Teams der ESA und der Industrie haben in den letzten vier Monaten ununterbrochen daran gearbeitet, eine Störung zu beheben, die verhinderte, dass die Triebwerke von BepiColombo mit voller Leistung arbeiteten. Die ESA/JAXA-Mission ist weiterhin im Zeitplan und hat eine neue Flugbahn, die sie am Mittwoch nur 165 km von der Oberfläche des Merkur entfernt anbringen wird.
Dieser Vorbeiflug bringt BepiColombo näher an Merkur als je zuvor. Dabei wird die Geschwindigkeit der Raumsonde verringert und ihre Richtung geändert. Außerdem haben wir so die Möglichkeit, Bilder aufzunehmen und den Betrieb der wissenschaftlichen Instrumente am Merkur zu optimieren, bevor die Hauptmission beginnt. Die größte Annäherung ist für den 4. September um 23:48 MESZ (21:48 UTC) geplant.
BepiColombo startete im Oktober 2018 ins All und nutzt neun Planetenvorbeiflüge: einen an der Erde, zwei an der Venus und sechs am Merkur, um sich in die Umlaufbahn um Merkur zu steuern. Sobald die Sonde die Umlaufbahn erreicht hat, kann die wissenschaftliche Hauptphase der Mission beginnen.
Der bevorstehende Vorbeiflug wird der vierte am Merkur sein. Obwohl es schon immer im Zeitplan lag, wird BepiColombo aufgrund einer vom Flugdynamikteam der ESA ausgearbeiteten neuen Route rund 35 km näher an Merkur herankommen als ursprünglich geplant.
Warum ist es so schwierig, Merkur zu besuchen?
Merkur ist der am wenigsten erforschte Gesteinsplanet des Sonnensystems, vor allem weil es unglaublich schwierig ist, dorthin zu gelangen. Wenn sich BepiColombo der Sonne nähert, beschleunigt die starke Gravitationskraft unseres Sterns die Raumsonde in Richtung Sonne. Darüber hinaus startete die Raumsonde mit viel Energie von der Erde und war viel zu schnell, um in die Umlaufbahn um den kleinen Merkur eingefangen zu werden.
Beide Hürden zu überwinden wäre mit den Triebwerken an Bord allein enorm schwierig. Daher nutzt BepiColombo auch Vorbeiflüge mit Hilfe der Schwerkraft, um Energie abzubauen und ausreichend abzubremsen, um schließlich in die Umlaufbahn um Merkur eingebracht zu werden.
BepiColombos Reise zum Merkur wird noch epischer
BepiColombo ist insofern einzigartig, als es aus zwei wissenschaftlichen Orbitern besteht, die den Merkur umkreisen werden – dem Mercury Planetary Orbiter der ESA und dem Mercury Magnetospheric Orbiter der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Die beiden werden gemeinsam vom Mercury Transfer Module (MTM) zu dem geheimnisvollen Planeten gebracht. Im April 2024 trat bei BepiColombo ein Problem auf, das die elektrischen Triebwerke des MTM daran hinderte, mit voller Leistung zu arbeiten.
Die Ingenieure stellten unerwartete elektrische Ströme zwischen der Solaranlage von MTM und der Einheit fest, die für die Energiegewinnung und -verteilung im Rest des Raumfahrzeugs zuständig ist. Daten an Bord lassen darauf schließen, dass dadurch weniger Energie für den elektrischen Antrieb zur Verfügung steht.
BepiColombo soll während des vierten Vorbeiflugs an der ESA die magnetische Umgebung des Merkurs messen. Bildnachweis: Europäische Weltraumorganisation
Santa Martinez, ESA-Missionsleiter für BepiColombo, erklärt: „Nach monatelangen Untersuchungen sind wir zu dem Schluss gekommen, dass die elektrischen Triebwerke von MTM weiterhin unter dem Mindestschub arbeiten werden, der für ein Einschwenken in die Umlaufbahn um Merkur im Dezember 2025 erforderlich ist.“
Das Flugdynamikteam der ESA hat einen cleveren Workaround für den reduzierten Schub von MTM entwickelt. Sie haben eine neue Flugbahn konzipiert, die die grundlegende wissenschaftliche Mission zum Merkur beibehält, der Raumsonde jedoch ermöglicht, während der Reisephase der Mission einen geringeren Schub zu nutzen. Mit dieser neuen Flugbahn wird BepiColombo nun voraussichtlich im November 2026 den Merkur erreichen.
Jeder der vierten, fünften (Dezember 2024) und sechsten (Januar 2025) Vorbeiflüge von BepiColombo am Merkur findet wie geplant statt. Bei allen drei Vorbeiflügen werden Geschwindigkeit und Richtung der Raumsonde geändert, um sie besser an die Umlaufbahn des Merkur um die Sonne anzupassen.
MTM wird seine Triebwerke im September bis Oktober 2024 zünden, um BepiColombo auf seine neue Flugbahn zu bringen. Der vierte Vorbeiflug bringt BepiColombo näher als geplant an Merkur heran, was dazu beiträgt, den für den fünften Vorbeiflug benötigten Antrieb zu reduzieren. Der sechste Vorbeiflug wird dann dazu genutzt, auf die neue Flugbahn abzuzweigen.
Wissenschaft am Merkur: Ein Vorgeschmack auf das, was kommt
Abgesehen vom späteren Ankunftsdatum wird der Rest der BepiColombo-Mission voraussichtlich wie geplant weitergehen und die wissenschaftlichen Ziele werden nicht beeinträchtigt. Die ESA erwartet, dass die Mission dieselben wissenschaftlichen Ergebnisse liefern wird, da 16 Instrumente der beiden Orbiter Daten sammeln werden.
Zehn dieser Instrumente können während des Vorbeiflugs in dieser Woche betrieben werden und geben uns einen weiteren Vorgeschmack auf die wissenschaftlichen Entdeckungen, die wir von der Hauptmission erwarten können. Instrumente zur Magnet-, Plasma- und Partikelüberwachung werden die Umgebung vor, während und nach der größten Annäherung untersuchen. Die anderen Instrumente können nicht betrieben werden, da ihre Sichtfelder durch das Trägerraumfahrzeug blockiert sind.
„Es ist so aufregend, dass BepiColombo trotz seiner ‚gestapelten‘ Reisekonfiguration während dieser kurzen Vorbeiflüge unser Verständnis und Wissen über Merkur erweitern kann“, sagt Johannes Benkhoff, Projektwissenschaftler bei BepiColombo.
„Wir können unser erstklassiges Wissenschaftslabor durch vielfältige und unerforschte Teile der Umgebung des Merkurs fliegen, zu denen wir im Orbit keinen Zugang haben, und gleichzeitig einen Vorsprung bei den Vorbereitungen gewinnen, um sicherzustellen, dass der Übergang zur eigentlichen Wissenschaftsmission so schnell und reibungslos wie möglich verläuft.“
Das Testen der Instrumente während der Vorbeiflüge ist für die Wissenschaftsteams wertvoll, um vor der Hauptmission zu überprüfen, ob ihre Instrumente richtig funktionieren.