BepiColombo

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BepiColombo

Links: Mercury Planetary Orbiter; rechts: Mercury Magnetospheric Orbiter
Missionsziel Merkur
Auftraggeber ESA / JAXA
Aufbau
Trägerrakete Ariane 5
Startmasse 4100 kg[1]
Verlauf der Mission
Startdatum Oktober 2018 (geplant)[1]
Startrampe CSG, ELA-3
Enddatum 2027/28 (geplant)
 
Okt. 2018 Start (geplant)
 
10.04.2020 Erstes Swing-by-Manöver an der Erde (geplant)Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren
 
15.10.2020 Erstes Swing-by-Manöver an der Venus (geplant)Vorlage:Zukunft/In 3 Jahren
 
11.08.2021 Zweites Swing-by-Manöver an der Venus (geplant)Vorlage:Zukunft/In 3 Jahren
 
02.10.2021 Erstes Swing-by-Manöver am Merkur (geplant)Vorlage:Zukunft/In 4 Jahren
 
23.06.2022 Zweites Swing-by-Manöver am Merkur (geplant)Vorlage:Zukunft/In 4 Jahren
 
20.06.2023 Drittes Swing-by-Manöver am Merkur (geplant)Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren
 
05.09.2024 Viertes Swing-by-Manöver am Merkur (geplant)Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren
 
02.12.2024 Fünftes Swing-by-Manöver am Merkur (geplant)Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren
 
09.01.2025 Sechstes Swing-by-Manöver am Merkur (geplant)Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren
 
05.12.2025 Einschwenken in eine Umlaufbahn um den Merkur (geplant)Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren
 
01.05.2027 Missionsende (geplant)Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren

BepiColombo ist eine Raumsonde, die ursprünglich 2013 zum Merkur starten sollte. Die Entwicklung diverser Komponenten für die thermische Belastung in Sonnennähe dauerte länger als geplant, so dass der Starttermin immer weiter verschoben werden musste. Aktuell ist der Start für Oktober 2018 geplant.[1] Die Mission ist eine Kooperation zwischen der ESA und der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA.

BepiColombos vielfältige Aufgaben sollen insgesamt eine umfassende Beschreibung von Merkur und Hinweise auf seine Geschichte liefern. Kameras sollen die Oberfläche kartografieren, Höheninformationen ermittelt und die geologische und chemische Zusammensetzung der Oberfläche bestimmt werden. Strahlungen, Partikel und Spektren verschiedener Arten und Wellenbereiche sowie das Magnetfeld und das Schwerefeld sollen gemessen werden. Die Sonde ist nach dem Spitznamen des 1984 verstorbenen italienischen Mathematikers Giuseppe Colombo benannt, der sich um die Merkurerkundung besonders verdient gemacht hat.

Technik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Test des Mercury Planetary Orbiters im ESA-ESTEC Test-Center in Noordwijk, Niederlande.
Mercury Transfer Module im ESTEC
Mercury Magnetospheric Orbiter im ESTEC

Überblick[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

BepiColombo besteht aus zwei getrennten Sonden und einer Transferstufe. Während des Fluges zum Merkur sind die beiden Sonden übereinander sitzend auf der Transferstufe befestigt: Oben sitzt unter einem Sonnenschild der MMO-Magnetosphärenorbiter (Mercury Magnetospheric Orbiter, drallstabilisiert, Kaltgastriebwerke), der nach Abwurf des Sonnenschildes in eine 400 km × 12.000 km polare Merkurumlaufbahn geht. Darunter sitzt der planetare MPO-Fernerkundungsorbiter (Mercury Planetary Orbiter, dreiachsenstabilisiert, Hydrazinantrieb), der in eine 400 km × 1.500 km polare Umlaufbahn einschwenken soll.

Alle Teile von BepiColombo zusammen wiegen vollgetankt beim Start etwa 4400 kg. Die Ariane 5 ECA soll BepiColombo mit einer hyperbolischen Exzessgeschwindigkeit von 3,36 km/s aussetzen.[2]

Mercury Transport Module (MTM)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zum Flug bis Merkur wird das Transportmodul beide Sonden transportieren. Das MTM verfügt über verschiedene Antriebe. Für die Interplanetaren Phasen gibt es vier redundante elektrisch betriebene Ionentriebwerke, die je eine Schubkraft von 75 bis 145 mN liefern. Es kann jeweils eins oder zwei der Triebwerke in Betrieb sein. Für den Betrieb der Ionentriebwerke verfügt das MTM über 40 m² Solarzellen mit einer Leistung von etwa 13 KW. Zuzsätzlich hat das MTM 24 chemische Triebwerke mit je 10 N Schub für Lage- und Orbitkontrolle. Diese Antriebe werden eingesetzt während der Swing-By-Manöver an Erde, Venus und Merkur.[3]

Mercury Planetary Orbiter (MPO)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der MPO ist der europäische Beitrag zu dem Unternehmen, während MMO unter japanischer Verantwortung entwickelt wird. MPO soll elf wissenschaftliche Instrumente tragen, davon zehn europäische und ein russisches.

Instrumente[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • BELA (BepiColombo Laser Altimeter): Laser-Höhenmesser mit einer Ortsauflösung von 50 m. Dieses Instrument wird vom DLR in Zusammenarbeit mit der Universität Bern, dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und dem Instituto de Astrofisica de Andalucia verantwortet. Das Instrtument hat einen Neodym dotierten Yttrium-Aluminium-Granat-Laser, der Laserimpulse mit einer Wellenlänge von 1064 nm zur Merkuroberfläche senden wird. Das reflektierte Laserlicht wird von einer "Avalanche Photo Diode" im Brennpunkt eines Teleskops emfangen.[4]
  • MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer): Infrarotdetektor und -spektrometer
  • PHEBUS (Ultra-Violet Spectrometer): misst im Wellenlängenbereich von 55 nm bis 422 nm
  • SIMBIO-SYS (Spectrometer and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory System): Kamerasystem für Stereo-, Hochauflösungs- und Multispektralaufnahmen
  • SIXS (Solar Intensity X-ray and particle Spectrometer): Messung der Gamma- und Partikelstrahlung (Protonen, Elektronen) der Sonne
  • MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer): Messung der Fluoreszenz-Röntgenstrahlung auf dem Merkur
  • SERENA (Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances): Teilchendetektor und -spektrometer, enthalten ist das im Discovery-Programm der NASA entwickelte Strofio[5] Massenspektrometer
  • MERMAG (Mercury Magnetometer)
  • ISA (Italian Spring Accelerometer): Beschleunigungsmesser, der in Verbindung mit MORE die allgemeine Relativitätstheorie überprüft
  • MORE (Mercury Orbiter Radio-science Experiment): Ka-Band Transponder, siehe ISA
  • MGNS (Mercury Gamma and Neutron Spectrometer): Detektor zum Nachweis von strahlungsinduzierten Sekundärneutronen und Gammastrahlung auf der Merkuroberfläche

Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

MMO trägt fünf Instrumente – vier japanische und ein europäisches. Ursprünglich sollte auch ein Lander mitfliegen, der allerdings im November 2003 aus Kostengründen gestrichen wurde.

Gestartet und zum Merkur geflogen werden MPO und MMO aufeinander montiert auf dem Mercury Transfer Module (MTM), einer im Auftrag der ESA zu entwickelnden Transferplattform mit solar-elektrischem und chemischem Antrieb sowie eigenem, durch den Computer des MPO gesteuerten Solargenerator. Der solar-elektrische Antrieb ist für den interplanetaren Flug, der chemische für das Erreichen des Mondes (erstes Swing-by-Manöver), für das Entsättigen der Reaktionsräder während der Mission und das Einbremsen in die Umlaufbahnen zuständig.

Am Ziel angekommen, werden die Sonden Temperaturen von deutlich über 300 °C ausgesetzt sein. Dabei wird nicht nur die direkte Sonneneinstrahlung den Sonden zusetzen, sondern auch die vom bis zu 470 °C heißen Merkur abgestrahlte Infrarotstrahlung.[6]

Im Januar 2008 erhielt das auf die Entwicklung und den Bau von Satelliten spezialisierte Unternehmen Astrium in Friedrichshafen offiziell den Projektauftrag. Das Auftragsvolumen beträgt 350,9 Millionen Euro. Die Gesamtkosten inklusive Start und Betrieb bis 2020 werden auf 665 Millionen Euro geschätzt.[7]

Inzwischen wurde der japanische MMO in einem speziell modifizierten Weltraumsimulator der ESA, im ESTEC, mit der Bestrahlung von 10 Solarkonstanten, wie sie in der Merkurumlaufbahn herrschen, getestet. Seine Außenhaut musste dabei über 350 °C aushalten.[8] Zwischen dem 12. September 2011 und dem 6. Oktober 2011 folgten Tests des MPO im Weltraumsimulator. Die Vorbereitungen für die Tests begannen jedoch schon am 31. August 2011, als er in den Simulator gebracht wurde. Nach dem Ende der Tests konnte er ihn am 8. Oktober 2011 wieder verlassen.[9]

Flugplan[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Um Treibstoff zu sparen, sind auf der sieben Jahre langen Reise neun Swing-by-Manöver an Erde, Venus und Merkur geplant.[1] Dazwischen sind mehrere Brennphasen des Ionenantriebes vorgesehen.

Vor dem endgültigen Erreichen der Merkurumlaufbahn im Dezember 2025Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren wird das MTM abgetrennt und die beiden aufeinandersitzenden Sonden treten mit dem konventionellen chemischen Antrieb des MPO in die Zielumlaufbahn des MMO ein. Dann wird der MMO abgetrennt und der MPO anschließend vom chemischen Antriebsmodul in seine Umlaufbahn gebracht.[10] Die Missionsdauer nach dem Erreichen der Merkurumlaufbahnen ist für die Orbiter auf ein Jahr veranschlagt, mit der Möglichkeit einer Verlängerung um ein weiteres Jahr.[1]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: BepiColombo – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e ESA: BEPICOLOMBO – Fact Sheet. 1. Dezember 2016, abgerufen am 10. Dezember 2016 (englisch).
  2. Arianespace to launch BepiColombo spacecraft on first European mission to Mercury Datum: 15. September 2011, Abgerufen: 15. September 2011
  3. Fabian Lüdicke: DLR - Institut für Planetenforschung - BepiColombo Mission: Raumsonde, Missionsprofil, Instrumente. Abgerufen am 17. September 2017 (deutsch).
  4. Fabian Lüdicke: DLR - Institut für Planetenforschung - Laseraltimeter BELA. Abgerufen am 17. September 2017 (deutsch).
  5. Webseite zu Strofio [1]
  6. ESA gives go-ahead to build BepiColombo
  7. BepiColombo industrial contract signed. ESA, 18. Januar 2008, abgerufen am 14. August 2012 (englisch).
  8. ESA’s Mercury mapper feels the heat Datum: 18. Januar 2011, Abgerufen 19. Januar 2011 (engl.)
  9. Mercury Planetary Orbiter takes a simulated trip to the innermost planet Datum: 12. Oktober 2011, Abgerufen 14. Oktober 2011 (engl.)
  10. Mission Operations – Getting to Mercury