BepiColombo nimmt wieder Kurs auf Merkur

Weltraumsonde BepiColomboeine Zusammenarbeit zwischen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA, wird sich am 23. Juni zum zweiten Mal dem Zielplaneten nähern, um die Schwerkraft des Merkur zu nutzen, um seine Umlaufbahn und Geschwindigkeit zu ändern (Papa. 1). Das Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, das eine führende Beteiligung an drei Instrumenten besitzt, wartet gespannt auf neue Nahaufnahmen und Messdaten aus der ultradünnen Atmosphäre des Merkur.

Reise ins innere Sonnensystem

BepiColombo befindet sich seit mehr als sieben Jahren auf einer detaillierten Flugbahn des Planeten Merkur (Video 1) und legt eine Strecke von neun Milliarden Kilometern zurück. Die Raumsonde wurde im Oktober 2018 gestartet, flog im April 2020 erdnah, traf im Oktober 2020 und im August 2021 zweimal die Venus und absolviert nun den zweiten von insgesamt sechs Merkurflügen (Oktober 2021, Juni 2022, Juni 2023, September und Dezember) 2024 und Januar 2025). Im Dezember 2025 wird BepiColombo endlich sein Ziel erreicht haben (Papa. 2). Die Reise wird hauptsächlich durch die Nähe von Merkur zur Sonne erschwert. Aufgrund seiner immensen Schwerkraft braucht es viel Energie, um die Flugbahn des Raumfahrzeugs fein abzustimmen, damit es endlich in die Umlaufbahn um den tiefsten, kleinsten und am wenigsten erforschten Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems schwingen kann.

Bilder und “Töne” vom Erstflug in der Nähe von Merkur

Bereits am 2. Oktober 2021 wagte BepiColombo eine Entfernung von 200 km vom schwülen Merkur. Aufgrund der Ankunft des Raumfahrzeugs auf der Nachtseite des Planeten waren die Bedingungen jedoch nicht ideal, um Nahaufnahmen zu machen. Die Aufnahmen, die damals aus einer Entfernung von rund 1.000 Kilometern aufgenommen wurden, haben nicht nur Experten begeistert (Videos 2).

Das IWF beteiligt sich an Magnetfeld-Messinstrumenten auf beiden Raumfahrzeugen – Mio (magnetische Umlaufbahn) und MPO (Planetenumlaufbahn) – und dem PICAM-Ionenspektrometer auf MPO. Die Beiträge des IWF wurden von der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) finanziert. Beide Magnetometer (MPO-MAG und Mio-MGF) waren während des Erstflugs von Merkur im Dauerbetrieb. „Für einige der Bordinstrumente war dies der Beginn der wissenschaftlichen Datenerhebung und eine Gelegenheit, sich auf die Hauptmission vorzubereiten“, sagt Wolfgang Baumjohan, wissenschaftlicher Direktor von Mio-MGF. Zum Beispiel die Sensoren von MPO-MAG, die sich am noch nicht eingeklappten Gestänge befinden (Papa. 4), Einzelheiten des Sonnenwinds und des Magnetfelds um Merkur. Besonders spannend war es für das Magnetometer-Team. „Bisher kann nur die nördliche Hemisphäre des Merkur von der MESSENGER-Mission der NASA magnetisch gescannt werden. BepiColombo hat nun erstmals Daten von der südlichen Hemisphäre nahe der Oberfläche gesammelt“, sagt Daniel Schmid, Associate Scientist im Magnetometer-Team. Die erhaltenen Daten wurden mit MPO-MAG (Video 3). Dadurch war es möglich, nicht nur den Anstieg und Abfall des Magnetfelds der Planeten zu hören, sondern auch den Sonnenwind.

PICAM nutzte auch die Gelegenheit, um vor Ort erste Messungen durchzuführen, und war während des ersten Fluges auf Merkur etwa 24 Stunden lang in Betrieb. Das Instrument war erstmals in der Lage, Tag und Nacht Ionen auf beiden Seiten des Planeten einzufangen. Die Messungen werden derzeit vom internationalen Team ausgewertet und die Ergebnisse sollen in Kürze veröffentlicht werden.

Merkurs zweites Fangmanöver

Am 23. Juni wird BepiColombo nun das fünfte von neun “Gravity Assist”-Manövern absolvieren, bei denen die Schwerkraft des Merkur genutzt wird, um seine Umlaufbahn und Geschwindigkeit zu ändern, während praktisch kein Antrieb oder Treibstoff verbraucht wird. Beim zweiten Flug zum Zielplaneten will das PICAM-Team Betriebsmodi mit hoher Zeitgenauigkeit nutzen und testen. „Die Fähigkeit der Ionenkamera, Quasi-Aufnahmen durch schnelle Messungen mit einer Integrationszeit von nur 250 Millisekunden pro Einstellung zu machen, ist erforderlich, um die hochdynamischen Prozesse am Rand der Magnetosphäre des Merkur zu erfassen und zu fotografieren“, erklärt IWF-Forscher Gunther Laki, PICAM Teammitglied. Durch den Betrieb des Instruments einen Tag vor dem eigentlichen Flug und dann – dann fast ununterbrochen – für 72 Stunden besteht auch die Möglichkeit, das Verhalten und die Zuverlässigkeit des Instruments in Langzeitmessungen zu untersuchen.

Das Magnetometer-Team erhofft sich vom zweiten Flug des Merkur ein besseres Verständnis des Magnetfeldes um Merkur. BepiColombo wird erneut über die Südhalbkugel fliegen und sich dem Planeten bis auf 200 Kilometer nähern. „Dieses Mal wird die Raumsonde auch die Tagseite erkunden und dabei besonders auf die Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und dem schwachen inneren Magnetfeld des Merkur achten“, sagt Schmid.

Weitere Informationen finden Sie in der ESA-Story BepiColombo Richten Sie sich ein, um Mercury II zu fliegen.

Rückfragehinweis:
Prof. Dr. Wolfgang Baumjohann (wissenschaftliche Leitung Mio-MGF)
M +43 664 3865347
baumjohann@oeaw.ac.at

Dr. Daniel Schmid (MPO-MAG und Mio-MGF)
T +43 316 4120-672
daniel.schmid@oeaw.ac.at

DI Gunter Laky (PICAM)
T +43 316 4120-532
gunter.laky@oeaw.ac.at

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