Европа изригва до Меркурий - какво да знае за мисията BepiColombo

Европейската космическа агенция (ЕКА) стартира своята мисия BepiColombo на планетата Меркурий от космодрума си близо до екватора в Куру, Френска Гвиана, на 20 октомври. Участието ми в мисията означава, че ще се тревожа след пътуването, което носи космическият кораб. серия от трудни маневри, завършващи с окончателния си подход към Меркурий през 2025 година.

Мисията идва 25 години след като група от учени за пръв път предложи на ЕКА да изпрати сонда на Меркурий и 18 години след като ЕКА одобри проекта като "крайъгълен камък" мисия. Това е категорията на световните, научно отлични мисии, които се нуждаят от значително развитие на нови технологии. Предишните мисии на ЕСА са кометата на Rosetta и обсерваторията за гравитационни вълни LISA Pathfinder.

Но защо Меркурий? Това е объркваща планета. Орбитата на НАСА MESSENGER (2011-2015 г.) разкри много причини защо учените искат да научат повече за него. Те включват необичайно голямо ядро ​​на планетата - не знаем защо е все още стопено и може да генерира магнитно поле, за разлика от това на Марс или Венера. Друга загадка е изобилието на (до голяма степен неидентифицирани) летливи вещества на повърхността му. Те не трябва да са били включени в една планета, която се е сформирала толкова близо до слънцето, както сега е Меркурий.

Ракетната наука

Началният курс на BepiColombo след три дни на орбита около Земята за каси ще бъде елиптична орбита около слънцето. Това ще започне с приемането му в земната орбита. Но в началото на 2019 г. той ще премине извън него през по-голямата част от годината. След това ще се върне обратно, преди да дойде много близо до Земята през април 2020 г.

По това време тя ще направи „полет на гравитацията“ - използвайки гравитацията на Земята, за да се завърти навътре към Венера. Ще има и гравитачно подпомагане на Венера, когато стигне там през 2020 г., последвано от още един през 2021 г., за да го изпрати към Меркурий. След това ще има серия от шест подобни полета на Меркурий през 2021-2025 г., необходими, за да се гарантира, че космическият кораб в крайна сметка ще се затвори на целта си с достатъчно бавна скорост, за да бъде заловен в орбита около него през декември 2025 година.

Всяко прелитане, показано в анимацията по-горе, трябва да бъде изпълнено перфектно. Нещата могат да се объркат, особено по време на старта, но имам пълно доверие в възможностите на екипа за контрол на полета на ЕКА в Дармщат, Германия.

Подредени космически кораби

Мисията, която е наречена в памет на Джузепе (Бепи) Коломбо, който първи предложи предложените за космически кораби помощници за гравитация, е съвместно предприятие между ЕКА и японския му партньор, JAXA.

Натрупаният космически кораб носи два орбита. ESA's е единица с дължина от два метра, маса повече от един тон, наричана планетарния орбитър на Mercury, MPO. Подозирам, че след като започне да обикаля Меркурий, ще наследи името BepiColombo или може би само Bepi. Японската орбита е по-малка и нейната маса е около една четвърт от орбитата на ЕКА. Първоначално наричан Mercury Magnetospheric Orbiter, MMO, през юни бе удостоен с името Mio, което на японски носи конотации за безопасна навигация. По време на пътуването до Меркурий, Mio ще бъде настанен в слънчев щит и прикрепен към едната страна на европейския орбитал.

От другата страна на орбиталния апарат е модулът за пренос на живак, MTM. Тя се управлява от ESA и осигурява задвижването, за да отведе космическия кораб, който е подреден, до цялата му орбита. Тя разполага със „крило“ с дължина от 7,5 метра, чиято задача е да превърне слънчевата светлина в електричество, за да задвижва своя „йонен двигател“. Това е задвижващо устройство, което създава натиск чрез ускоряване на положително заредения ксенонов газ (от оголване на атоми на електрони). Тази техника може да осигури много по-голяма тяга на гориво от конвенционалните химически ракети.

Огромната гравитация на Слънцето означава, че е необходима повече енергия, за да се влезе в стабилна орбита около Меркурий, отколкото би било необходимо, за да се изпрати същия космически кораб в значително по-далечен Плутон. Поради това, йонното задвижване ще работи на интервали, възлизащи на около половината от продължителността на пътуването, най-вече за забавяне на космическия кораб.

За съжаление, натрупаната конфигурация на комбинирания космически кораб пречи на способността му да прави науката по време на планетарните полета. Ще бъдат събрани някои научни данни, но най-добрите снимки, които вероятно ще получим по време на полети, ще бъдат от камери, закрепени на MTM.

Пристигане в Меркурий

При пристигането си в Меркурий в края на декември 2025 г. трансферният модул ще бъде отделен. Мио, въртящ се при 15 оборота в минута за стабилност, ще бъде освободен в силно елиптична орбита около Меркурий. Веднага след като това се случи, JAXA ще поеме операциите на Mio и ще го насочи чрез своите задачи, изучавайки магнитното поле на планетата и свързаната с нея космическа среда.

След това орбитата на ЕКА ще изхвърли слънцето, последната му пречка и ще използва собствените си химически тласкачи, за да постигне по-тясна, по-кръгова орбита около Меркурий. От там той ще изучава повърхността на планетата, като използва асортимент от камери и други инструменти. Това би трябвало да определи състава и геоложката история в много по-добри детайли от по-малкия и по-малко сложен MESSENGER. Орбиталът също ще носи магнитометър, така че и той, и Мио ще могат да докладват магнитни условия на две места едновременно - първо важно за дълбоката космическа мисия, която трябва да ни научи за скоростта, с която смущенията преминават през магнитното поле на планетата.

Вълнуващо е да се мисли, че BebiColombo може да трансформира знанията ни за Меркурий само за няколко години. И докато чакате, от 23 октомври, ще можете да слушате някаква красива, запомняща се музика, която планетата е вдъхновила като част от проекта „Планети 2018“. Тя е създадена, за да отбележи стогодишнината на „Планетите“ на Густав Холст с музика, вдъхновена от науката за планетите.

Тази статия първоначално е публикувана на The Conversation от David Rothery. Прочетете оригиналната статия тук.