Mission to Mercury probeert een sonde met stroomproblemen te redden

De ruimtemissie BepiColombo is een samenwerking tussen de European Space Agency (ESA) en het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) met als doel te studeren Kwik, de dichtstbijzijnde planeet Bescherming tegen de zon. De missie naar Mercurius, gelanceerd in 2018, heeft tot doel de vorming en evolutie van de planeten in het zonnestelsel beter te begrijpen.

Recentelijk BepiColombo geconfronteerd met technische problemen. Tijdens een manoeuvre op 26 april kon de elektrische voortstuwingsmodule, die op zonne-energie werkt, niet voldoende stroom leveren aan de stuwraketten van het ruimtevaartuig. ESA. Ongeveer elf dagen later slaagden ingenieurs erin de stuwkracht van de sonde te herstellen tot bijna het vorige niveau, maar deze was nog steeds 11% onder ideaal. Deze aanpassingen zijn van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de BepiColombo Vervolg uw reis en vervul uw wetenschappelijke doelen.

Wat is de BepiColombo-missie naar Mercurius

De missie BepiColombo is een van de meest ambitieuze en complexe interplanetaire expedities ooit ondernomen, gericht op het verkennen van Mercurius, de binnenste planeet in het zonnestelsel. Met samenwerking tussen de European Space Agency (ESA) en het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), richt het hoofddoel van de ruimtemissie zich op het verdiepen van de kennis over de planeet die het dichtst bij de zon staat. BepiColombo werd genoemd ter ere van Giuseppe “Bepi” Colombo, een Italiaanse wetenschapper die aanzienlijk heeft bijgedragen aan het begrip van planeetbanen en zwaartekrachtinteracties.

Sinds de lancering op 20 oktober 2018 is de BepiColombo staat voor een uitdagend pad naar Mercurius, dat negen planetaire scheervluchten omvat (één van de aarde, twee van Venus en zes van Mercurius) voordat hij in 2025 in een baan rond de planeet terechtkomt. Deze scheervluchten zijn nodig om de sonde naar Mercurius te vertragen en zijn traject aan te passen precieze orbitale invoeging, gezien het intense zwaartekrachtveld van de zon dat de reis bijzonder complex maakt.

O Kwik Magnetosferische Orbiter (MMO), ontwikkeld door JAXAen de Mercurius planetaire orbiter (MPO), ontwikkeld door ESA, vormen de missie waarbij de MMO zich richt op het analyseren van het magnetische veld van de planeet en de interactie ervan met de zonnewind, terwijl de MPO zich richt op het bestuderen van het oppervlak en de samenstelling van Mercurius, evenals de interne structuur ervan. Deze sondes worden gekoppeld tijdens de reis naar de planeet, maar zullen scheiden wanneer ze bij Mercurius aankomen om verschillende onderzoeken uit te voeren.

Tot dan toe waren er slechts twee ruimtevaartuigen – beide afkomstig van NASA - was naar Mercurius gereisd. De eerste was de Mariner 10, dat tussen 1974 en 1975 driemaal over de planeet vloog, de eerste beelden van het oppervlak opleverde en de dunne exosfeer ontdekte. De tweede was de missie BOODSCHAPPER, gelanceerd in 2004 en van 2011 tot 2015 in een baan rond Mercurius, onthulde cruciale details over de geologie, de samenstelling en het magnetische veld van de planeet, waardoor onze kennis van deze raadselachtige wereld aanzienlijk werd uitgebreid.

doelstellingen

De missie BepiColombo heeft een reeks ambitieuze wetenschappelijke doelen die tot doel hebben de mysteries van Mercurius te ontrafelen. Een van de belangrijkste doelstellingen is om het oppervlak van de planeet in hoge resolutie in kaart te brengen om de geologie en tektonische geschiedenis ervan beter te begrijpen. De missie is ook van plan de chemische samenstelling van het oppervlak te onderzoeken, inclusief de zoektocht naar vluchtige elementen die aanwijzingen kunnen geven over de vorming en evolutie van de planeet. Verder, BepiColombo zal de exosfeer van Mercurius bestuderen, een dunne laag gassen die de planeet omringt, om de dynamiek en interactie met de zonnewind te begrijpen.

Een ander cruciaal doel van de missie is het analyseren van het magnetische veld van Mercurius, dat uniek is onder andere rotsachtige planeten dan de aarde, en het onderzoeken van de oorsprong en structuur ervan. Dit omvat het meten van de magnetosfeer van de planeet en hoe deze wordt beïnvloed door de zonnewind. De missie zal ook proberen de interne structuur van Mercurius te begrijpen, inclusief de kern, mantel en korst, met behulp van zwaartekracht- en topografische gegevens. Deze onderzoeken zullen helpen verduidelijken waarom Mercurius zo’n hoge dichtheid heeft in vergelijking met andere aardse planeten.

Ruimtevaartorganisaties hebben specifieke belangen bij deze missie. Naar de ESA, BepiColombo vertegenwoordigt een kans om zijn technologische en wetenschappelijke capaciteiten te demonstreren in een complexe interplanetaire missie. De missie zal het ook mogelijk maken ESA dragen aanzienlijk bij aan de planetaire wetenschap en het begrip van de processen die planeten dicht bij de zon vormen ESA is geïnteresseerd in het ontwikkelen van technologieën die kunnen worden toegepast in toekomstige ruimtemissies, waaronder elektrische voortstuwingssystemen en technologieën voor weerstand tegen extreme omgevingen.

Voor de JAXA, BepiColombo Het is een kans om uw internationale samenwerking te versterken en uw ervaring met interplanetaire missies uit te breiden. A JAXA is vooral geïnteresseerd in het bestuderen van het magnetische veld van Mercurius en de interacties ervan met de zonnewind, gebieden waarin het een sterke onderzoekstraditie heeft. De missie zal het ook mogelijk maken JAXA zijn ruimteverkenningstechnologieën testen en verbeteren, en zo bijdragen aan de ontwikkeling van toekomstige missies naar andere planeten en hemellichamen.

Samen hopen de twee instanties dat de verzamelde gegevens door BepiColombo onze kennis van Mercurius en, bij uitbreiding, de vorming en evolutie van rotsachtige planeten in het zonnestelsel aanzienlijk vergroten. De samenwerking tussen de ESA en JAXA Deze missie benadrukt het belang van internationale samenwerking op het gebied van ruimteverkenning en de vooruitgang van de planetaire wetenschap.

Sinds de lancering in 2018 is de missie BepiColombo heeft opmerkelijke resultaten geboekt bij het verkennen van Mercurius. Bij zijn eerste nadering in oktober 2021 vloog de sonde over de planeet voor hulp door de zwaartekracht, waarbij beelden werden vastgelegd die nieuwe perspectieven op Mercurius bieden. In juni 2022, BepiColombo voerde zijn tweede vlucht uit, bereikte een indrukwekkende 200 km boven het aardoppervlak en maakte beelden met een hoge resolutie die ongekende geologische details onthullen.

In juni 2023, tijdens zijn derde vlucht, slaagde de sonde erin om tot wel 236 km van het oppervlak van Mercurius te komen. Tijdens deze passage BepiColombo nam tientallen foto's van onder meer een nieuw genoemde krater en belangrijke tektonische en vulkanische formaties. De sonde zal echter pas in 2025 in de baan van Mercurius kunnen komen, wat nog fascinerendere ontdekkingen over deze raadselachtige planeet belooft.

Problemen met missieruimtevaartuigen

De missie BepiColombo wordt geconfronteerd met technische uitdagingen die van invloed kunnen zijn op de geplande wetenschappelijke operaties als gevolg van een manoeuvre die in april 2023 werd uitgevoerd, toen de elektrische voortstuwingsmodule, essentieel voor het aanpassen van de baan van het ruimtevaartuig, niet voldoende energie leverde aan de stuwraketten van het ruimtevaartuig. BepiColombo, werkend met zonne-energie. Hoewel de ingenieurs de stuwkracht bijna tot het vorige niveau hebben kunnen herstellen, ligt deze nog steeds 10% onder de verwachtingen.

Deze vermindering van de stuwkracht roept zorgen op over het vermogen van de sonde om geplande flybys uit te voeren tussen september 2024 en januari 2025. Deskundigen werken eraan om de duur van de stuwkrachtboog te verlengen, zodat het ruimtevaartuig op de juiste koers blijft voor zijn toekomstige wetenschappelijke operaties. Het grote probleem is de snelheid die wordt verkregen als het ruimtevaartuig de zon nadert, waardoor vertraging in het vacuüm van de ruimte een complexe taak wordt. De strategie om opeenvolgende planeten voorbij te vliegen is essentieel, omdat de sonde hierdoor energie kan verbranden zonder overmatige hoeveelheden brandstof mee te nemen, waardoor het ruimtevaartuig te zwaar zou worden om te lanceren.

De langetermijnimpact van deze uitdagingen op de missie is nog steeds onzeker, aangezien het team van ruimtevaartexperts aanwezig is ESA en haar partners werken aan een oplossing voor het probleem, maar beoordelen de langetermijnimpact op de missie als onzeker.

Deze tegenslag was niet de enige sinds het begin van de missie: vorig jaar kreeg de sonde ook te maken met uitdagingen, waardoor een aanzienlijke koerscorrectie nodig was om eerdere onderbrekingen van de boegschroef te compenseren. Deze problemen maken deel uit van de unieke uitdaging om Mercurius te bereiken, omdat het ruimtevaartuig langzaam genoeg moet vliegen om door de zwaartekracht van de planeet te worden getrokken. Dit vereist een zorgvuldige choreografie van manoeuvres rond planeten om het ruimtevaartuig te vertragen.

Waarom is het zo moeilijk om Mercurius te bereiken?

Een combinatie van factoren maakt het moeilijk om Mercurius te bereiken, waardoor het een uiterst uitdagende taak wordt. Ten eerste bevindt de planeet zich heel dicht bij de zon, waardoor het een moeilijk doelwit is om te bereiken en te verkennen. De nabijheid van de zon betekent dat de ruimtesonde de enorme aantrekkingskracht van de zon moet overwinnen om de planeet te bereiken. Bovendien maakt de hoge omloopsnelheid van Mercurius, ongeveer 47,87 km/s, het noodzakelijk dat de sonde zijn snelheid aanzienlijk moet verlagen om door de zwaartekracht van de planeet te kunnen worden opgevangen.

Een andere uitdaging is de extreme temperatuur op Mercurius. Overdag kan de oppervlaktetemperatuur ongeveer 430°C bereiken vanwege de nabijheid van de zon, terwijl de temperatuur 's nachts kan dalen tot -180°C vanwege het ontbreken van een goede atmosfeer om de warmte vast te houden. Deze extreme omstandigheden vereisen dat ruimtesondes zo worden ontworpen dat ze extreme temperatuurschommelingen kunnen weerstaan.

Bovendien is het zwaartekrachtveld van Mercurius relatief zwak in vergelijking met de aarde, wat betekent dat de sonde een aanzienlijke hoeveelheid brandstof nodig heeft voor vertragingsmanoeuvres en het inbrengen in de baan. Dit vergroot de logistieke en technische uitdaging van de missie.

Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, omvatten ruimtemissies naar Mercurius vaak een reeks zwaartekrachtmanoeuvres rond andere planeten, zoals Venus en de aarde, om de sonde te vertragen en op een correct traject richting Mercurius te richten. Deze manoeuvres vereisen een zorgvuldige planning en nauwkeurige uitvoering om ervoor te zorgen dat de sonde zijn bestemming met succes bereikt.

Lees meer over dit en ander nieuws op Showmetech-TRIO Vanaf deze week:

Zie ook:

Fontes: Mashable, NASA e ESA.

Beoordeeld door Glaucon Vital op 20-5-24.