L'Europa esplode a Mercurio - Cosa sapere della missione BepiColombo

L'Agenzia spaziale europea (ESA) ha lanciato la sua missione BepiColombo sul pianeta Mercurio dal suo porto spaziale vicino all'equatore a Kourou, nella Guyana francese, il 20 ottobre. Il mio coinvolgimento nella missione significa che seguirò con ansia il viaggio mentre il veicolo spaziale trasporta fuori una serie di manovre difficili, che culminano nel suo approccio finale a Mercurio nel 2025.

La missione arriva 25 anni dopo che un gruppo di scienziati ha proposto all'ESA di inviare una sonda a Mercury e 18 anni dopo che l'ESA aveva approvato il progetto come una missione "cardine". Questa è la categoria delle missioni di livello mondiale, scientificamente eccellenti che richiedono un significativo sviluppo di nuove tecnologie. Le precedenti missioni di pietra angolare dell'ESA comprendono la missione della cometa Rosetta e l'osservatorio dell'onda gravitazionale LISA Pathfinder.

Ma perché Mercurio? È un pianeta sconcertante. L'orbiter della NASA MESSENGER (2011-2015) ha rivelato molte ragioni per cui gli scienziati sono desiderosi di saperne di più. Questi includono il nucleo anormalmente grande del pianeta - non sappiamo perché sia ​​ancora fuso e in grado di generare un campo magnetico, a differenza di quello di Marte o di Venere. Un altro mistero è l'abbondanza di sostanze volatili (in gran parte non identificate) sulla sua superficie. Questi non dovrebbero essere stati incorporati in un pianeta che si è formato così vicino al sole come lo è Mercurio.

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Il corso iniziale di BepiColombo dopo tre giorni di orbita attorno alla Terra per i checkout sarà un'orbita ellittica sul sole. Questo inizierà portandolo all'interno dell'orbita terrestre. Ma all'inizio del 2019, lo attraverserà per la maggior parte dell'anno. Rientra quindi all'interno prima di avvicinarsi molto alla Terra nell'aprile 2020.

A quel tempo, farà un sorvolo "gravity-assist" - usando la gravità terrestre per oscillare verso l'interno verso Venere. Ci sarà anche un sorvolo gravitazionale di Venere quando arriverà nel 2020, seguito da un altro nel 2021 per inviarlo verso Mercurio. Quindi, nel 2021-2025 ci saranno una serie di sei voli simili di Mercurio, necessari per assicurare che il veicolo spaziale alla fine si chiuda sul suo bersaglio a una velocità abbastanza bassa da essere catturato in orbita attorno ad esso nel dicembre 2025.

Ogni flyby, mostrato nell'animazione sopra, deve essere eseguito perfettamente. Le cose potrebbero andare storte, specialmente durante il lancio, ma ho piena fiducia nelle capacità del team di controllo del volo dell'ESA a Darmstadt, in Germania.

Veicolo spaziale impilato

La missione, che è intitolata alla memoria di Giuseppe (Bepi) Colombo, che per prima ha proposto i flybys gravity-assist per i veicoli spaziali, è una joint venture tra l'ESA e la sua controparte giapponese, JAXA.

Il veicolo spaziale accatastato trasporta due orbiteri. L'ESA è un'unità di due metri di lunghezza, che ammassa più di una tonnellata, denominata Mercury Planetary Orbiter, MPO. Sospetto che dopo aver iniziato a orbitare attorno a Mercurio, erediterà il nome di BepiColombo, o forse solo Bepi. L'orbiter giapponese è più piccolo e la sua massa è di circa un quarto dell'orbiter dell'ESA. Originariamente chiamato Mercury Magnetospheric Orbiter, MMO, a giugno è stato insignito del nome Mio, che in giapponese ha connotazioni di navigazione sicura. Durante la crociera a Mercury, Mio sarà alloggiato all'interno di un parasole e collegato a un lato del satellite europeo.

Sull'altro lato dell'orbiter si trova il Mercury Transfer Module, MTM. Questo è gestito dall'ESA e fornisce la propulsione per portare l'astronave accatastata fino alla sua orbita di Mercurio. Ha un'ala di 7,5 metri di pannelli solari, il cui compito è trasformare la luce del sole in energia elettrica per alimentare il suo "motore ionico". Si tratta di un dispositivo di propulsione che crea spinta accelerando il gas allo xeno che è stato caricato positivamente spogliando i suoi atomi di elettroni). Questa tecnica può fornire molto più spinta per massa di carburante rispetto ai razzi chimici convenzionali.

L'enorme gravità del sole significa che è necessaria più energia per entrare in un'orbita stabile su Mercurio di quanto sarebbe necessario per inviare lo stesso veicolo spaziale a Plutone molto più distante. Per questo motivo, il disco ionico verrà azionato ad intervalli pari a circa la metà della durata della crociera, principalmente per rallentare il veicolo spaziale verso il basso.

Sfortunatamente, la configurazione impilata del veicolo spaziale combinato impedisce la sua capacità di fare scienza durante i voli planetari. Verranno raccolti alcuni dati scientifici, ma le immagini migliori che otterremo durante il volo saranno le selfie-cam montate sull'MTM.

Arrivando a Mercurio

All'arrivo a Mercury, alla fine di dicembre del 2025, il modulo di trasferimento verrà staccato. Mio, ruotando a 15 giri al minuto per la stabilità, sarà quindi liberato in un'orbita fortemente ellittica su Mercurio. Non appena ciò accadrà, JAXA prenderà il controllo delle operazioni di Mio e lo guiderà attraverso i suoi compiti, studiando il campo magnetico del pianeta e l'ambiente spaziale associato.

L'orbita dell'ESA poi scaricherà il parasole, il suo ultimo impedimento, e userà i propri propulsori chimici per raggiungere un'orbita più vicina e più circolare su Mercurio. Da lì studierà la superficie del pianeta usando un assortimento di macchine fotografiche e altri strumenti. Questo dovrebbe definire la composizione e la storia geologica in modo molto più dettagliato rispetto al MESSENGER più piccolo e meno complesso. L'orbiter porterà anche un magnetometro in modo che sia lui che Mio saranno in grado di riportare le condizioni magnetiche in due punti contemporaneamente: un primo importante per una missione nello spazio profondo che dovrebbe insegnarci la velocità con cui i disturbi viaggiano attraverso il campo magnetico del pianeta.

È emozionante pensare che BebiColombo possa trasformare la nostra conoscenza di Mercurio in pochi anni. E mentre aspetti, dal 23 ottobre, sarai in grado di ascoltare una musica bella e suggestiva che il pianeta ha ispirato come parte del progetto Planets 2018. Questo è stato istituito per commemorare il centenario della Suite dei pianeti di Gustav Holst con musica ispirata alla scienza dei pianeti.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di David Rothery. Leggi l'articolo originale qui.