mitzuführen, was das Raumschiff zu schwer für den Start machen würde.

Die langfristigen Auswirkungen dieser Herausforderungen auf die Mission sind nach Angaben des Raumfahrtexpertenteams noch ungewiss ESA und seine Partner arbeiten an einer Lösung des Problems, schätzen die langfristigen Auswirkungen auf die Mission jedoch als ungewiss ein.

Der Rückschlag war nicht der einzige seit Beginn der Mission: Im vergangenen Jahr stand die Sonde auch vor Herausforderungen und erforderte eine deutliche Kurskorrektur, um frühere Triebwerksunterbrechungen auszugleichen. Diese Probleme sind Teil der einzigartigen Herausforderung, Merkur zu erreichen, da die Raumsonde langsam genug fliegen muss, um von der Schwerkraft des Planeten angezogen zu werden. Dies erfordert eine sorgfältige Choreographie der Manöver um Planeten, um das Raumschiff zu verlangsamen.

Warum ist es so schwierig, zum Merkur zu gelangen?

Eine Kombination verschiedener Faktoren führt zu Schwierigkeiten beim Erreichen von Merkur, was es zu einer äußerst herausfordernden Aufgabe macht. Erstens befindet sich der Planet sehr nahe an der Sonne, was es schwierig macht, ihn zu erreichen und zu erkunden. Aufgrund der Nähe zur Sonne muss die Raumsonde die enorme Anziehungskraft der Sonne überwinden, um den Planeten zu erreichen. Darüber hinaus macht es die hohe Umlaufgeschwindigkeit des Merkur von etwa 47,87 km/s erforderlich, dass die Sonde ihre Geschwindigkeit deutlich reduziert, um von der Schwerkraft des Planeten erfasst zu werden.

Eine weitere Herausforderung sind die extremen Temperaturen auf Merkur. Tagsüber kann die Oberflächentemperatur aufgrund der Nähe zur Sonne etwa 430 °C erreichen, während die Temperatur nachts auf -180 °C sinken kann, da keine nennenswerte Atmosphäre zur Wärmespeicherung vorhanden ist. Diese extremen Bedingungen erfordern, dass Raumsonden so konstruiert sind, dass sie extremen Temperaturschwankungen standhalten.

Darüber hinaus ist das Gravitationsfeld von Merkur im Vergleich zur Erde relativ schwach, was bedeutet, dass die Sonde eine erhebliche Menge Treibstoff für Abbremsmanöver und das Einsetzen in die Umlaufbahn benötigt. Dies erhöht die logistische und technische Herausforderung der Mission.

Um diese Herausforderungen zu meistern, beinhalten Weltraummissionen zum Merkur oft eine Reihe von gravitationsunterstützten Manövern um andere Planeten wie Venus und Erde, um die Sonde abzubremsen und auf eine korrekte Flugbahn in Richtung Merkur zu lenken. Diese Manöver erfordern eine sorgfältige Planung und präzise Ausführung, um sicherzustellen, dass die Sonde ihr Ziel erfolgreich erreicht.

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Siehe auch:

Fontes: Mashable, NASA e ESA.

Rezensiert von Glaukon Vital in 20 / 5 / 24.