Európa sa vydáva na ortuť - čo vedieť o misii BepiColombo

Európska vesmírna agentúra (ESA) spustila svoju misiu BepiColombo na planétu Mercury zo svojho vesmírneho prístavu v blízkosti rovníka v Kourou, francúzskej Guyane, 20. októbra. Moja účasť na misii znamená, že budem úzkostlivo sledovať cestu, ako loď nesie kozmickú loď. sériu zložitých manévrov, ktorá vyvrcholila v konečnom prístupe k ortuti v roku 2025.

Misia prichádza 25 rokov po tom, čo skupina vedcov najprv navrhla ESA, že by mala poslať sondu do Merkuru a 18 rokov po tom, čo ESA schválila projekt ako „základný kameň“ misie. Ide o kategóriu svetových, vedecky vynikajúcich misií, ktoré si vyžadujú výrazný rozvoj nových technológií. Medzi predchádzajúce základné misie ESA patrí misia Rosetta a pozorovateľňa gravitačných vĺn LISA Pathfinder.

Ale prečo Merkúr? Je to záhadná planéta. NASA MESSENGER orbiter (2011-2015) odhalil mnoho dôvodov, prečo sa vedci chcú dozvedieť viac o ňom. Patrí medzi ne abnormálne veľké jadro planéty - nevieme, prečo je stále roztavený a schopný generovať magnetické pole, na rozdiel od Marsu alebo Venuše. Ďalším tajomstvom je množstvo (prevažne neidentifikovaných) prchavých látok na jeho povrchu. Tie by nemali byť zapracované do planéty, ktorá sa tvorila tak blízko slnka, ako je teraz Merkúr.

Raketová veda

Počiatočný kurz BepiColombo po troch dňoch obiehajúcich okolo Zeme pre pokladne bude eliptickou dráhou okolo Slnka. Začne to tým, že ho vezmeme do orbity Zeme. Začiatkom roka 2019 sa však bude na väčšinu roka pohybovať mimo nej. Potom sa vráti späť dovnútra skôr, ako príde veľmi blízko k Zemi v apríli 2020.

V tom čase urobí „gravitačný asistenčný“ prelet - s využitím gravitácie Zeme, aby sa sám otočil smerom k Venuši. Tam bude tiež gravitácia-pomáhať preletie Venuše, keď sa tam dostane v roku 2020, nasleduje ďalšie v roku 2021 poslať ju k Merkúr. Potom bude v roku 2021-2025 nasledovať séria šiestich podobných preletov Merkuru, ktoré sú potrebné na zabezpečenie toho, aby sa kozmická loď na konci svojho cieľa uzavrela na dostatočne krátku rýchlosť, ktorá sa má zachytiť na obežnú dráhu v decembri 2025.

Každý prelet, zobrazený vo vyššie uvedenej animácii, musí byť dokonale vykonaný. Veci by sa mohli pokaziť, najmä počas štartu, ale mám veľkú dôveru v schopnosti tímu riadenia letu ESA v Darmstadte v Nemecku.

Skladaný kozmická loď

Misia, ktorá je pomenovaná na pamiatku Giuseppeho (Bepi) Colomba, ktorá prvý raz navrhla gravitačný asistenčný prelet pre kozmickú loď, je spoločný podnik medzi ESA a jej japonským partnerom JAXA.

Naskladaná kozmická loď nesie dvoch orbiterov. ESA je dvojmetrová jednotka s hmotnosťou viac ako jedna tona, označovaná ako ortuťový ortuť Mercury, MPO. Mám podozrenie, že potom, čo začne obiehať ortuť, zdedí meno BepiColombo, alebo možno len Bepi. Japonský orbiter je menší a jeho hmotnosť je približne štvrtina orbitera ESA. Pôvodne sa nazýva Merkur Magnetospheric Orbiter, MMO, v júni mu bol udelený názov Mio, ktorý v japončine nesie konotáty bezpečnej navigácie. Počas plavby do Merkuru bude Mio umiestnená v slnečnej clone a pripojená k jednej strane európskeho orbitera.

Na druhej strane orbitera je modul Mercury Transfer Module, MTM. To je prevádzkované ESA, a poskytuje pohon, aby sa stohované kozmickej lode celú cestu na jeho orbit ortuť. Má 7,5-meter dlhé „krídlo“ solárnych panelov, ktorého úlohou je premeniť slnečné svetlo na elektrinu, ktorá poháňa jeho „iónové pohony“. Ide o pohonné zariadenie, ktoré vytvára ťah urýchľovaním plynného xenónu, ktorý bol kladne nabitý (stripovanie atómov elektrónov). Táto technika môže poskytnúť omnoho viac ťahu na hmotnosť paliva ako bežné chemické rakety.

Obrovská gravitácia Slnka znamená, že je potrebné viac energie na to, aby ste sa dostali na stabilnú obežnú dráhu okolo Merkúra, než by bolo potrebné na poslanie tej istej vesmírnej sondy do oveľa vzdialenejšej Pluty. Z tohto dôvodu bude iónový pohon prevádzkovaný v intervaloch vo výške približne polovice trvania plavby, väčšinou na spomalenie kozmickej lode.

Nanešťastie, stohovaná konfigurácia kombinovanej kozmickej lode bráni jej schopnosti robiť vedu počas planétových preletov. Zozbierajú sa niektoré vedecké údaje, ale najlepšie snímky, ktoré pravdepodobne dostaneme počas preletov, budú z kamier selfie namontovaných na MTM.

Príchod na ortuť

Po príchode do Mercury na konci decembra 2025 bude prenosový modul odpojený. Mio, ktorý sa otáča pri 15 otáčkach za minútu pre stabilitu, sa potom uvoľní na silne eliptickú dráhu okolo ortuti. Akonáhle k tomu dôjde, JAXA prevezme operácie Mio a povedie ho svojimi úlohami, študujúc magnetické pole planéty a súvisiace vesmírne prostredie.

Orbiter ESA potom odhodí slnečný štít, jeho poslednú prekážku, a použije svoje vlastné chemické trysky na dosiahnutie bližšej, kruhovejšej orbity okolo Merkúra. Odtiaľ bude študovať povrch planéty pomocou radu kamier a iných nástrojov. To by malo vymedziť zloženie a geologickú históriu v oveľa lepších detailoch ako menší a menej komplexný MESSENGER. Orbiter bude tiež niesť magnetometer tak, aby obe aj Mio boli schopné hlásiť magnetické podmienky na dvoch miestach súčasne - dôležitá prvá pre misiu hlbokého vesmíru, ktorá by nás mala naučiť o rýchlosti, ktorou sa poruchy pohybujú magnetickým poľom planéty.

Je vzrušujúce si myslieť, že BebiColombo môže zmeniť naše vedomosti o Merkúre len o niekoľko rokov. A kým počkáte, od 23. októbra budete môcť počúvať krásnu, evokujúcu hudbu, ktorú planéta inšpirovala ako súčasť projektu Planets 2018. Toto bolo založené na pamiatku stého výročia Suite planét Gustava Holsta s hudbou inšpirovanou vedou o planétach.

Tento článok bol pôvodne publikovaný na The Conversation od Davida Rotheryho. Prečítajte si pôvodný článok.