Scienco

ASTRONOMIO

Defia misio al mirinda planedo

En oktobro 2018 ekos la ambicia kosma misio BepiColombo al la planedo Merkuro. Temas pri kunlabora projekto de la Eŭropa Kosma Agentejo (ESA, angle: European Space Agency) kaj la Japana Aerokosma Esplora Agentejo (JAXA, angle: Japan Aerospace Exploration Agency), sub la gvido de ESA. BepiColombo estos la unua misio al la planedo Merkuro fare de Eŭropo kaj unu el la plej gravaj plenumitaj ĝis nun de ESA.

Inĝeniero

La projekton oni nomas laŭ la itala inĝeniero pri astronaŭtiko Giuseppe (Bepi) Colombo [ĝuzepe kolombo] (1920-1984), sciencisto, matematikisto kaj fakulo ĉe la Universitato de Padovo. Li iam partoprenis projekton pri la usona sondilo Mariner 10, kiu en 1974 kaj 1975 trifoje preterpasis Merkuron je distancoj 704 km, 48 069 km kaj 327 km.

Giuseppe Colombo kalkulis la kompleksan orbiton, kiun la sondilo devis sekvi, kaj tiel kontribuis notinde al la sukceso de tiu misio. Li donis kontribuon ankaŭ al la studado de la ringoj de Saturno, antaŭ ol kosmosondiloj atingis tiun foran planedon. Li cetere partoprenis la planadon de la projekto Giotto, la sukcesplena eŭropa misio al la kometo Halejo, sed forpasis antaŭ la lanĉo de la kosmoveturilo.

Rivoluo

El la planedoj de nia sunsistemo Merkuro estas la plej proksima al la suno kaj ankaŭ la plej malgranda. Kvankam ĝi estas la malplej vizitita ĝis nun, ĝi estas rimarkinda kaj mirinda planedo. Dumtage ĝia surfaca temperaturo atingas 420 celsiajn gradojn; dumnokte, pro la preskaŭa foresto de atmosfero, la temperaturo falas male ĝis 170 celsiaj gradoj sub la nulo.

Spite al sia eteco, Merkuro havas aparte fortan, kvankam ankoraŭ ne plene komprenatan, magnetan kampon. La tempo, dum kiu ĝi turniĝas unu fojon ĉirkaŭ la propra akso, estas 59 teraj tagoj. La merkura jaro (la tempo, dum kiu Merkuro efektivigas unu rivoluon ĉirkaŭ la suno) daŭras nur 88 terajn tagojn. Tio signifas, ke dum unu rivoluo ĝi rotacias 1,5 fojojn ĉirkaŭ sia akso. Ĝuste Giuseppe Colombo eksplikis diversajn rimarkindajn fenomenojn pri Merkuro surbaze de la fortaj tajdaj efikoj de la suno sur tiu planedo.

Fotoj

Mariner 10, iama usona sondilo, liveris pasintece la unuajn detalajn fotojn de la planedo. En 2008 kaj 2009 la sondilo Messenger de la usona Nacia Aeronaŭtika kaj Kosma Administracio (NASA) preterpasis Merkuron trifoje kaj eniris en la orbiton de la planedo en 2011. Ĝi faris pli altdistingivajn fotojn de la merkura surfaco kaj tiumaniere starigis samtempe multajn ankoraŭ ne solvitajn demandojn. Interalie oni vidas ekzemple strangajn sedimentojn ĉe la polusoj kaj neneglektindajn truojn en la surfaco.

Defioj

BepiColombo alfrontos tutan serion da defioj. Unue, ĝi devos kontraŭbatali la tiean temperaturon, tre altan pro la proksimeco de Merkuro al la suno. Ĉiuj antaŭaj misioj de ESA koncernis pli malvarmajn regionojn de la sunsistemo. La kosmoveturilon nepros ĉi-okaze bremsi, anstataŭ plirapidigi, por ke ĝi falu en la direkton de Merkuro kaj de la suno.

En ĉiuj antaŭaj misioj, kiam oni esploris erojn, kiuj troviĝas pli malproksime de la suno ol la tero, necesis male plirapidigi la veturilojn. Pro la granda diferenco inter la gravito de Merkuro kaj tiu de la suno, oni riskas maltrafi la planedon kaj devii al orbito ĉirkaŭ la suno.

Merkuro rondiras la sunon laŭ ebeno, kiu deklivas je sep gradoj kompare kun tiu de la tero. Tial, dum la vojaĝo, la orbita ebeno devos esti ŝanĝata. La necesajn ŝanĝojn de la orbito oni realigos per kombinaĵo de elektra pelado kaj gravita asisto fare de la tero, Venuso kaj Merkuro mem.

Motoro

La kosma veturilo konsistas el kvar komponantoj: plej gravas la eŭropa Merkura Planeda Orbitanto (MPO), kiu kunportas 11 instrumentojn, kune kun la japana Merkura Magnetosfera Orbitanto (MMO), plenumanta siaflanke 5 eksperimentojn. La du sondilojn oni portos al ilia celo per ŝarĝveturilo, nomata Merkura Kombinita Kosmoŝipo (angle: Mercury Composite Spacecraft, MCS), kiu havas novecan sun-elektran motoron („jonan motoron”) kaj aliajn sistemojn, kiuj bezonatas nur dum la vojaĝo al Merkuro. La eŭropa sondilo MPO estas muntita sur la karga ŝipo, kaj la japana sondilo MMO estas fiksita sur la eŭropa. Inter ili estas „kloŝo”, kiu kovras la japanan sondilon, ŝirmas ĝin kontraŭ kosma radiado kaj fiksas ĝin ĉe la eŭropa sondilo.

Speguloj

En la sun-elektra motoro ksenona gaso fluas tra du elektre ŝargitaj kradoj, kies forta elektra kampo disfaligas la atomojn de la gaso kaj plirapidigas la rezultantajn ŝargitajn (jonigitajn) partiklojn. Ĉi-lastaj elfluas el la ellasilo de la motoro, kaj la reaga forto pelas la kosmoveturilon. La elektron por la sistemo liveras grandaj sunaj paneloj de la ŝarĝveturilo.

Ĉar la povumo de la motoro estas malalta, ĝi funkcios post relative longaj tempo-intervaloj por efektivigi la necesajn orbitajn manovrojn. La totala alteco de la tiel kombinita veturilo ampleksas 6 metrojn. La sondiloj estos protektataj kontraŭ la ekstremaj temperaturoj de Merkuro per specialaj rimedoj, kiel speguloj (kiuj reflektos la sunlumon), la uzo de ceramikaj materialoj anstataŭ aluminio (kiu ne povas rezisti al alta temperaturo) kaj varm-imunaj izolantaj kovriloj.

Einstein

La ĝenerala celo de la misio estas ekscii pli pri la origino, la evoluo kaj la historio de Merkuro, esplorante planedon situantan apud sia „patrina” stelo. Tiel oni esperas kontribui al la homa scio pri la estiĝo de la sunsistemo.

La sondiloj faros detalan mezuradon por pristudi kaj kompreni la konsiston, la internan strukturon, la geofizikon, la atmosferon kaj la magnetan „envolvaĵon” (la magnetosferon) de la planedo. Krome ili detale fotados partojn de la surfaco neniam antaŭe mapitajn. Aldone, oni esploros la konsiston kaj la originon de la sedimentoj ĉeestaj en la krateroj sur la polusoj de Merkuro kaj, fine, oni planas fari testadon por precize kontroli la validecon de la ĝenerala teorio de la relativeco de Albert Einstein. Pri tiu ĉi ambicia misio oni entute laboris pli ol jardekon.

Itinero

BepiColombo estos lanĉita en oktobro 2018 per raketo de la tipo Ariane 5 de la eŭropa Gujana Kosma Centro ĉe Kourou en Franca Gujano. Ĝis la alveno de la sondiloj al iliaj merkuraj orbitoj la flugo de la kombinita kosmoveturilo estos kunordigata de la Eŭropa Centro pri Kosmaj Operacioj en Darmstadt, Germanio. La planita itinero al Merkuro estas malsimpla kaj longas preskaŭ 9 miliardojn da kilometroj. BepiColombo faros plurajn rivoluojn ĉirkaŭ la suno, puŝate de sia propra elektra motoro. Dum sia vojaĝo ĝi preterpasos de proksime la teron, dufoje Venuson kaj, ekde 2021, sesfoje Merkuron antaŭ ol atingi la celitan orbiton ĉirkaŭ tiu lasta planedo.

Dum la diversaj preterpasoj ĝi uzos la gravitajn fortojn de la tero, de Venuso kaj de Merkuro por akiri la ĝustan rapidon kaj trovi la ĝustan direkton. Ĝi atingos sian finan orbiton ĉirkaŭ Merkuro en decembro 2025.

Kemiaj motoroj

Mallonge antaŭ sia alveno al Merkuro la ŝarĝveturilo disiĝos de la resto de la kombinaĵo. Poste la eŭropa sondilo bremsos la movon per „konvenciaj” kemiaj raketaj motoroj, tiel ke la kosmoveturilo estos „kaptita” en orbito ĉirkaŭ la koncerna planedo. Tiam la eŭropa kaj la japana sondiloj disiĝos, kaj la kloŝo, ĝis tiam ŝirminta la japanan sondilon, estos forĵetita. Tuj poste la regado kaj la respondeco pri la japana sondilo estos transdonitaj al la Kosma Operacia Centro Sagamihara en Japanio. Poste la eŭropa sondilo estos plie bremsata, tiel ke ĝi fine atingos malpli altan orbiton.

Magneta kampo

Ambaŭ sondiloj komencos sian laboron ĉirkaŭ Merkuro en 2025. La eŭropa sondilo kapablos observi pli precize la fenomenojn antaŭe malkovritajn de Messenger, ĉar ĝi orbitos ĉirkaŭ la planedo je pli malalta orbito. Male, la japana sondilo, kiu estos pli alta, esploros interalie la magnetan kampon de Merkuro. Ambaŭ sondiloj laboros 12 monatojn. Se restos sufiĉe da brulaĵo, la misio povos eventuale daŭri unu plian jaron.

En septembro 2017 la kosma veturilo estis preparita por sia misio kaj testita ĉe la Eŭropa Centro pri Kosmaj Esploroj kaj Teknologioj, la plej granda centro de ESA situanta ĉe Noordwijk, en Nederlando. Oni plenumis ĉefe termikajn kaj mekanikajn testojn. En marto 2018 BepiColombo estos transportita al la Gujana Kosma Centro por sia baldaŭa lanĉo al Merkuro.