Eiropa izplūst no dzīvsudraba - kas jāzina par BepiColombo misiju

Eiropas Kosmosa aģentūra (ESA) 20. oktobrī ir uzsākusi savu BepiColombo misiju uz planētas Mercury no tās kosmosa, kas atrodas netālu no ekvatora, Kourou, Franču Gviānā,. virkni sarežģītu manevru, kas beidzās ar tās galīgo pieeju dzīvsudrabam 2025. gadā.

Misija nāk 25 gadus pēc tam, kad zinātnieku grupa pirmo reizi piedāvāja EKA, ka tai jānosūta zonde Mercury, un 18 gadus pēc tam, kad EKA apstiprināja projektu kā „stūrakmens” misiju. Šī ir pasaules līmeņa zinātniski izcilu misiju kategorija, kurai nepieciešama ievērojama jauna tehnoloģiju attīstība. Iepriekšējās ESA stūrakmens misijas ietver Rosetta komētas misiju un LISA Pathfinder gravitācijas viļņu novērošanas centru.

Bet kāpēc dzīvsudrabs? Tā ir mulsinoša planēta. NASA MESSENGER orbiter (2011-2015) atklāja daudzus iemeslus, kāpēc zinātnieki vēlas uzzināt vairāk par to. Tie ietver planētas neparasti lielo kodolu - mēs nezinām, kāpēc tas joprojām ir izkusis un spēj radīt magnētisko lauku, atšķirībā no Marsa vai Venēra. Vēl viena noslēpums ir (lielākoties neidentificētu) gaistošu vielu pārpilnība tās virsmā. Tiem nevajadzētu būt iekļautiem planētā, kas tik tuvu saulei, kā tagad dzīvsudrabs.

Raķešu zinātne

BepiColombo sākotnējais kurss pēc trijām dienām, kad norisināsies Zeme, lai veiktu izrakstīšanās, būs elipsveida orbīta ap sauli. Tas sākas ar to, ka tā tiek ievietota Zemes orbītā. Taču 2019. gada sākumā tas lielākai daļai šķērsos ārpus tās. Pēc tam tas atgriezīsies iekšā, pirms 2020. gada aprīlī nonāks ļoti tuvu Zemei.

Tajā laikā tas radīs „gravitācijas palīdzību”, izmantojot Zemes gravitācijas spēku, lai virzītos uz iekšpusi uz Venus. Arī 2020.gadā būs Venusa gravitācijas palīgs, kam sekos vēl viens 2021. gadā, lai nosūtītu to uz dzīvsudrabu. Tad 2021.-2025. Gadā būs virkne sešu līdzīgu Mercury lidmašīnu, kas vajadzīgi, lai nodrošinātu, ka kosmosa kuģis galu galā aizveras lēni pietiekami ātrā ātrumā, lai to apņemtu orbītā ap to 2025. gada decembrī.

Katrs iepriekš redzamajā animācijā parādītais lidojums ir jāizpilda perfekti. Lietas var kļūt nepareizas, it īpaši uzsākšanas laikā, bet man ir pietiekama pārliecība par ESA lidojumu vadības komandas spējām Darmštatē, Vācijā.

Stacked Spacecraft

Misija, kas nosaukta Giuseppe (Bepi) Colombo, kurš pirmo reizi ierosināja kosmosa kuģiem izmantot gravitācijas palīdzību, piemiņai, ir kopuzņēmums starp ESA un tās japāņu partneri JAXA.

Stacked kosmosa kuģis ir divi orbiters. ESA ir divu metru garā vienība, kas masveidā pārsniedz tonnu, ko dēvē par Mercury Planet Orbiter, MPO. Man ir aizdomas, ka pēc tam, kad tas sāk orbītā dzīvsudrabu, tas mantos BepiColombo nosaukumu vai varbūt tikai Bepi. Japāņu orbiters ir mazāks, un tā masa ir aptuveni ceturtā daļa no ESA orbitera. Sākotnēji to sauca par Mercury Magnetospheric Orbiter, MMO, jūnijā tā saņēma nosaukumu Mio, kas japāņu valodā satur drošas navigācijas konotācijas. Kruīza laikā uz dzīvsudrabu Mio atradīsies saulessargā un piestiprinās pie Eiropas orbitera vienas puses.

Orbitera otrā pusē ir dzīvsudraba pārneses modulis, MTM. To vada ESA, un tas nodrošina dzinējspēku, lai novietotu sakrautos kosmosa kuģus līdz dzīvsudraba orbītā. Tai ir 7,5 metru garš saules paneļu „spārns”, kura uzdevums ir pārvērst saules gaismu elektroenerģijā, lai darbinātu „jonu piedziņu”. Šī ir piedziņas ierīce, kas rada vilcienu, paātrinot ksenona gāzi, kas ir pozitīvi uzlādēta (elektronu atomu atdalīšana). Šī metode var nodrošināt daudz lielāku vilces spēku uz vienu degvielas masu nekā parastās ķīmiskās raķetes.

Saules milzīgā smaguma pakāpe nozīmē, ka ir nepieciešams vairāk enerģijas, lai nonāktu stabilā orbītā par dzīvsudrabu, nekā tas būtu vajadzīgs, lai nosūtītu to pašu kosmosa kuģi, lai tā būtu daudz attālāka Pluto. Šī iemesla dēļ jonu piedziņa darbosies aptuveni ar pusi no kruīza ilguma, galvenokārt, lai palēninātu kosmosa kuģi.

Diemžēl kombinētās kosmosa kuģa saliekamā konfigurācija kavē tās spēju veikt zinātni planētu lidmašīnu laikā. Daži zinātniskie dati tiks savākti, bet labākie attēli, kurus mēs, iespējams, saņemsim lidojuma laikā, būs no MTM uzstādītajiem selfie cams.

Ierodoties Mercury

Pēc ierašanās Mercury 2025. gada decembra beigās, pārvietošanas modulis tiks atvienots. Mio, kas vērsās pie 15 apgriezieniem minūtē, stabilitātei, tad tiks atbrīvota spēcīgi elipsveida orbītā par dzīvsudrabu. Tiklīdz tas notiks, JAXA pārņems Mio operācijas un vadīs tās uzdevumus, pētot planētas magnētisko lauku un ar to saistīto kosmosa vidi.

Pēc tam ESA orbiters saīsinās saules aizsargu, tā pēdējo šķērsli un izmantos savus ķīmiskos dzinējspēkus, lai panāktu tuvāku, apļveida, orbītu ap dzīvsudrabu. No turienes tas pētīs planētas virsmu, izmantojot kameru un citu instrumentu klāstu. Tam vajadzētu precīzāk noteikt kompozīcijas un ģeoloģijas vēsturi, nekā mazāka un mazāk sarežģītā MESSENGER. Orbiters turēs arī magnetometru, lai gan tas, gan Mio vienlaicīgi varētu ziņot par magnētiskajiem apstākļiem divās vietās - tas ir svarīgs priekšnoteikums dziļai kosmosa misijai, kas mums māca par ātrumu, kādā traucējumi skar planētas magnētisko lauku.

Ir aizraujoši domāt, ka BebiColombo var pārvērst savas zināšanas par dzīvsudrabu tikai dažu gadu laikā. Un, kamēr jūs gaidāt, no 23. oktobra jūs varēsiet klausīties kādu skaistu, iemiesojošu mūziku, ko planēta ir iedvesmojusi projekta „Planets 2018” ietvaros. Tas tika izveidots, lai pieminētu Gustava Holsta planētu svinību simtgadi ar mūziku, ko iedvesmojuši planētu zinātne.

Šis raksts sākotnēji tika publicēts David Rothery sarunā. Lasiet oriģinālo rakstu šeit.