W nocy z 19 na 20 października 2018 roku została wystrzelona para sond planetarnych składających się na misję BepiColombo. Misja ta jest kooperacją Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) oraz Japońskiej Agencji Kosmicznej (JAXA). To kolejne przedsięwzięcie, w realizacji którego mieli udział polscy naukowcy.
Start misji BepiColombo. Credit: ESA-CNES-Arianespace
Większość planetarnych misji ESA miało na celu badanie zimniejszych części Układu Słonecznego. Misja BepiColombo będzie pierwszą, która zostanie wysłana tak blisko Słońca. Główny cel, jakim jest badanie Merkurego, będzie trudny i stawiający wiele wyzwań, chociażby ze względu iż orbita tej planety znajduje się bardzo blisko naszej rodzimej gwiazdy. Merkury jest trudny do obserwacji z dystansu ze względu na ogromną jasność Słońca. Dodatkową trudność sprawia sam aspekt dotarcia do planety. Ogromna grawitacja Słońca stawia wyzwanie stabilnemu umieszczeniu statku na orbicie Merkurego. Musi on stracić wiele energii, aby lecąc z Ziemi móc „opaść” swobodnie w kierunku planety.
Do tej pory tylko misje NASA – Mariner 10 oraz Messenger odwiedziły Merkurego. To dzięki Mariner 10 uzyskaliśmy pierwsze zdjęcia planety zrobione z bliska, kiedy sonda przeleciała w jego pobliżu w latach 1974-1975. Podobny kurs odbył Messenger, który nad planetą przeleciał w styczniu i październiku 2008 roku oraz we wrześniu 2009, dostarczając nowych danych oraz zdjęć. BepiColombo dotrze na orbitę Merkurego w 2025 roku i pomoże ujawnić więcej informacji na temat składu oraz samej historii tej planety. Dane te pozwolą również na poszerzenie wiedzy na temat wewnętrznych planet naszego Układu Słonecznego i ich przeszłości, włączając to Ziemię.
Misja BepiColombo opiera się na dwóch elementach: Mercury Planetary Orbiter (MPO) oraz Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Dzięki ich pracy misja BepiColombo będzie mogła stworzyć kompletną mapę Merkurego w różnych długościach fal. Poznamy mineralogię planety, skład chemiczny oraz czy wnętrze planety jest stopione czy nie. Dodatkowo zbada zasięg i pochodzenie pola magnetycznego planety.
Pierwsze “selfie” BepiColombo. Credit: ESA/BepiColombo/MTM – CC BY-SA 3.0 IGO
Jest to kolejna misja Europejskiej Agencji Kosmicznej, w realizacji której wzięli udział polscy naukowcy, a dokładnie członkowie Centrum Badań Kosmicznych PAN. Na wspomnianym MPO znajdzie się aż 11 instrumentów pomiarowych, w tym spektrometr MERTIS (MErcury Radiometer and Thermal infrared Imaging Spectrometer). Dzięki niemu dowiemy się więcej o składzie mineralnym skał, a także właściwościach termicznych powierzchni samego Merkurego. Dane uzyskane w ten sposób pomogą w odtworzeniu przeszłości geologicznej planety. Mapy opracowane dzięki METRIS będą unikalne ze względu na fakt, że instrument rejestruje zakres promieniowania podczerwonego, który nigdy dotąd nie był uwzględniany w misjach sond kosmicznych wysyłanych w kierunku Merkurego. Do zadań po stronie polskich naukowców należał udział w projektowaniu, budowie i testowaniu modułu celowania osi optycznej instrumentu (pointing unit). W skład modułu wchodzi zwierciadło, od którego ustawienia zależy, na co skierowane jest „oko” MERTIS. Jest to jedna z najważniejszych części tego spektrometru, dzięki któremu osoby nadzorujące misję BepiColombo będą mogły ściśle kontrolować ruch lustra. Pozwoli to instrumentowi w bardzo szczegółowy i klarowny sposób skanować powierzchnię planety, czyli pozyskiwać wartościowe dane naukowe.
“BepiColombo to jedna z naszych najbardziej skomplikowanych misji międzyplanetarnych”, powiedział Andrea Accomazzo, dyrektor lotu misji BepiColombo w ESA. “Jednym z największych wyzwań jest ogromne pole grawitacyjne Słońca, które utrudnia umieszczenie sondy na stabilnej orbicie wokół Merkurego. Cały czas musimy hamować sondę, by kontrolować spadanie w kierunku Słońca. Małą siłę ciągu dostarczają tu silniki jonowe, które będą pracowały przez większość lotu do celu.”
Zbliżając się do Merkurego w 2025 roku, moduł transferowy zostanie oddzielony. Po osiągnięciu orbity przez Mercury Magnetospheric Orbiter, drugi moduł Mercury Planetary Orbiter odseparuje się i obniży swoją wysokość do poziomu, na którym ma okrążać planetę. Obserwacje z orbity będą przeprowadzane przynajmniej przez jeden rok ziemski, aczkolwiek jest możliwe, że będą one kontynuowane.
Najważniejsze momenty startu BepiColombo. Credit: ESA/CNES/Arianespace
Ponieważ Merkury jest planetą znajdującą się najbliżej Słońca, pełni jednocześnie ważną rolę w pokazaniu naukowcom, w jaki sposób powstawały planety. Zarówno Merkury, jak i Wenus, Ziemia czy Mars stanowią rodzinę “ziemskich”, skalistych planet, a każda z nich zawiera istotne informacje na temat historii całej grupy.
Wiedza o tym, jak powstały i jak ewoluowały te planety, jest kluczem do zrozumienia, jak rozwijały się warunki wspierające rozwój życia w naszym Układzie Słonecznym, a być może również i poza nim. Jak długo planety podobne do Ziemi orbitujące w odległym kosmosie będą niedostępne dla astronomów, tak długo nasze rodzime podwórko – nasz Układ Słoneczny – jest jedynym laboratorium, gdzie naukowcy mogą testować modele, które mogą mieć zastosowanie w innych systemach planetarnych.
Eksploracja Merkurego może pozwolić odpowiedzieć na ważne pytanie w astrofizyce, a także mające w sobie nutę filozoficzną – “Czy planety, takie jak Ziemia, są powszechne w naszej galaktyce?”.
Grafika: ESA