Merkury – najmniejsza planeta układu słonecznego, mniejsza nawet od księzyca Jowisza Ganimedesa, od dawna fascynowała naukowców. Mimo, że znajduje się najbliżej Słońca, nie oznacza to wcale, że łatwo do niej dolecieć. Wręcz przeciwnie. To jedna z najtrudniejszych do osiągnięcia planet, tym bardziej cieszy, że sonda Bepi Colombo, kora ma ją zbadać, zbliża się coraz bardziej do swojego celu.

Dziewiętnastego czerwca bieżącego roku, sonda BepiColombo przeleciała w odległości zaledwie dwustu czterdziestu kilometrów nad powierzchnią Merkurego. Ten przełomowy moment stanowi ważny etap w misji, która ma na celu zgłębienie tajemnic najmniejszej planety w naszym Układzie Słonecznym.

Przyglądając się postępom w dziedzinie eksploracji kosmosu, misja sondy BepiColombo stanowi ważny rozdział w historii badań naszego Układu Słonecznego. Sonda jest wynikiem współpracy Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i Japońskiej Agencji Eksploracji Kosmicznej (JAXA) i jest jedną z nielicznych sond, którym udało zbliżyć się do Merkurego.

Podczas swojego trzeciego przelotu nad tą planetą, który odbył się dokładnie 19 czerwca, BepiColombo zbliżyła się do niej na odległość dwustu czterdziestu kilometrów. Nie jest to  rekord, ponieważ przy dwóch poprzednich przelotach zbliżyła się jeszcze czterdzieści kilometrów bardziej. Ale jakby nie patrzeć jest to wciąż naprawdę bardzo, bardzo blisko planety. Dla porównania to znacznie mniej niż wynosi wysokość orbity Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, która krąży wokół Ziemi na wysokości czterystu ośmiu kilometrów.

Ok, a dlaczego w ogóle mają miejsce tego typu przeloty blisko powierzchni?  

Ich głównym celem, nie jest wcale wykonanie zdumiewających zbliżeń Merkurego, chociaż przy okazji udało się zarejestrować dość ciekawe ujęcia, ale spowolnienie sondy. Aby możliwe było wejście na orbitę planety pod koniec dwa tysiące dwudziestego roku, BepiColombo korzysta z asysty grawitacyjnej w celu zredukowania swojej prędkości.

Patronite

Patronite

Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!

Frank Budnik, ekspert ds. dynamiki lotu z ESA, wyjaśnia, że sonda rozpoczęła swoją misję ze zdecydowanie zbyt dużą prędkością, aby była w stanie wejść na orbitę Merkurego. Dzieje się tak, ponieważ aby dolecieć do Merkurego w rozsądnym czasie potrzebowała odpowiednio dużej prędkości. Im obiekt bliżej Słońca, tym szybciej relatywnie będzie się poruszał. Sonda musiała zyskać dodatkowe kilometry na sekundę aby dolecieć w pobliże planety, ale następnie trzeba było ją spowolnić. Aby zostać schwytaną przez słabe oddziaływanie grawitacyjne Merkurego, BepiColombo sonda potrzebowała do tego naprawdę skomplikowanej procedury przelotów nie tylko nad samym Merkurym, ale również nad Ziemią oraz Wenus – co miało miejsce w pierwszych etapach misji .

Choć Merkury znajduje się średnio dziesięć razy bliżej Ziemi niż Jowisz, podróż w celu wejścia na jego orbitę trwa równie długo. Jest to spowodowane tym, że sonda zmierzająca do Merkurego musi stale hamować, aby przeciwstawić się potężnemu oddziaływaniu grawitacyjnemu Słońca. Wydaje się to prostsze, ale w przestrzeni kosmicznej aby wyhamować trzeba de facto przyspieszać, tyle że w przeciwnym kierunku. Czyli sonda musi wydatkować tyle samo energii na hamowanie co na przyspieszanie. Jeśli chce lecieć dwa kilometry na sekundę wolniej to potrzeba do tego tyle samo energii co do przyspieszenia jej o te dwa kilometry na sekundę.

A_taste_of_Mercury_geology_annotated_article Kratery widoczne na powierzchni Merkurego uchwycone na zdjęciu przez sondę BepiColombo.
Źródło zdjęcia: ESA

BepiColombo, która wystartowała w dwa tysiące osiemnastym roku i od tamtej pory wykonuje starannie obliczone przeloty obok planet, jednocześnie krążąc wokół Słońca. Wcześniej odwiedziła Merkurego już dwukrotnie, w październiku dwa tysiące dwudziestego pierwszego roku i rok później w lipcu. W kwietniu dwa tysiące dwudziestego skorzystała z asysty grawitacyjnej naszej planety, a następnie dwa razy przelatywała nad Wenus. Dopiero wtedy wytraciła wystarczająco dużo prędkości, aby mogła w odpowiedni sposób rozpocząć procedurę przelotów nad Merkurym. Trzeci zakończył się sukcesem, a przed nami jeszcze trzy kolejne i dopiero wtedy sonda będzie mogła wejść na stabilną orbitę wokół najmniejszej planety Układu Słonecznego. Odbędą się one kolejno we wrześniu i grudniu przyszłego roku, a ostatni w styczniu dwa tysiące dwudziestego piątego.

Ciekawostką jest, że podczas zbliżenia BepiColombo do Merkurego sonda podróżowała z prędkością trzech i sześciu dziesiątych kilometra na sekundę względem planety, co stanowi nieco ponad połowę prędkości, z jaką zbliżała się do niej podczas dwóch poprzednich przelotów. Ten przelot dodatkowo zmniejszył prędkość sondy względem Słońca o osiemset metrów na sekundę, a jej kierunek lotu uległ zmianie o nieco ponad dwa i pół stopnia.

Najnowsze filmy

Warto również odnotować fakt, że niektóre instrumenty sondy były aktywne podczas podróży, co pozwoliło naukowcom na dokonywanie pomiarów otoczenia Merkurego. Johannes Benkhoff, jeden z naukowców pracujących przy projekcie BepiColombo w ESA, stwierdził, że zebranie danych w trakcie przelotów jest niezwykle cenne dla całego zespołu. Dzięki nim mogą jeszcze przed rozpoczęciem misji głównej, sprawdzić, czy instrumenty sondy działają prawidłowo. Dodatkowo, jest to też okazja do porównania danych z tymi zebranymi przez wcześniejszą misję sondy Merkuriańskiej MESSENGER, która realizowana była przez NASA w latach dwa tysiące cztery – dwa tysiące piętnaści.

Dlaczego badania Merkurego są tak ważne?

Jako najmniejsza w Układzie Słonecznymi i zarazem najbliższa Słońcu planeta, jest wręcz skarbnicą naukowych odkryć, która nadal pozostaje w dużej mierze niewykorzystana. Choć jego wielkość i pozornie nieprzyjazne warunki mogą sprawiać, że wydaje się on mniej interesujący niż inne cele planetarne, badanie Merkurego ma fundamentalne znaczenie dla naszego zrozumienia procesów geologicznych, klimatycznych i magnetycznych, nie tylko na innych planetach, ale także na Ziemi. Ale to nie wszystko.

BepiColombo_meets_Mercury_article Sonda BepiColombo zbliżająca się do Merkurego.
Źródło: Esa

Merkury to jedyny skalny glob w naszym Układzie Słonecznym, poza Ziemią, który ma swoje pole magnetyczne. Jego geologia jest także niezwykle zróżnicowana: z olbrzymimi klifami, starożytnymi kraterami i rozległymi równinami. Zrozumienie, jak tak mała planeta mogła utworzyć i utrzymać pole magnetyczne, jak również poznawanie skomplikowanej historii jej powierzchni, może dostarczyć kluczowych informacji potrzebnych do zrozumienia procesów geologicznych, które kształtują zarówno inne planety, jak i naszą własną.

Ze względu na swoje położenie i bliskość gwiazdy, poddawany jest ekstremalnym warunkom, z temperaturami sięgającymi ponad czterystu stopni Celsjusza na stronie oświetlonej przez Słońce i spadającymi do minus stu osiemdziesięciu stopni Celsjusza na stronie odwróconej od Słońca. Zrozumienie, jak planeta z tak cienką atmosferą może radzić sobie z takimi skrajnościami, dostarcza cennych informacji na temat procesów klimatycznych, które mogą lub mogły mieć miejsce także na Ziemi. Będąc tak blisko Słońca, Merkury jest idealnym miejscem do badania wpływu naszej gwiazdy na planety. Wpływa ono na geologię, klimat, i atmosferę Merkurego w sposób, który różni się od wpływu na Ziemię.

Giuseppe_Bepi_Colombo_1920-1984_pillars Giuseppe (Bepi) Colombo, 1920-1984.
Źródło: ESA

Co się zaś tyczy samej sondy to została ona nazwana na cześć włoskiego naukowca i matematyka Giuseppe (w skrócie Bepi) Colombo, który jako pierwszy zaproponował manewr asysty grawitacyjnej w dalekich lotach kosmicznych. To dzięki niemu udało się przeprowadzić manewry misji NASA Mariner 10, pierwszej misji badającej Merkurego w latach tysiąc dziewięćset siedemdziesiąt cztery – siedemdziesiąt pięć. Można więc powiedzieć, że na swój sposób dziedzictwo misji Mariner 10 jest obecnie kontynuowane i rozwijane właśnie przez sondę BepiColombo.

Sonda składa się z dwóch oddzielnych elementów: Europejskiego – Mercury Planetary Orbiter w skrócie MPO i Japońskiego Orbitera Magnetycznego czyli Mercury Magnetospheric Orbiter lub po prostu MMO. Obie sondy są ułożone jedna na drugiej, a po osiągnięciu orbity wokół planety rozdzielą się i rozpoczną niezależne badania.

MPO, zaprojektowany i zbudowany przez ESA, skupi się na szczegółowym badaniu powierzchni i wnętrza Merkurego. Wyposażony jest w jedenaście  instrumentów naukowych, które pozwolą mu na zbadanie struktury i składu powierzchni, jak również wnętrza planety, analizując jej pole grawitacyjne.

Natomiast MMO, zbudowany przez JAXA, ma na celu zbadanie magnetosfery Merkurego. Wyposażony jest w pięć instrumentów naukowych. Ich zbadanie interakcji pomiędzy polem magnetycznym planety a wiatrem słonecznym.

Czy BepiColombo dostarczy odpowiedzi na pytania, które pozostały po misjach Mariner 10 i MESSENGER? Oczywiście, na na razie trudno odpowiedzieć jednoznacznie na to pytanie, ale z pewnością misja otwiera przed nami cały wachlarz nowych możliwości badania Merkurego. Biorąc pod uwagę innowacyjne technologie i naukowe ambicje ESA oraz JAXA, BepiColombo ma potencjał, aby dostarczyć nam najbardziej szczegółowy i wszechstronny obraz Merkurego, jaki kiedykolwiek mieliśmy.