BepiColombo

BepiColombo ist eine Raumsonde, die im Rahmen einer von der ESA in Kooperation mit der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA geplanten Mission im Jahr 2013 zum Merkur starten soll. Ihre Hauptaufgaben bestehen in der Untersuchung des Magnetfelds sowie der geologischen Zusammensetzung und Geschichte des sonnennächsten Planeten. Sie ist nach dem Spitznamen des 1984 verstorbenen italienischen Mathematikers Giuseppe Colombo benannt, der sich um die Merkurerkundung besonders verdient gemacht hat. Der Start der Mission soll im Juli 2014 mit einer Ariane 5 ECA von Kourou aus erfolgen^[1].

Technik

BepiColombo soll aus zwei getrennten Sonden und einer Transferstufe bestehen. 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, Drall-stabilisiert, Kaltgastriebwerke), der nach Abwurf des Sonnenschildes in eine 400 × 12.000 km polare Merkurumlaufbahn geht. Und dem planetaren MPO-Fernerkundungsorbiter (Mercury Planetary Orbiter, 3-Achsenstabilisiert, Hydrazinantrieb) der in eine 400 × 1.500 km polare Umlaufbahn einschwenkt.

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

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:

1. BepiColombo Laser Altimeter (BELA): Laser-Höhenmesser mit einer Ortsauflösung von 50m.
2. Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer (MERTIS): Infrarotdetektor und -spektrometer.
3. Ultra-Violet Spectrometer (PHEBUS): misst im Wellenlängenbereich von 55nm-422nm.
4. Spectrometer and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory System (SIMBIO-SYS): Kamerasystem für Stereo-, Hochauflösungs- und Multispektralaufnahmen
5. Solar Intensity X-ray and particle Spectrometer (SIXS): Messung der Gamma- und Partikelstrahlung (Protonen, Elektronen) der Sonne.
6. Mercury Imaging X-ray Spectrometer (MIXS): Messung der Fluoreszenz-Röntgenstrahlung auf dem Merkur.
7. Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances (SERENA): Teilchendetektor und -spektrometer.
8. Mercury Magnetometer (MERMAG)
9. Italian Spring Accelerometer (ISA): Beschleunigungsmesser, der in Verbindung mit MORE die allgemeine Relativitätstheorie überprüft.
10. Mercury Orbiter Radio-science Experiment (MORE): Ka-Band Transponder, siehe ISA.
11. Mercury Gamma and Neutron Spectrometer (MGNS): Detektor zum Nachweis von strahlungsinduzierten Sekundärneutronen und Gammastrahlung auf der Merkuroberfläche

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.

Um Treibstoff zu sparen, sind auf der sechs Jahre langen Reise Swing-by-Manöver an Venus, Erde, Mond und Merkur geplant. Vor Erreichen der Merkurumlaufbahn 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.^[3] Die Missionsdauer nach dem Erreichen der Merkurumlaufbahnen ist für die Orbiter auf ein Jahr veranschlagt, mit der Möglichkeit einer Verlängerung um ein weiteres Jahr. Am Ziel angekommen, werden die Sonden Temperaturen von deutlich über 300° Celsius ausgesetzt sein. Dabei wird nicht nur die direkte Sonneneinstrahlung den Sonden zusetzen sondern auch die vom bis zu 470°C heißen Merkur abgestrahlte Infrarotstrahlung.^[4]

Die Mission, deren Kosten 2006 (Planung Sojus) mit 650 Mio. Euro angegeben wurden,^[5] hat die Definitionsphase inzwischen (2011) verlassen. Im Februar 2007 erhielt das für die Entwicklung und den Bau von Satelliten spezialisierte Unternehmen Astrium in Friedrichshafen den Projektauftrag („Prime Contractor“ im ESA System des „Geo Return“) (Auftragsvolumen: 330 Mio. Euro).^[6]

Inzwischen ist 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 worden. Seine Außenhaut musste dabei über 350° C aushalten. ^[7]. 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^[8].

Flugplan

• 19. Juli 2014 - Start^[9]
• 25. Juli 2015 - Swing-by-Manöver an der Erde
• 17. Januar 2016 - Erstes Swing-by-Manöver an der Venus
• 29. August 2016 - Zweites Swing-by-Manöver an der Venus
• 4. September 2017 - Erstes Swing-by-Manöver am Merkur
• 27. Mai 2018 - Zweites Swing-by-Manöver am Merkur
• 17. August 2019 - Drittes Swing-by-Manöver am Merkur
• 25. September 2019 - Viertes Swing-by-Manöver am Merkur
• 21. Mai 2020-13. November 2020* - Einschwenken in eine Umlaufbahn um den Merkur

*Hängt von der Leistung des Ionentriebwerkes ab.

Siehe auch

• Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen

Literatur

• Tilmann Althaus: Die Merkursonde BepiColombo. Sterne und Weltraum 46 (Nr.7), S. 26–36 (2007), ISSN 0039-1263

Quellen

1. ↑ Arianespace to launch BepiColombo spacecraft on first European mission to Mercury Datum: 15. September 2011, Abgerufen: 15. September 2011
2. ↑ Arianespace to launch BepiColombo spacecraft on first European mission to Mercury Datum: 15. September 2011, Abgerufen: 15. September 2011
3. ↑ Schaubild der Missionsschritte
4. ↑ ESA gives go-ahead to build BepiColombo
5. ↑ Space News Business Report auf www.space.com (17. April 2006)
6. ↑ Astrium baut Merkur-Sonde BepiColombo (2. März 2007)
7. ↑ ESA’s Mercury mapper feels the heat Datum: 18. Januar 2011, Abgerufen 19. Januar 2011 (engl.)
8. ↑ Mercury Planetary Orbiter takes a simulated trip to the innermost planet Datum: 12. Oktober 2011, Abgerufen 14. Oktober 2011 (engl.)
9. ↑ ESA/ESTEC BepiColombo Mission, Seite 3 (engl.)

Weblinks

• Raumfahrer.net: Europas Merkur-Orbiter BepiColombo
• DLR: BepiColombo
• ESA Portal: BepiColombo (englisch)
• ESA Science: BepiColombo (englisch)
• JAXA: BepiColombo (englisch)
• NASA: BepiColombo (englisch)
• Astrium baut Merkur-Sonde BepiColombo, Datum: 26. Februar 2007, Abgerufen: 21. Januar 2011
• Astrium und Esa unterschreiben Vertrag für Merkur-Sonde, Datum: 18. Januar 2008, Abgerufen: 21. Januar 2011

Merkursonden

Mariner 10 (1973) | MESSENGER (2004) | BepiColombo (2013)

(siehe auch: Merkur | Chronologie der Merkur-Missionen)